同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題3 第3單元 第1課時(shí) 共價(jià)鍵 Word版含答案

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1、 第三單元　共價(jià)鍵　原子晶體 第1課時(shí)　共價(jià)鍵 目標(biāo)與素養(yǎng)：1.理解共價(jià)鍵的概念與形成過程，知道共價(jià)鍵的特征，能從分子水平上進(jìn)一步形成有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本觀念。(宏觀辨識與微觀探析)2.知道共價(jià)鍵的類型，掌握σ鍵與π鍵的形成及特點(diǎn)。(證據(jù)推理與模型認(rèn)知) 一、共價(jià)鍵的形成 1．共價(jià)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(qiáng)烈的相互作用，叫共價(jià)鍵。 2．共價(jià)鍵的形成過程(以氫氣分子形成為例) 當(dāng)兩個(gè)氫原子相互接近，若兩個(gè)氫原子核外電子的自旋方向相反，它們接近到一定距離時(shí)，兩個(gè)1s軌道發(fā)生重疊，電子在兩原子核間出現(xiàn)的機(jī)會較大，體系的能量逐漸下降，達(dá)到能量最低

2、狀態(tài)。若核間距離進(jìn)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(gè)氫原子核外電子的自旋方向相同，當(dāng)它們相互接近時(shí)，兩原子間總是排斥作用占主導(dǎo)地位，體系能量將逐漸升高。所以，兩個(gè)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(jià)鍵的特征 (1)飽和性 成鍵過程中，每種元素的原子有幾個(gè)未成對電子，通常就只能和幾個(gè)自旋方向相反的電子形成共價(jià)鍵。故在共價(jià)分子中，每個(gè)原子形成共價(jià)鍵的數(shù)目是一定的。 (2)方向性 成鍵時(shí)，兩個(gè)參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)機(jī)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(jī)會越多，體系的能量下降也就越多，形成的共價(jià)鍵越牢固。 二、共價(jià)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(cè)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(qiáng)度 大 小 成鍵規(guī)律判斷 共價(jià)單鍵是σ鍵，雙鍵中一個(gè)是σ鍵，一個(gè)是π鍵，叁鍵中一個(gè)是σ鍵，另兩個(gè)是π鍵 2

4、.極性鍵和非極性鍵 (1)非極性鍵：當(dāng)原子間形成共價(jià)鍵時(shí)，若兩個(gè)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(jià)鍵叫非極性共價(jià)鍵，簡稱非極性鍵。 (2)極性鍵：若形成共價(jià)鍵的兩個(gè)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(jià)鍵叫極性共價(jià)鍵。由共用電子對偏移的共價(jià)鍵是極性共價(jià)鍵，簡稱極性鍵。成鍵原子的電負(fù)性差值愈大，鍵的極性就越強(qiáng)。當(dāng)成鍵原子的電負(fù)性相差很大時(shí)，可以認(rèn)為成鍵電子對完全移到電負(fù)性很大的原子一方。這時(shí)原子轉(zhuǎn)變成為離子，從而形成離子鍵。 3．配位鍵 (1)定義：由一個(gè)原子提供一對電子與另一個(gè)接受電子的原子形成的共價(jià)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(jié)構(gòu)式可表示為，其實(shí)NH中4個(gè)N—H鍵是完全相同的。 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”) (1)金屬元素原子與非金屬元素原子形成化學(xué)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(jià)鍵均有方向性。 (　　) (4)O2分子中含有一個(gè)σ鍵，一個(gè)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(jià)鍵強(qiáng) B．兩個(gè)原子之間形成

6、共價(jià)鍵時(shí)，最多有1個(gè)σ鍵 C．氣體單質(zhì)中，一定有σ鍵，可能有π鍵 D．N2分子中有1個(gè)σ鍵，2個(gè)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(jià)鍵強(qiáng)，故A正確；s電子只能形成σ鍵，p電子間優(yōu)先形成1個(gè)σ鍵且也只能形成1個(gè)σ鍵，所以兩個(gè)原子之間最多有1個(gè)σ鍵，故B正確；稀有氣體是單原子分子，不存在化學(xué)鍵，故C錯(cuò)誤；N2分子的結(jié)構(gòu)式為N≡N，而叁鍵是由1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵組成，故D正確。] 3．過二硫酸(H2S2O8)的結(jié)構(gòu)式為，按要求回答：一分子H2S2O8含有________個(gè)σ鍵，__________個(gè)極性鍵，________個(gè)非極性鍵，________

