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鲁科版 (2019)选择性必修2第2章 微粒间相互作用与物质性质第1节 共价键模型教案配套ppt课件
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这是一份鲁科版 (2019)选择性必修2第2章 微粒间相互作用与物质性质第1节 共价键模型教案配套ppt课件，共51页。PPT课件主要包含了课前自主学习，共价键的形成，共价键的特征，原子数目，电子出现概率最大，愈牢固，空间构型，头碰头，肩并肩，不偏移等内容，欢迎下载使用。
学习任务一 共价键的形成与特征任务驱动:H原子为什么能与O原子和Cl原子结合形成稳定的分子?形成的H2O和HCl分子为什么分别含有2个和1个H原子?
【想一想】共价键的本质是什么?提示:共价键的本质是电性作用,但这种电性作用是不能用经典的静电理论来解释的,它是通过量子力学用原子轨道的重叠来说明的。
学习任务二 共价键的类型任务驱动: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?
1.σ键与π键(按原子轨道重叠方式分类)
【想一想】氮气的化学性质很不活泼,通常很难与其他物质发生化学反应。试观察N2分子的形成过程填写下表:
提示:一般说来,共价单键是σ键,共价双键一般是σ+π键,共价三键则是σ+2个π键,所以在分子中,σ键是基础,且任何两个原子之间只能形成一个σ键。
2.极性键和非极性键(按共用电子对是否偏移分类)
学习任务三 键参数任务驱动: 氯化氢、碘化氢的分子结构十分相似,它们都是双原子分子。分子中都有一个共价键,但它们表现出来的稳定性却大不一样。这是为什么呢? 1.键长(1)概念:两个成键原子的_______间的距离叫作该化学键的键长。
(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_____,键_______。②键长与分子_________有关。③键长的判断方法a.根据原子半径判断:在其他条件相同时,成键原子的半径_____,键长越短。b.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。
2.键角(1)概念:在多原子分子中,两个化学键之间的_____叫作键角。(2)常见分子的键角及分子空间构型:
(3)键角的应用键角常用于描述多原子分子的_________。3.键能(1)概念:在1×105 kPa、298 K条件下,断开1 ml AB(g)分子中的化学键,使其分别生成_____________________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:_________。
气态A原子和气态B原子
(4)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_________。键能愈大,断开时需要的能量就_____,化学键就愈_____。②判断分子的稳定性结构相似的分子中,共价键的键能_____,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_____能量,新化学键的形成_____能量,因此反应焓变与键能的关系为ΔH=_______________。
∑E反应物-∑E生成物
【想一想】在HX中,其稳定性按HF、HCl、HBr、HI的顺序依次减弱,这是什么原因?提示:从HF到HI,共价键的键长越来越长,键能越来越小,断开时所需能量就越来越少,共价键越来越不牢固,所以稳定性从HF到HI依次减弱。
【做一做】指出下图所表示的共价键名称,并列举含有该共价键的一种物质,写出其分子式: ①______________ ②_________________③_______________ ④_______________⑤_______________
s-s σ键 H2
s-p σ键 HCl
p-p σ键 Cl2
pz-pz π键 N2
py-py π键 N2
探究任务一 共价键的本质特征图片情境我们知道O2是由两个氧原子构成的,但H2O却是由三个原子构成,这些原子是怎么形成的?为什么形成分子时的原子个数不相同呢?
