高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 共价键集体备课ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 共价键集体备课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了2π键，键参数的应用，答案D，归纳总结，答案A，答案C等内容，欢迎下载使用。
1.认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键,了解共价键具有饱和性和方向性。形成宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。2.知道根据原子轨道的重叠方式,共价键可以分为σ键和π键等类型。形成证据推理与模型认知的化学学科核心素养。3.知道共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。形成宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。
一、共价键1.定义:原子间通过　共用电子对　所形成的相互作用为共价键。 2.共价键的特征:共价键的定义表明共价键具有 饱和性 。
3.共价键的类型。(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　键构成。 
微思考1分子中的σ键和π键的对称因素不同,若围绕两成键原子所在直线旋转,σ键和π键将会发生怎样的变化?提示:σ键不受影响,π键因轨道重叠部分发生变化而破坏。
微判断1(1)氯气的分子式是Cl2而不是Cl3,是由共价键的饱和性决定的。(　　)(2)任何分子中,σ键比π键强度大,更稳定。(　　)(3)CS2分子中有一个σ键和一个π键。(　　)(4)N2分子中σ键与π键的个数比是2∶1。(　　)(5)形成Cl2分子时,p轨道的重叠方式为 。(　　)
二、键参数——键能、键长与键角1.键能。(1)键能是指气态分子中1 ml化学键解离成气态原子所吸收 的能量,常用单位是 kJ·ml-1 。
①若使2 ml H—Cl断裂为气态原子,则发生的能量变化是　吸收863.6 kJ的能量　。 ②表中共价键最强的是　H—F　,最弱的是　H—I　。 
(2)键能可用于衡量共价键的 强弱 。下表中是H—X的键能数据:
③分子稳定性与键能有密切的关系。由表中键能数据可知, HF 分子最稳定, HI 分子最不稳定。(3)键能可用于估算化学反应的反应热。已知共价键H—H、Cl—Cl、H—Cl的键能(kJ·ml-1)数值分别为:436、242.7、431.8,则反应H2+Cl2 2HCl的反应热为ΔH=-184.9 kJ·ml-1,该反应为放热反应。 
微思考2分子中的σ键和π键强弱不同,请根据教材中键能数据描述C=C、N=N、O=O等共价键中π键和σ键强弱情况。提示:将C=C、N=N、O=O的键能分别与C—C、N—N、O—O的键能作比较,确定其中π键和σ键的强弱。
2.键长。(1)键长是构成化学键的两个原子的　核间距　。因此　原子半径　决定化学键的键长,　原子半径　越小,共价键的键长越小。 (2)键长与共价键强弱的关系:共价键的键长越小,往往键能越 大 ,表明共价键越 强 。
3.键角。(1)键角是指多原子分子中 两个相邻共价键 之间的夹角。多原子分子的键角一定,表明共价键具有 方向 性。键角是描述分子 空间结构 的重要参数。(2)根据分子的空间结构填写下列分子的键角:
微思考3分子中键长越小的,是否其键能一定越大?提示:一般共价键键长越小,键能越大,但有例外,如F—F的键长比Cl—Cl的键长小,但F—F的键能比Cl—Cl的键能小。
微判断2(1)所有共价键都具有方向性。(　　)(2)键角是描述分子空间结构的唯一参数。(　　)(3)键长是成键两原子半径的和。(　　)(4)C=C的键能等于C—C的键能的2倍。(　　)(5)键长小,键能就一定大,分子就一定稳定。(　　)
微训练1.下列关于键长、键角和键能的说法中,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有关C.键能越大,键长越长,共价键越牢固D.利用键能数据,可估算化学反应的能量变化答案:C
解析:键长和键角常被用来描述分子的空间结构,键角是描述分子空间结构的重要参数,故A项正确;键长的大小与成键原子的半径有关,如原子半径越大,键长越长,故B项正确;键能越大,键长越短,共价键越强,越不易断裂,故C项错误;断键吸热、成键放热,所以利用键能数据,可估算化学反应的能量变化,故D项正确。
