高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 共价键优秀ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 共价键优秀ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了第一节共价键，课前·新知导学，共用电子对，头碰头，s­s，s­p，p­p，轴对称，肩并肩，镜面对称等内容，欢迎下载使用。
①结合实例说明化学键和分子间作用力的区别。②知道共价键的主要类型，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。③认识共价分子结构的多样性和复杂性，能根据有关理论判断简单分子或离子的构型，能说明分子或离子中心原子的杂化类型。
④了解“手性分子”在生命科学等方面的应用。⑤会计算中心原子孤电子对数，从而判断分子空间结构模型。⑥举例说明分子间作用力对物质的状态等方面的影响。⑦列举含有氢键的物质，知道氢键的存在对物质性质的影响。⑧知道键的极性和分子的极性的区别。
　　　　　共价键1．共价键原子间通过__________________所形成的相互作用，共价键具有____________性。
2．共价键的类型(按成键原子的原子轨道重叠方式分类)(1)σ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。乙烷、乙烯和乙炔分子中的σ键、π键：
结论：当成键原子的电负性相差很大时，形成的电子对不会被共用，形成的将是离子键；而共价键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。
两个原子间可以只形成σ键，也可以只形成π键吗？为什么乙烯和乙炔的性质比乙烷活泼？
【答案】π键不能独立存在，π键电子云由两块组成，是以σ键所连接的两个原子成镜面对称的。乙烯和乙炔分子中存在π键，π键稳定性差，故乙烯、乙炔比乙烷性质活泼，容易发生加成反应。
　　　判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)共价键不具有饱和性。(　　)(2)N2分子中σ键与π键的个数比是2∶1。(　　)(3)CO2分子中有一个σ键和一个π键。(　　)(4)一般来说，π键不如σ键牢固，更易断裂。(　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×
　　　　　键参数——键能、键长与键角1．键参数的概念(1)键能：________分子中________化学键解离成气态原子所______的能量。键能可用于估算化学反应的热效应，如H—H键、F—F键、H—F键的键能分别为436 kJ·ml－1、157 kJ·ml－1、568 kJ·ml－1，则H2与F2反应是______(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)键长：构成化学键的两个原子的__________。化学键的键长与键能是相关的。例如，C—C、C==C、C≡C的键长分别为154 pm、133 pm、120 pm，键长越来越______，它们的键能分别为347.7 kJ·ml－1、615 kJ·ml－1和812 kJ·ml－1，越来越______。(3)键角：在多原子分子中，两个______共价键之间的______。如CO2的结构式为OCO，键角为180°，是一种______形分子；H2O分子中的HOH键角是105°，是一种________(或称角形)分子。多原子分子中的键角一定，表明共价键具有________性。注意：键长和键角的数值可以通过晶体的____________实验获得。
2．键参数的应用(1)分子的热稳定性：参照教材37页表2－1中的键能数据，可计算1 ml H2分别与1 ml Cl2、1 ml Br2(蒸气)反应生成2 ml HCl和2 ml HBr时，分别________(填“放出”或“吸收”，下同)184.9 kJ和102.3 kJ的热量。则2 ml HBr分解需要________的能量比2 ml HCl ________ (填“高”或“低”)，故HBr更______(填“易”或“难”)分解。
(2)反应能力比较：N2、O2、F2与H2的反应能力依次______(填“减弱”或“增强”)，其原因是NN键、OO键、F—F键的键能依次为946 kJ·ml－1、497.3 kJ·ml－1、157 kJ·ml－1，键能越来越______，共价键越来越容易__________。(3)键长越_____，键能越______，分子的化学性质越___________ (填“活泼”或“不活泼”)。
根据元素周期律可知，NH3的稳定性强于PH3，你能利用键参数进行解释吗？
【答案】N原子的半径比P原子的半径小，故键长N—H键比P—H键小，则N—H键的键能比P—H键的键能大，N—H键更难被破坏，NH3更难分解。
