高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 共价键模型优质学案及答案

这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 共价键模型优质学案及答案，共9页。学案主要包含了键能等内容，欢迎下载使用。

1.共价键的形成
2.共价键的特征
考点2 共价键的类型
1．σ键与π键(按原子轨道重叠方式分类)
σ键与π键的判断方法

(1)s轨道与s轨道(或p轨道)只能形成σ键，不能形成π键。
(2)两个原子间可以只形成σ键，但不可以只形成π键。
(3)在同一个分子中，σ键一般比π键强度大。
共价键的类型
2.极性键和非极性键(按共用电子对是否偏移分类)
注意：所有的共价键都有饱和性，但不是所有的共价键都有方向性，如两个1s轨道(H原子与H原子)重叠形成的s­s σ键没有方向性。
并不是所有的单质中都有共价键，稀有气体中不存在化学键，金属单质中不存在共价键。
共价键的存在范围
(1)非金属单质分子中(稀有气体除外)。如O2、F2、H2、C60等。
(2)非金属元素形成的化合物中。如H2SO4、CO2、H2O2、有机物分子等。
(3)某些金属与非金属元素形成的共价化合物中。如BeCl2、HgCl2、AlCl3等。
(4)某些离子化合物中。如Na2O2、NH4Cl等。
考点3 键参数
一、
1．键能
(1)概念：在101.3 kPa、298 K条件下，断开1 ml AB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量叫A—B键的键能。
(2)表示方法：EA—B(A和B分别表示成键的两个原子，可以相同，也可以不同)。
(3)单位：kJ·ml－1。
2．键长
概念：两个成键原子的原子核间的距离叫做该化学键的键长。
3．键角
(1)概念：在多原子分子中，两个化学键之间的夹角叫做键角。
(2)常见分子的键角及分子空间构型：
二、键能、键长和键角的应用
1．键能的应用
(1)表示共价键的强弱
键能的大小可以定量地表示化学键的强弱程度。键能愈大，断开时需要的能量就愈多，化学键就愈牢固。
(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)判断物质在化学反应过程中的能量变化
在化学反应中，旧化学键的断裂吸收能量，新化学键的形成放出能量，因此反应焓变与键能的关系为ΔH＝∑E反应物－∑E生成物。
2．键长的应用
(1)键长与键的稳定性有关。一般来说，键长愈短，化学键愈强，键愈牢固。
(2)键长与分子空间构型有关。
(3)键长的判断方法
①根据原子半径判断：在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。
②根据共用电子对数判断：相同的两原子形成共价键时，单键键长＞双键键长＞叁键键长。
3．键角的应用
键角常用于描述多原子分子的空间构型。
注意：1.F—F的键能为157 kJ/ml，Cl—Cl的键能为242.7 kJ/ml，说明，半径越小，键能不一定越大。
非金属性越强，单质的键能不一定越大，例如：F2、Cl2、Br2、I2的键能依次为157 kJ/ml、242.7 kJ/ml、193.7 kJ/ml、152.7 kJ/ml。
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，共用电子对数越多，则共价键越牢固，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：共价键的键长越短，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，形成的共价键越稳定。
特别提醒 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，由键长和键能共同决定。
例题精析
【例题1】下列说法中不正确的是( )
A．σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强
B．两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键
C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键
D．N2分子中有一个σ键，两个π键
【答案】C
【例题2】P元素的外围电子排布为3s23p3，P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5，对此判断正确的是( )
A．磷原子最外层有三个未成对电子，故只能结合三个氯原子形成PCl3
B．PCl3分子中的P—Cl键含有π键
C．PCl5分子中的P—Cl键都是π键
D．磷原子最外层有三个未成对电子，但是能形成PCl5，说明传统的价键理论存在缺陷
【答案】D
【例题3】下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是( )
A．H2O2(过氧化氢)：H—O===O—H B．N2H4(肼)：
C．C2H5SH(乙硫醇)： D．SiHCl3(三氯氢硅)：
【答案】A
【例题4】 碳和硅的有关化学键键能如下所示，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，更易生成氧化物，原因是_______________。
【答案】(1)CH4比SiH4稳定
(2)C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，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的键能却远小于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
课堂运用
【基础】
1.下列说法正确的是( )
①共价键的本质是相互吸引的电性作用
②共价化合物一定含共价键一定不含离子键
③水的非直线结构是由共价键的饱和性决定的
④由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
⑤分子中不一定存在共价键
⑥烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中的σ键比烯烃中的σ键稳定
A.②⑤B.④⑥
C.②③④D.①③⑥
2.下列说法正确的是( )
A.p轨道之间以“肩并肩”的方式重叠可形成σ键
B.氮气分子中氮氮三键易断裂
C.共价键是两个原子轨道以“头碰头”的方式重叠而成的
D.CO2分子中有两个σ键和两个π键,且均是通过p轨道相互重叠而成的
3.下列事实不能用键能的大小来解释的是( )
A.N元素的电负性较大,但N2的化学性质很稳定
B.稀有气体一般难发生反应
C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
D.F2比O2更容易与H2反应
