2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì) 第三單元 第1課時 共價鍵的形成學(xué)案 蘇教版選修3.docx
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第1課時 共價鍵的形成 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位] 1.熟知共價鍵的概念與形成,知道共價鍵的特征——具有飽和性和方向性。2.從原子軌道重疊角度認識共價鍵。 一 共價鍵的特征——飽和性、方向性 1.共價鍵的形成 (1)概念:原子間通過共用電子對所形成的相互作用,叫做共價鍵。 (2)成鍵的粒子:一般為非金屬原子(相同或不相同)或金屬原子與非金屬原子。 (3)鍵的本質(zhì):原子間通過共用電子對(即電子云重疊)產(chǎn)生的強烈作用。 (4)鍵的形成條件:非金屬元素的原子之間形成共價鍵,大多數(shù)電負性之差小于1.7的金屬與非金屬原子之間形成共價鍵。 2.共價鍵的特征 (1)飽和性 ①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,這就是共價鍵的“飽和性”。 ②用軌道表示式表示HF分子中共用電子對的形成如下: ③由以上分析可知,F(xiàn)原子與H原子間只能形成1個共價鍵,所形成的簡單化合物為HF。同理,O原子與2個H原子形成2個共用電子對,2個N原子間形成3個共用電子對。 (2)方向性 除s軌道是球形對稱的外,其他的原子軌道在空間都具有一定的分布特點。在形成共價鍵時,原子軌道重疊的愈多,電子在核間出現(xiàn)的概率越大,所形成的共價鍵就越牢固,因此共價鍵將盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向形成,所以共價鍵具有方向性。 [歸納總結(jié)] 1.當(dāng)成鍵原子相互接近時,原子軌道發(fā)生重疊,自旋狀態(tài)相反的未成對電子形成共用電子對,兩原子核間的電子密度增大,體系的能量降低。 2.共價鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系。共價鍵的方向性決定了分子的立體結(jié)構(gòu)。 3.并不是所有共價鍵都具有方向性,如兩個s電子形成共價鍵時就沒有方向性。 [活學(xué)活用] 1.對三硫化四磷分子的結(jié)構(gòu)研究表明,該分子中沒有不飽和鍵,且各原子的最外層均已達到了8個電子的結(jié)構(gòu)。則一個三硫化四磷分子中含有的共價鍵個數(shù)是( ) A.7個B.9個C.19個D.不能確定 答案 B 解析 三硫化四磷分子中沒有不飽和鍵,且各原子的最外層均已達到了8個電子的結(jié)構(gòu),P元素可形成3個共價鍵,S元素可形成2個共價鍵,因此一個三硫化四磷分子中含有的共價鍵個數(shù)為=9。 2.下列說法正確的是( ) A.若把H2S分子寫成H3S分子,違背了共價鍵的飽和性 B.H3O+的存在說明共價鍵不具有飽和性 C.所有共價鍵都有方向性 D.兩個原子軌道發(fā)生重疊后,電子僅存在于兩核之間 答案 A 解析 S原子有兩個未成對電子,根據(jù)共價鍵的飽和性,形成的氫化物為H2S,A項對;H2O能結(jié)合1個H+形成H3O+,不能說明共價鍵不具有飽和性,B項錯;H2分子中,H原子的s軌道成鍵時,因為s軌道為球形,所以H2分子中的H—H鍵沒有方向性,C項錯;兩個原子軌道發(fā)生重疊后,電子只是在兩核之間出現(xiàn)的機會大,D項錯。 