高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 共价键第1课时导学案

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第1课时 共价键
[核心素养发展目标] 1.能从微观角度分析形成共价键的微粒、类型，能辨识物质中含有的共价键。2.理解共价键中σ键和π键的区别，建立σ键和π键的思维模型，熟练判断分子中σ键和π键的存在及个数。
一、共价键的形成与特征
1．共价键的形成
(1)概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。
(2)成键的粒子：一般为非金属原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。
(3)本质：原子间通过共用电子对(即原子轨道重叠)产生的强烈作用。
2．共价键的特征
(1)饱和性
按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。
(2)方向性
除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。在形成共价键时，原子轨道重叠的越多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性。如图所示。
(1)形成共价键后体系的能量降低，趋于稳定( )
(2)共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的( )
(3)共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系( )
(4)共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的( )
(5)原子轨道在空间都具有方向性( )
答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)×
1．NH3分子中N原子为什么是1个，而H原子为3个？
提示 N和H原子的电子式分别为和H·，N原子最外层有3个未成对电子，H原子有1个未成对电子，形成共价键时每个N原子只需与3个H原子分别形成3对共用电子对即可达到稳定状态，共价键达到饱和，从而决定了分子中H原子个数。
2．从电负性角度理解共价键、离子键的形成条件，完成表中内容。
结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是________键；而________键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。
答案 2.1 0.9 1.0 离子 共价
3．从电负性的角度来判断下列元素的原子之间易形成共价键的是( )
A．Na和Cl B．H和F
C．K和F D．Ca和O
答案 B
解析 一般电负性相差不大的原子之间容易形成共价键，H和F都是非金属元素的原子，形成的是共价键。
二、共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)
1．σ键
2.π键
3.判断σ键、π键的一般规律
共价单键为σ键；共价双键中有一个σ键、一个π键；共价三键由一个σ键和两个π键组成。
(1)σ键和π键都只存在于共价分子中( )
(2)两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键( )
(3)H原子只能形成π键，N原子可以形成σ键和π键( )
答案 (1)× (2)√ (3)×
1．观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构，并回答下列问题。
(1)乙烷中有________个σ键，乙烯、乙炔中σ键与π键的个数之比分别为________、________。
(2)乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼？
答案 (1)7 5∶1 3∶2
(2)乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含1个和2个π键，π键原子轨道重叠程度小，不稳定，容易断裂。而乙烷中没有π键，σ键稳定，不易断裂。
2．有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。
(1)只有σ键的是________________(填序号，下同)；既有σ键又有π键的是__________。
(2)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是_____________________________________。
(3)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是______________。
(4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是__________。
答案 (1)①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨
(2)⑦
(3)①③⑤⑥⑧⑨
(4)②④⑤⑥⑧⑨
解析 (1)单键只有σ键，双键或三键才含有π键，故只有σ键的是①②③⑥⑦⑧；既有σ键又有π键的是④⑤⑨。
(2)H原子只有s轨道，题给物质中含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的只有H2。
(3)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的有①③⑤⑥⑧⑨。
(4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键，说明构成这种σ键的原子中一定没有H原子，故正确答案为②④⑤⑥⑧⑨。

共价键的分类eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(按共用电子对的数目\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(共价单键——σ键,共价双键——1个σ键、1个π键,共价三键——1个σ键、2个π键)),按电子云重叠方式\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(σ键\(――→,\s\up7(特征))电子云呈轴对称,π键\(――→,\s\up7(特征))电子云呈镜面对称))))
1．下图表示氢原子的电子云重叠示意图。以下各种说法中错误的是( )
A．图中电子云重叠意味着电子在核间出现的机会多
B．氢原子的核外的s轨道重叠形成共价键
C．氢原子的核外电子呈云雾状，在两核间分布得密一些，将两核吸引
D．氢原子之间形成σ键，s-s σ键没有方向性
答案 C
解析 电子云是对核外电子运动状态的一种形象描述，并不是指电子呈云雾状，图中“小黑点”的疏密只表示电子出现概率的大小，A正确；氢原子的核外的s轨道重叠形成共价键，B正确；根据A中分析可知C错误；因s轨道是球形的，故s轨道和s轨道形成σ键时，无方向性，即s-s σ键没有方向性，D正确。
2．下列分子中存在的共价键类型完全相同(从σ键、π键的形成方式角度分析)的是( )
A．CH4与NH3 B．C2H6与C2H4
C．H2与Cl2 D．Cl2与N2
答案 A
解析 分子中全是s-p σ键，A正确；C2H6只存在σ键，而C2H4存在σ键和π键，B错误；H2为s-s σ键，Cl2为p-p σ键，C错误；Cl2中只存在σ键，而N2中存在σ键和π键，D错误。
3．下列四组物质中只含有共价键的是( )
A．H2、O3、C60、N60、
B．Cl2、S8、NaCl、Na2O2、NaHCO3
C．P4、Br2、H2O2、Xe、XeF4
D．NH4HCO3、N2H4、NH3、、KNO3
答案 A
解析 一般活泼的金属和活泼的非金属容易形成离子键，非金属元素的原子间容易形成共价键。则五种物质均只有共价键，A正确；NaCl、Na2O2、NaHCO3中均含有离子键，B错误；Xe分子中不存在化学键，C错误；NH4HCO3、KNO3中均含有离子键，D错误。
4．在N2F2分子中，所有原子均符合8电子稳定结构，则该分子中两个氮原子之间的键型构成是( )
A．仅有一个σ键
B．仅有一个π键
C．一个σ键，一个π键
D．一个σ键，两个π键
答案 C
解析 由题给条件所有原子均符合8电子稳定结构可知，其结构式应为F—N==N—F，则两个氮原子之间为氮氮双键，含有一个σ键，一个π键。
5．分析下列化学式中画有横线的元素，选出符合要求的物质，填空。
A．NH3 B．H2O C．HCl D．CH4 E．C2H6 F．N2
(1)所有的价电子都参与形成共价键的是______________________________________。
(2)只有一个价电子参与形成共价键的是______________________________________。
(3)最外层有未参与成键的电子对的是________________________________________。
(4)既有σ键又有π键的是__________________________________________________。
答案 (1)D、E (2)C (3)A、B、C、F (4)F
解析 NH3中氮原子与3个氢原子形成3个σ键，还有一对不成键电子；H2O中氧原子与2个氢原子形成2个σ键，还有两对不成键电子；HCl中氯原子与1个氢原子形成1个σ键，还有三对不成键电子；CH4中碳原子与4个氢原子形成4个σ键，所有价电子都参与成键；C2H6中碳原子分别与3个氢原子及另1个碳原子形成4个σ键，所有电子都参与成键；N2中1个氮原子与另1个氮原子形成1个σ键，2个π键，还有一对不成键电子。原子
Na
Cl
H
Cl
C
O
电负性
0.9
3.0
2.1
3.0
2.5
3.5
电负性之差(绝对值)
形成
由两个原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠形成
类型
s-s型
s-p型
p-p型
特征
以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称；σ键的强度较大
形成
由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成
p-p π键
特征
π键的电子云具有镜面对称性，即每个π键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像；π键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