第二章 分子结构与性质
第一节 共价键 基础讲解（第一课时）
学习过程 [引入]
NaCl、HCl的形成过程
前面学习了电子云和轨道理论，对于HCl中H、Cl原子形成共价键时，电子云如何重叠？ 例：H2的形成
结论1、共价键是常见化学键之一，它是指 其本质
是成键原子相互接近时，——————发生重叠，————方向相反的————电子形成共
用电子对，两原子核间的电子云密度增加，体系能量降低
2 形成条件 ⑴——————————————————⑵————————————————⑶———————————————— 3 成键原因： 4 类型；
㈠ 根据电子云重叠情况分类
1、δ键：（以“ ”重叠形式）
a、特征： b、种类：S-S δ键 、 S-P δ键 、 P-Pδ键
P电子和P电子除能形成δ键外，还能形成π键 2、π键 [讲解]
a.特征：每个π键的电子云有两块组成，分别位于有两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面镜面，它们互为镜像，这种特征称为镜像对称。 3、δ键和π键比较
①重叠方式 ： δ键： ； π键： ②δ键比π键的强度较大
成键电子： δ键s-s、 、 π键
δ键成 键 π键成 键或 键
4、 判断δ键和π键的一般规律是：共价单键是 键；而共价双键中有 个δ键，共价三键中有 个δ键，其余为π键。
㈡ 根据电子云是否偏移分类
5．共价键的特征 ： 性、 性
6 共价键的存在
7 共价化合物 [小结] 【案例练习】
1、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N2 D．HNO3和NaCl 2．对δ键的认识不正确的是（ ） A．δ键不属于共价键，是另一种化学键 B．S-Sδ键与S-Pδ键的对称性相同 C．分子中含有共价键，则至少含有一个δ键
D．含有π键的化合物与只含δ键的化合物的化学性质不同
3、乙烯分子中C-C之间有 个σ键， 个π键。乙烯易发生加成反应是因为分子中C-C之间的一个 键易断裂。
【课后作业】
1、下列分子中存在π键的是（ ）
A．H2 B．Cl2 C．N2 D．HCl 2、下列说法中，正确的是
A．在N2分子中，两个原子的总键能是单个键能的三倍 B．N2分子中有一个σ键、两个π键 C．N2分子中有两个个σ键、一个π键 D．N2分子中存在一个σ键、一个π键 3、下列分子中，含有非极性键的化合物的是
A．H2 B．CO2 C．H2O D．C2H4
4、在HCl分子中，由H原子的一个 轨道与Cl原子的一个 轨道形成一个 键；在Cl2分子中两个Cl原子以 轨道形成一个 键。
第一节 共价键基础讲解（第二课时）
学习过程
Ｎ２与Ｈ２在常温下很难反应，必须在高温下才能发生反应，而Ｆ２与Ｈ２在冷暗处就能发生化学反应，为什么？ ［讨论］ 二、键参数 １．键能
①概念： ②单位： ［阅读书３３页，表２－１］
1、键能大小与键的强度的关系？ 2、键能与化学反应的能量变化的关系？ ２．键长
①概念：
②单位：
③键长越短，共价键越 ，形成的物质越
多原子分子的形状如何？就必须要了解多原子分子中两共价键之间的夹角。 ３．键角：
例如：ＣＯ２结构为Ｏ＝Ｃ＝Ｏ，键角为 °，为 形分子。 Ｈ２Ｏ 键角１０５°Ｖ形 ＣＨ４ 键角１０９°２８′正四面体 ［小结］
键能、键长、键角是共价键的三个参数
键能、键长决定了共价键的稳定性；键长、键角决定了分子的空间构型。 ［板书］ 三、等电子原理
１．等电子体： 如：ＣＯ和Ｎ２，ＣＨ４和ＮＨ４ ２．等电子体性质相似
＋
［阅读课本表２－３］ ［小结］ 【案例练习】
1、下列各说法中正确的是 （ ）
A．分子中键能越高，键长越大，则分子越稳定
B．元素周期表中的ⅠA族（除H外）和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键 C．水分子可表示为HO—H，分子中键角为180°
D．H—O键键能为463KJ/mol，即18克H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463KJ ２．下列说法中，错误的是 （ ） A．键长越长，化学键越牢固
B．成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固 C．对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分子越稳定 D．原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键 3、下列分子中键角最大的是 （ ）
A．CH4 B．NH3 C．H2O D．CO2 ４．与ＮＯ３互为等电子体的是（ ）
A．ＳＯ３ B．ＢＦ３ C．ＣＨ４ D．ＮＯ２
5．由课本表２－１可知．Ｈ－Ｈ的键能为４３６kＪ／mol．它所表示的意义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．如果要使１molＨ２分解为２molＨ原子，你认为是吸收能量还是放出能量？＿＿＿＿．能量数值＿＿＿＿．当两个原子形成共价键时，原子轨道重叠的程度越大，共价键的键能＿＿＿＿，两原子核间的平均距离――键长＿＿＿＿．
【课后作业】
1、下列说法中正确的是 （ ） A．双原子分子中化学键键能越大，分子越牢固 B．双原子分子中化学键键长越长，分子越牢固 C．双原子分子中化学键键角越大，分子越牢固
