高中化学新教材同步选择性必修第二册第2章第一节第1课时：共价键

第一节共价键第1课时共价键[核心素养发展目标] 1.能从微观角度分析形成共价键的微粒、类型，能辨识物质中含有的共价键。

2.理解共价键中σ键和π键的区别，建立σ键和π键的思维模型，熟练判断分子中σ键和π键的存在及个数。

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)本质：原子间通过共用电子对(即原子轨道重叠)产生的强烈作用。

2．共价键的特征(1)饱和性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，便可和几个自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。

(2)方向性除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。

在形成共价键时，原子轨道重叠的越多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性。

如图所示。

(1)形成共价键后体系的能量降低，趋于稳定()(2)共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的()(3)共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系()(4)共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的()(5)原子轨道在空间都具有方向性()答案(1)√(2)√(3)√(4)√(5)×1．NH3分子中N原子为什么是1个，而H原子为3个？提示N和H 原子的电子式分别为和H·，N原子最外层有3个未成对电子，H原子有1个未成对电子，形成共价键时每个N原子只需与3个H原子分别形成3对共用电子对即可达到稳定状态，共价键达到饱和，从而决定了分子中H原子个数。

2．从电负性角度理解共价键、离子键的形成条件，完成表中内容。

原子Na Cl H Cl C O电负性0.9 3.0 2.1 3.0 2.5 3.5电负性之差(绝对值)结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是________键；而________键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。

答案 2.10.9 1.0离子共价3．从电负性的角度来判断下列元素的原子之间易形成共价键的是()A．Na和Cl B．H和FC．K和F D．Ca和O答案B解析一般电负性相差不大的原子之间容易形成共价键，H和F都是非金属元素的原子，形成的是共价键。

二、共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)1．σ键形成由两个原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠形成s-s型类型s-p型p-p型特征以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，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2.π键形成由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成p-p π键特征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.判断σ键、π键的一般规律共价单键为σ键；共价双键中有一个σ键、一个π键；共价三键由一个σ键和两个π键组成。

(1)σ键和π键都只存在于共价分子中()(2)两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键()(3)H原子只能形成π键，N原子可以形成σ键和π键()答案(1)×(2)√(3)×1．观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构，并回答下列问题。

(1)乙烷中有________个σ键，乙烯、乙炔中σ键与π键的个数之比分别为________、________。

(2)乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼？答案(1)75∶13∶2(2)乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含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。

2．有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。

(1)只有σ键的是________________(填序号，下同)；既有σ键又有π键的是__________。

(2)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是_____________________________________。

(3)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______________。

(4)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 (1)①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨(2)⑦(3)①③⑤⑥⑧⑨(4)②④⑤⑥⑧⑨解析 (1)单键只有σ键，双键或三键才含有π键，故只有σ键的是①②③⑥⑦⑧；既有σ键又有π键的是④⑤⑨。

(2)H 原子只有s 轨道，题给物质中含有由两个原子的s 轨道重叠形成的σ键的只有H 2。

(3)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键的有①③⑤⑥⑧⑨。

(4)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，说明构成这种σ键的原子中一定没有H 原子，故正确答案为②④⑤⑥⑧⑨。

共价键的分类⎩⎪⎨⎪⎧ 按共用电子对的数目⎩⎪⎨⎪⎧ 共价单键——σ键共价双键——1个σ键、1个π键共价三键——1个σ键、2个π键按电子云重叠方式⎩⎪⎨⎪⎧ σ键――→特征电子云呈轴对称π键――→特征电子云呈镜面对称1．下图表示氢原子的电子云重叠示意图。

以下各种说法中错误的是( )A ．图中电子云重叠意味着电子在核间出现的机会多B ．氢原子的核外的s 轨道重叠形成共价键C ．氢原子的核外电子呈云雾状，在两核间分布得密一些，将两核吸引D ．氢原子之间形成σ键，s -s σ键没有方向性答案 C解析 电子云是对核外电子运动状态的一种形象描述，并不是指电子呈云雾状，图中“小黑点”的疏密只表示电子出现概率的大小，A 正确；氢原子的核外的s 轨道重叠形成共价键，B 正确；根据A 中分析可知C 错误；因s 轨道是球形的，故s 轨道和s 轨道形成σ键时，无方向性，即s -s σ键没有方向性，D 正确。

