第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)共價(jià)鍵第一課時(shí)共價(jià)鍵學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能說出共價(jià)鍵的概念與形成，知道共價(jià)鍵的特征——具有飽和性和方向性2.了解σ鍵和π鍵的形成及特點(diǎn)重點(diǎn)：從原子軌道重疊的視角認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵的本質(zhì)難點(diǎn)：從原子軌道重疊方式的不同理解σ鍵和π鍵的區(qū)別和特征自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)一、共價(jià)鍵1、共價(jià)鍵的形成(1)概念：原子間通過所形成的相互作用叫做共價(jià)鍵(2)成鍵微粒：一般為非金屬(相同或不相同)或金屬原子與非金屬原子(3)成鍵實(shí)質(zhì)：原子間通過產(chǎn)生的強(qiáng)烈作用(4)成鍵條件：非金屬元素的原子最外層未達(dá)到飽和狀態(tài)(即8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu))，相互間通過共用電子對(duì)形成共價(jià)鍵①同種或不同種非金屬元素的原子的結(jié)合②部分金屬元素的原子和非金屬原子結(jié)合(如：AlCl3、BeCl2)(5)存在范圍①非金屬單質(zhì)分子(稀有氣體除外)，如：H2、O2、N2、Cl2②非金屬形成的化合物中，如：CO2、H2O、H2SO4、NH3、CH4③部分離子化合物中，如：NaOH、Na2SO4、NH4NO3④某些金屬和非金屬形成的化合物中，如：AlCl3、BeCl2(6)成鍵的原因：共價(jià)鍵成鍵的原因是原子通過，各原子最外層電子一般都能達(dá)到狀態(tài)、兩原子核都吸引共用電子對(duì)，使之處于平衡狀態(tài)，原子形成分子后，體系的總能量(7)共價(jià)鍵表示方法①用電子式表示：用小黑點(diǎn)(或×)表示最外層電子，如：②用結(jié)構(gòu)式表示：用一根短線來表示一對(duì)共用電子對(duì)，如：H—H(8)共價(jià)鍵的形成過程①用電子式表示H2的形成過程：②用電子云表示氫原子形成氫分子的過程H2分子的形成過程兩個(gè)氫原子的1s電子的自旋方向相反，當(dāng)它們相互靠近時(shí)，兩個(gè)原子核間的電子云密度變濃，兩個(gè)原子組成的體系總能量變低，低于兩個(gè)原子能量之和。當(dāng)兩個(gè)氫原子核間達(dá)到某一距離r0時(shí)，體系總能量達(dá)到最低，表示兩個(gè)氫原子間生成了穩(wěn)定的共價(jià)鍵，形成了H2分子。當(dāng)核間距離進(jìn)一步縮短時(shí)，由于兩個(gè)帶正電荷的氫原子核之間的強(qiáng)烈排斥，又使體系總能量迅速升高。電子云在兩個(gè)原子核間重疊，意味著電子出現(xiàn)在核間的概率增大，電子帶負(fù)電，因而可以形象的說，核間電子好比在核間架起一座帶負(fù)電的橋梁，把帶正電的兩個(gè)原子核“黏結(jié)”在一起了2、共價(jià)鍵的分類：按照不同的分類方法，可將共價(jià)鍵分為不同的類型(1)按共用電子對(duì)數(shù)目分類eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(單鍵：如H—H,雙鍵：如C=C,三鍵：如N≡N))(2)按共用電子對(duì)是否偏移分類eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(非極性鍵：如Cl—Cl,極性鍵：如H—Cl))(3)按電子云的重疊方式分類eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(σ鍵,π鍵))二、σ鍵與π鍵1、σ鍵(1)σ鍵的形成：沿鍵軸(兩原子核的連線)方向以“”的方式發(fā)生原子軌道重疊，軌道重疊部分呈圓柱形對(duì)稱沿著鍵軸分布，具有軸對(duì)稱特征的共價(jià)鍵稱為σ鍵(2)σ鍵的類型：根據(jù)成鍵電子原子軌道的不同，σ鍵可分為s-sσ鍵、s-pσ鍵、p-pσ鍵①s-sσ鍵：兩個(gè)成鍵原子均提供形成的共價(jià)鍵。