2.(1)下列三种分子中:①I2、②Cl2、③Br2,共价键的键长最大的是　　　,键能最大的是　　　。 (2)实验测得四种结构相似的单质分子中共价键的键长、键能的数据如下:
已知D2分子的稳定性大于A2分子的稳定性,则a　　　(填“>”或“　>　解析:(2)结构相似的单质分子中,共价键的键长越短,键能越大,分子越稳定。
一 认识共价键的特征
问题探究共价键形成的本质是原子间通过原子轨道重叠产生的强烈的相互作用。原子轨道在两个原子核间重叠,意味着电子出现在核间的概率增大。不同原子轨道之间相互重叠的方式有多种,部分情况的示意图如下:
(1)根据图示思考,共价键为什么有方向性?提示:如题图所示,共价键形成时,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,重叠程度越大,形成的共价键越牢固,所以共价键有方向性。(2)是否所有的共价键都有方向性?提示:不是所有的共价键都有方向性,如H2分子中的共价键没有方向性。
(3)p原子轨道互相重叠,除了题中所给方式外,还可能有什么方式?提示:如题图所示,p原子轨道互相重叠属于“头碰头”方式,还可以“肩并肩”方式重叠,如下图:
②共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
(2)方向性。①共价键形成时,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,重叠程度越大,形成的共价键越牢固。结构相似的分子(如HX)中成键原子电子云(原子轨道)重叠程度越大,形成的共价键越牢固,分子越稳定。如HX的稳定性:HF>HCl>HBr>HI。②共价键的方向性决定了分子的空间结构。③并不是所有的共价键都具有方向性,如两个s轨道形成的共价键没有方向性。
2.共价键的存在范围。(1)共价化合物。共价化合物的组成粒子(原子)通过共价键结合,因此共价化合物中一定存在共价键。如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4、SiO2、SiC等。(2)非金属单质分子。如O2、F2、H2、C60、金刚石等。(3)活泼的金属元素和非金属元素之间也可以形成共价键,如AlCl3中存在共价键。
典例剖析【例1】 下列说法正确的是(　　)。A.所有的原子轨道都具有一定的伸展方向,因此所有的共价键都具有方向性B.某原子跟其他原子形成共价键时,其共价键数一定等于该元素原子的价电子数C.基态C原子有两个未成对电子,所以最多只能形成2个共价键D.1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子,是由共价键的饱和性决定的
解析:只有2个s原子轨道重叠形成的共价键没有方向性,其他原子轨道重叠形成的共价键都有方向性,A项不正确。非金属元素的原子形成的共价键数目一般等于该原子最外层的未成对电子数,不能说一定等于该元素原子的价电子数,B项不正确。在形成CH4分子的过程中,1个碳原子与4个氢原子形成了4个C—H共价键,C项不正确。N原子最外层2p轨道上共有3个未成对电子,1个N原子可以与3个H原子结合形成NH3,此时共价键饱和,D项正确。
学以致用1.硫化氢(H2S)分子中两个共价键的夹角约为92°,其原因是(　　)。①共价键的饱和性　②S原子的电子排布　③共价键的方向性　④S原子中p轨道的伸展方向A.①②B.①③C.②③D.③④答案:D
解析:S原子的价层电子排布式是3s23p4,有2个未成对电子,并且分布在相互垂直的两个p轨道中,当与两个H原子配对成键时,形成的两个共价键间夹角约为90°,这体现了共价键的方向性,是由p轨道的伸展方向决定的。
2.下列关于共价键的说法正确的是(　　)。A.共价键只存在于非金属原子间B.两个原子形成共价键时,原子之间只能存在一对共用电子对C.两个原子形成共价键时,每个原子周围都有8个电子D.共价键是通过共用电子对形成的一种相互作用答案:D
解析:共价键可能存在于金属和非金属原子之间,如AlCl3中铝原子和氯原子之间存在共价键,故A项错误;两个原子形成共价键时,原子之间可能存在2对、3对共用电子对,如O=O中存在2对共用电子对、N≡N中存在3对共用电子对,故B项错误;两个原子形成共价键时,每个原子周围不一定都有8个电子,如HCl、NH3、H2S等氢化物中氢原子周围不是8个电子,故C项错误;原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键,所以共价键是通过共用电子对形成的一种相互作用,故D项正确。