二 從原子軌道重疊方式上認識共價鍵 1.按成鍵的未成對電子的原子軌道的重疊方式,共價鍵可分為σ鍵和π鍵。 (1)σ鍵 ①σ鍵:形成共價鍵的未成對電子的原子軌道采取“頭碰頭”的方式重疊,這種共價鍵叫σ鍵。 ②σ鍵的類型:根據(jù)成鍵電子原子軌道的不同,σ鍵可分為ssσ鍵、spσ鍵、ppσ鍵。 a.ssσ鍵:兩個成鍵原子均提供s軌道形成的共價鍵,如H2分子中σ鍵的形成過程: b.spσ鍵:兩個成鍵原子分別提供s軌道和p軌道形成的共價鍵,如HCl分子中σ鍵的形成過程: c.ppσ鍵:兩個成鍵原子均提供p原子軌道形成的共價鍵,如Cl2分子中σ鍵的形成過程: ③σ鍵的特征: a.以形成化學(xué)鍵的兩原子核的連線為軸作旋轉(zhuǎn)操作,共價鍵電子云的圖形不變,這種特征稱為軸對稱。 b.形成σ鍵的原子軌道重疊程度較大,故σ鍵有較強的穩(wěn)定性。 ④σ鍵的存在:共價單鍵為σ鍵;共價雙鍵和共價三鍵中存在σ鍵(通常含一個σ鍵)。 (2)π鍵 ①π鍵:形成共價鍵的未成對電子的原子軌道采取“肩并肩”的方式重疊,這種共價鍵叫π鍵。 ②如下圖ppπ鍵的形成: ③π鍵的特征: a.每個π鍵的電子云由兩塊組成,分別位于由兩原子核構(gòu)成平面的兩側(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,這種特征稱為鏡面對稱。 b.形成π鍵時原子軌道重疊程度比形成σ鍵時小,π鍵沒有σ鍵牢固。 ④π鍵的存在:π鍵通常存在于雙鍵或叁鍵中。 [歸納總結(jié)] σ鍵和π鍵的比較 鍵類型 σ鍵 π鍵 原子軌道重疊方式 兩個原子的成鍵軌道沿著鍵軸的方向以“頭碰頭”的方式重疊 兩個原子的成鍵軌道以“肩并肩”的方式重疊 原子軌道重疊部位 兩原子核之間,在鍵軸處 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 化學(xué)活潑性 不活潑 活潑 示意圖 [活學(xué)活用] 3.下列說法正確的是( ) A.π鍵是由兩個p電子“頭碰頭”重疊形成的 B.σ鍵是鏡面對稱,而π鍵是軸對稱 C.乙烷分子中的鍵全為σ鍵,乙烯分子中含σ鍵和π鍵 D.H2分子中含σ鍵,Cl2分子中含π鍵 答案 C 解析 原子軌道以“頭碰頭”方式相互重疊形成的共價鍵為σ鍵,以“肩并肩”方式相互重疊形成的共價鍵為π鍵。σ鍵是軸對稱,而π鍵是鏡面對稱。分子中所有的單鍵都是σ鍵,雙鍵中有一個σ鍵,一個π鍵。 4.下列有關(guān)σ鍵和π鍵的說法錯誤的是( ) A.含有π鍵的分子在反應(yīng)時,π鍵是化學(xué)反應(yīng)的積極參與者 B.當(dāng)原子形成分子時,首先形成σ鍵,可能形成π鍵 C.有些原子在與其他原子形成分子時只能形成σ鍵,不能形成π鍵 D.在分子中,化學(xué)鍵可能只有π鍵而沒有σ鍵 答案 D 解析 本題主要考查σ鍵和π鍵的形成。由于π鍵的鍵能小于σ鍵的鍵能,所以反應(yīng)時易斷裂,A項正確;在分子形成時為了使其能量最低,必然首先形成σ鍵,根據(jù)形成原子的核外電子排布來判斷是否形成π鍵,所以B項正確;C項正確,像H、Cl原子跟其他原子只能形成σ鍵。 (1)共價鍵的本質(zhì):原子之間形成共用電子對(或電子云重疊) (2)共價鍵的特征:具有方向性和飽和性 當(dāng)堂檢測 1.原子間形成共價化合物時,決定各原子相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系的是( ) A.共價鍵的方向性 B.共價鍵的飽和性 C.形成共價鍵的原子的大小 D.