②s-pσ鍵：兩個(gè)成鍵原子分別提供s軌道和p軌道形成的共價(jià)鍵③p-pσ鍵：兩個(gè)成鍵原子均提供形成的共價(jià)鍵(3)σ鍵的特征①以形成化學(xué)鍵的兩原子核的為軸作旋轉(zhuǎn)操作，共價(jià)鍵電子云的圖形，這種特征稱為②形成σ鍵的原子軌道重疊程度，故σ鍵有較強(qiáng)的穩(wěn)定性(4)σ鍵的存在：共價(jià)單鍵為σ鍵；共價(jià)雙鍵和共價(jià)三鍵中存在σ鍵2、π鍵氮分子形成示意圖氮分子的2個(gè)px單電子沿著xx軸形成ppσ鍵后，由于py、pz原子軌道垂直于px所在的平面，py、pz的單電子不可能再沿著(y，z)軸的方向以“頭碰頭”形成σ鍵，而只能是以“肩并肩”的方式重疊，我們把這種以“肩并肩”的方式重疊的共價(jià)鍵叫π鍵(1)π鍵的形成：兩個(gè)原子的電子以”肩并肩“的方式發(fā)生原子軌道重疊，重疊形成的電子云由兩塊形成，分別位于兩原子核構(gòu)成的平面兩側(cè)，互為鏡像而具有鏡像對(duì)稱特征的共價(jià)鍵稱為π鍵，形成π鍵的電子稱為π電子，p軌道和p軌道形成π鍵的過程如圖所示：(2)π鍵的特征①每個(gè)π鍵的電子云由兩塊組成，分別位于由兩原子核構(gòu)成平面的兩側(cè)，如果以它們之間包含原子核的平面為鏡面，它們互為，這種特征稱為鏡面對(duì)稱②形成π鍵時(shí)原子軌道重疊程度比形成σ鍵時(shí)，π鍵沒有σ鍵=3\*GB3③以形成π鍵的兩個(gè)原子核的連線為軸，任意一個(gè)原子并不能單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，π鍵旋轉(zhuǎn)，若旋轉(zhuǎn)則會(huì)破壞π鍵(3)π鍵的存在：π鍵通常存在于中3、判斷σ鍵、π鍵的一般規(guī)律共價(jià)單鍵為σ鍵；共價(jià)雙鍵中有一個(gè)鍵，另一個(gè)是鍵；共價(jià)三鍵由一個(gè)鍵和兩個(gè)鍵構(gòu)成觀察下圖乙烷、乙烯和乙炔分子的結(jié)構(gòu)回答(1)乙烷、乙烯和乙炔分子中的共價(jià)鍵分別由幾個(gè)σ鍵和幾個(gè)π鍵組成？乙烷分子由7個(gè)σ鍵組成；乙烯分子由5個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵組成；乙炔分子由3個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵組成(2)乙烯和乙炔的化學(xué)性質(zhì)為什么比乙烷活潑呢？乙烯的碳碳雙鍵和乙炔的碳碳三鍵中分別含有1個(gè)和2個(gè)π鍵，π鍵原子軌道重疊程度小，不穩(wěn)定，容易斷裂。而乙烷中沒有π鍵，σ鍵穩(wěn)定，不易斷裂4、σ鍵與π鍵的比較鍵的類型比較項(xiàng)目σ鍵π鍵概念形成共價(jià)鍵的未成對(duì)電子的原子軌道采取“”的方式重疊形成共價(jià)鍵的未成對(duì)電子的原子軌道采取“”的方式重疊原子軌道重疊方式原子軌道重疊部位兩原子核之間，在鍵軸處為零原子軌道重疊程度小特征(電子云形狀)原子軌道重疊部分沿鍵軸呈軸對(duì)稱原子軌道重疊部分分別位于兩原子核構(gòu)成平面的兩側(cè)，呈鏡面對(duì)稱類型s－sσ鍵、s－pσ鍵、p－pσ鍵p－pπ鍵鍵的性質(zhì)σ鍵可沿鍵軸自由旋轉(zhuǎn)，不易斷裂π鍵不能旋轉(zhuǎn)，易斷裂鍵的強(qiáng)度較大較小化學(xué)活潑性示意圖存在的情況能單獨(dú)存在，可存在于任何含共價(jià)鍵的分子中不能單獨(dú)存在，必須與σ鍵共存，可存在于雙鍵和三鍵中【微點(diǎn)撥】①s軌道與s軌道形成σ鍵時(shí)，電子并不是只在兩核間運(yùn)動(dòng)，只是電子在兩核間出現(xiàn)的概率大②因s軌道是球形的，故s軌道與s軌道形成σ鍵時(shí)，無方向性。