共价键 人教版高二化学选修三

知识点 3 键参数
键参数
概念
作用
键能
气态基态原子形成1 mol 化学键_释__放__的_最__低__能__量__
键能越大，键越_稳__定__，越不易__断__裂__
键长 键角
形成共价键的两个原子之 间的_核__间__距_
键长越短，键能__越__大___，键越__稳__定__
两个共价键之间的夹角
表明共价键有_方__向__性___，决定分子的 立体结构
键的特征——具有饱和性和方向性。
征、σ键和π键、键参数和
2．能够从不同的角度对ຫໍສະໝຸດ 价键分类，会分析 等电子体。σ键和π键的形成及特点。
3．知道键能、键长、键角等键参数的概念， 【学习难点】σ键和π键的
能用键参数说明简单分子的某些性质。
比较、键参数的应用和等
4．知道等电子原理的含义，学会等电子体的 电子体的判断。
【跟踪训练】1.下列物质的分子中，既有σ键又有π键的是 ( )
①HCl ②H2O ③N2 ④H2O2 ⑤C2H4 ⑥C2H2
A．①②③
B．④⑤⑥
C．①③⑥
D．③⑤⑥
【答案】D
【解析】当两个原子间能形成多个共用电子对时，先形成一个σ键，
另外的原子轨道只能形成π键。其中HCl、H2O、H2O2三种分子中只存 在σ键；N2、C2H4、C2H2三种分子中既存在σ键，又存在π键。
1．σ键与π键的形成 (1)σ键的形成 形成 成键原子的 s 轨道或 p 轨道“头碰头”重叠而形成
①H—H 的 σ 键的形成
s－s ②氢分子中核间距离与分子能量的关系如图所示： 类型
σ键
i．若2个氢原子的核外电子自旋方向相反，当2个1s原子轨道达到 最大重叠时，体系能量降到最低，形成稳定氢分子，当2个氢原 子继续靠近，体系能量迅速增大，原子间的斥力又将氢原子推到 类 s－s 平衡位置(体系能量最低状态)，氢分子的形成过程中，能量随核 型 σ键 间距的变化如图中的曲线a所示； ii.若2个氢原子的核外电子自旋方向相同，当它们相互接近时， 原子间总是排斥作用占主导地位(如图中的曲线b所示)，所以两个 带有自旋方向相同的核外电子的氢原子不可能形成氢分子
电子式 ________ ________ ________
结构式 ___N_≡_N___
________ O_=_=_=_C_=_=_=_O
1．离子键只存在于离子化合物中，共价键也只存在于共价化合物 中吗？
【答案】共价键也能存在于某些离子化合物中，如KOH、Na2SO4、 NH4Cl等。
知识点 2 共价键的类型——σ键与π键
4．电负性大的双原子分子，键长短的键能一定大吗？ 【答案】电负性大的双原子分子，键长短的键能不一定大。如F2分 子中F原子的半径很小，因此其键长短，而两氟原子形成共价键时核间 距离很小，排斥力很大，故其键能不大，因此F2的稳定性差，性质活泼。
5．N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理 解这一化学事实？ 化学键 键能/(kJ/mol) 键长/pm
2．举例 CO分子和N2分子在许多性质上十分相似，这些相似性，可以归纳 为它们具有相同的__原__子__总__数__和_价__电__子__总__数___，是__等__电__子__体__。
三层解读·综合提升
共价键的分类及特征 观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构回答问题：
1．乙烷、乙烯、乙炔分子中分别有几个σ键和几个π键？ 【答案】一个乙烷分子含有7个σ键；一个乙烯分子含有5个σ键和1 个π键；一个乙炔分子含有3个σ键和2个π键。 2．σ键、π键与单键、双键、三键有何关系？ 【答案】单键只有σ键，双键由一个σ键和一个π键组成，三键由一 个σ键和两个π键组成。 3．乙烯、乙炔比乙烷化学性质活泼的原因是什么？ 【答案】σ键沿键轴方向“头碰头”重叠，π键沿键轴方向“肩并肩” 重叠；σ键稳定，π键不稳定，化学性质活泼。
3．了解“手性分子”在生命科学等方面的应用，结合实例说明“等电子 原理”的应用。 4．列举含有氢键的物质，知道氢键的存在对物质性质的影响。 5．结合实例说明化学键和分子间作用力的区别。 6．举例说明分子间作用力对物质的状态等方面的影响。
本章解读