　　　判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)键角是描述分子空间结构的重要参数。(　　)(2)键长是成键两原子半径的和。(　　)(3)CC键的键能等于C—C键键能的2倍。(　　)(4)键长越小，键能一定越大，分子就一定越稳定。(　　)(5)因为O—H键的键能小于H—F键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力依次减弱。(　　)【答案】(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
任务一　共价键的本质、类型
(1)水分子中的共价键是由哪些原子形成的哪类共价键？【答案】水分子中的共价键是由O原子与H原子形成的σ键。(2)乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼？【答案】乙烯分子中的碳碳双键和乙炔分子中的碳碳三键中分别含有1个和2个π键，π键原子轨道重叠程度较小，不稳定，容易断裂。而乙烷分子中没有π键，σ键原子轨道重叠程度大，比较稳定，不易断裂。
4．共价键存在的范围(1)共价化合物中。如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。(2)非金属单质分子中。如O2、F2、H2、C60、单质硫、白磷(P4)等(稀有气体为单原子分子，不存在化学键)。(3)部分离子化合物的原子团中。如NH、OH－、SO。
5．共价键的特征：具有饱和性和方向性(1)共价键的饱和性。按照共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可以与几个自旋相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”。(2)共价键的方向性。原子之间形成共价键时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠，电子所在的原子轨道都具有一定的形状，原子轨道要取得最大重叠决定了共价键必然具有方向性。
　　　　下列各组物质中，所有化学键都是共价键的是(　　)A．H2S和Na2O2 B．H2O2和CaF2 C．NH3和N2D．HNO3和NaCl【答案】C【解析】Na2O2中既有离子键又有O—O共价键，A不符合题意；CaF2中只有离子键，B不符合题意；NaCl属于离子化合物，没有共价键，D不符合题意。
　　　　下列说法正确的是(　　)A．若把H2S写成H3S，则违背了共价键的饱和性B．H3O＋的存在说明共价键不应有饱和性C．所有共价键都有方向性D．金属元素与非金属元素的原子间只形成离子键【答案】A
【解析】硫原子有两个未成对电子，根据共价键的饱和性，形成的氢化物为H2S，A正确；H2O只能结合1个H＋形成H3O＋，证明共价键有饱和性，B错误；H2分子中两个氢原子的1s轨道发生重叠形成H—H σ键，因为s轨道电子云呈球形，所以H2分子中的H—H键没有方向性，C错误；AlCl3是铝原子与氯原子通过共价键形成的共价化合物，D错误。
　　　　下列说法不正确的是(　　)A．σ键一般比π键原子轨道重叠程度大，形成的共价键强B．两个原子之间形成共价键时，最多有1个σ键C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键D．一个N2分子中有1个σ键，2个π键【答案】C【解析】气体单质分子中，可能有σ键，如Cl2；可能有π键，如N2；也可能没有化学键，如稀有气体分子。
　　　　(1) 1 ml HCHO分子中含有σ键的数目为______。 (2)CS2分子中，共价键的类型有__________。 (3)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材料，题图中1号C与相邻C形成σ键的个数为______。【答案】(1)3NA　(2)σ键、π键　(3)3
(1)根据上图判断H2与Cl2反应生成HCl是放热反应还是吸热反应？如何利用键能计算反应的反应热ΔH?【答案】反应中断裂旧键吸收436.0 kJ＋242.7 kJ＝678.7 kJ热量，形成新键放出431.8 kJ/ml×2 ml＝863.6 kJ热量，放热值大于吸热值，故该反应是放热反应。ΔH＝反应物总键能－生成物总键能。
(2)根据元素周期律可知，HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，请利用键参数加以解释。【答案】键长：H—F＜H—Cl＜H—Br＜H—I；键能：H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，故HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱。
