高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 共价键模型多媒体教学课件ppt

这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 共价键模型多媒体教学课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·素养奠基，共用电子，非金属元素原子，一对共用电子，两对电子，三对电子，共价键的特征，电子出，现概率最大，愈牢固等内容，欢迎下载使用。

一、共价键的形成与特征1.共价键的形成
(1)只有非金属元素之间才能存在共价键。(　　)提示:×。金属与非金属之间也可以形成共价键,如AlCl3。(2)所有物质中的原子间都存在化学键。(　　)提示:×。稀有气体的原子间没有化学键。(3)原子轨道在空间都具有方向性。(　　)提示:×。s原子轨道无方向性。(4)CO2分子结构式为O C O。(　　)提示:√。二氧化碳中左右分别有两对共用电子。
二、共价键的类型1.σ键与π键(按原子轨道重叠方式分类)
【情境·思考】以下成键的过程轨道分别以什么方式成键?形成的键分别是什么键? 提示:第一种以头碰头方式成键,是σ键;第二种以肩并肩的方式成键,是π键。
2.极性键和非极性键(按共用电子对是否偏移分类)
三、键参数1.概念和应用
3.分子光谱(1)概念:分子从一种能级改变到另一种能级时_____或_____的光谱。(2)影响因素:_____、_____和电荷分布等。(3)应用:测定和鉴别_____ 结构。
【微思考】从键能的角度出发,推测N2、O2、F2跟H2反应能力的强弱顺序。提示:由教材中表2-1-2中键能的数值可知:H—F>H—O>H—N,而键长:H—FH2O>NH3,所以N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。
知识点一　共价键的类型和特点【重点释疑】1.共价键的类型
3.σ键与π键常见的类型(1)σ键的常见类型。
(2)π键的常见类型——p-p π键。
【易错提醒】正确认识σ键和π键(1)σ键与π键的实质相同,都是由共用电子对而形成的化学键。(2)σ键与π键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同。(3)由于s轨道没有方向性,所以两个s轨道只能形成σ键,不能形成π键。(4)两个原子之间可以只形成σ键,但不能只形成π键。
【思考·讨论】(1)所有σ键都有方向性吗?提示:不是,如s—s σ键就没有方向性。(2)乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键组成?提示:乙烷分子中的共价键由7个σ键组成;乙烯分子中的共价键由5个σ键和1个π键组成;乙炔分子中的共价键由3个σ键和2个π键组成。
【案例示范】【典例】有下列十种物质:①CH4　②CH3CH2OH　③N2　④HCl　⑤CO2　⑥CH3CH3　⑦C2H4　⑧C2H2　⑨H2O2 ⑩HCHO请按要求回答下列问题(填写编号):(1)只有σ键的有________,既有σ键又有π键的有________。 (2)含有双键的有________,含有三键的有__ ___________。 
【思维建模】解答本类试题思维流程如下:
【解析】十种物质的结构式分别为 、 、N≡N、H—Cl、O C O、 、 、 、H—O—O—H、 。根据以下两点判断化学键类型:单键只有σ键,双键中有1个σ键和1个π键,三键中有1个σ键和2个π键。答案:(1)①②④⑥⑨　③⑤⑦⑧⑩　(2)⑤⑦⑩　③⑧
【规律方法】分子中σ键和π键的判断方法(1)成键原子如果只有一个共用电子对,则该共价键一定是σ键;如果形成多个共用电子对,则先形成一个σ键,另外的原子轨道形成π键。(2)一般规律:共价单键是σ键;共价双键中有一个σ键,另一个是π键;共价三键中有一个σ键,另两个是π键。
【迁移·应用】1.(2020·贵阳高二检测)下列说法错误的是(　　)A. 中σ键和π键的数目之比为7∶1B.某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ·ml-1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703,当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X2+C. 的电子式为 ,则1 ml 中含有的π键数目为2NAD.已知反应N2O4(l)+2N2H4(l)====3N2(g)+4H2O(l),若该反应中有4 ml N—H键断裂,则形成的π键数目为3NA
