高中第二章 分子结构与性质综合与测试教学设计及反思

教学过程

一、          课堂导入

    我们知道物质是由原子、分子、离子等微粒构成。微粒间的相互作用（化学键或分子间相互作用）理论是物质构成的基本理论。为什么原子之间可以通过共用电子对形成稳定的分子？共价键究竟是怎样形成的，它又具备怎样的特征呢？下面我们来一起学习共价键模型。

二、复习预习

 请同学们回答以下问题：

（1）化学键的定义及基本分类

（2）离子键、共价键的定义

（3）离子化合物、共价化合物的定义

三、知识讲解

考点1：共价键的形成及本质

1． 概念

原子间通过共用电子形成的化学键。

2．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。

3．形成元素

通常是电负性相同或差值小的非金属元素原子。

4．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、H—Cl；

(2)“=”表示原子间共用两对电子所形成的共价键(共价双键)；

(3)“≡”表示原子间共用三对电子所形成的共价键(共价叁键)。

考点2：共价键的分类

1．分类

单键、双键、叁键σ键、π键的关系

单键是σ键，双键含1个σ键1个π键，叁键含1个σ键2个π键。

2．极性键和非极性键：按两原子核间的共用电子对是否偏移可将共价键分为极性键和非极性键

考点3：共价键的特征

1．共价键的饱和性

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，这称为共价键的饱和性。共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。

2．共价键的方向性

在形成共价键时，原子轨道重叠得越多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键越牢固，因此，共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成。共价键的方向性决定着分子的空间构型。

考点4：三个重要的键参数

1．键能

(1)概念：在101.3 kPa，298 K的条件下，断开1_mol 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)表示方式和单位

表示方式：EA－B，单位：kJ·mol－1。

(3)意义

表示共价键的强弱，键能越大，键越牢固。

2．键长

(1)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。

(2)意义：键长越短，化学键越强，键越牢固。

3．键角

(1)概念：在多原子分子中，两个化学键的夹角叫键角；

(2)意义：可以判断多原子分子的空间构型。

4. 常见物质的键角及分子构型

考点5：键参数与分子性质的关系

四、例题精析

【例题1】下列物质只含共价键的是(　　)

A．Na2O2 B．H2O

C．NH4Cl D．NaOH

【答案】B  

【解析】Na2O2、NH4Cl、NaOH既含离子键又含共价键，H2O中只含共价键。

【例题2】下列说法中不正确的是(　　)

A．一般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，2个π键

【答案】C

【解析】气体单质中不一定含σ键，如稀有气体分子均为单原子分子，分子内无化学键。

【例题3】共价键是有饱和性和方向性的，下列关于共价键这两个特征的叙述中不正确的是(　　)

A．共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的

B．共价键的方向性是由成键原子的轨道的方向性决定的

C．共价键的方向性决定了分子的空间构型

D．共价键的方向性与原子轨道的重叠程度有关

【答案】D

【解析】共价键的方向性与原子轨道的伸展方向有关。

【例题4】三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子空间构型理由的叙述，正确的是(　　)

A．PCl3分子中P—Cl三个共价键的键长、键角都相等

B．PCl3分子中P—Cl三个共价键键能、键角均相等

C．PCl3分子中的P—Cl键属于极性共价键

D．PCl3分子中P—Cl键的三个键角都是100.1°，键长相等

【答案】D

【解析】PCl3分子是由P—Cl极性键构成的极性分子，其结构类似于NH3。

【例题5】已知H—H键的键能为436 kJ·mol－1，H—N键的键能为391 kJ·mol－1，根据热化学方程式N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1，则N≡N键的键能是(　　)

A．431 kJ·mol－1 B．946 kJ·mol－1

C．649 kJ·mol－1   D．869 kJ·mol－1

【答案】　B

【解析】　据ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和可知：E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(H—N)＝ΔH，则，E(N≡N)＋3×436 kJ·mol－1－6×391 kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1，解得：E(N≡N)＝946 kJ·mol－1。

五、课程小结

1．了解共价键的形成、本质、特征和分类。

2．了解σ键和π键的区别，会判断共价键的极性。

3．认识键能、键长、键角等键参数的概念，并能应用其说明简单分子的某些性质。

六、课堂运用

1．下列关于共价键的说法正确的是(　　)

A．共价键只存在于共价化合物中

B．只含有共价键的物质一定是共价化合物

C．非极性键只存在于单质分子中

D．离子化合物中既可能含有极性键也可能含有非极性键

【答案】　D

【解析】　共价键可能存在于共价化合物中也可能存在于离子化合物中，可能是极性共价键也可能是非极性共价键；单质中形成的共价键为非极性共价键；离子化合物中可能含有极性共价键也可能含有非极性共价键。

2．下列分子中，只有σ键没有π键的是(　　)

A．CH4 B．N2

C．CH2===CH2   D．CH≡CH

【答案】　A

【解析】　两原子间形成共价键，先形成σ键，然后再形成π键，即共价单键全部为σ键，共价双键、共价叁键中一定含有一个σ键，其余为π键。

3．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．H3O＋的存在说明共价键不具有饱和性

C．所有共价键都有方向性

D．两个原子轨道发生重叠后，电子仅存在于两核之间

【答案】　A

【解析】　S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项对；H2O能结合1个H＋形成H3O＋，并不能说明共价键不具有饱和性，B项错；H2分子中，H原子的s轨道成键时，因为s轨道为球形，所以H2分子中的H—H键没有方向性，C项错；两个原子轨道发生重叠后，电子只是在两核之间出现的概率大，D项错。故选A。

4．碳和硅的有关化学键键能如下表所示，简要分析和解释下列有关事实：

(1)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___________________

__________________________________________________________。

(2)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是

________________________________________________________________________________________。

【答案】　(1)依据图表中键能数据分析，C—C键、C—H键键能大，难断裂；Si—Si键、Si—H键键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成

(2)SiH4稳定性小于CH4，更易生成氧化物，是因为C—H键键能大于C—O键的，C—H键比C—O键稳定。Si—H键键能远小于Si—O键的，不稳定，倾向于形成稳定性更强的Si—O键

【解析】　(1)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。

(2)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却远小于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。

5．在白磷(P4)分子中，4个P原子分别处在正四面体的四个顶点，结合有关P原子的成键特点，下列有关白磷的说法正确的是(　　)

A．白磷分子的键角为109.5°

B．分子中共有4对共用电子对

C．白磷分子的键角为60°

D．分子中有6对孤电子对

【答案】　C

【解析】　白磷的正四面体结构不同于甲烷的空间结构；由于白磷分子中无中心原子，根据共价键的方向性和饱和性，每个磷原子都以3个共价键与其他3个磷原子结合形成共价键，从而形成正四面体结构，所以键角为60°，总共有6个共价单键，每个磷原子含有一对孤电子对，总计有4对孤电子对。

6．某些化学键的键能如下表(kJ·mol－1)。

(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出热量________kJ。

(2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是________(填序号)。

a．Cl2＞Br2＞I2　　b．I2＞Br2＞Cl2　　c．Br2＞I2＞Cl2

预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热________。

【答案】　(1)179　(2)a　多

【解析】　(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2都是1 mol，生成2 mol HCl，故放出的热量为431 kJ·mol－1×2 mol－436 kJ·mol－1×1 mol－247 kJ·mol－1×1 mol＝179 kJ。

(2)由表中数据计算知H2在Cl2中燃烧放热最多，在I2中燃烧放热最少；由以上结果分析，生成物越稳定，放出热量越多。因稳定性HF＞HCl，故知H2在F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热多