(3)一般来说，键长越小，键能越大。但F—F键键长(141 pm)比Cl—Cl键键长(198 pm)小，而F—F键键能(157 kJ·ml－1)却比Cl—Cl键键能(242.7 kJ·ml－1)小，为什么？【答案】氟原子的半径小导致F—F键键长小，由于键长小，两个氟原子形成共价键时，原子核之间的距离较小，两原子核之间排斥力较大，导致F—F键键能不大，F2的稳定性较差，容易与其他物质发生反应。
1．共价键键参数的应用(1)键能的应用。①表示共价键的强弱。键能越大，断开化学键需要吸收的能量越多，化学键越稳定。
②判断分子的稳定性。结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。③判断化学反应中的能量变化。在化学反应中，断裂旧化学键吸收能量，形成新化学键释放能量，因此反应焓变与键能的关系为ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和。ΔH＜0时，为放热反应；ΔH＞0时，为吸热反应。
(2)键长的应用。①键长越小，一般键能越大，共价键越稳定，含该共价键的分子越稳定。②键长的比较方法。a．根据成键原子的原子半径比较。同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越小。b．根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长＞双键键长＞三键键长。(3)键角的应用。键长和键角决定分子的空间结构。
2．共价键强弱的判断(1)由原子半径和共用电子对数判断：成键原子的原子半径越小，两原子间共用电子对数越多，则一般共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。(2)由键能判断：共价键的键能越大，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。
(3)由键长判断：一般共价键的键长越小，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。(4)由电负性判断：元素的电负性越大，该元素的原子对共用电子对的吸引力越大，形成的共价键一般越稳定。
【名师点拨】由分子构成的物质，其熔、沸点与共价键的键能和键长无关，而分子的稳定性由键长和键能大小决定。
　　　　有关碳和硅的共价键键能如下表所示：
简要分析和解释下列有关事实。(1)比较通常条件下，CH4和SiH4的稳定性强弱：______________。(2)硅与碳同族，也有系列氢化物，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，硅更易生成氧化物，原因是____________________。
【答案】(1)C—H键的键能大于Si—H键的键能，CH4比SiH4稳定(2)C—C键和C—H键键能较大，所形成的烷烃较稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成(3)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定，而Si—H的键能却小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键
【名师点拨】(1)键长越小，键能越大，共价键越稳定，共价分子的性质也就越稳定。(2)键长和键角决定分子的空间结构。
　　　　关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是(　　)A．键角是描述分子空间结构的重要参数B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关C．键能越大，键长越大，共价化合物越稳定D．键角的大小与键长、键能的大小无关【答案】C
【解析】键角是描述分子空间结构的重要参数，如CO2分子中的2个CO键的键角为180°，故分子为直线形分子，A正确；键长的大小与成键原子的半径有关，如Cl的原子半径小于I的原子半径，Cl—Cl键的键长小于I—I键的键长；键长还和成键数目有关，成键数目越多，键长越小，B正确；键能越大，键长越小，共价键越强，共价化合物越稳定，C错误；键角的大小取决于成键原子轨道的夹角，D正确。
共价键的判断易出现的误区例1　下列各组物质中所含化学键类型完全相同的是(　　)A．NaF、NH4ClB．NaOH、NaClOC．CaO、Na2O2D．MgCl2、Mg(OH)2错解：A或C或D错因分析：忽略了铵根离子内部存在共价键易错选A；忽视了过氧根离子内部含有共价键，易错选C；错误认为氯化镁中的两个氯原子相结合，而错选D；而NaOH、NaClO都含有离子键和共价键，所以B选项是正确的。
