高中化學(xué)魯科版選修三第2章 第1節(jié) 共價(jià)鍵模型

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歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 第2章 第1節(jié) 課前預(yù)習(xí) 巧設(shè)計(jì) 名師課堂 一點(diǎn)通 創(chuàng)新演練 大沖關(guān) 設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)2 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 課堂10分鐘練習(xí) 課堂5分鐘歸納 課下30分鐘演練 考點(diǎn)三 一 共價(jià)鍵1 共價(jià)鍵的形成及本質(zhì) 1 概念 原子間通過形成的化學(xué)鍵稱為共價(jià)鍵 2 本質(zhì) 高概率地出現(xiàn)在兩個(gè)原子核之間的電子與兩個(gè)原子核之間的是共價(jià)鍵的本質(zhì) 共用電子對(duì) 電性作用 3 形成元素 通常 電負(fù)性的非金屬元素原子形成的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵 4 表示方法 用一條短線表示由形成的共價(jià)鍵 如H Cl H O H等 表示兩對(duì)電子形成的共價(jià)鍵 表示三對(duì)共用電子形成的共價(jià)鍵等 相同或差值小 一對(duì)共用電子 2 鍵和 鍵 1 鍵 原子軌道以 方式相互重疊導(dǎo)致電子在核間出現(xiàn)的概率而形成的共價(jià)鍵 2 鍵 原子軌道以 方式相互重疊導(dǎo)致電子在核間出現(xiàn)的概率而形成的共價(jià)鍵 3 氮分子的N N中有個(gè) 鍵 個(gè) 鍵 頭碰頭 增大 肩并肩 增大 一 兩 3 共價(jià)鍵的特征 1 飽和性 每個(gè)原子所能形成的共價(jià)鍵或以單鍵連接的是一定的 稱為共價(jià)鍵的飽和性 2 方向性 在形成共價(jià)鍵時(shí) 原子軌道重疊得 電子在核間出現(xiàn)的概率愈大 所形成的共價(jià)鍵就 因此 共價(jià)鍵將盡可能沿著出現(xiàn)最大的方向形成 這就是共價(jià)鍵的方向性 總數(shù) 原子 數(shù)目 越多 愈牢固 電子概率 3 作用 共價(jià)鍵的飽和性決定著各種原子形成分子時(shí)相互結(jié)合的 共價(jià)鍵的方向性決定著分子的 數(shù)量關(guān)系 空間構(gòu)型 不同 電負(fù)性 正 2 非極性鍵 元素的原子之間形成的共價(jià)鍵 因兩原子相同 共用電子對(duì) 兩原子均不顯電性 這樣的共價(jià)鍵叫非極性共價(jià)鍵 簡(jiǎn)稱非極性鍵 如Cl Cl 同種 電負(fù)性 不發(fā)生偏向 二 鍵參數(shù)1 鍵能 1 定義 在101 3kPa 298K條件下 斷開AB g 分子中的化學(xué)鍵 使其分別生成氣態(tài)A原子和氣態(tài)B原子所的能量 2 表示方式 3 含義 鍵能大小可定量地表示化學(xué)鍵的 鍵能越大 共價(jià)鍵越 含有該鍵的分子越 1mol 吸收 EA B 強(qiáng)弱程度 牢固 穩(wěn)定 2 鍵長(zhǎng) 1 概念 兩成鍵原子的的距離 2 含義 兩原子間的鍵長(zhǎng)越短 化學(xué)鍵 鍵越 鍵長(zhǎng)是影響分子的因素之一 3 鍵角 1 概念 多原子分子中 的夾角 2 含義 鍵角是影響分子的重要因素 原子核間 愈強(qiáng) 牢固 空間構(gòu)型 兩個(gè)化學(xué)鍵 空間構(gòu)型 3 常見物質(zhì)的鍵角及分子構(gòu)型 1 判斷正誤 1 共價(jià)鍵的本質(zhì)是一種靜電吸引作用 2 所有的非金屬元素的原子間都能形成共價(jià)鍵 3 同種元素的原子間形成非極性鍵 不同種元素的原子間形成極性鍵 4 鍵能越大 鍵長(zhǎng)越長(zhǎng) 共價(jià)鍵越牢固 