高二化学人教版化学选修3 课件 2-1 共价键

CH4
NH4＋ N2H62＋
CO32－
NO2＋
C2O42－
Hale Waihona Puke 解析本题考查等电子原理的应用。等电子体的要求是必
须具有相同的原子总数和价电子总数，分子与离子也可以 是等电子体。N2H62＋是含有8个原子和14个价电子的微粒， 比NH4＋多3个原子和6个价电子，NH4＋与CH4互为等电子 体，而比CH4多3个原子和6个价电子的微粒为C2H6，同理
【例3】► （1）根据等电子原理，仅由第二周期元素组成的共
价分子中，互为等电子体的是：
和 ； 和 。 （2）根据等电子原理，由短周期元素组成的粒子，只要
其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称
等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组 成的物质中，与NO2－互为等电子体的分子有： 。
（
）。
A.分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定
B.元素周期表中的第I A族（除H外）和第ⅦA族元素的原 子间可能形成共价键
C.水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°
D.H—O键的键能为467 kJ· mol－1，即18 g H2O分解成H2和 O2时，消耗能量为934 kJ
解析
D项中，H—O键键能为467 kJ· mol－1，指的是气态
基态氢原子和氧原子形成1 mol H—O 键时释放的最低能 量，则拆开 1 mol H—O键形成气态氢原子和氧原子所需 吸收的能量也为467 kJ，18 g H2O即 1 mol H2O中含2 mol H—O键，断开时需吸收934 kJ的能量形成气态氢原子和
氧原子，再进一步形成H2和O2时，还需释放出一部分能
笃学二
键参数
气态基态原子形成1mol 化学键释放的________ 最低能量。 1. 键能：______________________ 大 ，化学键越______ 稳定 。 键能越___ 核间距 。键长越 2． 键长：形成共价键的两个原子之间的________ 短 ，键能越___ 大 ，共价键越_____ 稳定 。 ___ 超过2 的分子中，___________ 两个共价键 的夹角。 键角：在原子数_______ 3． 立体结构 的重要参数。 键角是描述分子__________
两个原子的成键轨 道以“肩并肩”的 方式重叠
特征 （电 子 云形 状）
原子轨道重叠部分分别位 于两原子核构成平面的两 原子轨道重叠部分沿键轴呈轴 侧，如果以它们之间包含 对称 原子核的平面为镜面，则 它们互为镜像，称为镜像 对称
示意 图
牢固 程度
σ键强度大，不易断裂
π键强度较小，容易断裂
【例1】► 下列说法中，不正确的是
可得其他几组答案。
答案 见下表： CH4 C2H6 CO32－ CO2 NO2＋ C2O42－ N2O4
NH4＋ N2H62＋ NO3－
实验探究三
【探究原理】 1. 概念
电子式的书写方法
在元素符号周围用小黑点（· ）或叉（×）表示原子或离
子的最外层电子的式子叫做电子式。
2. 原子的电子式
书写原子的电子式时，一般将原子的最外层电子写在元素 符号上、下、左、右四个位置上。如： 氢原子 钙原子 氮原子 氧原子 氯原子
笃学一
1. σ键
共价键
旋转 (1)特征是：以形成化学键的两原子核的连线为轴作_____ 轴对称 。 操作，共价键的电子云的图形不变，称为_______ H (2)σ键的类型：“s—s σ键”如____ ， 2 “s—p σ键”如_____， HCl “ p—p σ键”如____。 π键 2． (1)特征是：电子云由两块组成，分别位于两原子核构成 平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面， Cl2
·· · · ··
→H· Cl· ·,· ·
· ·
·
· ·
Cl · ＋· Cl ··
··
→ Cl
·· · · ··
·· · · · ·· ·
Cl
【慎思2】画出H2中σ键的形成过程示意图。 提示
【慎思3】 画出p电子和p电子形成π键的过程示意图。 提示
【慎思4】 N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强，从键能的角
解析
（1）仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、
N、O、F组成的共价分子，如N2与CO价电子总数均为10， CO2与N2O价电子总数均为16个电子。
（2）依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之
和也相同，可互称等电子体，NO2－为三原子，各原子最 外层电子数之和为（5＋6×2＋1），SO2、O3也为三原子， 各原子最外层电子数之和为6×3＝18。 答案 （1）N2 CO CO2 N2O （2）SO2、O3
【体验3】► 1991年，Langmuir提出：“凡原子数与价电子总数