【问题探究】1.所有的共价键都有饱和性和方向性吗?提示:所有的共价键都有饱和性,但不是所有的共价键都有方向性,如两个1 s轨道(H原子与H原子)重叠形成的共价键没有方向性。2.所有单质都有共价键吗?提示:并不是所有的单质中都有共价键,稀有气体中不存在化学键,金属单质中不存在共价键。
【探究总结】1.共价键的饱和性决定了分子中原子结合的数量关系,共价键的方向性决定了分子的空间构型。共价键都有饱和性,但不一定都有方向性。2.共价键的存在范围(1)非金属单质分子中(稀有气体除外)。如O2、F2、H2、C60等。(2)非金属元素形成的化合物中。如H2SO4、CO2、H2O2、有机物分子等。(3)某些金属与非金属元素形成的共价化合物中。如BeCl2、HgCl2、AlCl3等。(4)某些离子化合物中。如Na2O2、NH4Cl等。
【典例】某同学对于共价键特征的下列说法中正确的是( )A.若把H2S分子写成H3S分子,违背了共价键的饱和性B.H3O+的存在说明共价键不具有饱和性C.所有共价键都有方向性D.两个原子轨道发生重叠后,电子仅存在于两核之间【解析】选A。S原子有两个未成对电子,根据共价键的饱和性,形成的氢化物为H2S,A项对;H2O能结合1个H+形成H3O+,不能说明共价键不具有饱和性,B项错;H2分子中,H原子的s轨道成键时,因为s轨道为球形,所以H2分子中的H—H键没有方向性,C项错;两个原子轨道发生重叠后,电子只是在两核之间出现的机会大,D项错。
【探究训练】1.(双选)下列对共价键的说法中,不正确的是( )A.共价键是通过形成共用电子或通过原子轨道重叠形成的B.形成共价键的原子之间电负性相差较大C.一般情况下,一个原子有几个未成对电子就会和几个自旋方向相反的未成对电子成键D.共价键是通过共用电子形成的,不属于电性作用【解析】选B、D。形成共价键的原子之间电负性相同或相差不大;共价键是通过共用电子形成的化学键,也是一种电性作用。
2.下列各组物质中,所有化学键都是共价键的是( )A.HBr和Na2O2B.H2O2和BaF2C.NH3和N2D.HNO3和CsCl【解析】选C。A项,Na2O2中既有离子键又有O—O共价键,不正确;B项,BaF2中只有离子键,不正确;D项,CsCl属于离子化合物,没有共价键。
探究任务二 共价键的类型与σ键和π键的比较模型情境 下图是σ键和π键的形成
【问题探究】1.σ键与π键的判断方法?提示: 2.分子中一定含有π键吗?提示:(1)s轨道与s轨道(或p轨道)只能形成σ键,不能形成π键。(2)两个原子间可以只形成σ键,但不可以只形成π键。(3)在同一个分子中,σ键一般比π键强度大。
【探究总结】1.共价键的类型
【典例】(双选)下列关于共价键的说法不正确的是( )A.H2S分子中两个共价键的夹角接近90°的原因是共价键有方向性B.N2分子中有一个σ键和一个π键C.两个原子形成共价键时至少有1个σ键D.在双键中,σ键比π键弱
【解题指南】解答本题的思维流程如下
【解析】选B、D。A项,S原子的价电子构型是3s23p4,有2个未成对电子,并且分布在相互垂直的3px和3py轨道中,当与两个H原子配对成键时,形成的两个共价键夹角接近90°,这体现了共价键的方向性,是由轨道的伸展方向决定的;B项,N2分子有三个化学键,其中有一个σ键和两个π键;C项,两个原子形成的共价键,首先有一个σ键,其余为π键;D项,σ键的重叠程度比π键大,故σ键键能大于π键。【易错提醒】π键通常存在于双键或三键中,形成π键时,电子云重叠程度比σ键小,不如σ键稳定。
探究任务三 共价键参数与分子的性质模型情境观察下列几种单质分子的结构模型:
【问题探究】1.键长是共价键强度的一种标度,键长的大小与键的强度有什么关系?提示:键长越短,化学键越牢固,由该键形成的分子越稳定。2.半径越小,键能越大吗?提示:不一定。F—F的键能为159 kJ·ml-1,Cl—Cl的键能为243 kJ·ml-1,说明半径越小,键能不一定越大。3.非金属性越强,单质的键能一定越大吗?提示:不一定。例如:F2、Cl2、Br2、I2的键能依次为159 kJ·ml-1、243 kJ·ml-1、193 kJ·ml-1、151 kJ·ml-1。
【探究总结】1.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。2.由分子构成的物质,其熔、沸点与共价键的键能和键长无关,而分子的稳定性,由键长和键能共同决定。
【典例】硅烷即硅与氢的化合物,目前应用最多的是甲硅烷(SiH4)。一般把甲硅烷简称做硅烷。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)CH4和SiH4的分子构型都应是___________________________________。 通常条件下,稳定性更高的是_________________________________。 (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__________________________________________________________。 (3)SiH4对氧和空气极为敏感。具有一定浓度的硅烷在-180 ℃的温度下也会与氧发生爆炸反应生成氧化物,原因是_________________________________。