【解析】选A。1分子该有机物中含18个σ键,2个π键,故σ键和π键的数目之比为9∶1,A项错误。
2.(双选)(2020·泰安高二检测)P元素的外围电子排布为3s23p3,P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5,对此判断正确的是(　　)A.磷原子最外层有三个未成对电子,故只能结合三个氯原子形成PCl3B.PCl3分子中的P—Cl键不含有π键C.PCl5分子中的P—Cl键都是π键D.磷原子最外层有三个未成对电子,但是能形成PCl5,说明传统的价键理论存在缺陷
【解析】选B、D。PCl3的电子式为 ,P—Cl键都是σ键。PCl5分子中有5个P—Cl σ键,这违背了传统价键理论饱和性原则,说明传统价键理论不能解释PCl5的结构,即传统价键理论存在缺陷。
【补偿训练】1.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键易断裂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
【解析】选D。由于π键的键能小于σ键的键能,所以反应时易断裂,A项正确;在分子形成时为了使其能量最低,必然首先形成σ键,根据形成的原子的核外电子排布来判断是否形成π键,所以B项正确,D项错误;H原子跟其他原子只能形成σ键,故C项正确。
2.(2020·滨州高二检测)下列说法中不正确的是(　　)A.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,两个π键
【解析】选C。从原子轨道重叠程度看,π键轨道重叠程度比σ键重叠程度小,故π键稳定性低于σ键,在气体单质分子中存在σ键(如Cl2、H2)、π键(N2中存在σ键和π键),稀有气体为单原子分子,不存在化学键。
【素养提升】氰气,由氰基构成,化学式为(CN)2,是碳与氮形成的化合物(结构式为N≡C—C≡N)。氰气在标准状况下是无色气体,带苦杏仁气味,剧毒。燃烧时呈桃红色火焰,边缘侧带蓝色。氰气溶于水、乙醇、乙醚。氰气(CN)2一般通过呼吸道进入人体,与人体中的水发生反应 (此反应与卤素单质与水反应类似) 解离出剧毒的氰根离子。氰气的主要用途是其可用于有机合成,制作农药,也用作消毒、杀虫的熏蒸剂等。
根据以上信息,结合氰气的比例模型图,回答下列问题:(1)已知氰气的性质与氯气相似,试根据氯气与水的反应写出氰气与水反应的化学方程式。提示:(CN)2+H2O====HCN+HCNO(2)氰气分子中含有多少个σ键和π键?提示:根据氰气的结构式N≡C—C≡N可知,因其分子中存在一个单键和两个三键,所以在氰气分子中存在3个σ键和4个π键。
知识点二　共价键的键参数一、键能、键长和键角1.键能(1)在1×105 Pa、298 K条件下,断开1 ml 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)表示方法:EA—B(A和B分别表示成键的两个原子,可以相同,也可以不同)。(3)单位:kJ·ml-1。
2.键长两个成键原子的原子核间的距离叫该化学键的键长。3.键角(1)在多原子分子中,两个化学键之间的夹角叫键角。
(2)常见分子的键角及分子空间构型:
二、键能、键长和键角的应用1.键能的应用(1)表示共价键的强弱键能的大小可以定量地表示化学键的强弱程度。键能愈大,断开时需要的能量就愈多,化学键就愈牢固。
(2)判断分子的稳定性结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越稳定。(3)判断物质在化学反应过程中的能量变化在化学反应中,旧化学键的断裂吸收能量,新化学键的形成放出能量,因此反应焓变与键能的关系为ΔH=∑E反应物-∑E生成物。
2.键长的应用(1)键长与键的稳定性有关。一般来说,键长愈短,化学键愈强,键愈牢固。(2)键长与分子空间构型有关。(3)键长的判断方法①根据原子半径判断:在其他条件相同时,成键原子的半径越小,键长越短。②根据共用电子对数判断:相同的两原子形成共价键时,单键键长>双键键长>三键键长。
3.键角的应用键角常用于描述多原子分子的空间构型。【易错提醒】键参数的应用认识误区(1)对键能的概念把握不准,容易忽略键能概念中的前提条件——气态基态原子。(2)一般来讲,物质的稳定性可由键能决定,键能越大,物质的稳定性越强。(3)键能与反应热有关。因为化学反应过程是断旧键成新键的过程,根据这两个过程的能量的差值即可判断。