均相等的物质，其结构相同，物理性质相近”，称为等电 子原理。相应的物质，互称为等电子体。化学科学家常用
“等电子体”来预测不同物质的结构与性质。例如，CH4
与NH4＋有相同的价电子数及空间构型。 请你根据等电子原理在下表空格处填上相应的化学式：
分子，不存在化学键。故正确答案为C。
答案 C
【体验1】► 下列有关σ键和π键的说法错误的是 （ 者 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 ）。 A.含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与
化学反应的实质是什么？化学反应为什么会伴随能量的变 2． 化？ 提示 化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。 旧键的断裂需要吸收能量，新键的形成需要释放能量，所 以化学反应会吸收或释放能量，物质变化的同时伴有能量 的变化。
1．知道共价键的类型，理解σ键和π键的特征。 2．掌握键能、键长、键角等键参数与共价键及分子性质 的关系。 3．知道等电子原理，并能解释有关的现象。
笃学三
等电子原理
原子总数 相同、___________ 价电子总数 相同的分子 等电子原理是指_________ 具有相似的化学键特征，它们的许多性质(主要是物理性 质)是相近的。
【慎思1】 你能用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成过程
吗？
提示
· H· ＋· H→H· H ·· · ·
H· ＋· Cl ··
个H—O键的键角为105°，故H2O为V形分子，A项正确； 键长的大小与成键原子的半径有关，如Cl的原子半径小于
I的原子半径，Cl—Cl键的键长小于I—I键的键长，此外，
键长还和成键数目有关，如乙烯分子中C===C键的键长比 乙炔分子中CC键的键长要大，B项正确；C===C键的键
能为615 kJ· mol－1，C—C键的键能为347.7 kJ· mol－1，二
3. 当两个原子形成共价键时，原子轨道发生重叠，重叠程度 越大，键长越短，键能越大。 4. 有机物中碳原子与碳原子形成的共价键的键长规律如下： C—C＞C===C＞CC。 5. 键能与化学反应过程中的能量关系
化学反应的实质是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物
分子内新化学键的形成。 化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成 所放出的总能量，反应为吸热反应，否则，反应为放热反 应。
者不是2倍的关系，C项错误；O —H键的键能为462.8 kJ· mol－1，H —F键的键能为568 kJ· mol－1，O—H键与
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跟H2反应的能力 依次增强，D项正确。 答案 C
【体验2】► 下列说法中正确的是
度应如何理解这一化学事实？ 提示 由教材表21中键能的数值可知：H—F＞H—O＞ H—N，而键长：H—F＜H—O＜H—N，说明分子的稳定 性：HF＞H2O＞NH3，所以N2、O2、F2跟H2的反应能力
依次增强。
要点一
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σ键与π键特点的比较
键型
σ键
项目 电子云重 叠方式 （成 键 方向）
π键
两个原子的成键轨道 沿着键轴的方向以“ 头碰头”的方式重叠
（
）。
A.σ键比π键的重叠程度大，形成的共价键强度大
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、2个π键 解析 本题考查的是σ键、π键的区别与联系。从原子轨道
重叠程度看，π键轨道的重叠程度比σ键轨道的重叠程度小，
故π键的稳定性弱于σ键；在单质分子中存在σ键（如Cl2、 H2）、π键（如N2中存在σ键和π键）；稀有气体为单原子
3. 一些常见的等电子体
二原子10电子的等电子体：N2、CO、CN－、C22－
二原子11电子的等电子体：NO、O2＋ 三原子16电子的等电子体：CO2、CS2、N2O、CNO－、 N3－ 三原子18电子的等电子体：NO2－、O3、SO2
四原子24电子的等电子体：NO3－、CO32－、BF3、SO3（g）
解析
本题主要考查σ键和π键的形成。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；像H、Cl原子跟其他原子只能形成σ键，故C项 正确。 答案 D
要点二
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键参数的应用
镜像 ，称为_________ 镜像对称 。 它们互为_____ (2)π键的类型：常见的：p—p π键。 断裂 。 (3)强度：不如σ键大，易______ 3． σ键、π键的存在规律 σ 键、一个___ σ 键；共价双键中有一个___ π 共价单键为___ σ 键和两个___ π 键组成。 键；共价三键由一个___
【例2】► 关于键长，键能和键角，下列说法中不正确的是