兩個(gè)s軌道只能形成σ鍵，不能形成π鍵=3\*GB3③兩個(gè)原子間可以只形成σ鍵，但不能只形成π鍵=4\*GB3④σ鍵和π鍵總稱價(jià)鍵軌道，但分子形成共價(jià)鍵時(shí)，先形成σ鍵后才形成π鍵三、共價(jià)鍵的特征1、飽和性：按照共價(jià)鍵的共用電子對(duì)理論，一個(gè)原子有，便可和電子配對(duì)成鍵，這就是共價(jià)鍵的“飽和性”，如：H原子、Cl原子都只有一個(gè)未成對(duì)電子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子，水的分子式是H2O而不能是OH或H3O或HO2等(1)用電子排布圖表示HF分子中共用電子對(duì)的形成如下：(2)氫、鹵原子只有一個(gè)未成對(duì)電子，只形成1個(gè)價(jià)鍵：—H、—X(3)氧、硫原子有2個(gè)未成對(duì)電子，總是形成兩個(gè)價(jià)鍵：=O或—O—；氮原子有3個(gè)未成對(duì)電子，與C、H等電負(fù)性比氮小的元素的原子成鍵時(shí)總是形成三個(gè)價(jià)鍵(4)共價(jià)鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時(shí)相互結(jié)合的關(guān)系2、方向性：除s軌道是球形對(duì)稱外，其他原子軌道在空間都具有一定的分布特點(diǎn)。在形成共價(jià)鍵時(shí)，原子軌道重疊的，電子在核間出現(xiàn)的越大，所形成的共價(jià)鍵就越，因此共價(jià)鍵將盡可能沿著電的方向形成，所以共價(jià)鍵具有方向性，如圖所示：(1)共價(jià)鍵的方向性決定了分子的(2)并不是所有共價(jià)鍵都具有方向性，如兩個(gè)s電子形成共價(jià)鍵時(shí)就沒有方向性學(xué)習(xí)過程學(xué)習(xí)過程情景導(dǎo)入：通過上面的視頻，我們簡單回顧了共價(jià)鍵和離子鍵的形成過程，今天我們從選修教材中原子軌道的角度，再探共價(jià)鍵的形成過程。復(fù)習(xí)提問：1、化學(xué)鍵的定義？2、化學(xué)鍵的分類？3、化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)？4、共價(jià)鍵的定義？5、共價(jià)鍵的分類及如何劃分的？一、σ鍵和π鍵任務(wù)一、探究σ鍵和π鍵的相關(guān)知識(shí)【學(xué)生活動(dòng)】閱讀教材P34、P35和P36自然段及圖片，回答以下問題：1、σ鍵和π鍵的成鍵類型？2、σ鍵和π鍵的原子軌道重疊方式？3、σ鍵和π鍵的對(duì)稱類型？4、σ鍵和π鍵的重疊程度大??？5、σ鍵和π鍵的強(qiáng)度？6、σ鍵和π鍵的活潑性？7、σ鍵和π鍵的成鍵規(guī)律？二、共價(jià)鍵任務(wù)二、解決教材探究中的問題，深入理解共價(jià)鍵的內(nèi)涵【學(xué)生活動(dòng)】閱讀教材P36探究，小組討論，回答其中的問題：【問題和預(yù)測】（1）觀察乙烷、乙烯和乙炔的分子結(jié)構(gòu)，他們的分子中的共價(jià)鍵分別由幾個(gè)σ鍵和幾個(gè)π鍵構(gòu)成？（2）解釋乙烯分子中π鍵是如何形成的，預(yù)測乙炔分子中π鍵是如何形成的？【繪制圖示】模仿圖23所示，繪制乙炔分子中的π鍵。（提示：兩個(gè)碳原子各自用2個(gè)p軌道形成2個(gè)π鍵。）【問題與討論】鈉和氯通過得失電子同樣是形成電子對(duì)，為什么這對(duì)電子不被鈉原子和氯原子共用形成共價(jià)鍵而形成離子鍵呢？你能從元素的電負(fù)性差別來理解嗎？