同步蘇教化學選修三新突破講義：專題3 第3單元 第1課時 共價鍵 Word版含答案

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1、 第三單元　共價鍵　原子晶體 第1課時　共價鍵 目標與素養(yǎng)：1.理解共價鍵的概念與形成過程，知道共價鍵的特征，能從分子水平上進一步形成有關物質結構的基本觀念。(宏觀辨識與微觀探析)2.知道共價鍵的類型，掌握σ鍵與π鍵的形成及特點。(證據(jù)推理與模型認知) 一、共價鍵的形成 1．共價鍵概念 吸引電子能力相近的原子間通過共用電子對所形成的強烈的相互作用，叫共價鍵。 2．共價鍵的形成過程(以氫氣分子形成為例) 當兩個氫原子相互接近，若兩個氫原子核外電子的自旋方向相反，它們接近到一定距離時，兩個1s軌道發(fā)生重疊，電子在兩原子核間出現(xiàn)的機會較大，體系的能量逐漸下降，達到能量最低

2、狀態(tài)。若核間距離進一步地減小，兩原子核間的斥力增大，使體系的能量迅速上升，這種排斥作用又將氫原子推回到平衡位置。氫分子形成過程中能量(主要指勢能)隨核間距的變化如圖所示： 若兩個氫原子核外電子的自旋方向相同，當它們相互接近時，兩原子間總是排斥作用占主導地位，體系能量將逐漸升高。所以，兩個帶有自旋方向相同的電子的氫原子不可能形成氫分子。 3．共價鍵的特征 (1)飽和性 成鍵過程中，每種元素的原子有幾個未成對電子，通常就只能和幾個自旋方向相反的電子形成共價鍵。故在共價分子中，每個原子形成共價鍵的數(shù)目是一定的。 (2)方向性 成鍵時，兩個參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)機會最大的

3、方向重疊成鍵，且原子軌道重疊越多，電子在兩核間出現(xiàn)的機會越多，體系的能量下降也就越多，形成的共價鍵越牢固。 二、共價鍵的分類 1．σ鍵和π鍵 (1)分類依據(jù)：成鍵原子的原子軌道重疊方式。 (2)σ鍵和π鍵的比較 鍵類型 σ鍵 π鍵 原子軌道重疊方式 沿核間連線方向以“頭碰頭”方式重疊 沿核間連線兩側以“肩并肩”方式重疊 原子軌道重疊部位 兩原子核之間 核間連線上方和下方 原子軌道重疊程度 兩原子核之間，在鍵軸處 鍵軸上方和下方，鍵軸處為零 鍵的強度 大 小 成鍵規(guī)律判斷 共價單鍵是σ鍵，雙鍵中一個是σ鍵，一個是π鍵，叁鍵中一個是σ鍵，另兩個是π鍵 2

4、.極性鍵和非極性鍵 (1)非極性鍵：當原子間形成共價鍵時，若兩個成鍵原子吸引電子的能力相同，共用電子對不發(fā)生偏移，這樣的共價鍵叫非極性共價鍵，簡稱非極性鍵。 (2)極性鍵：若形成共價鍵的兩個原子吸引電子的能力不同，共用電子對發(fā)生偏移，這樣的共價鍵叫極性共價鍵。由共用電子對偏移的共價鍵是極性共價鍵，簡稱極性鍵。成鍵原子的電負性差值愈大，鍵的極性就越強。當成鍵原子的電負性相差很大時，可以認為成鍵電子對完全移到電負性很大的原子一方。這時原子轉變成為離子，從而形成離子鍵。 3．配位鍵 (1)定義：由一個原子提供一對電子與另一個接受電子的原子形成的共價鍵。 (2)表示 常用“―→”表示配位鍵

5、，箭頭指向接受孤電子對的原子，如NH的結構式可表示為，其實NH中4個N—H鍵是完全相同的。 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”) (1)金屬元素原子與非金屬元素原子形成化學鍵一定是離子鍵。 (　　) (2)稀有氣體元素原子形成的分子為雙原子分子。 (　　) (3)所有共價鍵均有方向性。 (　　) (4)O2分子中含有一個σ鍵，一個π鍵。 (　　) (5)s—s σ鍵與s—p σ鍵對稱性不同。 (　　) [答案]　　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)× 2．下列說法不正確的是(　　) A．σ鍵比π鍵重疊程度大，形成的共價鍵強 B．兩個原子之間形成