【思考·讨论】(1)焓变和键能有什么关系? 提示:键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可以用于计算化学反应的反应热(ΔH),化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。(2)Cl2、Br2、I2三种分子中哪一种键的键长最长,键能最小?提示:原子半径、电子数大小顺序为I>Br>Cl,所以I—I键的键能最小,键长最长,Cl—Cl键的键能最大,键长最短。
【案例示范】【典例】碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
回答下列问题:(1)通常条件下,比较CH4和SiH4的稳定性谁强谁弱?(宏观辨识与微观探析)提示:因为C—H键的键能大于Si—H键的键能,所以CH4比SiH4稳定。(2)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,原因是什么?(证据推理与模型认知)提示:C—C键和C—H键的键能比Si—H键和Si—Si键的键能都大,因此烷烃比较稳定,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。
(3)SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是什么?(科学探究与创新意识)提示:C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定,而Si—H的键能却小于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。
【规律方法】共价键强弱的判断(1)由原子半径和共用电子对数判断:成键原子的原子半径越小,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。(2)由键能判断:共价键的键能越大,共价键越牢固,破坏共价键消耗的能量越多。(3)由键长判断:共价键的键长越短,共价键越牢固,破坏共价键消耗的能量越多。(4)由电负性判断:元素的电负性越大,该元素的原子对共用电子对的吸引力越大,形成的共价键越稳定。
【迁移·应用】1.(2020·济南高二检测)键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数,下列叙述正确的是(　　)A.键角是描述分子空间构型的重要参数B.因为H—O键的键能小于H—F键的键能,所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱C.水分子可表示为H—O—H,分子中的键角为180°D.H—O键的键能为467 kJ·ml-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗的能量为2×467 kJ
【解析】选A。H—O键、H—F键的键能依次增大,意味着形成这些键时放出的能量依次增大,化学键越来越稳定,O2、F2与H2反应的能力逐渐增强,B项错误;水分子呈角形,键角为104.5°,C项错误;H—O键的键能为467 kJ·ml-1,指的是断开1 ml H—O键形成气态氢原子和气态氧原子所需吸收的能量为467 kJ,18 g H2O即1 ml H2O中含2 ml H—O键,断开时需吸收2×467 kJ的能量形成气态氢原子和气态氧原子,再进一步形成H2和O2时,还会因形成化学键而释放出一部分能量,D项错误。
2.(2020·大连高二检测)意大利罗马大学的Fulvi Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如图所示,已知断裂1 ml N—N键吸收160 kJ热量,生成1 ml N≡N键放出945 kJ热量,根据以上信息和数据,下列说法正确的是(　　)A.N4属于一种新型的化合物B.N4与N2互为同素异形体C.N4沸点比P4(白磷)高D.1 ml N4气体转变为N2将吸收930 kJ热量
【解析】选B。N4属于一种新型的单质,与N2互为同素异形体,其结构与白磷结构类似,白磷的相对分子质量大于N4,所以白磷沸点高。1 ml N4中含6 ml N—N,断键时需吸收960 kJ热量,生成1 ml N2时放出945 kJ热量,所以1 ml N4气体转变为2 ml N2将放出930 kJ热量。
