新课标高中化学选修3第一节共价键的特征与类型

第一节共价键第1课时共价键的特征与类型学业要求素养对接1.认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键，了解共价键具有饱和性和方向性。

2.能说出共价键的主要类型、特征和实质。

微观探析：共价键的形成。

模型认知：共价键类型的判断。

[知识梳理]一、共价键的形成与特征1.共价键的形成(1)概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。

(2)成键的粒子：一般为非金属原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。

(3)键的本质：原子间通过共用电子对(即电子云重叠)产生的强烈相互作用。

(4)键的形成条件：非金属元素的原子之间形成共价键，大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。

(5)含共价键的物质：非金属单质、共价化合物和某些离子化合物。

2.共价键的特征(1)饱和性：决定分子的组成。

(2)方向性：决定分子的立体构型。

二、共价键的类型：σ键与π键1.σ键形成成键原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠而形成类型s-s型H—H的s­s σ键的形成s-p型H—Cl的s­p σ键的形成类型p-p型Cl—Cl的p­p σ键的形成特征以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称；σ键的强度较大续表2.π键形成由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成p­p π键p­p π键的形成特征π键的电子云具有镜像对称性，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，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像；π键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂3.σ键、π键的存在规律共价单键为σ键；共价双键中有一个σ键、一个π键；共价三键是由一个σ键和两个π键组成。

[自我检测]1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。

(1)HF和HCl分子中共价键都是σ键。

()(2)所有的共价键都有方向性。

()(3)HF比HCl的稳定性强。

()(4)氢原子和氟原子、氯原子均可以σ键相结合，其成键轨道完全相同。

()(5)1 mol丙酮分子中含有σ键的数目为9×6.02×1023。

()(6)CS2分子里有一个σ键和一个π键。

()(7)两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键。

()答案(1)√(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×(7)√2.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：共价键名称举例①________________，___________________________________________；②________________，___________________________________________；③________________，___________________________________________；④________________，___________________________________________；⑤________________，___________________________________________；答案①s-sσ键H2②s-pσ键HCl③p-pσ键Cl2④p z-p zπ键N2⑤p y-p yπ键N23.在下列分子中，①HF，②Br2，③H2O，④N2，⑤CO2，⑥H2，⑦H2O2，⑧HCN。

分子中只有σ键的是________(填序号，下同)，分子中含有π键的是________，分子中所有原子都满足最外层为8个电子结构的是________，分子中含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是________，分子中含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是________，分子中含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是________。

答案①②③⑥⑦④⑤⑧②④⑤⑥①③⑦⑧②④⑤⑦⑧学习任务一共价键的本质特征【合作交流】共价键是由键合原子双方各提供自旋方式相反的未成对价电子用以成对，核间电子概率密度大吸引原子核而成的。

即共价键形成的本质就是电子云的重叠，电子云重叠越多，分子越稳定。

且两个原子的未成对电子，只有自旋相反，才能配对形成一个共价键。

1.任何分子中的共价键都有方向性吗？提示不是。

如H2分子中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。

【点拨提升】1.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共价三键，一个N可与3个氢形成，含有3个共价键。

②共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。

(2)方向性。

共价键形成时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能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。

同种分子(如HX)中成键原子电子云(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。

共价键的方向性决定了分子的立体构型。

2.共价键的表示方法(1)用电子式表示：用小黑点(或×)表示原子最外层电子。

(2)用结构式表示：用一条短线表示一对共用电子。

如HClO的电子式为、结构式为H—O—Cl。

3.共价键的存在范围(1)共价化合物：以共用电子对(形成共价键)形成分子的化合物称为共价化合物。

共价化合物的组成粒子(原子)通过共价键结合成分子，因此共价化合物中一定存在共价键。

如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。

(2)非金属单质分子中(稀有气体除外)，如O2、F2、H2、C60等。

(3)部分离子化合物中，如Na2SO4中的SO2－4中存在共价键，NaOH中的OH－中存在共价键，NH4Cl中的NH＋4中存在共价键，Na2O2中的O2－2中存在共价键，等等。