共價鍵的穩(wěn)定性 答案 B 解析 共價鍵具有飽和性和方向性,方向性決定分子的立體構(gòu)型,飽和性則決定分子中各原子的數(shù)量關(guān)系。 2.當(dāng)H原子和F原子沿z軸結(jié)合成HF分子時,F(xiàn)原子中和H原子對稱性不一致的軌道是( ) A.1sB.2sC.2pxD.2pz 答案 C 解析 s軌道無論沿何軸結(jié)合,均對稱。 3.下列說法不正確的是( ) A.雙鍵、叁鍵都含有π鍵 B.成鍵原子間原子軌道重疊愈多,共價鍵愈牢固 C.因每個原子未成對電子數(shù)量是一定的,故配對原子個數(shù)也一定 D.每一個原子軌道在空間都具有自己的方向性 答案 D 解析 對D選項舉反例,如s軌道的形狀是球形對稱的,它無方向性。 4.下列說法中不正確的是( ) A.σ鍵比π鍵重疊程度大,形成的共價鍵強 B.兩個原子之間形成共價鍵時,最多有一個σ鍵 C.氣體單質(zhì)中,一定有σ鍵,可能有π鍵 D.N2分子中有一個σ鍵,2個π鍵 答案 C 解析 氣體單質(zhì)分子中,可能有σ鍵,如Cl2,可能有π鍵,如N2,也可能沒有化學(xué)鍵,如稀有氣體。 40分鐘課時作業(yè) [基礎(chǔ)過關(guān)] 一、共價鍵的形成與判斷 1.下列說法正確的是( ) A.含有共價鍵的化合物一定是共價化合物 B.由共價鍵形成的分子一定是共價化合物 C.分子中只有共價鍵的化合物一定是共價化合物 D.只有非金屬原子間才能形成共價鍵 答案 C 解析 在離子化合物中也有共價鍵,如NaOH;由不同元素的原子形成的共價鍵分子是共價化合物,由相同元素的原子形成的共價鍵分子是單質(zhì),如H2、Cl2等;對于D項,也存在金屬元素的原子與非金屬元素的原子間形成共價鍵的化合物,如AlCl3等。 2.下列各組物質(zhì)中,所有化學(xué)鍵都是共價鍵的是( ) A.H2S和Na2O2B.H2O2和CaF2 C.NH3和N2D.HNO3和NaCl 答案 C 解析 A項,Na2O2中既有離子鍵又有O—O共價鍵,不正確;B項,CaF2中只有離子鍵,不正確;D項,NaCl屬于離子化合物,沒有共價鍵,不正確。 3.根據(jù)表中的數(shù)據(jù),從電負性的角度判斷下列元素之間易形成共價鍵的一組是( ) 元素 Na Mg Al H C O Cl 電負性 0.9 1.2 1.5 2.1 2.5 3.5 3.0 ①Na和Cl?、贛g和Cl?、跘l和Cl?、蹾和O ⑤Al和O?、轈和Cl A.①②⑤B.③④⑥C.④⑤⑥D(zhuǎn).全部 答案 B 解析 非金屬元素之間易形成共價鍵,大多數(shù)電負性之差小于1.7的金屬與非金屬元素的原子之間形成共價鍵。Na和Cl:3.0-0.9=2.1>1.7;Mg和Cl:3.0-1.2=1.8>1.7;Al和O:3.5-1.5=2.0>1.7;Al和Cl:3.0-1.5=1.5<1.7;故①②⑤不能形成共價鍵,③可形成共價鍵。 4.下列不屬于共價鍵成鍵因素的是( ) A.成鍵原子電負性差別較小 B.共用的電子必須配對 C.成鍵后的體系能量降低,趨于穩(wěn)定 D.兩原子核體積大小要適中 答案 D 解析 兩原子形成共價鍵時,電子云發(fā)生重疊,即電子在兩核之間出現(xiàn)的機會更多;兩原子電子云重疊越多,鍵越牢固,體系的能量也越低;原子核體積的大小與能否形成共價鍵無必然聯(lián)系。 5.下列既有離子鍵又有共價鍵的化合物是( ) A.Na2OB.NaOHC.CaBr2D.HF 答案 B 解析 典型的非金屬元素O與H之間形成的是共價鍵,Na+與OH-之間形成的是離子鍵。 二、σ鍵和π鍵的比較與判斷 6.關(guān)于σ鍵和π鍵的比較,下列說法不正確的是( ) A.