7、個(gè)配位鍵。 [答案]　11　10　1　4 共價(jià)鍵的特征及存在 1.共價(jià)鍵的特征 (1)飽和性 按照共價(jià)鍵的共用電子對理論，一個(gè)原子有幾個(gè)未成對電子，便可和幾個(gè)自旋狀態(tài)相反的電子配對成鍵。如H、Cl都只有一個(gè)未成對電子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，即分子中只有一個(gè)共價(jià)鍵，而不能形成H3、HCl2、Cl3分子；一個(gè)N有3個(gè)未成對電子，兩個(gè)N可以形成N≡N共價(jià)三鍵，一個(gè)N可與3個(gè)氫形成，含有3個(gè)共價(jià)鍵。 (2)方向性 共價(jià)鍵形成時(shí)，兩個(gè)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(jià)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(jià)鍵越牢固，分子結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。 如HX的穩(wěn)定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。 2．共價(jià)鍵的表示方法 (1)電子式：用小黑點(diǎn)(或×)表示原子最外層電子。 。 (2)結(jié)構(gòu)式：用一條短線表示一對共用電子。 如HClO的電子式為、結(jié)構(gòu)式為H—O—Cl。 3．共價(jià)鍵的存在范圍 (1)共價(jià)化合物 以共用電子對(形成共價(jià)鍵)形成分子的化合物稱為共價(jià)化合物。共價(jià)化合物的組成粒子(原子)通過共價(jià)鍵結(jié)合成分子，因此共價(jià)化合物中一定存在共價(jià)鍵。如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。 (2)非金屬單質(zhì)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(jià)鍵，NaOH中的OH－中存在共價(jià)鍵，NH4Cl中的NH中存在共價(jià)鍵，Na2O2中的O中存在共價(jià)鍵。 【典例1】　下列有關(guān)共價(jià)鍵的形成的說法錯(cuò)誤的是(　　) A．原子間形成共價(jià)鍵，體系的能量降低 B．原子間形成共價(jià)鍵后，若原子核間距離更近時(shí)，體系的能量會更低 C．原子間形成共價(jià)鍵時(shí)，電子云在空間部分重疊 D．共用電子對在形成共價(jià)鍵的原子核之間區(qū)域出現(xiàn)的概率較大 B　[] 1．共價(jià)鍵具有飽和性和方向性，下列關(guān)于共價(jià)鍵這兩個(gè)特征的敘述中，不正確的是(　　) A．共價(jià)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(jià)鍵的方向性是由成鍵原子的軌道的方向性決定的 C．共價(jià)鍵的飽和性決定了分子內(nèi)部原子的數(shù)量關(guān)系 D．共價(jià)鍵的飽和性與原子軌道的重疊程度有關(guān) 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(jià)鍵具有飽和性，這一飽和性也就決定了該原子成鍵時(shí)最多連接的原子數(shù)，故A、C兩項(xiàng)正確；形成共價(jià)鍵時(shí)，原子軌道重疊的程度越大越好，為了達(dá)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(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。] 2．下列各組物質(zhì)中，所有化學(xué)鍵都是共價(jià)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(jià)鍵的物質(zhì) (1)非金屬單質(zhì)(稀有氣體除外)； (2)所有共價(jià)化合物； (3)復(fù)雜的離子化合物，如強(qiáng)堿、含氧酸鹽、過氧化物(Na2O2等)、過硫化物(Na2S2等)、CaC2等。 共價(jià)鍵 1.共價(jià)鍵的分類 分類標(biāo)準(zhǔn) 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(qiáng)度 較大 較小 3.非極性鍵和極性鍵 (2)極性鍵的極性強(qiáng)弱 4．單鍵、雙鍵和叁鍵 單鍵：共價(jià)單鍵一般是σ鍵，以共價(jià)單鍵結(jié)合的兩個(gè)原子間只能有1個(gè)σ鍵。 雙鍵：一個(gè)是σ鍵，另一個(gè)是π鍵。 叁鍵：叁鍵中有一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵。 5．配位鍵 如果共價(jià)鍵的形成是由兩個(gè)成鍵原子中的一個(gè)原子單獨(dú)提供一對電子進(jìn)入另一個(gè)原子的空軌道共用而成鍵，這種共價(jià)鍵稱為配位鍵。配位鍵是一種特殊的共價(jià)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(zhì)中： ①HCl?、贜2　③NH3?、躈a2O2?、軭2O2?、轓H4Cl?、逳aOH?、郃r　⑨CO2?、釩2H4 (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(xué)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?dú)馐怯蓛蓚€(gè)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(jié)構(gòu)式分別為H—Cl、、H—O—O—H，所以只存在單鍵的分子是①③⑤；氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)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(gè)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(jié)構(gòu)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(xué)鍵，所以不存 在化學(xué)鍵的分子是⑧。(5)NH4Cl、NaOH中既有離子鍵又有極性共價(jià)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)②　⑤⑩?、佗邰帷?2)①③⑤　②?、帷、? (3)①③⑤?、冖幄狻?4)⑧　(5)⑥⑦　④ 3．CH4、NH3、H2O和HF分子中，共價(jià)鍵的極性由