5 鍵能是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定的 分析 1 共價(jià)鍵的本質(zhì)是一種電性作用 這種電性作用包括靜電吸引 也包括靜電排斥 2 稀有氣體的原子間不存在任何化學(xué)鍵 4 鍵能越大 鍵長(zhǎng)越短 共價(jià)鍵越牢固 5 298K是25 所以鍵能的數(shù)據(jù)是在通常情況下測(cè)定的 而不是標(biāo)準(zhǔn)狀況 答案 1 2 3 4 5 2 氫原子和氟原子 氯原子均可以形成 鍵 其成鍵軌道完全相同嗎 分析 不相同 氫原子的未成對(duì)電子在1s軌道 氟原子 氯原子的未成對(duì)電子分別位于2p 3p軌道 所以HF中的 鍵是1s與2p軌道 頭碰頭 重疊 而HCl分中的 鍵是1s與3p軌道 頭碰頭 重疊 3 為什么氯化氫的分子式為HCl 而水是H2O 分析 氫原子和氯原子都只有一個(gè)未成對(duì)電子 根據(jù)共價(jià)鍵的飽和性 一個(gè)氫原子和一個(gè)氯原子的未成對(duì)電子配對(duì)成鍵 兩原子的最外層均達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 故氯化氫的分子式為HCl 而一個(gè)氧原子有兩個(gè)未成對(duì)電子 要分別與兩個(gè)氫原子的未成對(duì)電子配對(duì)成鍵 氧原子的最外層才達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 故水的分子式為H2O 4 下列物質(zhì)中 只有極性鍵的是 只有非極性鍵的是 既含有極性鍵 又含有非極性鍵的是 H2 HCl NH3 H2O2 CO2 CCl4 C2H6分析 同種原子間形成非極性鍵 不同種原子間形成極性鍵 H2O2的2個(gè)氧原子間存在非極性共價(jià)鍵 烴分子中碳原子間存在非極性共價(jià)鍵 答案 1 共價(jià)鍵的形成和本質(zhì) 1 價(jià)鍵理論 亦稱為電子配對(duì)理論 主要有以下兩個(gè)基本要點(diǎn) 兩個(gè)原子接近時(shí) 自旋方向相反的未成對(duì)電子可以配對(duì)形成共價(jià)鍵 成鍵電子所在的原子軌道重疊的越多 所形成的共價(jià)鍵越穩(wěn)定 這稱為原子軌道最大重疊原理 2 共價(jià)鍵的本質(zhì) 高概率出現(xiàn)在兩個(gè)原子核之間的電子與兩個(gè)原子核間的電性作用是共價(jià)鍵的本質(zhì) 出現(xiàn)在兩個(gè)原子核間的電子 相當(dāng)于一個(gè)負(fù)電荷的橋梁將兩個(gè)正電荷連接起來 2 鍵和 鍵兩原子間形成共價(jià)鍵時(shí) 一定形成一個(gè) 鍵 還可能形成1個(gè)或2個(gè) 鍵 即兩原子間若形成1個(gè)共價(jià)鍵 則一定是 鍵 若形成兩個(gè)共價(jià)鍵 則一個(gè) 鍵 一個(gè) 鍵 若形成叁鍵 則一個(gè) 鍵 2個(gè) 鍵 3 對(duì)共價(jià)鍵飽和性的理解 1 一個(gè)原子有幾個(gè)未成對(duì)電子 便可和幾個(gè)自旋方向相反的電子配對(duì)成鍵 使原子最外層形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 2 共價(jià)鍵的飽和性決定了共價(jià)化合物的分子組成 如N原子有3個(gè)未成對(duì)電子 H原子只有1個(gè)未成對(duì)電子 它們之間化合時(shí)原子個(gè)數(shù)比為1 3 例1 下列有關(guān)共價(jià)鍵的敘述中 不正確的是 A 某原子與其他原子形成共價(jià)鍵時(shí) 其共價(jià)鍵數(shù)一定等于該元素原子的價(jià)電子數(shù)B 水分子內(nèi)氧原子結(jié)合的氫原子數(shù)已經(jīng)達(dá)到飽和 故一般不能再結(jié)合其他氫原子C Cl2分子和HCl分子中的共價(jià)鍵極性不同D H2O分子中O H鍵的極性比H2S分子中H S鍵的極性強(qiáng) 解析 