【解题指南】键参数与分子性质的关系 【解析】(1)CH4和SiH4的分子构型都应是正四面体形。因为C—H键的键能大于Si—H键的键能,所以CH4比SiH4稳定。(2)C—C键和C—H键的键能比Si—Si键和Si—H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)C—H键的键能大于C—O键的,C—H键比C—O键稳定,而Si—H的键能却远小于Si—O键的,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。
答案:(1)正四面体形 CH4(2)C—C键和C—H键的键能较高,所形成的烷烃稳定,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)C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定,而Si—H的键能却远小于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【易错提醒】共价分子构成的物质的熔、沸点以及挥发性等,都是物理性质,变化过程与化学键断裂无关;而稳定性属于物质的化学性质,与分子中化学键的断裂有关。
【探究训练】下列关于三氯化磷分子空间构型的叙述,能说明三氯化磷分子是三角锥形而不是平面正三角形的是( ) A.PCl3分子中P—Cl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P—Cl三个共价键键能、键角均相等D.PCl3分子中P—Cl键的三个键角都是100°,键长相等
【解析】选D。A.PCl3分子中三个P—Cl键完全相同,所以三个共价键的键长相等,但与三氯化磷分子空间构型是三角锥形而不是平面正三角形无关,故A错误;B.不同非金属元素之间形成极性共价键,则分子中P—Cl键是极性共价键,但与三氯化磷分子空间构型是三角锥形而不是平面正三角形无关,故B错误;C.PCl3分子中三个P—Cl键完全相同,所以键能相等,P—Cl键的三个键角均相等,若都是120°,就应是平面正三角形,故C错误;D.PCl3分子中,分子的空间构型是三角锥形,三角锥形分子的键角小于平面正三角形的键角,平面正三角形键角应该为120°,已知PCl3分子中P—Cl键的三个键角都是100°,所以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,即分子结构不对称为极性分子,为三氯化磷分子空间构型理由,故D正确。
1.(双选)据权威刊物报道,科学家曾在宇宙中发现H3分子。甲、乙、丙、丁四位学生对此报道的认识正确的是( )A.甲认为上述发现H3分子中有三个氢原子核和三个电子B.乙认为宇宙中还可能存在另一种氢单质,因为氢元素有三种同位素必然有三种同素异形体C.丙认为H3分子实质上是H2分子与H+以特殊共价键结合的产物,应写成 D.丁认为如果上述的发现存在,则证明传统的价键理论有一定的局限性,有待继续发展
【解析】选A、D。A项符合H3分子的结构特点;B项,氢元素有三种同位素但不一定有三种同素异形体;C项显然不符合题意;D项,传统的价键理论确实存在一定的局限性。
2.(2020·烟台高二检测)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.一个N2分子中有一个σ键和两个π键
【解析】选C。形成σ键时,电子云重叠程度比形成π键时的重叠程度大,所以σ键的强度比π键大,比π键稳定,A正确;两个原子之间形成共价单键、共价双键和共价三键时,均只含一个σ键,不同之处在于共价双键和共价三键还分别含一个和两个π键,B正确;一般气体单质中,至少含一个共价单键,一定有σ键,但稀有气体分子是由原子构成的,没有共价键,C错;一个N2分子中含N≡N,有一个σ键和两个π键,D正确。
3.在学习完键参数后,下列说法中正确的是 ( )A.在分子中,两个原子间的距离叫键长B.非极性键的键能大于极性键的键能C.键能越大,表示该分子越不稳定D.H—Cl的键能为431 kJ·ml-1,H—I的键能为297 kJ·ml-1,这可说明HCl分子比HI分子稳定【解析】选D。形成共价键的两个原子核间的距离为键长,A项不正确;键能的大小取决于成键原子的半径和共用电子对数,与键的极性无必然联系,B项不正确;键能越大,分子的稳定性越高,所以C项不正确;D项正确。
4.氰气易与其他物质反应生成有毒性的氰化物,国家禁止私人制备。其化学式为(CN)2,结构式为N≡C—C≡N,性质与卤素相似,下列叙述正确的是( )A.分子中既有极性键,又有非极性键B.分子中N≡C键的键长大于C—C键的键长C.分子中含有2个σ键和4个π键D.不和氢氧化钠溶液发生反应【解析】选A。分子中N≡C键是极性键,C—C键是非极性键;成键原子半径越小,键长越短,N原子半径小于C原子半径,故N≡C键比C—C键的键长短;(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键;由于与卤素性质相似,故可以和氢氧化钠溶液反应。