16、強(qiáng)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(qiáng)。比較共價(jià)鍵的極性，應(yīng)比較成鍵的兩個(gè)原子電負(fù)性的大小。兩原子電負(fù)性相差得越大，則鍵的極性越強(qiáng)。] (1)在極性共價(jià)鍵中，成鍵原子所屬元素電負(fù)性的差值不同，形成的共價(jià)鍵的極性強(qiáng)弱也有所不同。所以，極性鍵又有強(qiáng)極性鍵(如H—F鍵)和弱極性鍵(如H—I鍵)之分。 (2)當(dāng)電負(fù)性差值為零時(shí)，通常形成非極性共價(jià)鍵；差值不為零時(shí)，形成極性共價(jià)鍵，

17、而且差值越小，形成的共價(jià)鍵極性越弱。 1．下列化學(xué)式及結(jié)構(gòu)式中成鍵情況不合理的是(　　) D　[由共價(jià)鍵的飽和性可知：C、Si都形成4個(gè)共價(jià)鍵，H形成1個(gè)共價(jià)鍵，N形成3個(gè)共價(jià)鍵，O、S、Se都形成2個(gè)共價(jià)鍵。] 2．(雙選)H2S分子中兩個(gè)共價(jià)鍵的夾角接近90°，其原因是(　　) A．共價(jià)鍵的飽和性 B．S原子的電子排布 C．共價(jià)鍵的方向性 D．S原子中p軌道的形狀 CD　[S原子的價(jià)電子構(gòu)型是3s23p4，有2個(gè)未成對電子，并且分布在相互垂直的3px和3py軌道中，當(dāng)與兩個(gè)H原子配對成鍵時(shí)，形成的兩個(gè)共價(jià)鍵間夾角接近90°，這體現(xiàn)了共價(jià)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(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，C—H是極性鍵，C===C是非極性鍵，C項(xiàng)符合題意；N≡N中含有一個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，N≡N是非極性鍵。] 4．下列關(guān)于共價(jià)鍵的敘述中，不正確的是(　　) A．由不同元素原子形成的共價(jià)鍵一定是極性鍵 B．由同種元素的兩個(gè)原子形成的雙原子分子中的共價(jià)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(dāng)氧原子與氟原子形成共價(jià)鍵時(shí)，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(qiáng)于氧原子，二者成鍵時(shí)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(gè)σ鍵、一個(gè)π鍵；一個(gè)乙烯脲分子中含12個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，故σ鍵與π鍵數(shù)目之比為12∶1；一個(gè)尿素分子中含7個(gè)σ鍵、1個(gè)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