非金屬元素的原子形成的共價(jià)鍵的數(shù)目取決于該原子最外層的未成對(duì)電子數(shù) 一般最外層有幾個(gè)未成對(duì)電子就能形成幾個(gè)共價(jià)鍵 故A不正確 一個(gè)原子的未成對(duì)電子一旦與另一個(gè)自旋方向相反的未成對(duì)電子成鍵后 一般就不能再與第三個(gè)原子配對(duì)成鍵 因此 一個(gè)原子有幾個(gè)未成對(duì)電子 就會(huì)與幾個(gè)自旋方向相反的未成對(duì)電子成鍵 這就是共價(jià)鍵的飽和性 故一個(gè)氧原子一般只能與兩個(gè)氫原子成鍵生成H2O B正確 Cl2分子中為非極性鍵 HCl分子中為極性鍵 C正確 氧元素的電負(fù)性比硫元素的強(qiáng) H2O中的H O鍵比H2S分子中的H S鍵極性強(qiáng) D正確 答案 A 1 共價(jià)鍵存在于除稀有氣體以外的非金屬單質(zhì) 共價(jià)化合物以及多原子組成的復(fù)雜離子中 2 成鍵兩元素電負(fù)性差值越大 鍵的極性越強(qiáng) 1 鍵 1 特征 以形成化學(xué)鍵的兩原子核的連線為軸作旋轉(zhuǎn)操作 形成共價(jià)鍵的未成對(duì)電子的原子軌道采取 頭碰頭 的方式重疊 2 分類 根據(jù)成鍵原子軌道的不同 鍵可分為s s 鍵 s p 鍵 p p 鍵 3 鍵的存在 共價(jià)單鍵為 鍵 共價(jià)雙鍵和叁鍵中存在 鍵 只含有一個(gè) 鍵 4 特點(diǎn) 形成 鍵的電子云重疊較多 鍵較牢固 2 鍵 1 鍵的特征 每個(gè) 鍵的電子云由兩塊組成 分別位于由兩原子核構(gòu)成的平面兩側(cè) 如果以它們之間包含原子核的平面為鏡面 它們互為鏡像 這種特征稱為鏡像對(duì)稱 形成共價(jià)鍵的未成對(duì)電子的原子軌道 采取 肩并肩 方式重疊 2 鍵的存在 鍵通常存在于雙鍵 叁鍵中 雙鍵中有一個(gè) 鍵一個(gè) 鍵 叁鍵中有一個(gè) 鍵兩個(gè) 鍵 3 特點(diǎn) 形成 鍵的電子云重疊較少 易斷裂 如乙烯加成斷裂的就是 鍵 例2 下列說法中不正確的是 A 鍵比 鍵重疊程度大 形成的共價(jià)鍵強(qiáng)B 兩個(gè)原子之間形成共價(jià)鍵時(shí) 最多有一個(gè) 鍵C 在氣體單質(zhì)中 一定有 鍵 可能有 鍵D N2分子中有1個(gè) 鍵 2個(gè) 鍵 解析 由于原子軌道 頭碰頭 比 肩并肩 重疊程度大 所以 鍵更牢固 兩原子間形成共價(jià)鍵時(shí) 先考慮形成 鍵 因此兩個(gè)原子之間若形成單鍵 一定是 鍵 若形成雙鍵 則有1個(gè) 鍵和1個(gè) 鍵 若形成叁鍵 則有1個(gè) 鍵和2個(gè) 鍵 而稀有氣體為單原子分子 不存在化學(xué)鍵 C項(xiàng)錯(cuò)誤 答案 C 1 在 鍵中 原子軌道重疊程度s s 鍵 s p 鍵 p p 鍵 2 s s 鍵無方向性 鍵能 鍵長(zhǎng) 鍵角 以及鍵的極性 等是表征共價(jià)鍵性質(zhì)的物理量 稱為鍵參數(shù) 1 鍵能 1 鍵能越大 即形成化學(xué)鍵時(shí)放出的能量越多 意味著這個(gè)化學(xué)鍵越穩(wěn)定 越不容易被打斷 如N2的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定就是由于N N的鍵能大的緣故 2 在兩個(gè)原子間形成的不飽和鍵中 鍵的鍵能比 鍵的鍵能大 則CH2 CH2中碳碳雙鍵的鍵能 615kJ mol 1 小于C2H6中碳碳單鍵的鍵能 348kJ mol 1 的2倍 CH CH中碳碳叁鍵的鍵能 812kJ mol 1 小于碳碳單鍵和碳碳雙鍵的鍵能之和 3 原子間形成化學(xué)鍵時(shí)釋放能量 則拆開化學(xué)鍵時(shí)需要吸收能量 如H Cl鍵的鍵能是431kJ mol 1 則拆開1molHCl中的共價(jià)鍵需要吸收431kJ的能量 2 鍵長(zhǎng) 1 鍵長(zhǎng)越短 往往鍵能越大 共價(jià)鍵越穩(wěn)定 鍵能和鍵長(zhǎng)共同決定鍵的穩(wěn)定性和分子的性質(zhì) 