满分策略：(1)一般活泼金属元素与活泼非金属元素电负性相差较大，易形成离子键，而非金属元素之间电负性相差较小，原子间易形成共价键；离子化合物一定含有离子键，也可能含有共价键，如NH4Cl、Na2O2等。(2)记忆几个特殊的，如：铵盐属于离子化合物，既含离子键又含共价键；氯化铝等只含共价键。正解：B
共价键应用的误区例2　下列说法正确的是(　　)A．分子中键能越大，表示分子拥有的能量越高，共价键越难断裂B．分子中键长越大，表示成键原子轨道重叠越多，键越牢固C．形成化学键的过程是一个吸收能量的过程D．形成化学键的过程是一个放出能量的过程错解：A或B或C
错因分析：键能越大，表示破坏该键需要的能量越多，并不是分子拥有的能量越高，因把键能和分子具有的能量混为一体而容易错选A；键长越大，表示成键的两原子的核间距越大，分子越不稳定，因错误理解键长与电子云重叠程度的关系，易错选B；化学键的形成是原子由高能量状态向稳定状态(低能量状态)转变的过程，所以是一个放热过程，因错误理解断键与形成键和能量变化的关系，易错选C。
满分策略：理解基本概念，注意以下关系。(1)键能越大，表示破坏该键需要的能量越多，并不是分子拥有的能量越高。(2)键长越大，表示成键的两原子的核间距越大，分子越不稳定。(3)化学键的形成是原子由高能量状态向稳定状态(低能量状态)转变的过程。充分理解共价键各参数的应用及联系，就能明辨正误。正解：D
1．原子间形成分子时，决定各原子相互结合的数量关系的是(　　)A．共价键的方向性B．共价键的饱和性C．形成共价键原子的大小D．共价键的稳定性【答案】B【解析】分子中原子通过共价键结合成分子，共价键的饱和性决定了分子是由多少原子形成的；共价键的方向性和原子大小决定分子的空间构型；稳定性决定分子的化学性质。
2．可以反映共价键强弱的物理量是(　　)A．键能 B．键能、键长C．键能、键长、键角D．键长、键角【答案】B【解析】键能、键长决定共价键的稳定性，键长、键角决定分子的形状。
3．下图表示氢分子中氢原子的电子云重叠示意图。下列说法中错误的是(　　)A．图中电子云重叠表示电子在核间出现的概率大B．氢原子核外的s电子重叠形成共价键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，s­s σ键不具有方向性【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，C错误；s电子云是球形对称的，s­s σ键无方向性，D正确。
4．下列说法正确的是(　　)A．σ键比π键重叠程度大，所以C==C中σ键强于π键B．两个原子间能形成共价键，多个原子间不能形成共价键C．气体单质分子中，一定有σ键，可能有π键D．HClO分子中有s­p σ键和p­p π键【答案】A
【解析】σ键的原子轨道采用“头碰头”方式重叠成键，π键的原子轨道采用“肩与肩”方式重叠成键，前者比后者重叠程度大，所以C==C中σ键强于π键，A正确；苯分子中的六个碳原子间形成大π键，是共价键，B错误；稀有气体单质是单原子分子，没有σ键也没有π键，C错误；HClO分子的结构为H—O—Cl，H—O间为s­p σ键，O—Cl间为p­p σ键，D错误。
5．氰气的分子式为(CN)2，结构式为NCCN，性质与卤素单质相似。下列叙述不正确的是(　　)A．分子中各原子的最外层均满足8电子结构B．分子中NC键的键长大于C—C键的键长C．分子中含有3个σ键和4个π键D．能和氢氧化钠溶液发生反应生成NaCN、NaCNO和H2O【答案】B
【解析】(CN)2分子中每个C、N原子的最外层均满足8电子结构，A正确；成键原子半径越大，键长越大，N原子半径小于C原子半径，故NC键比C—C键的键长小，B错误；分子中含有3个σ键，4个π键，C正确；由(CN)2与卤素单质性质相似，卤素单质能和NaOH溶液反应，故(CN)2也可以和NaOH溶液反应，D正确。
6．有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(HCN)。其中，只含有极性键的是____________；只含有非极性键的是______________；既有极性键，又有非极性键的是____________；只有σ键的是____________；既有σ键又有π键的是__________；含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是__________；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π键的是__________。 【答案】①③⑨　②④⑦　⑤⑥⑧　①②③⑥⑦⑧　④⑤⑨　⑦　④⑤⑨
【解析】由同种元素形成的共价键是非极性键，由不同种元素形成的共价键是极性键。在形成的共价键中，单键都是σ键，双键或三键中既有σ键又有π键，π键由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成。