5.芥子气有“毒剂之王”之称,是世界上储量较大,也是化学扩散最严重的一种毒剂,可由二氯化二硫合成。二氯化二硫是一种琥珀色液体,是合成硫化染料的重要原料。(1)试写出二氯化二硫的结构式: ____________; (2)指出它的分子内的键型:____________(填“极性键”“非极性键”或“极性键与非极性键”); (3)指出硫元素的化合价:________________。
【解析】1个S原子最外层有6个电子,可以形成2个共价键达到8电子稳定结构,而1个Cl原子形成1个共价键即达到8个电子稳定结构,故S与S先形成1个S—S键,再分别与1个Cl形成1个S—Cl键。答案:(1) (2)极性键与非极性键 (3)+1
6.(2020·濮阳高二检测)(1)X、Y、Z是元素周期表中的短周期元素,其中X、Y同周期,Y、Z同主族,Y原子最外层p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数,X原子最外层的p能级中只有一个轨道填充了2个电子,而且这三种元素可以形成化合物YX2、ZX2。根据上述信息回答下列问题:①写出下列元素符号:X________,Y________,Z________。 ②YX2分子中含________个σ键,含________个π键。 (2)分析下面的8种分子:①HF,②Cl2,③H2O,④N2,⑤C2H4,⑥C2H6,⑦H2O2,⑧HCN(H—C≡N),其中只含有σ键的是________(填序号);既含有σ键又含有π键的是________(填序号)。
学习任务一 共价键的形成与特征任务驱动:H原子为什么能与O原子和Cl原子结合形成稳定的分子?形成的H2O和HCl分子为什么分别含有2个和1个H原子?
【想一想】共价键的本质是什么?提示:共价键的本质是电性作用,但这种电性作用是不能用经典的静电理论来解释的,它是通过量子力学用原子轨道的重叠来说明的。
学习任务二 共价键的类型任务驱动: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?
1.σ键与π键(按原子轨道重叠方式分类)
【想一想】氮气的化学性质很不活泼,通常很难与其他物质发生化学反应。试观察N2分子的形成过程填写下表:
提示:一般说来,共价单键是σ键,共价双键一般是σ+π键,共价三键则是σ+2个π键,所以在分子中,σ键是基础,且任何两个原子之间只能形成一个σ键。
2.极性键和非极性键(按共用电子对是否偏移分类)
学习任务三 键参数任务驱动: 氯化氢、碘化氢的分子结构十分相似,它们都是双原子分子。分子中都有一个共价键,但它们表现出来的稳定性却大不一样。这是为什么呢? 1.键长(1)概念:两个成键原子的_______间的距离叫作该化学键的键长。
(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_____,键_______。②键长与分子_________有关。③键长的判断方法a.根据原子半径判断:在其他条件相同时,成键原子的半径_____,键长越短。b.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。
2.键角(1)概念:在多原子分子中,两个化学键之间的_____叫作键角。(2)常见分子的键角及分子空间构型:
(3)键角的应用键角常用于描述多原子分子的_________。3.键能(1)概念:在1×105 kPa、298 K条件下,断开1 ml AB(g)分子中的化学键,使其分别生成_____________________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:_________。
气态A原子和气态B原子
(4)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_________。键能愈大,断开时需要的能量就_____,化学键就愈_____。②判断分子的稳定性结构相似的分子中,共价键的键能_____,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_____能量,新化学键的形成_____能量,因此反应焓变与键能的关系为ΔH=_______________。
∑E反应物-∑E生成物
【想一想】在HX中,其稳定性按HF、HCl、HBr、HI的顺序依次减弱,这是什么原因?提示:从HF到HI,共价键的键长越来越长,键能越来越小,断开时所需能量就越来越少,共价键越来越不牢固,所以稳定性从HF到HI依次减弱。
【做一做】指出下图所表示的共价键名称,并列举含有该共价键的一种物质,写出其分子式: ①______________ ②_________________③_______________ ④_______________⑤_______________
s-s σ键 H2
s-p σ键 HCl
p-p σ键 Cl2
pz-pz π键 N2
py-py π键 N2
探究任务一 共价键的本质特征图片情境我们知道O2是由两个氧原子构成的,但H2O却是由三个原子构成,这些原子是怎么形成的?为什么形成分子时的原子个数不相同呢?