4.如图是氢原子的电子云重叠示意图。以下说法中错误的是( )
A.图中电子云重叠意味着电子在核间出现的概率增大
B.氢原子核外的s轨道重叠形成共价键
C.氢原子的核外电子呈云雾状,在两核间分布得浓一些,将两核吸引
D.氢原子之间形成s—s σ键
5.从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据:
其中x、y的键能数据尚未测定,但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>x;该规律性是( )
A.成键的电子数越多,键能越大
B.键长越短,键能越大
C.成键所用的电子数越少,键能越小
D.成键时电子对越偏移,键能越大
6.由短周期前10号元素组成的物质T和X,有如图所示的转化。X不稳定,易分解。下列有关说法正确的是( )
A.为使该转化成功进行,Y可以是酸性KMnO4溶液
B.等物质的量的T、X分子中含有π键的数目均为NA
C.X分子中含有的σ键个数是T分子中含有的σ键个数的2倍
D.T分子中只含有极性键,X分子中既含有极性键又含有非极性键
7.中国科学技术大学的科学家们将C60分子组装在一单层分子膜表面,在-268 ℃时冻结分子的热振荡,并利用扫描隧道显微镜首次“拍摄”到能清楚分辨碳原子间共价键的分子图象。下列化合物分子中一定既含σ键又含π键的是
( )
A.HClO B.C2H6O C.COCl2 D.H2O2
【巩固】
1.下列有关化学键类型的叙述正确的是( )
A.全部由非金属元素组成的化合物中肯定不存在离子键
B.所有物质中都存在化学键
C.已知丙炔的结构式为H—C≡,则丙炔中存在4个σ键和3个π键
D.乙烷分子中只存在σ键,不存在π键
2.氮是地球上极为丰富的元素。
(1)Li3N晶体中氮以N3-形式存在,基态N3-的电子排布式为____________。
(2)NH3是制作氮肥的原料,NH3中N—H键键能的含义是____________(填字母)。
A.由N和H形成1 ml NH3所放出的能量
B.把1 ml NH3中的共价键全部拆开所吸收的能量
C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的能量
D.形成1个N—H键所放出的能量
(3)N≡N的键能为945 kJ·ml-1,N—N单键的键能为160 kJ·ml-1,计算说明N2中的________(填“σ”或“π”,下同)键比________键稳定。
(4)计算反应3Cl2+2NH3N2+6HCl(EN-H=391 kJ·ml-1,EH-Cl=431 kJ·ml-1,ECl—Cl=243 kJ·ml-1,EN≡N=945 kJ·ml-1)的反应热ΔH= _______kJ·ml-1。
3.A、B、C、D、E五种元素原子序数依次增大,A元素原子的价电子排布为ns2np2,B元素的最外层电子数是其电子层数的3倍,E元素原子的价电子排布为3d64s2。C、D的电离能数据如下(kJ·ml-1):
(1)化合价是元素的一种性质。由C、D的电离能数据判断,C通常显________价,D显________价。
(2)某气态单质甲与化合物AB分子中电子总数相等,则甲分子中包含1个________键,2个________键。
(3)AB的总键能大于甲的总键能,但AB比甲容易参加化学反应。根据表中数据,说明AB比甲活泼的原因是_________________。
【拔高】
1.(1)石墨烯是一种零距离半导体,而且有非常好的热传导性能,是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如下),可由石墨剥离而成,具有很好的应用前景。
①石墨烯中的化学键是________(填“极性”或“非极性”)键。
②石墨烯中的键角为________________。
(2)已知几种常见化学键的键能如下表:
请回答下列问题:
①比较Si—Si键与Si—C键的键能大小:x________(填“>”“<”或“=”)226 kJ·ml-1。
答案：
【基础】
1.【答案】A。 2.【答案】D。 3.【答案】B。 4.【答案】C。 5.【答案】B。
6.【答案】A。 7.【答案】C。
【巩固】
1.【答案】D。
2.【答案】(1)1s22s22p6 (2)C (3)π σ (4)-456
3.【答案】(1)+2 +3 (2)σ π
(3)CO打开第一个键需要1 071.9 kJ·ml-1-798.9 kJ·ml-1=273 kJ·ml-1能量,而N2打开第一个键需要941.7 kJ·ml-1-418.4 kJ·ml-1=523.3 kJ·ml-1 能量
【拔高】
4.【答案】(1)①非极性 ②120° (2)①>
概念
原子间通过共用电子形成的化学键
本质
高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用
形成元素
通常电负性相同或差值小的非金属元素原子形成共价键
表示方法
①用一条短线表示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
特征
概念
作用
饱和性
每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的
共价键的饱和性决定着原子形成分子时互相结合的数量关系
σ键
原子轨道以“头碰头”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键
π键
原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键
分类标准
类型
共用电子对数
单键、双键、三键
共用电子对是否偏移
极性键、非极性键
原子轨道重叠方式
σ键、π键
类型
形成元素
共用电子对偏移
原子电性
非极性键
同种元素
两原子电负性相同，共用电子对不偏移
两原子都不显电性
极性键
不同种元素
共用电子对偏向电负性较大的原子
电负性较大的原子显负电性，电负性较小的原子显正电性
分子
键角
空间构型
CO2
(C===O)180°
直线形
H2O
(H—O) 104.5°
V形
NH3
(N—H) 107.3°
三角锥形
CH4
(C—H)109.5°
正四面体形
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
eq \f(键能,（kJ·ml－1）)
356
413
336
226
318
452
O—O键
数据
O2
键长/10-12m
149
128
121
112
键能/kJ·ml-1
x
y
z=498
w=628
I1
I2
I3
I4
C
738
1 451
7 733
10 540
D
577
1 817
2 745
11 578
单键
双键
三键
AB 键能/kJ·ml-1
357.7
798.9
1 071.9
甲 键能/kJ·ml-1
154.8
418.4
941.7
化学键
Si—O
H—O
OO
Si—Si
Si—C
键能
/kJ·ml-1
368
467
498
226
x