本章比较系统地介绍了分子的结构和性质，内容比较丰富。首先，在第 一章有关电子云和原子轨道等概念的基础上，介绍了共价键的主要类型σ 键和π键，以及键参数——键能、键长、键角；其次，在共价键概念的基 础上，介绍了分子的立体结构，并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道 理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释；最后，介绍了 极性分子和非极性分子、分子间作用力、氢键等概念，以及它们对物质 性质的影响，并从分子结构的角度说明了“相似相溶”规则、无机含氧 酸分子的酸性等。
s－p
σ键 类型
p－p
H—Cl 的 σ 键的形成
σ键
Cl—Cl 的 σ 键的形成
对称 以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键
特征 性 电子云的图形不变，这种特征称为轴对称
强度 形成 σ 键的原子轨道重叠程度较大，σ 键的强度较大
(2)π键的形成
形成
由两个原子的 p 轨道“肩并肩”重叠形成
H—F
568
92
O—H
462.8
96
N—H
390.8
94
【答案】由表中键能的数值可知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。
知识点 4 等电子原理
1．概念：等电子原理是指_原__子__总__数___相同、_价__电__子__总__数___相同的 分子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__(或__相__似__)__的。满足等电子原理的分子称为__等__电__子__体__。
键类型
σ键
π键
原子轨道
沿键轴方向平行重叠即
沿键轴方向相对重叠即“头碰头”
重叠方式
“肩并肩”
类型
键类型
σ键
π键
原子轨道重叠部位 两原子核之间，在键轴处 键轴上方和下方
原子轨道重叠程度
大
小
键的强度
较大
较小
化学活泼性
不活泼
活泼
成键规律
共价单键是σ键；共价双键中一个是σ键，另一个 是π键；共价三键中一个是σ键，另两个是π键
【跟踪训练】2.下列说法正确的是
()
A．若把H2S写成H3S，则违背了共价键的饱和性 B．H3O＋的存在说明共价键不应有饱和性 C．所有共价键都有方向性
D．两个原子轨道发生重叠后，两核间的电子不仅存在于两核之间，
还会绕两核运动
【答案】A 【解析】硫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项正确；H2O只能结合1个H＋形成H3O＋，证明共价键 有饱和性，B项错误；H2分子中氢原子的s轨道成键时，因为s轨道呈球 形，所以H2中的H—H键没有方向性，C项错误；两个原子轨道发生重 叠后，只有共用电子对在两核之间绕两个原子核运动，D项错误。
通过本章的学习，学生能够在分子水平上，从分子结构的视角认识物质 的性质，进一步形成有关物质结构的基本观念；学生的学习兴趣能得到 有效保持，学生的科学素养能得到进一步提高。
第一节 共价键
三维课标·明晰重难
学习目标
重点难点
1.熟知共价键的概念与形成过程，知道共价 【 学 习 重 点 】 共 价 键 的 特
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．氢原子只能形成σ键，氧原子可以形成σ键和π键 【解析】σ键较稳定，不易断裂，而不是不能断裂。 【答案】C
【方法技巧】对于原子能否形成π键可依据原子的价电子数确定。 若达到稳定结构只差一个电子，如H、Cl，则只能形成σ键；若达到稳定 结构差两个及两个以上电子，如O、N等，则既能形成σ键，又能形成π 键，H2O中氧原子只形成σ键，而O2中既有σ键，又有π键。
2．π键 (1)形成 两个原子的p能级上的电子以 _肩__并__肩___形式重叠时所形成。 (2)特征 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，它们互为__镜__像__，称为___镜__面__对__称___。 (3)π键的类型 常见的有__p_－__p_π键。
键参数及其应用
右图是H2与Cl2反应生 成HCl的微观过程，回答 问题：
1．氢气和氯气相比，哪一种物质更稳定？为什么？ 【答案】H2更稳定。H—H键的键能比Cl—Cl键的键能大。 2．1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl是放热反应还是吸热反 应？化学反应的反应热与键能有何关系？ 【答案】反应中断裂旧键吸收679 kJ热量，形成新键放出862 kJ热 量，放热值大于吸热值，故该反应是放热反应。 ΔH＝E反应物总键能－E生成物总键能