6、共價鍵時，最多有1個σ鍵 C．氣體單質中，一定有σ鍵，可能有π鍵 D．N2分子中有1個σ鍵，2個π鍵 C　[σ鍵的“頭碰頭”重疊比π鍵“肩并肩”重疊的程度大，所以分子穩(wěn)定，共價鍵強，故A正確；s電子只能形成σ鍵，p電子間優(yōu)先形成1個σ鍵且也只能形成1個σ鍵，所以兩個原子之間最多有1個σ鍵，故B正確；稀有氣體是單原子分子，不存在化學鍵，故C錯誤；N2分子的結構式為N≡N，而叁鍵是由1個σ鍵和2個π鍵組成，故D正確。] 3．過二硫酸(H2S2O8)的結構式為，按要求回答：一分子H2S2O8含有________個σ鍵，__________個極性鍵，________個非極性鍵，________

7、個配位鍵。 [答案]　11　10　1　4 共價鍵的特征及存在 1.共價鍵的特征 (1)飽和性 按照共價鍵的共用電子對理論，一個原子有幾個未成對電子，便可和幾個自旋狀態(tài)相反的電子配對成鍵。如H、Cl都只有一個未成對電子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，即分子中只有一個共價鍵，而不能形成H3、HCl2、Cl3分子；一個N有3個未成對電子，兩個N可以形成N≡N共價三鍵，一個N可與3個氫形成，含有3個共價鍵。 (2)方向性 共價鍵形成時，兩個參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向重疊，而且原子軌道重疊越多，電子在兩核間出現(xiàn)的概率越大，形成的共價鍵越牢固。

8、同種分子(如HX)中成鍵原子電子云(原子軌道)重疊程度越大，形成的共價鍵越牢固，分子結構越穩(wěn)定。 如HX的穩(wěn)定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。 2．共價鍵的表示方法 (1)電子式：用小黑點(或×)表示原子最外層電子。 。 (2)結構式：用一條短線表示一對共用電子。 如HClO的電子式為、結構式為H—O—Cl。 3．共價鍵的存在范圍 (1)共價化合物 以共用電子對(形成共價鍵)形成分子的化合物稱為共價化合物。共價化合物的組成粒子(原子)通過共價鍵結合成分子，因此共價化合物中一定存在共價鍵。如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。 (2)非金屬單質分子中(稀有

9、氣體除外)，如O2、F2、H2、C60等。 (3)部分離子化合物中，如Na2SO4中的SO中存在共價鍵，NaOH中的OH－中存在共價鍵，NH4Cl中的NH中存在共價鍵，Na2O2中的O中存在共價鍵。 【典例1】　下列有關共價鍵的形成的說法錯誤的是(　　) A．原子間形成共價鍵，體系的能量降低 B．原子間形成共價鍵后，若原子核間距離更近時，體系的能量會更低 C．原子間形成共價鍵時，電子云在空間部分重疊 D．共用電子對在形成共價鍵的原子核之間區(qū)域出現(xiàn)的概率較大 B　[] 1．共價鍵具有飽和性和方向性，下列關于共價鍵這兩個特征的敘述中，不正確的是(　　) A．共價鍵的飽和性是由

10、成鍵原子的未成對電子數(shù)決定的 B．共價鍵的方向性是由成鍵原子的軌道的方向性決定的 C．共價鍵的飽和性決定了分子內部原子的數(shù)量關系 D．共價鍵的飽和性與原子軌道的重疊程度有關 D　[一般地，原子的未成對電子一旦配對成鍵，就不再與其他原子的未成對電子配對成鍵了，故原子的未成對電子數(shù)目決定了該原子形成的共價鍵具有飽和性，這一飽和性也就決定了該原子成鍵時最多連接的原子數(shù)，故A、C兩項正確；形成共價鍵時，原子軌道重疊的程度越大越好，為了達到原子軌道的最大重疊程度，成鍵的方向與原子軌道的伸展方向存在著必然的聯(lián)系，故B項正確，D項錯誤。] 2．下列各組物質中，所有化學鍵都是共價鍵的是(　　) A