σ鍵是軸對稱的,π鍵是鏡面對稱的 B.σ鍵是“頭碰頭”式重疊,π鍵是“肩并肩”式重疊 C.σ鍵不能斷裂,π鍵容易斷裂 D.H原子只能形成σ鍵,O原子可以形成σ鍵和π鍵 答案 C 解析 σ鍵較穩(wěn)定,不易斷裂,而不是不能斷裂?;瘜W(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的形成。 7.下列說法不正確的是( ) A.π鍵是原子軌道以“肩并肩”方式相互重疊而形成的 B.2個原子形成的多重共價鍵中,只能有一個是σ鍵,而π鍵可以是一個或多個 C.s電子與s電子間形成的鍵是σ鍵,p電子與p電子間形成的鍵是π鍵 D.共價鍵一定有原子軌道的重疊 答案 C 解析 原子軌道以“頭碰頭”方式相互重疊形成的共價鍵為σ鍵;以“肩并肩”方式相互重疊形成的共價鍵為π鍵。σ鍵是軸對稱,而π鍵是鏡面對稱。分子中所有的單鍵都是σ鍵,雙鍵中有一個σ鍵,一個π鍵,叁鍵中有一個σ鍵,兩個π鍵。 8.下列物質(zhì)的分子中,沒有π鍵的是( ) A.CO2B.N2 C.CH≡CHD.HClO 答案 D 解析 雙鍵、叁鍵中有一個σ鍵,雙鍵還有一個π鍵,叁鍵中還有兩個π鍵,故本題只要知道分子中原子之間的連接方式即可。D項中無雙鍵也無叁鍵,所以無π鍵。 9.下列有關(guān)化學(xué)鍵類型的判斷正確的是( ) A.全部由非金屬元素組成的化合物中肯定不存在離子鍵 B.所有物質(zhì)中都存在化學(xué)鍵 C.已知乙炔的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C—H,則乙炔分子中存在2個σ鍵(C—H)和3個π鍵(C≡C) D.乙烷分子中只存在σ鍵,即6個C—H鍵和1個C—C鍵都為σ鍵,不存在π鍵 答案 D 解析 NH4Cl全部是由非金屬元素組成的,卻存在離子鍵,A項錯;稀有氣體原子本身達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),不存在化學(xué)鍵,B項錯;單鍵都為σ鍵,乙烷分子結(jié)構(gòu)式為,其6個C—H鍵和1個C—C鍵都為σ鍵,D項正確;共價雙鍵中有一個為σ鍵,另一個為π鍵,共價叁鍵中有一個為σ鍵,另外兩個為π鍵,故乙炔(H—C≡C—H)分子中有2個C—Hσ鍵,C≡C鍵中有1個σ鍵、2個π鍵,C項錯。 10.COCl2分子的結(jié)構(gòu)式為,COCl2分子內(nèi)含有( ) A.4個σ鍵B.2個σ鍵,2個π鍵 C.2個σ鍵、1個π鍵D.3個σ鍵、1個π鍵 答案 D 解析 C和Cl之間為σ鍵,C和O之間為1個σ鍵、1個π鍵。 11.日常生活中用的防曬霜,如氨基苯甲酸、羥基丙酮等。它們之所以能“防曬”是( ) A.因它們?yōu)橛袡C物,涂用后形成了一層“保護層” B.因它們揮發(fā)時吸熱,降低皮膚溫度 C.因它們含有π鍵,能夠有效吸收紫外線 D.因它們能與皮膚形成一層“隔熱層”,阻礙照射 答案 C 解析 防曬霜如氨基苯甲酸(),羥基丙酮(),分子中均含有π鍵(,),因含有π鍵的物質(zhì)能夠有效地吸收紫外線,故可使人免受傷害。 [能力提升] 12.下列說法中錯誤的是 ( ) A.原子間通過共用電子對形成的化學(xué)鍵叫共價鍵 B.對雙原子分子來說,鍵能越大,斷開時需要的能量越多,該化學(xué)鍵越不牢固 C.一般而言,化學(xué)鍵的鍵長越短,化學(xué)鍵越強,鍵越牢固 D.成鍵原子間原子軌道重疊越多,共價鍵越牢固 答案 B 解析 B項,鍵能越大,斷開時需要的能量越多,化學(xué)鍵應(yīng)越牢固。 13.