討論后請(qǐng)?zhí)顚懴卤恚航Y(jié)論：當(dāng)元素的電負(fù)性相差很大，化學(xué)反應(yīng)形成的電子對(duì)不會(huì)被共用，形成的將是鍵：而鍵是元素的電負(fù)性相差不大的原子之間形成的化學(xué)鍵。答：結(jié)論：當(dāng)元素的電負(fù)性相差很大，化學(xué)反應(yīng)形成的電子對(duì)不會(huì)被共用，形成的將是鍵：而鍵是元素的電負(fù)性相差不大的原子之間形成的化學(xué)鍵。課堂練習(xí)課堂練習(xí)1．下列化合物中有非極性共價(jià)鍵的是A．KOH B．SiO2 C．CaCl2 D．Na2O22．原子序數(shù)依次增大的5種短周期元素V、W、X、Y、Z形成的一種化合物的結(jié)構(gòu)如圖所示，該物質(zhì)是生產(chǎn)藥物諾氟沙星的中間體，也是制取農(nóng)藥的中間體。下列說法正確的是A．化合物VWX的電子式為B．基態(tài)Y原子核外電子具有5種不同的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)C．沸點(diǎn)：D．分子中的鍵角：3．某課題組通過以下過程實(shí)現(xiàn)了可再生能源和CO2的資源化利用。下列說法錯(cuò)誤的是A．H2和CH3OH在整個(gè)轉(zhuǎn)化過程中是中間產(chǎn)物B．整個(gè)過程涉及兩種能量形式的轉(zhuǎn)換C．反應(yīng)②和③均存在極性鍵的斷裂和形成D．若反應(yīng)④的離子導(dǎo)體為NaOH溶液，則正極反應(yīng)為O2+2H2O+4e=4OH4．下列有關(guān)共價(jià)鍵的鍵參數(shù)的說法不正確的是A．、、分子中的鍵角依次增大B．HF、HCl、HBr分子中的鍵長依次增長C．、、分子中的鍵能依次減小D．分子中共價(jià)鍵的鍵能越大，分子穩(wěn)定性越差5．X、Y、Z、M為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素。Y元素的最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)絕對(duì)值相等，Y元素與Z、M元素相鄰，且與M元素同主族；化合物Z2X4的電子總數(shù)為18。下列說法錯(cuò)誤的是A．第一電離能：Z>Y>MB．Y、Z分別與X形成的最簡單化合物的鍵角：Z<YC．僅由X、Y、Z形成的化合物可能為離子晶體D．1molMY晶體中含有1molM—Y鍵6．BMO(Bi2MoO6)是一種高效光催化劑，可用于光催化降解苯酚，原理如圖所示．下列說法正確的是A．該過程的總反應(yīng)：C6H6O+O26CO2+3H2OB．該過程中BMO表現(xiàn)較強(qiáng)氧化性C．降解產(chǎn)物中的分子中含有極性共價(jià)鍵和非極性共價(jià)鍵D．①和②中被降解的苯酚的物質(zhì)的量之比為3：17．下列有關(guān)σ鍵和π鍵說法正確的是A．所有的σ鍵的強(qiáng)度都比π鍵的大 B．σ鍵可以繞鍵軸旋轉(zhuǎn)，π鍵不能C．σ鍵只有ssσ鍵和spσ鍵兩種 D．σ鍵和π鍵的電子云形狀特征都是軸對(duì)稱8．下列說法正確的是A．原子軌道與電子云都是用來形象描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的B．電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可從能層、能級(jí)、軌道3個(gè)方面進(jìn)行描述C．氣體單質(zhì)中，一定有σ鍵，可能有π鍵D．1個(gè)乙烯分子中含有4個(gè)σ鍵，1個(gè)π鍵9．下列各組原子序數(shù)表示的兩種元素能夠形成離子化合物的是A．11與17 B．1與8 C．14與8 D．6與810．研究表明：三硫化四磷分子中沒有不飽和鍵，且各原子的最外層均已達(dá)到了8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．