【问题探究】1.所有的共价键都有饱和性和方向性吗?提示:所有的共价键都有饱和性,但不是所有的共价键都有方向性,如两个1 s轨道(H原子与H原子)重叠形成的共价键没有方向性。2.所有单质都有共价键吗?提示:并不是所有的单质中都有共价键,稀有气体中不存在化学键,金属单质中不存在共价键。
【探究总结】1.共价键的饱和性决定了分子中原子结合的数量关系,共价键的方向性决定了分子的空间构型。共价键都有饱和性,但不一定都有方向性。2.共价键的存在范围(1)非金属单质分子中(稀有气体除外)。如O2、F2、H2、C60等。(2)非金属元素形成的化合物中。如H2SO4、CO2、H2O2、有机物分子等。(3)某些金属与非金属元素形成的共价化合物中。如BeCl2、HgCl2、AlCl3等。(4)某些离子化合物中。如Na2O2、NH4Cl等。
【典例】某同学对于共价键特征的下列说法中正确的是( )A.若把H2S分子写成H3S分子,违背了共价键的饱和性B.H3O+的存在说明共价键不具有饱和性C.所有共价键都有方向性D.两个原子轨道发生重叠后,电子仅存在于两核之间【解析】选A。S原子有两个未成对电子,根据共价键的饱和性,形成的氢化物为H2S,A项对;H2O能结合1个H+形成H3O+,不能说明共价键不具有饱和性,B项错;H2分子中,H原子的s轨道成键时,因为s轨道为球形,所以H2分子中的H—H键没有方向性,C项错;两个原子轨道发生重叠后,电子只是在两核之间出现的机会大,D项错。
【探究训练】1.(双选)下列对共价键的说法中,不正确的是( )A.共价键是通过形成共用电子或通过原子轨道重叠形成的B.形成共价键的原子之间电负性相差较大C.一般情况下,一个原子有几个未成对电子就会和几个自旋方向相反的未成对电子成键D.共价键是通过共用电子形成的,不属于电性作用【解析】选B、D。形成共价键的原子之间电负性相同或相差不大;共价键是通过共用电子形成的化学键,也是一种电性作用。
2.下列各组物质中,所有化学键都是共价键的是( )A.HBr和Na2O2B.H2O2和BaF2C.NH3和N2D.HNO3和CsCl【解析】选C。A项,Na2O2中既有离子键又有O—O共价键,不正确;B项,BaF2中只有离子键,不正确;D项,CsCl属于离子化合物,没有共价键。
探究任务二 共价键的类型与σ键和π键的比较模型情境 下图是σ键和π键的形成
【问题探究】1.σ键与π键的判断方法?提示: 2.分子中一定含有π键吗?提示:(1)s轨道与s轨道(或p轨道)只能形成σ键,不能形成π键。(2)两个原子间可以只形成σ键,但不可以只形成π键。(3)在同一个分子中,σ键一般比π键强度大。
【探究总结】1.共价键的类型
【典例】(双选)下列关于共价键的说法不正确的是( )A.H2S分子中两个共价键的夹角接近90°的原因是共价键有方向性B.N2分子中有一个σ键和一个π键C.两个原子形成共价键时至少有1个σ键D.在双键中,σ键比π键弱
【解题指南】解答本题的思维流程如下
【解析】选B、D。A项,S原子的价电子构型是3s23p4,有2个未成对电子,并且分布在相互垂直的3px和3py轨道中,当与两个H原子配对成键时,形成的两个共价键夹角接近90°,这体现了共价键的方向性,是由轨道的伸展方向决定的;B项,N2分子有三个化学键,其中有一个σ键和两个π键;C项,两个原子形成的共价键,首先有一个σ键,其余为π键;D项,σ键的重叠程度比π键大,故σ键键能大于π键。【易错提醒】π键通常存在于双键或三键中,形成π键时,电子云重叠程度比σ键小,不如σ键稳定。
探究任务三 共价键参数与分子的性质模型情境观察下列几种单质分子的结构模型:
【问题探究】1.键长是共价键强度的一种标度,键长的大小与键的强度有什么关系?提示:键长越短,化学键越牢固,由该键形成的分子越稳定。2.半径越小,键能越大吗?提示:不一定。F—F的键能为159 kJ·ml-1,Cl—Cl的键能为243 kJ·ml-1,说明半径越小,键能不一定越大。3.非金属性越强,单质的键能一定越大吗?提示:不一定。例如:F2、Cl2、Br2、I2的键能依次为159 kJ·ml-1、243 kJ·ml-1、193 kJ·ml-1、151 kJ·ml-1。