11、．H2S和Na2O2　 B．H2O2和CaF2 C．NH3和N2 D．HNO3和NaCl C 含有共價鍵的物質 (1)非金屬單質(稀有氣體除外)； (2)所有共價化合物； (3)復雜的離子化合物，如強堿、含氧酸鹽、過氧化物(Na2O2等)、過硫化物(Na2S2等)、CaC2等。 共價鍵 1.共價鍵的分類 分類標準 類型 共用電子對數(shù) 單鍵、雙鍵、叁鍵 共用電子對的偏移程度 極性鍵、非極性鍵 原子軌道重疊方式 σ鍵、π鍵 2.σ鍵與π鍵 鍵類型 σ鍵 π鍵 原子軌道重疊方式 沿鍵軸方向“頭碰頭”重疊 沿鍵軸方向“肩并肩”重疊 原

12、子軌道重疊部位 兩原子核之間 鍵軸上方和下方，鍵軸處為零 原子軌道重疊程度 大 小 鍵的強度 較大 較小 3.非極性鍵和極性鍵 (2)極性鍵的極性強弱 4．單鍵、雙鍵和叁鍵 單鍵：共價單鍵一般是σ鍵，以共價單鍵結合的兩個原子間只能有1個σ鍵。 雙鍵：一個是σ鍵，另一個是π鍵。 叁鍵：叁鍵中有一個σ鍵和兩個π鍵。 5．配位鍵 如果共價鍵的形成是由兩個成鍵原子中的一個原子單獨提供一對電子進入另一個原子的空軌道共用而成鍵，這種共價鍵稱為配位鍵。配位鍵是一種特殊的共價鍵。NH、H3O＋、H2SO4等以及種類繁多的配位化合物中都存在配位鍵。 【典例2】　在下列

13、物質中： ①HCl　②N2?、跱H3　④Na2O2?、軭2O2?、轓H4Cl　⑦NaOH?、郃r?、酑O2　⑩C2H4 (1)只存在非極性鍵的分子是________(填序號，下同)；既存在非極性鍵又存在極性鍵的分子是________；只存在極性鍵的分子是________。 (2)只存在單鍵的分子是________；存在叁鍵的分子是________；只存在雙鍵的分子是________；既存在單鍵又存在雙鍵的分子是________。 (3)只存在σ鍵的分子是________，既存在σ鍵又存在π鍵的分子是________。 (4)不存在化學鍵的是________。 (5)既存在離子鍵又存

14、在極性鍵的是________；既存在離子鍵又存在非極性鍵的是________。 [解析]　(1)氮氣是由兩個氮原子形成的分子，只存在非極性鍵；H2O2中O—H鍵是極性鍵，O—O鍵是非極性鍵，C2H4中C===C鍵是非極性鍵，C—H鍵是極性鍵，則既存在非極性鍵又存在極性鍵的分子是⑤⑩；HCl、NH3和CO2中只存在極性鍵。(2)HCl、NH3、H2O2的結構式分別為H—Cl、、H—O—O—H，所以只存在單鍵的分子是①③⑤；氮氣的結構式為N≡N，則存在叁鍵的分 子是②；CO2中氧原子的最外層有6個電子，能形成兩對共用電子對，所以只存在雙鍵的分子是⑨；乙烯的結構式為，既存在單鍵又存在雙鍵。(3)

15、只存在σ鍵，即只存在單鍵，根據(jù)上述分析，只存在σ鍵的分子是①③⑤，含有雙鍵、叁鍵的分子中既存在σ鍵又存在π鍵，所以根據(jù)上述分析，既存在σ鍵又存在π鍵的分子是②⑨⑩。(4)稀有氣體是單原子分子，沒有化學鍵，所以不存 在化學鍵的分子是⑧。(5)NH4Cl、NaOH中既有離子鍵又有極性共價鍵，所以既存在離子鍵又存在極性鍵的是⑥⑦；Na2O2中既有O—O非極性鍵，又有Na＋和O之間的離子鍵，所以既存在離子鍵又存在非極性鍵的是④。 [答案]　(1)②?、茛狻、佗邰帷?2)①③⑤　②?、帷、? (3)①③⑤?、冖幄狻?4)⑧　(5)⑥⑦?、? 3．CH4、NH3、H2O和HF分子中，共價鍵的極性由