二 σ键与π键的比较
问题探究防晒霜是防止皮肤受紫外线晒伤的护肤品,可通过无机或有机活性成分起防晒作用。无机防晒成分通常是氧化锌、氧化钛等无机物,它们可以反射和散射紫外线辐射;有机防晒成分通常是甲氧基肉桂酸辛酯、二苯甲酮,这些分子中含有π键,它们可以吸收紫外线辐射,把辐射能转化成热能。
(1)分子中所有的原子轨道都能形成π键吗?提示:s轨道与s轨道、s轨道与p轨道之间重叠只能形成σ键,不能形成π键。(2)分子中两个原子间能否只形成π键?提示:两个原子间可以只形成σ键,但不可以只形成π键。
(3)根据共价键的成键特点,指出下图所表示的共价键名称,并列举含有该共价键的一种物质(用分子式表示)。
提示:①s-s σ键 H2　②s-p σ键 HCl　③p-p σ键 Cl2　④pz-pz π键 N2　⑤py-py π键 N2
解析:B项中描述的是“头碰头”方式的相互重叠,所以形成的是σ键;σ键的相互重叠程度大于π键,所以σ键更稳定,C项错误。考虑到σ键和π键的相互重叠方式,中间位置形成的是σ键,其他位置形成的是π键,D项错误。
易错警示(1)s轨道与s轨道形成σ键时,电子并不是只在两核间运动,只是电子在两核间出现的概率大。 (2)因s轨道是球形的,故s轨道与s轨道形成σ键时,无方向性。两个s轨道只能形成σ键,不能形成π键。 (3)两个原子间可以只形成σ键,但不能只形成π键。
学以致用3.氰的化学式为(CN)2,结构式为N≡C—C≡N,其性质与卤素气体单质相似,氰可用于有机合成和制农药,也可用作消毒、杀虫的熏蒸剂等。下列叙述正确的是(　　)。A.在所有气体单质分子中,一定有σ键,可能有π键B.氰分子中N≡C的键长大于C—C的键长C.1个氰分子中含有3个σ键和4个π键D.与N2相似,(CN)2不能与氢氧化钠溶液发生反应答案:C
解析:稀有气体为单原子分子,不存在化学键,A项错误。成键原子半径越小,键长越短;两原子间成键越多,半径越小。氮原子半径小于碳原子半径,故N≡C比C—C的键长小,B项错误。单键为σ键、三键为1个σ键和2个π键,氰的结构式为N≡C—C≡N,1个氰分子中含有3个σ键和4个π键,C项正确。卤素单质能与氢氧化钠溶液反应,则氰也能与氢氧化钠溶液反应,D项错误。
4.下列物质的分子中既有σ键又有π键的是(　　)。①HCl　②H2O　③N2　④H2O2　⑤C2H4　⑥C2H2A.③⑤⑥B.③④⑤⑥C.①②④D.①②③答案:A解析:①HCl中只有1个σ键;②H2O中只有2个σ键;③N2中含N≡N,含1个σ键、2个π键;④H2O2中,只有单键,则只有σ键;⑤C2H4中,含单键和双键,则既有σ键,又有π键;⑥C2H2中,含单键和三键,则既有σ键,又有π键。
三 探究键参数的应用
问题探究(1)根据下表中的HCl、HBr和HI的键长、键能的数据和热分解温度,考查它们之间的相关性。通过这个例子说明分子的结构如何影响分子的化学性质。
提示:数据表明:共价键的键长越短,键能越大,该共价键越稳定,含该键的分子越稳定,越不容易分解。
(2)为什么F—F的键长比Cl—Cl的键长短,但键能却比Cl—Cl的键能小?提示:氟原子的半径很小,因而F—F的键长比Cl—Cl的键长短,但也是由于F—F的键长短,两个氟原子在形成共价键时,原子核之间的距离就小,排斥力大,因此键能比Cl—Cl的键能小。(3)为什么CH4分子的空间结构是正四面体,而CH3Cl只是四面体而不是正四面体?提示:C—H和C—Cl的键长不相等。
归纳总结1.共价键参数的应用。(1)键能的应用。①表示共价键的强弱:键能越大,断开化学键时需要的能量越多,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判断化学反应的能量变化:在化学反应中,旧化学键的断裂吸收能量,新化学键的形成释放能量,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;ΔH0时,为吸热反应。
(2)键长的应用。①一般键长越短,键能越大,共价键越强,分子越稳定。②键长的比较方法:a.根据原子半径比较,同种类型的共价键,成键原子半径越小,键长越短。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:成键原子半径越小,共用电子对数越多,则共价键越强,含有该共价键的分子越稳定。(2)由键能、键长判断:共价键的键能越大,共价键的键长越短,共价键越强,破坏共价键消耗的能量越多。(3)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(键合电子)的吸引力越大,形成的共价键越强。
