高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 共价键集体备课课件ppt

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课标定位 素养阐释1.认识原子间通过原子轨道的重叠形成共价键,了解共价键具有饱和性、方向性。2.知道根据原子轨道的重叠方式,共价键可分为σ键和π键等类型。3.共价键的键能、键长、键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。4.能从微观角度分析形成共价键的粒子、类型,能辨识物质中含有的共价键的类型及成键方式,了解键能、键长及键角对物质性质的影响。5.理解共价键中σ键和π键的区别,建立判断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1.共价键的形成(1)定义:原子间通过共用电子对所形成的相互作用,叫做共价键。(2)共价键的特征:具有饱和性。(3)本质:原子间通过共用电子对(即原子轨道相互重叠)产生的强烈作用。(4)形成条件:通常是电负性相同或相差不大的非金属元素原子之间形成共价键。(5)表示方法:①用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键,如H—H。②用“=”表示原子间共用两对电子所形成的共价键,如C=C。③用“≡”表示原子间共用三对电子所形成的共价键,如C≡C。
2.共价键按成键原子轨道的重叠方式分类(1)σ键。
二、共价键的键参数1.键参数——键能、键长与键角
2.键参数与分子结构和性质的关系
【自主思考1】 为什么不可能有NH4、H3O、H2Cl分子的形成?提示: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,便可和几个自旋相反的电子配对成键,这就是共价键的“饱和性”。N原子p能级上有三个未成对电子,N可形成三个共价键,而不能形成NH4分子;O原子p能级上有两个未成对电子,O可形成两个共价键,而不能形成H3O分子;H、Cl都只有一个未成对电子,因而只能形成HCl,而不能形成H2Cl。【自主思考2】 根据价键理论分析氮气分子中的成键情况,并解释N2通常稳定的原因。提示:氮原子各自用三个p轨道分别与另一个氮原子形成一个σ键和两个π键。N2分子中存在N≡N,其键能大,破坏它需要消耗较大的能量,因而N2通常很稳定。
【效果自测】 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键。(　　)(2)气体双原子单质分子中,一定有σ键,可能有π键。(　　)(3)一般来说,σ键原子轨道重叠的程度比π键原子轨道重叠的程度大,形成的共价键强度大。(　　)(4)金属元素原子和非金属元素原子间一定不能形成共价键。(　　)(5)键能越大,键长越长,共价化合物越稳定。(　　)(6)两个H原子和1个O原子结合生成H2O,表现了共价键的方向性。(　　)(7)CO2的键角大于NH3的键角。(　　)(8)键能大小E(C—H)HBr>HI。②共价键的方向性决定了分子的空间结构。
3.共价键的存在范围(1)共价化合物:以共用电子对(形成共价键)形成分子的化合物称为共价化合物。共价化合物的组成粒子(原子)通过共价键结合成分子,因此共价化合物中一定存在共价键。如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。(2)非金属单质分子中,如O2、F2、H2、C60等。
【例题1】 下列分子中σ键和π键数目之比为1∶1的是(　　)。A.O2B.COC.C2H4D.C2H2答案:A
方法技巧σ键和π键的判断方法:根据成键原子的价层电子排布确定其未成对电子数,进而判断其能形成的共价键个数。如果两个原子只形成一个共价键,则该共价键一定是σ键;如果两个原子形成多个共价键,则其中一个为σ键,其他的为π键。一般规律是:共价单键是σ键;共价双键中有一个σ键和一个π键;共价三键中有一个σ键和两个π键。
【变式训练1】 下列说法正确的是(　　)。A.若把H2S分子写成H3S分子,违背了共价键的饱和性B.基态C原子有两个未成对电子,所以只能形成两个共价键C.所有共价键都有方向性D.两个原子轨道发生重叠后,两核间的电子不仅仅在两核之间,而是绕两个原子核运动答案:A解析:CH4分子中,碳原子与4个氢原子形成4个共价键,B项错误;H2分子中的s轨道成键时,因s轨道为球形,故H2分子中的H—H共价键无方向性,C项错误;两个原子轨道重叠后,电子在核间出现的概率增大,但不是绕两个原子核运动,D项错误。
键能、键长是衡量共价键稳定性的参数,下表是某些共价键的键能:
1.分析表中HF、HCl、HBr、HI共价键键能的数据,判断哪种物质的稳定性最强?哪种物质的稳定性最差?提示:键能越高,共价键越稳定:HF的稳定性最强,HI的稳定性最差。
2.根据实验事实H2与N2、O2、F2的反应能力依次增强,从键能与键长的角度应如何理解这一化学事实?提示:由键能的数值可知:H—F>H—O>H—N,而键长:H—FNH3,所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。
3.在一定条件下,1 ml H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应,放出的热量由多到少的顺序是怎样的?