【探究总结】1.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。2.由分子构成的物质,其熔、沸点与共价键的键能和键长无关,而分子的稳定性,由键长和键能共同决定。
【典例】硅烷即硅与氢的化合物,目前应用最多的是甲硅烷(SiH4)。一般把甲硅烷简称做硅烷。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)CH4和SiH4的分子构型都应是___________________________________。 通常条件下,稳定性更高的是_________________________________。 (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__________________________________________________________。 (3)SiH4对氧和空气极为敏感。具有一定浓度的硅烷在-180 ℃的温度下也会与氧发生爆炸反应生成氧化物,原因是_________________________________。
【解题指南】键参数与分子性质的关系 【解析】(1)CH4和SiH4的分子构型都应是正四面体形。因为C—H键的键能大于Si—H键的键能,所以CH4比SiH4稳定。(2)C—C键和C—H键的键能比Si—Si键和Si—H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)C—H键的键能大于C—O键的,C—H键比C—O键稳定,而Si—H的键能却远小于Si—O键的,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。
答案:(1)正四面体形 CH4(2)C—C键和C—H键的键能较高,所形成的烷烃稳定,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)C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定,而Si—H的键能却远小于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【易错提醒】共价分子构成的物质的熔、沸点以及挥发性等,都是物理性质,变化过程与化学键断裂无关;而稳定性属于物质的化学性质,与分子中化学键的断裂有关。
【探究训练】下列关于三氯化磷分子空间构型的叙述,能说明三氯化磷分子是三角锥形而不是平面正三角形的是( ) A.PCl3分子中P—Cl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P—Cl三个共价键键能、键角均相等D.PCl3分子中P—Cl键的三个键角都是100°,键长相等
【解析】选D。A.PCl3分子中三个P—Cl键完全相同,所以三个共价键的键长相等,但与三氯化磷分子空间构型是三角锥形而不是平面正三角形无关,故A错误;B.不同非金属元素之间形成极性共价键,则分子中P—Cl键是极性共价键,但与三氯化磷分子空间构型是三角锥形而不是平面正三角形无关,故B错误;C.PCl3分子中三个P—Cl键完全相同,所以键能相等,P—Cl键的三个键角均相等,若都是120°,就应是平面正三角形,故C错误;D.PCl3分子中,分子的空间构型是三角锥形,三角锥形分子的键角小于平面正三角形的键角,平面正三角形键角应该为120°,已知PCl3分子中P—Cl键的三个键角都是100°,所以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,即分子结构不对称为极性分子,为三氯化磷分子空间构型理由,故D正确。