【补偿训练】1 ml化学键变为气态原子所需的能量用E表示。结合表中信息判断下列说法不正确的是(　　)
A.432 kJ·ml-1>E(H—Br)>298 kJ·ml-1B.表中最稳定的共价键是H—F键C.键的极性:H—F>H—Cl>H—ID.H2(g)+F2(g)====2HF(g)　ΔH=25 kJ·ml-1
【解析】选D。A.键长越长,键能越小,共价键越不稳定,键长可以通过半径进行比较,同主族从上到下,半径增大,即FH—Cl>H—I,故说法正确;D.根据反应热和键能的关系,ΔH=(436+157-2×568) kJ·ml-1=-543 kJ·ml-1,故说法错误。
1.(2020·南京高二检测)下列关于共价键的饱和性和方向性的叙述中,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.共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关
【解析】选D。原子的未成对电子一旦配对成键,就不再与其他原子的未成对电子配对成键,故原子的未成对电子数目决定了该原子形成的共价键具有饱和性,这一饱和性也就决定了该原子成键时最多连接的原子数,A项正确;形成共价键时,为了达到原子轨道的最大重叠程度,成键的方向与原子轨道的伸展方向就存在着必然的联系,这种成键的方向性也就决定了所形成分子的空间构型,故B、C项正确,D项不正确。
2.关于σ键和π键的比较,下列说法不正确的是(　　)A.σ键是轴对称的,π键是镜面对称的B.σ键是“头碰头”式重叠,π键是“肩并肩”式重叠C.σ键不能断裂,π键容易断裂D.H原子只能形成σ键,O原子可以形成σ键和π键【解析】选C。σ键较稳定,不易断裂,而不是不能断裂。化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。
3.(2020·成都高二检测)共价键①H—H键、②H—F键、③H—O键、④N—H键、⑤P—H键中,键的极性由弱到强的顺序正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.①②③④⑤B.⑤④③②①C.①⑤④③②D.②③④⑤①【解析】选C。元素周期表中,同一周期的主族元素原子,从左到右吸引电子的能力逐渐增强,题中涉及的元素原子吸引电子的能力由弱到强的顺序是N、O、F;同一主族从上到下,元素原子半径逐渐增大,吸引电子的能力逐渐减弱,故吸引电子的能力:N>P;H—H键是由吸引电子能力相同的同种原子形成的非极性键。所以C项正确。
4.下列分子最难分裂为原子的是(　　)A.HClD.PH3【解析】选A。元素的电负性越大,元素原子吸引共用电子对的能力越强,键能越大,分子越稳定,分子越难分裂,Cl元素的电负性最大,所以HCl最难分裂为原子。
5.(2020·衡水高二检测) 能说明BF3分子的4个原子在同一平面的理由是(　　)A.任意两个B—F键之间的夹角为120°B.B—F键为极性共价键C.3个BF键的键能相同D.3个BF键的键长相等【解析】选A。BF3分子中键能、键长与分子的空间构型无关,只有键间夹角是120°决定了BF3分子中的4个原子在同一平面内,A项符合题意。
6.回答下列问题:(1)判断1 ml下列含碳化合物中σ键的数目为多少?①CO2________;②乙醛________;③CH3COOH________; ④CO(NH2)2________。 (2)已知CO和CN-与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为________。HCN分子中σ键与π键数目之比为________。 (3)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子,该分子中σ键与π键的个数比为________。 
【解析】(1)4种化合物的结构简式或结构式分别为O C O, , , ,双键中有一个σ键和一个π键,单键全部是σ键。(2)N2的结构式为N≡N,推知CO结构式为C≡O,含有1个σ键、2个π键;CN-结构式为[C≡N]-,HCN分子结构式为H—C≡N,HCN分子中σ键与π键均为2个。(3)设分子式为CmHn,则6m+n=16,解之得m=2,n=4,即C2H4,结构式为 ,单键为σ键,双键有1个σ键和1个π键,所以一个C2H4分子中共含有5个σ键和1个π键。