16、強到弱的順序是(　　) A．CH4、NH3、H2O、HF B．HF、H2O、NH3、CH4 C．H2O、HF、CH4、NH3 D．HF、H2O、CH4、NH3 B　[鍵的極性即為共用電子對的偏向(或偏離)程度，偏向(或偏離)程度越大，鍵的極性越強。比較共價鍵的極性，應比較成鍵的兩個原子電負性的大小。兩原子電負性相差得越大，則鍵的極性越強。] (1)在極性共價鍵中，成鍵原子所屬元素電負性的差值不同，形成的共價鍵的極性強弱也有所不同。所以，極性鍵又有強極性鍵(如H—F鍵)和弱極性鍵(如H—I鍵)之分。 (2)當電負性差值為零時，通常形成非極性共價鍵；差值不為零時，形成極性共價鍵，

17、而且差值越小，形成的共價鍵極性越弱。 1．下列化學式及結構式中成鍵情況不合理的是(　　) D　[由共價鍵的飽和性可知：C、Si都形成4個共價鍵，H形成1個共價鍵，N形成3個共價鍵，O、S、Se都形成2個共價鍵。] 2．(雙選)H2S分子中兩個共價鍵的夾角接近90°，其原因是(　　) A．共價鍵的飽和性 B．S原子的電子排布 C．共價鍵的方向性 D．S原子中p軌道的形狀 CD　[S原子的價電子構型是3s23p4，有2個未成對電子，并且分布在相互垂直的3px和3py軌道中，當與兩個H原子配對成鍵時，形成的兩個共價鍵間夾角接近90°，這體現(xiàn)了共價鍵的方向性，是由軌道的伸展方向

18、決定的。] 3．下列化合物分子中一定既含σ鍵又含π鍵、既有極性鍵又有非極性鍵的是(　　) A．C2H6　　　　 B．HCl C．C2H4 D．N2 C　[中全部是單鍵，只含σ鍵，不含π鍵，C—H是極性鍵，C—C是非極性鍵；H—Cl中含σ鍵，H—Cl是極性鍵；中C===C中含一個σ鍵和一個π鍵，C—H是極性鍵，C===C是非極性鍵，C項符合題意；N≡N中含有一個σ鍵和2個π鍵，N≡N是非極性鍵。] 4．下列關于共價鍵的敘述中，不正確的是(　　) A．由不同元素原子形成的共價鍵一定是極性鍵 B．由同種元素的兩個原子形成的雙原子分子中的共價鍵一定是非極性鍵 C．化合物中不可能含有非極

19、性鍵 D．當氧原子與氟原子形成共價鍵時，共用電子偏向氟原子一方 C　[不同元素的原子吸引電子的能力不同，形成極性鍵；同種元素的原子形成的雙原子分子中，兩原子吸引電子的能力相同，形成非極性鍵。某些化合物如Na2O2、H2O2中均含有非極性鍵。氟原子吸引電子的能力強于氧原子，二者成鍵時共用電子偏向氟原子。] 5．已知碳的氧化物可以制備尿素、乙烯脲等，其中乙烯脲可用于制備樹脂、增塑劑、噴漆、膠黏劑等。 (1)乙烯脲中含σ鍵與π鍵數(shù)目之比為________。 (2)尿素分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為________。 [解析]　單鍵為σ鍵，雙鍵中含一個σ鍵、一個π鍵；一個乙烯脲分子中含12個σ鍵、1個π鍵，故σ鍵與π鍵數(shù)目之比為12∶1；一個尿素分子中含7個σ鍵、1個π鍵，故σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為7∶1。 [答案]　(1)12∶1　(2)7∶1