1.键能的应用(1)判断共价键的强弱:原子形成共价键时,原子轨道重叠程度越大,体系能量降低得越多,释放出的能量越多,形成的共价键的键能越大,共价键越稳定。(2)判断分子的稳定性:组成和结构相似的分子,共价键的键能越大,分子越稳定。(3)判断分子的活泼性:如在所有的双原子分子中,N≡N的键能为946 kJ·ml-1,其数值最大,N2的活泼性最差。
2.键长(1)意义:一般来说,键长越短,键能就越大,键就越稳定,分子就越牢固,受热时就越难分解。(2)影响因素:影响共价键长短的因素是成键原子的半径、成键原子形成共用电子对的数目。一般来说,成键原子的原子半径越小,键长越短;成键原子形成共用电子对的数目越多,键长越短。如键长:F—F>Cl—Cl>Br—Br>I—I,C—C>C=C>C≡C。(3)键长与分子空间结构的关系:键长是影响空间结构的因素之一。如CH4分子的空间结构为正四面体形,CH3Cl分子的空间结构为四面体形而不是正四面体形,原因是C—H与C—Cl的键长不相等。
3.键角(1)键角决定分子的空间结构。(2)多原子分子中,两个相邻共价键之间形成键角,表明共价键具有方向性。(3)常见分子中的键角:CO2分子中的键角为180°,为直线形分子;H2O分子中键角为105°,为V形分子;CH4分子中键角为109°28',为正四面体形分子。
【例题2】 碳和硅的有关化学键的键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
回答下列问题:(1)通常条件下,比较CH4和SiH4的稳定性强弱:　　　　　　　　　。 (2)硅与碳同族,也有一系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是　　　　　　　　　。 (3)SiH4的稳定性小于CH4的稳定性,Si更易生成氧化物,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案:(1)CH4比SiH4稳定(2)C—C和C—H的键能较高,所形成的烷烃稳定,而硅烷中Si—Si和Si—H的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成(3)C—H的键能大于C—O的键能,C—H比C—O稳定,而Si—H的键能却远小于Si—O的键能,所以Si—H不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O解析:(1)因为C—H的键能大于Si—H的键能,所以CH4比SiH4稳定。(2)C—C的键能和C—H的键能比Si—H和Si—Si的键能都大,因此烷烃比较稳定,而硅烷中Si—Si的键能和Si—H的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成。(3)C—H的键能大于C—O的键能,C—H比C—O稳定,而Si—H的键能却远小于Si—O的键能,所以Si—H不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O。
方法技巧组成和结构相似的分子,共价键的键能越大,分子越稳定。
【变式训练2】 下列说法中正确的是(　　)。A.键长越长,键能越大,分子越稳定B.H—Cl的键能为431.8 kJ·ml-1,H—I的键能为298.7 kJ·ml-1,这可以说明HCl分子比HI分子稳定C.水分子可表示为H—O—H,分子的键角为180°D.H—O的键能为462.8 kJ·ml-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗能量为2×462.8 kJ答案:B解析:键长越长,键能越小,分子越不稳定,A项错误;水分子中的键角为105°,C项错误;断裂2 ml H—O吸收2×462.8 kJ能量,18 g水分解成H2和O2时,断裂2 ml H—O,同时还形成0.5 ml O=O和1 ml H—H,D项错误。