1.(双选)据权威刊物报道,科学家曾在宇宙中发现H3分子。甲、乙、丙、丁四位学生对此报道的认识正确的是( )A.甲认为上述发现H3分子中有三个氢原子核和三个电子B.乙认为宇宙中还可能存在另一种氢单质,因为氢元素有三种同位素必然有三种同素异形体C.丙认为H3分子实质上是H2分子与H+以特殊共价键结合的产物,应写成 D.丁认为如果上述的发现存在,则证明传统的价键理论有一定的局限性,有待继续发展
【解析】选A、D。A项符合H3分子的结构特点;B项,氢元素有三种同位素但不一定有三种同素异形体;C项显然不符合题意;D项,传统的价键理论确实存在一定的局限性。
2.(2020·烟台高二检测)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.一个N2分子中有一个σ键和两个π键
【解析】选C。形成σ键时,电子云重叠程度比形成π键时的重叠程度大,所以σ键的强度比π键大,比π键稳定,A正确;两个原子之间形成共价单键、共价双键和共价三键时,均只含一个σ键,不同之处在于共价双键和共价三键还分别含一个和两个π键,B正确;一般气体单质中,至少含一个共价单键,一定有σ键,但稀有气体分子是由原子构成的,没有共价键,C错;一个N2分子中含N≡N,有一个σ键和两个π键,D正确。
3.在学习完键参数后,下列说法中正确的是 ( )A.在分子中,两个原子间的距离叫键长B.非极性键的键能大于极性键的键能C.键能越大,表示该分子越不稳定D.H—Cl的键能为431 kJ·ml-1,H—I的键能为297 kJ·ml-1,这可说明HCl分子比HI分子稳定【解析】选D。形成共价键的两个原子核间的距离为键长,A项不正确;键能的大小取决于成键原子的半径和共用电子对数,与键的极性无必然联系,B项不正确;键能越大,分子的稳定性越高,所以C项不正确;D项正确。
4.氰气易与其他物质反应生成有毒性的氰化物,国家禁止私人制备。其化学式为(CN)2,结构式为N≡C—C≡N,性质与卤素相似,下列叙述正确的是( )A.分子中既有极性键,又有非极性键B.分子中N≡C键的键长大于C—C键的键长C.分子中含有2个σ键和4个π键D.不和氢氧化钠溶液发生反应【解析】选A。分子中N≡C键是极性键,C—C键是非极性键;成键原子半径越小,键长越短,N原子半径小于C原子半径,故N≡C键比C—C键的键长短;(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键;由于与卤素性质相似,故可以和氢氧化钠溶液反应。
5.芥子气有“毒剂之王”之称,是世界上储量较大,也是化学扩散最严重的一种毒剂,可由二氯化二硫合成。二氯化二硫是一种琥珀色液体,是合成硫化染料的重要原料。(1)试写出二氯化二硫的结构式: ____________; (2)指出它的分子内的键型:____________(填“极性键”“非极性键”或“极性键与非极性键”); (3)指出硫元素的化合价:________________。
【解析】1个S原子最外层有6个电子,可以形成2个共价键达到8电子稳定结构,而1个Cl原子形成1个共价键即达到8个电子稳定结构,故S与S先形成1个S—S键,再分别与1个Cl形成1个S—Cl键。答案:(1) (2)极性键与非极性键 (3)+1
6.(2020·濮阳高二检测)(1)X、Y、Z是元素周期表中的短周期元素,其中X、Y同周期,Y、Z同主族,Y原子最外层p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数,X原子最外层的p能级中只有一个轨道填充了2个电子,而且这三种元素可以形成化合物YX2、ZX2。根据上述信息回答下列问题:①写出下列元素符号:X________,Y________,Z________。 ②YX2分子中含________个σ键,含________个π键。 (2)分析下面的8种分子:①HF,②Cl2,③H2O,④N2,⑤C2H4,⑥C2H6,⑦H2O2,⑧HCN(H—C≡N),其中只含有σ键的是________(填序号);既含有σ键又含有π键的是________(填序号)。
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