2 當(dāng)兩個(gè)原子間形成雙鍵 叁鍵時(shí) 由于原子軌道的重疊程度增大 原子之間的核間距減小 即鍵長(zhǎng)變小 如碳碳單鍵 雙鍵和叁鍵的鍵長(zhǎng)分別為1 54nm 1 33nm 1 20nm 3 鍵長(zhǎng)與原子半徑密切相關(guān) 一般而言 具有相似性的元素的原子成鍵時(shí) 原子半徑越大 鍵長(zhǎng)越長(zhǎng) 如F F Cl Cl Br Br I I的鍵長(zhǎng)逐漸變長(zhǎng) C H N H O H F H的鍵長(zhǎng)逐漸變短 3 鍵角 1 鍵角是反映分子空間結(jié)構(gòu)的重要因素之一 例如水分子中兩個(gè)O H鍵之間的夾角是104 5 這就決定了水分子是角形 又稱V形 結(jié)構(gòu) CO2分子的結(jié)構(gòu)式為O C O 它的鍵角為180 是一種直線形分子 2 多原子分子的鍵角是一個(gè)確定的角度 表明共價(jià)鍵具有方向性 3 一些常見分子的鍵角 如白磷 P4 60 BF3 C2H4 120 H2O 104 5 NH3 107 3 CH4 CCl4 正四面體 109 5 CO2 CS2 C2H2 直線形 180 等 4 鍵參數(shù)的應(yīng)用 1 鍵長(zhǎng) 鍵能與分子穩(wěn)定性 鍵長(zhǎng)越短 鍵能越大 共價(jià)鍵越牢固 該分子越穩(wěn)定 2 鍵長(zhǎng) 鍵角與分子的空間構(gòu)型 一般來說 如果知道某個(gè)分子中的鍵長(zhǎng)和鍵角數(shù)據(jù) 那么這個(gè)分子的幾何構(gòu)型就確定了 如NH3分子中H N H鍵角是107 3 N H鍵長(zhǎng)是101 9pm 就可以斷定NH3分子是三角錐形分子 如圖所示 例3 下列說法中正確的是 A 分子中鍵能越大 鍵長(zhǎng)越長(zhǎng) 則分子越穩(wěn)定B 元素周期表中的 A族 除H外 和 A族元素的原子間可能形成共價(jià)鍵C 水分子可表示為H O H 分子中鍵角為180 D H O鍵鍵能為463kJ mol 1 即18gH2O分解成H2和O2時(shí) 消耗能量為2 463kJ 解析 A項(xiàng) 分子中鍵能越大 鍵長(zhǎng)越短 共價(jià)鍵越牢固 分子越穩(wěn)定 B項(xiàng) Li的電負(fù)性為1 0 I的電負(fù)性為2 5 其差值為1 5 1 7 所以LiI中存在共價(jià)鍵 C項(xiàng) H2O分子中鍵角為104 5 是V形分子而不是直線形 D項(xiàng) 18g水即1mol 1mol水中含有2molH O鍵 斷開時(shí)需要吸收2 463kJ的能量 同時(shí)生成氣態(tài)氫原子和氣態(tài)氧原子 再進(jìn)一步形成H2和O2時(shí) 還要放出一部分能量 需知H H和O O的鍵能 然后再計(jì)算最終所需的能量 答案 B 1 鍵長(zhǎng)與分子穩(wěn)定性關(guān)系 鍵長(zhǎng)越短 鍵能越大 分子越穩(wěn)定 防止疏忽認(rèn)為鍵長(zhǎng)越長(zhǎng) 分子越穩(wěn)定 2 根據(jù)鍵能的概念 通常情況下的氣態(tài)A B原子生成1mol氣態(tài)化合物AB時(shí)所放出的能量 其數(shù)值與鍵能值相同 點(diǎn)擊下圖進(jìn)入課堂10分鐘練習(xí) 1 共價(jià)鍵有飽和性和方向性 同種原子形成的共價(jià)鍵是非極性鍵 不同種原子形成的共價(jià)鍵是極性鍵 電負(fù)性差值越大 共價(jià)鍵極性越強(qiáng) 2 成鍵原子的原子軌道以 頭碰頭 方式重疊形成 鍵 原子軌道以 肩并肩 方式重疊形成 鍵 3 共價(jià)單鍵為 鍵 雙鍵 叁鍵中一個(gè)為 鍵 其它為 鍵 鍵比 鍵穩(wěn)定 4 鍵長(zhǎng)越短 鍵能越大 分子越穩(wěn)定 鍵長(zhǎng) 鍵角決定分子的空間構(gòu)型 點(diǎn)擊下圖進(jìn)入課下30分鐘演練 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全