1．共价键的分类
①按电子云的重叠方式： σ键、π键
②按共用电子对数目：单键Cl—Cl、 双键O===C===O和三键N≡N
共价键③按共用电子对是否偏移：非极性键
如Cl—Cl、极性共价键如H—Cl
④按提供电子对的方式：普通共价键、配位
键本章第3节学习
2．轨道形成与 σ键、π键 (1)s轨道与s轨道形成σ键时，电子并不是只在两核间运动，只是电 子在两核间出现的概率大。 (2)因s轨道呈球形，故s轨道和s轨道形成σ键时，无方向性。两个s 轨道只能形成σ键，不能形成π键。 (3)两个原子之间可以只形成σ键，但不能只形成π键。
判断和应用。
全优学案·自主预习
知识点 1 共价键
1．共价键
【答案】共用电子对 重叠 相同或差值较小 方向性 饱和性
2．共价键的表示方法
化学式
电子式
H2O2
NH3
H2
__H_∶__H___
HCl ________
结构式 H—O—O—H
________ H—H H—Cl
化学式 N2
C2H4 CO2
共价键的特征 (1)饱和性 ①一个原子有几个未成对电子，便和几个自旋状态相反的电子配对 成键，形成几个共价键。如 H、Cl 都只有一个未成对电子，因而只能形 成 H2、HCl、Cl2 分子，即分子中只有一个共价键，而不能形成 H3、HCl2、 Cl3 分子；一个 N 有 3 个未成对电子，两个 N 可以形成 N≡N 键，一个 N
若2个氢原子的核外电子自旋方向相反当2个1s原子轨道达到最大重叠时体系能量降到最低形成稳定氢分子当2个氢原子继续靠近体系能量迅速增大原子间的斥力又将氢原子推到平衡位置体系能量最低状态氢分子的形成过程中能量随核间距的变化如图中的曲线a所示
第二章 分子结构与性质
内容概述
1.知道共价键的主要类型σ键和π键，能用键能、键长、键角等说明简单 分子的某些性质。 2．认识共价分子结构的多样性和复杂性，能根据有关理论判断简单分子 或离子的构型，能说明简单配合物的成键情况。
2．所有的共价键都有方向性吗？ 【答案】不是所有的共价键都有方向性，如s－s σ键就没有方向性。 3．H原子和Cl原子只能形成H2、Cl2和HCl，而不是H3、Cl3和H2Cl， 这是由共价键的饱和性还是方向性决定？ 【答案】按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电 子，便要和几个自旋方向相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和 性”。H原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、 Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3分子。
p－p π 键
p－p π 键的形成
对称 π 键的电子云具有镜面对称性，即每个 π 键的电子云由两 块组成，分别位于由两原子核构成平面的两侧，如果以它
特征 性 们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像
强度 形成 π 键的原子轨道重叠程度比形成 σ 键时小，π 键没有 σ 键牢固
2.σ键和π键的比较
1．σ键 (1)形成 两个原子的某能级上的电子以__头__碰__头__的形式重叠时形成。 (2)特征 以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键的电子云 的图形_不__变___，称为__轴__对__称__。 (3)类型 ①“ __s_－__s _σ键”，如H2；②“s－p σ键”，如HCl； ③“__p_－__p_σ键”，如Cl2。
可与 3 个氢形成
(含有 3 个 N—H 共价键)，这就是共价键的饱和性。
②共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系， 即决定了共价化合物分子的原子构成。
(2)方向性 ①共价键形成时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能地沿着电子 出现概率最大的方向重叠，重叠程度越大，形成的共价键越牢固。同种 类型分子中成键电子云(原子轨道)重叠程度越大，形成的共价键越牢固， 分子结构越稳定。如HX的稳定性：HF>HCl>HBr>HI。 ②共价键的方向性决定了分子的立体(或空间)构型。