D．在同一分子中，σ键要比π键的分子轨道重叠程度一样多，只是重叠的方向不同 2、下列物质属于等电子体一组的是（ ）
+ -A．CH4和NH4 B．B3H6N3和C6H6 C．F和Mg D．H2O和CH4 3、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，不正确的是 （ ） A．PCl3分子中三个共价键的键长，键角都相等 B．PCl3分子中的P-Cl键属于极性共价键 C．PCl3分子中三个共价键键能，键角均相等 D．PCl3是非极性分子
4、下列单质分子中，键长最长，键能最小的是（ ）
A．H2 B．Cl2 C．Br2 D．I2
－
共价键总结
一、离子化合物与共价化合物的区别
离子化合物 离子键或离子 化学键 键与共价键 概念 达到稳定结 构的途径 构成微粒 构成元素 以离子键形成的化合物 通过电子得失达到稳定结构 阴、阳离子 活泼金属与活泼非金属 电子式：(以NaCl为例) 离子化合物的结构： Na表示方法 ＋共价化合物 共价键 以共用电子对 形成的化合物 通过形成共用电子 对达到稳定结构 原子 不同种非金属 以HCl为例： 结构式：H—Cl ··电子式：H·Cl· ··－[·Cl·] NaCl的形成过程： ＋·Na·Cl·―→ ·＋··－Na[·Cl·] HCl的形成过程： ＋·H·Cl·―→ ·H·Cl· ··二、共价键的本质、分类、特征、形成条件 1．共价键实质：在原子间形成共用电子对。 2．σ键与π键的对比及判断σ键、π键的方法 键型σ键 π键 项目 成键方向 沿轴方向“头碰头” 平行或“肩并肩” 电子云形状 轴对称 镜像对称 σ键强度大， π键强度较小， 牢固程度 不易断裂 容易断裂 成键判 共价单键是σ键；共价双键中有一个是σ键，另一个是π键；共价三键断规律 中一个是σ键，另两个为π键 3.共价键的特征是既有饱和性，又有方向性。 4．形成共价键的条件
同种或不同种非金属原子之间相遇时，若原子的最外层电子排布未达到稳定状态，则原子间通过共用电子对形成共价键。 三．键参数的应用
1．共价键的键能和键长反映了共价键的强弱程度，键长和键角常被用来描述分子的空间构型。
2．一般来讲，形成共价键的两原子半径之和越小，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。
如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F>H—Cl>H—Br>H—I，因此，稳定性HF>HCl>HBr>HI，氧族元素气态氢化物的稳定性递变规律可用类似的方法加以解释。同理，可用共价键牢固程度解释酸性HF 3．当两个原子形成共价键时，原子轨道发生重叠，重叠程度越大，键长越短，键能越大。 4．有机物中碳原子与碳原子形成的共价键的键长规律如下：C—C>C===C>C≡C。 5．键能与化学反应过程中的能量关系 (1)化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，反应为吸热反应，否则，反应为放热反应。反应热(ΔH)＝反应物总键能－生成物总键能。 (2)反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。 化学反应的实质是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物分子内新化学键的形成。 四、等电子原理 1．等电子原理及等电子体 原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多化学性质是相近的，这条规律称之为等电子原理，这样的分子叫做等电子体。 2．等电子原理的应用[ 等电子原理可以较快的判断一些分子的构型以及其键合的情况，在科学研究中也有一定的用 －2－ 途，但在应用它时也应注意实际情况，以免误判。例如SiO3的结构就不同于CO23的结构。这是因为中心原子用于成键的轨道及杂化类型不同而导致的离子或分子的构型不同的缘故。 从电负性的角度来判断下列元素之间易形成共价键的是( ) A．Na和Cl B．H和Cl C．K和F D．Ca和O 下列有关σ键和π键的说法错误的是( ) A．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者 B．当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键 C．有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键 D．在分子中，化学键可能只有π键而没有σ键 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．惰性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 1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、价电子总数相同的分子，互称 为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。 (1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：______和________；______和______。 (2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周 － 期元素组成的物质中，与NO2互为等电子体的分子有：________、________。 1．下列物质中含离子键的是( ) A.Cl2 B．CO2 C．NaCl D．CH4 答案 C 解析 本题考查了物质类别与化学键的关系。多原子非金属单质、共价化合物中含有共价键，离子化合物中含有离子键，本题答案为C。 2．下列过程中，共价键被破坏的是( ) A．碘升华 B．溴蒸气被活性炭吸附 C．蔗糖溶于水 D．SO2溶于水 答案 D 解析 碘升华、溴蒸气被活性炭吸附和蔗糖溶于水破坏的是范德华力；SO2溶于水，与H2O反应生成H2SO3，共价键被破坏，形成新的共价键。 3．下列既有离子键又有共价键的化合物是( ) A．Na2O B．NaOH C．CaBr2 D．HF 答案 B ＋－ 解析 典型的非金属元素O与H之间形成的是共价键，Na与OH之间形成的是离子键。 4．下列关于共价键的说法，正确的是( ) A．分子内部一定会存在共价键 B．由非金属元素组成的化合物内部不一定全是共价键 C．非极性键只存在于双原子单质分子中 D．离子化合物的内部可能存在共价键 答案 BD 解析 本题可用举例法去做。惰性气体为单原子分子，分子内部没有共价键；铵盐是全部含有非金属元素的化合物，但属于离子化合物，既存在离子键，也存在共价键；乙烯、过氧化氢分子中存在非极性键；在强碱中存在共价键如NaOH。 5．从键长的角度来判断下列共价键中最稳定的是( ) A．H—F B．N—H C．C—H D．S—H 答案 A 解析 原子半径越小，与氢化合形成的化学键键长越短，键能越大，键越稳定。 6．根据π键的成键特征判断C＝C的键能是C—C键能的( ) A．2倍 B．大于2倍 C．小于2倍 D．无法确定 答案 C 解析 由于π键的键能比σ键键能小，双键中有一个π键和一个σ键，所以双键的键能小于单键的键能的2倍。 7．下列分子中存在的共价键类型完全相同的是( ) A．CH4与NH3 B．C2H6与C2H4 C．H2与Cl2 D．Cl2与N2 答案 A[ 解析 A项中全是s-p σ键；B项中C2H6只存在σ键，而C2H4存在σ键和π键；C项中H2中的键为s-s σ键，Cl2中的键为p-p σ键；D项与B项类似。 8．下列反应中化学键断裂只涉及π键断裂的是( ) A．CH4的燃烧 B．C2H4与Cl2的加成反应 C．CH4与Cl2的取代反应 D．C2H4被酸性KMnO4溶液氧化 答案 B 解析 有机物的燃烧和被KMnO4酸性溶液氧化，断裂了所有的化学键，包括单键和双键，CH4与Cl2的取代反应只有单键断裂，故A、C、D三项中断裂了σ键，选B项。 9．X、Y两元素的原子，当它们分别获得两个电子，形成稀有气体元素原子的电子层结构时，X放出的能量大于Y放出的能量；Z、W两元素的原子，当它们分别失去一个电子形成稀有气体元素原子的电子层结构时，W吸收的能量大于Z吸收的能量，则X、Y和Z、W分别形成的化合物中，最不可能是共价化合物的是( ) A．Z2X B．Z2Y C．W2X D．W2Y 答案 A 解析 X比Y易得电子，Z比W易失电子，故X、Z的电负性相差最大，最不可能形成共价化合物。 10．关于乙醇分子的说法正确的是( ) A．分子中共含有8个极性共价键 B．分子中不含非极性键 C．分子中只含σ键 D．分子中含有1个π键 答案 C 解析 乙醇的结构式为，共含有8个共价键，其中C—H、C—O、O—H 键为极性键，共7个；C—C键为非极性键；由于全为单键，故无π键。 11．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°28′ 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对孤对电子 答案 C 解析 联想甲烷的空间结构，但需要注意的是白磷分子无中心原子，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°，6个共价单键，4对孤对电子。 12．一般认为：如果两个成键元素间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；如果两个成键元素间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。请查阅下列化合物中元素的电负性数值，判断它们哪些是共价化合物，哪些是离子化合物。 元Al B Be C Cl F Li Mg N Na O P S Si 素 电负 1.5 2.0 1.5 2.5 3.0 4.0 1.0 1.2 3.0 0.9 3.5 2.1 2.5 1.8 性 (1)NaF (2)AlCl3 (3)NO (4)MgO (5)BeCl2 (6)CO2 共价化合物_____________________________________________________________。 离子化合物______________________________________________________________。 答案 (2)(3)(5)(6) (1)(4)
第二章 第一节化学键