【例1】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。

答案 A原子的未成对电子一旦配对成键，就不再与其他原子的未成对电子配对成键了，故原子的未成对电子数目决定了该原子形成的共价键具有饱和性，这一饱和性也就决定了该原子成键时最多连接的原子数，形成共价键时，原子轨道重叠的程度越大共价键越牢固，为了达到原子轨道的最大重叠程度，成键的方向与原子轨道的伸展方向就存在着必然的联系。

【变式训练】1.下列不属于共价键成键因素的是()A.共用电子对在两原子核之间高概率出现B.共用的电子必须配对C.成键后体系能量降低，趋于稳定D.两原子核体积大小要适中解析共价键的成因和本质是，当成键原子相互靠近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子云密度增加，体系的能量降低。

答案 D2.原子间形成分子时，决定各原子相互结合的数量关系的是()A.共价键的方向性B.共价键的饱和性C.形成共价键原子的大小D.共价键的稳定性解析原子间形成分子时，形成了共价键，共价键具有饱和性和方向性，方向性决定分子的立体构型，饱和性则决定分子中各原子的数量关系。

答案 B3.共价键具有饱和性和方向性，下列关于共价键这两个特征的叙述中，不正确的是()A.共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的B.共价键的方向性是由成键原子的轨道的方向性决定的C.共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系D.共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关解析一般地，原子的未成对电子一旦配对成键，就不再与其他原子的未成对电子配对成键了，故原子的未成对电子数目决定了该原子形成的共价键具有饱和性，这一饱和性也就决定了该原子成键时最多连接的原子数，故A、C两项正确；形成共价键时，原子轨道重叠的程度越大越好，为了达到原子轨道的最大重叠程度，成键的方向与原子轨道的伸展方向存在着必然的联系，故B项正确、D项错误。

答案 D学习任务二共价键的类型与σ键和π键的比较【合作交流】观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构回答：1.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键组成？提示乙烷分子由7个σ键组成；乙烯分子由5个σ键和1个π键组成；乙炔分子由3个σ键和2个π键组成。

2.乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼呢？提示乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含有1个和2个π键，π键原子轨道重叠程度小，不稳定，容易断裂。

而乙烷中没有π键，σ键稳定，不易断裂。

3.H原子和H原子、H原子和Cl原子、Cl原子和Cl原子分别均以σ键结合成H2、HCl和Cl2分子，共价键轨道完全相同吗？提示不相同。

H原子的未成对电子位于1s轨道，Cl原子的未成对电子位于3p 轨道，即H原子和H原子成键以1s和1s轨道“头碰头”重叠，H原子和Cl原子以1s和3p轨道“头碰头”重叠，Cl原子和Cl原子以3p和3p轨道“头碰头”重叠。

【点拨提升】1.共价键的类型2.σ键与π键的区别【例2】有下列十种物质：①CH4②CH3CH2OH③N2④HCl⑤CO2⑥CH3CH3⑦C2H4⑧C2H2⑨H2O2⑩HCHO请按要求回答下列问题(填写编号)：(1)只有σ键的有________，既有σ键又有π键的有________。

(2)只含有极性键的化合物有__________，既含有极性键，又含有非极性键的化合物有________。

(3)含有双键的有________，含有三键的有________。

解析十种物质的结构式分别为。

根据以下两点判断化学键类型：①单键是σ键，双键中有1个σ键和1个π键，三键中有1个σ键和2个π键；②同种元素原子之间形成的共价键是非极性键，不同种元素原子之间形成的共价键是极性键。

答案(1)①②④⑥⑨③⑤⑦⑧⑩(2)①④⑤⑩②⑥⑦⑧⑨(3)⑤⑦⑩③⑧分子中σ键与π键的判断方法根据成键原子的价电子数来判断能形成几个共用电子对。

如果只有一个共用电子对，则该共价键一定是σ键；如果形成多个共用电子对时，则先形成1个σ键，另外的原子轨道形成π键。