在一個(gè)三硫化四磷分子中含有的共價(jià)鍵個(gè)數(shù)是A．6個(gè) B．7個(gè) C．8個(gè) D．9個(gè)11．下列微粒中含有化學(xué)鍵的是A．OH B．Cl C．Na+ D．Ar12．W、X、Y、Z為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，其原子序數(shù)之和為28，X與Z位于同一主族，Z的原子序數(shù)是Y的2倍，四種元素能形成一種新型二維平面功能材料X8W8Y4Z，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是A．X、Y、Z的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物酸性依次減弱B．X、Y、Z分別與W形成的簡單化合物的沸點(diǎn)：Z＞Y＞XC．該功能材料中Z原子與2個(gè)相鄰的Y原子形成90°鍵角D．X、Z的最高價(jià)氧化物所含化學(xué)鍵類型相同，且化學(xué)鍵之間的鍵角也相等13．代表阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說法正確的是A．苯分子中含有鍵數(shù)為B．電解精煉銅，當(dāng)電路中通過的電子數(shù)為時(shí)，理論上陽極減少32克C．與足量反應(yīng)生成(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為D．常溫常壓下，乙烯和丙烯的混合氣體含有的碳原子數(shù)為14．設(shè)為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法不正確的是A．14g乙烯中含極性鍵總數(shù)目為B．2.0g和混合物中含有的中子數(shù)為C．22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)和足量的氯氣反應(yīng)，生成HCl分子數(shù)為D．500mL0.1mol/L的溶液中含數(shù)目為15．科學(xué)家已獲得極具理論研究意義的N4分子，其結(jié)構(gòu)為正四面體（如下圖所示），與白磷分子相似。已知斷裂1molNN鍵吸收193kJ熱量，形成1molN≡N叁鍵放出941kJ熱量，則A．N4分子中含有4個(gè)NN鍵B．N4是一種新型的化合物C．N4和N2互為同位素D．1molN4氣體轉(zhuǎn)化為N2時(shí)放出724kJ能量16．下表是兩者的鍵能(單位：)數(shù)據(jù)：3517451071.9139418946結(jié)合數(shù)據(jù)說明比活潑的原因：。17．下表中的數(shù)據(jù)是破壞1mol物質(zhì)中的化學(xué)鍵所消耗的能量：物質(zhì)Cl2Br2I2HFHClHBrHIH2能量/kJ243193151565432366298436根據(jù)上述數(shù)據(jù)回答下列問題：(1)下列敘述正確的是(填字母，下同)。A．每生成1molHCl鍵放出432kJ能量B．每生成1molHCl鍵吸收432kJ能量C．每拆開1molHCl鍵放出432kJ能量D．每拆開1molHCl鍵吸收432kJ能量(2)下列物質(zhì)本身具有的能量最低的是(填字母)。A．H2B．Cl2C．Br2D．I2(3)下列氫化物受熱時(shí)最穩(wěn)定的是(填字母)。A．HF

B．HCl

C．HBr

D．H2(4)能用鍵能大小解釋的是。A．氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)比氧氣穩(wěn)定B．常溫常壓下溴呈液態(tài)，碘呈固態(tài)C．稀有氣體一般很難發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D．硝酸易揮發(fā)而硫酸難揮發(fā)18．化學(xué)鍵的鍵能是指氣態(tài)原子間形成1mol化學(xué)鍵時(shí)