典例剖析【例3】 已知键能、键长部分数据如下表:
(1)把1 ml Cl2(g)分解为气态原子时,需要　　　　　　(填“吸收”或“放出”)　　　　 kJ能量。 (2)根据表中数据判断,下列分子中,最不稳定的单质分子是　　　　　(填化学式,下同);最稳定的化合物分子是　　　　　　。 ①CH4　②H2O　③NH3　④I2　⑤Br2　⑥Cl2
(3)下列有关推断正确的是　　　。 A.同种元素形成的共价键,强度:三键>双键>单键B.同种元素形成双键键能一定小于单键的2倍C.键长越短,键能一定越大D.氢化物的键能越大,其稳定性一定越强
(4)在相同条件下,将乙烯、乙炔以相同速率通入等体积同浓度的溴的四氯化碳溶液中,对观察到的现象描述正确的是　　　。 A.前者和后者同时褪色B.前者后褪色,后者先褪色C.前者先褪色,后者后褪色D.无法判断
答案:(1)吸收　242.7　(2)I2　H2O　(3)A　(4)C
解析:(1)键能是指气态分子中1 ml 化学键解离成气态原子所吸收的能量。(2)键能越大,化学键越稳定,越不容易断裂,物质的化学性质越稳定,因此最不稳定的单质是I2,最稳定的化合物是H2O。(3)由碳碳键的数据知A项正确;由O—O、O=O的键能知,B项错误;C—H的键长大于N—H的键长,但是N—H的键能反而较小,C项错误;由C—H、N—H的键能知,CH4的键能较大,而稳定性较弱,D项错误。
(4)乙烯分子中一个π键的键能为(615-347.7) kJ·ml-1=267.3 kJ·ml-1,乙炔分子中2个π键总键能为(812-347.7) kJ·ml-1= 464.3 kJ·ml-1,说明断裂乙炔分子中两个π键难于断裂乙烯分子中一个π键,C项正确。
易错警示 (1)键长和键角共同决定分子的空间结构。 (2)键长不是成键两原子的原子半径之和,而是小于其半径之和。 (3)键能越大,一般键长越小,分子越稳定。
学以致用5.键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数,下列叙述正确的是(　　)。A.键角是描述分子空间结构的重要参数B.因为H—O的键能小于H—F的键能,所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱C.水分子可表示为H—O—H,分子中的键角为180°D.H—O的键能为462.8 kJ·ml-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗的能量为2×462.8 kJ
解析:键长和键角可用来描述分子的空间结构,键角是描述分子空间结构的重要参数,A项正确。H—O的键能小于H—F的键能,则稳定性:HF>H2O,所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强,B项错误。水分子的结构式可表示为H—O—H,但分子的空间结构是V形,不是直线形,分子中的键角大约为105°,C项错误。H—O的键能为462.8 kJ·ml-1,18 g H2O为1 ml H2O,1 ml H2O 分解成2 ml H和1 ml O 时消耗的能量为2×462.8 kJ,D项错误。
6.已知各共价键的键能如表所示,下列说法正确的是(　　)。
A.化学键的稳定性:H—I>H—Cl>H—FB.表中最稳定的共价键是F—FC.432 kJ·ml-1>E(H—Br)>298 kJ·ml-1D.H2(g)+F2(g)═2HF(g)　ΔH=+25 kJ·ml-1答案:C
解析:键能大小顺序为H—I单键的键能,A项正确;原子半径:ClO>F,HF、H2O、NH3中共价键键长逐渐增大,键能逐渐减小,故C项错误;氮原子的最外层有5个电子,因此N与3个H结合形成NH3分子满足8电子稳定结构,体现了共价键的饱和性,故D项正确。
6.(1)1个CO(NH2)2分子中含有σ键的个数为　　　　。1 ml乙醛分子中含有 σ键的数目为　　　。(设NA为阿伏加德罗常数的值) (2)已知CO、CN-与N2结构相似,CO分子内σ键与π键的个数之比为　　　　　　　。HCN分子内σ键与π键的数目之比为　　　　　　　。 (3)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子,该分子中σ键与π键的个数比为　　　　。 答案:(1) 7　6NA　(2) 1∶2　1∶1　(3)5∶1
(2)N2的结构式为N≡N,可推知CO结构式为C≡O,1个CO分子中含有1个σ键和2个π键;HCN的结构式为H—C≡N,1个HCN分子中σ键与π键均为2个。