2．下列分子中存在的共价键类型完全相同(从σ键、π键的形成方式角度分析)的是() A．CH4与NH3B．C2H6与C2H4C．H2与Cl2D．Cl2与N2答案A解析分子中全是s-p σ键，A正确；C2H6只存在σ键，而C2H4存在σ键和π键，B错误；H2为s-s σ键，Cl2为p-p σ键，C错误；Cl2中只存在σ键，而N2中存在σ键和π键，D错误。

3．下列四组物质中只含有共价键的是()A．H2、O3、C60、N60、B．Cl2、S8、NaCl、Na2O2、NaHCO3C．P4、Br2、H2O2、Xe、XeF4D．NH4HCO3、N2H4、NH3、、KNO3答案A解析一般活泼的金属和活泼的非金属容易形成离子键，非金属元素的原子间容易形成共价键。

则五种物质均只有共价键，A正确；NaCl、Na2O2、NaHCO3中均含有离子键，B错误；Xe分子中不存在化学键，C错误；NH4HCO3、KNO3中均含有离子键，D错误。

4．在N2F2分子中，所有原子均符合8电子稳定结构，则该分子中两个氮原子之间的键型构成是()A．仅有一个σ键B．仅有一个π键C．一个σ键，一个π键D．一个σ键，两个π键答案C解析由题给条件所有原子均符合8电子稳定结构可知，其结构式应为F—N==N—F，则两个氮原子之间为氮氮双键，含有一个σ键，一个π键。

5．分析下列化学式中画有横线的元素，选出符合要求的物质，填空。

A．NH3B．H2O C．HCl D．CH4E．C2H6F．N2(1)所有的价电子都参与形成共价键的是______________________________________。

(2)只有一个价电子参与形成共价键的是______________________________________。

(3)最外层有未参与成键的电子对的是________________________________________。

(4)既有σ键又有π键的是__________________________________________________。

答案(1)D、E(2)C(3)A、B、C、F(4)F解析NH3中氮原子与3个氢原子形成3个σ键，还有一对不成键电子；H2O中氧原子与2个氢原子形成2个σ键，还有两对不成键电子；HCl中氯原子与1个氢原子形成1个σ键，还有三对不成键电子；CH4中碳原子与4个氢原子形成4个σ键，所有价电子都参与成键；C2H6中碳原子分别与3个氢原子及另1个碳原子形成4个σ键，所有电子都参与成键；N2中1个氮原子与另1个氮原子形成1个σ键，2个π键，还有一对不成键电子。

题组一共价键的判断1．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．共价键原子的大小D．共价键的稳定性答案B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，方向性决定分子的空间结构，饱和性则决定原子形成分子时相互结合的数量关系，B正确。

2．下列有关σ键和π键的说法错误的是()A．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者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键答案D解析π键不稳定，易断裂，则含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者，故A正确；原子形成分子，优先头碰头重叠，则先形成σ键，可能形成π键，故B正确；单键为σ键，而双键、三键中有σ键和π键，则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，如HCl，故C正确；共价键中一定含σ键，则在分子中，化学键可能只有σ键，而没有π键，故D错误。

3．下列有关σ键的说法错误的是()A．如果电子云图像是由两个s电子重叠形成的，即形成s-s σ键B．s电子与p电子形成s-p σ键C．p电子和p电子不能形成σ键D．HCl分子中含有一个s-p σ键答案C解析σ键是指由两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠而形成的共价键；包括s-s σ键、s-p σ键、p-p σ键等类型，C描述不正确。

4．下列说法正确的是()A．Cl2是双原子分子，H2S是三原子分子，这是由共价键的方向性决定的B．H2O与H2S的空间结构一样是由共价键的饱和性决定的C．并非所有的共价键都有方向性D．两原子轨道发生重叠后，电子在两核间出现的概率减小答案C解析Cl2是双原子分子，H2S是三原子分子，这是由共价键的饱和性决定的，A不正确；H2O与H2S的空间结构一样是由中心原子含有的孤电子对决定的，与共价键的饱和性无关系，B不正确；例如氢气中的共价键没有方向性，C正确；两原子轨道发生重叠后，电子在两核间出现的概率增大，D不正确。