在下列物質(zhì)中:①HCl、②N2、③NH3、④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、⑨CO2、⑩C2H4 (1)只存在非極性鍵的分子是__________;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)既存在離子鍵又存在極性鍵的是__________;既存在離子鍵又存在非極性鍵的是__________。 答案 (1)② ⑤⑩?、佗邰帷?2)①③⑤?、凇、帷、? (3)①③⑤?、冖幄狻?4)⑧ (5)⑥⑦?、? 14.C、Si為同一主族的元素,CO2和SiO2化學(xué)式相似,但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的不同。CO2中C與O原子間形成σ鍵和π鍵,SiO2中Si與O原子間不形成上述π鍵。從原子半徑大小的角度分析,為何C、O原子間能形成π鍵,而Si、O原子間不能形成上述π鍵? 答案 Si的原子半徑較大,Si、O原子間距離較大,pp軌道“肩并肩”重疊程度較小,故不能形成上述形式的π鍵。 解析 π鍵為“肩并肩”的形式,而原子半徑較大時,則無法“肩并肩”。 15.分析下列化學(xué)式中劃有橫線的元素,選出符合要求的物質(zhì)并填空。 A.NH3 B.H2O C.HCl D.CH4 E.C2H6 F.N2 (1)所有的價電子都參與形成共價鍵的是________(填序號,下同); (2)只有一個價電子參與形成共價鍵的是________; (3)最外層有未參與成鍵的電子對的是________; (4)既有σ鍵又有π鍵的是________。 答案 (1)DE (2)C (3)ABCF (4)F 解析 NH3中N原子分別與3個H原子形成3個σ鍵,還有一對不成鍵電子;H2O中O原子與2個H原子形成2個σ鍵,還有兩對不成鍵電子;HCl中Cl原子與1個H原子形成1個σ鍵,還有三對不成鍵電子;CH4中C原子與4個H原子形成4個σ鍵,所有價電子都參與成鍵;C2H6中C原子分別與3個H原子及另1個C原子形成4個σ鍵,所有電子都參與成鍵;N2中N原子與另一個N原子形成1個σ鍵,2個π鍵,還有一對不成鍵電子。 [拓展探究] 16.化合物A是一種不穩(wěn)定的物質(zhì),它的分子組成可用OxFy來表示,10mLA氣體能分解生成15mLO2和10mLF2(同溫、同壓下)。 (1)A的化學(xué)式是____________________,推斷時的依據(jù)是________________。 (2)已知A分子中x個氧原子呈…O—O—O…鏈狀排列,則A分子的電子式是________________,結(jié)構(gòu)式是________________。 答案 (1)O3F2 阿伏加德羅定律和質(zhì)量守恒定律 (2) F—O—O—O—F 解析 依題意:V(A)∶V(O2)∶V(F2)=10∶15∶10=2∶3∶2,根據(jù)阿伏加德羅定律,寫出化學(xué)方程式:2A===3O2+2F2;根據(jù)質(zhì)量守恒定律,A的化學(xué)式為O3F2。 寫電子式時應(yīng)注意x個氧原子呈鏈狀排列這一信息,聯(lián)系F原子最外層有7個電子,還差1個電子即達8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),因此,F(xiàn)原子在O3F2中只能連在兩端。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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