共价键的键参数与等电子体

还需释放出一部分能量,故需知H—H键和O＝O键的键能,D选项错误。
2.(2015·太原高二检测)下列各组互为等电子体的是 A.N2O和NO2 B.O3和SO2 C.CH4和NH3 D.OH-和N H 2
(
)
【解析】选B。N2O和NO2的原子总数为3,相同,价电子总数分别为16、 17,不同,故A不符合题意;O3和SO2原子总数为3,相同,价电子总数均为 18,相同,故B符合题意;CH4和NH3原子总数分别为5、4,不同,价电子总 数均为8,相同,故C不符合题意;OH-和N H 原子总数分别为2、3,不 2 同,价电子总数均为10,相同,故D不符合题意。
角是105°,是V形分子,故C选项错误。D项中,H—O键键能指的是气
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,
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。
过关小练·即时应用 1.(2015·银川高二检测)下列物质的分子中,既有σ 键又有π 键的 是 ( ) B.HClO C.CH4 D.CO2
A.C2H6
【解题指南】解答本题的关键是 (1)明确各分子的结构特点,并能写出其结构简式; (2)明确σ键和π键的存在原则。
【解析】选D。共价化合物中单键为σ键,双键或三键中有一个为σ键 其余为π键。C2H6的结构式为 ,分子中只存在σ键;HClO的
结构式为H—O—Cl,分子中只存在σ键;CH4的结构式为
,分
子中只存在σ键;而CO2结构式为O ＝ C ＝ O,既有σ键又有π键。
2.(2015·三明高二检测)下列说法中不正确的是
(3)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,若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。
2.键参数与分子性质的关系:分子的键参数与分子的空间构型和分子 性质之间的关系可以表示如下:
5.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:乙烷分子中的共价键由7个σ 键组成;乙烯分子中的共价键由5 个σ 键和1个π 键组成;乙炔分子中的共价键由3个σ 键和2个π 键组 成。
【归纳总结】 1.σ 键与π 键的比较: 键型 成键方向 σ键 沿轴方向“头碰头” π键 平行或“肩并肩”
【解题指南】解答本题时应注意以下3点: (1)键长与键能之间的关系。 (2)了解常见分子的构型及键角。 (3)会利用键能计算化学反应的热效应。
【解析】选B。一般来说,键能越大,键长越短,分子结构越稳定,故A
选项错误。查表知Li的电负性为1.0,I的电负性为2.5,其差值为
来自百度文库
1.5<1.7,所以LiI中存在共价键,B选项正确。水分子中H—O—H的键
答案:(1)s-sσ键 H2 (2)s-pσ键 HCl
(3)p-pσ键 Cl2
(4)pz-pzπ键 N2
(5)py-pyπ键 N2(举例合理即可)
探究２
键参数和等电子体 研读教材·自主认知
1.键参数:
概 键能 键长 键角 念 作 用
气态基态原子形成1 mol化 释放 的_________ 最低能量 学键_____ 形成共价键的两个原子之 核间距 间的_______ 两个共价键之间的夹角
③共价三键:1个σ 键、2个π 键(如碳碳三键、氮氮三键)。
(2)按共用电子对是否偏移分类:非极性键和极性键。
(3)按原子轨道重叠方式分类。 ①σ 键 形 成
头碰头 成键原子的s轨道或p轨道“_______” 重叠而形成
s-s型
类型 s-p型 p-p型
特
征
轴对称 a.对称性:_______ b.强度:较大
电子云形状
强度大小
轴对称
强度大
镜面对称
强度较小
活泼性
不活泼
活泼
2.正确认识σ 键和π 键: (1)σ 键与π 键的实质都是由共用电子对而形成的化学键。 (2)σ 键与π 键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定 性不同。 (3)由于s轨道没有方向性,所以两个s轨道只能形成σ 键,不能形成π 键。 (4)两个原子之间可以只形成σ 键,但不能只形成π 键。
键,乙烯分子中的碳碳双键中有一个σ 键和一个π 键,由于π 键键能小
于σ 键,所以,乙烯的C＝C键的键能小于乙烷C—C键的键能的2倍。
(3)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? 提示:根据键能N2>O2>F2,知破坏3个分子中的共价键消耗的能量依 次减少,再由原子半径可推知产物的键长:H—F<H—O<H—N,故键能 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。
3.氢原子和氟原子、氯原子均可以以σ 键相结合,其成键轨道完全相 同吗? 提示:不相同。氢原子的未成对电子位于1s轨道,氟原子、氯原子的未 成对电子分别位于2p、3p轨道,即氢原子和氟原子成键是1s和2p轨道 “头碰头”重叠,而氢原子和氯原子成键是1s和3p轨道“头碰头”重 叠。
4.已知氮气分子的共价键是三键(N≡N),你能通过画图来描述吗? 提示:氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个 σ 键和两 个π 键,其示意图如下:
②π 键 形 成 肩并肩 由两个原子的p轨道“_______”重叠形成
p-pπ 键
特
征
镜面对称 a.对称性:_________
b.强度:较小
合作探究·核心归纳
1.所有的共价键都有方向性吗?
提示:并不是所有的共价键都有方向性,如s-sσ 键就没有方向性。
2.你能用所学原子结构理论解释氢原子只能结合为H2,而不是以H3的 形式存在吗? 提示:因为氢原子1s轨道上的电子同另一个氢原子的1s轨道上的电子 配对成键后,根据泡利原理,H就不能再同第三个氢原子结合,因为如果 再同第三个氢原子结合,其中必有两个电子的自旋方向相同而违背泡 利原理。
②实例:CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数,属于等电子
体,其性质对比如下: 分 子 原子数 结 构 电子数 价电子数 立体构型 N2 2 __ 14 ___ CO 2 __ 14 ___
10 ___
直线形
10 ___
直线形
性 质
沸点/℃
熔点/℃
-195.81
-210.00
-191.49
【解析】选C。从原子轨道重叠程度看,碳碳原子间π键轨道重叠程度 比σ键重叠程度小,故π键稳定性小于σ键;两个原子间成键时,首先 形成σ键且只形成1个σ键,如果双方都含有未成对电子,则再形成π 键(存在双键、三键之中),因此B项正确而C项错误(分子中不可能只有 π键);在单质分子中存在σ键(如Cl2、H2)、π键(N2中存在1个σ键 和2个π键),稀有气体为单原子分子,不存在化学键,而HCN(H—C≡N) 中存在2个σ键和2个π键。
离子化合物(如NH4Cl);成键原子间原子轨道重叠越多,键长越短,则键
能越大,共价键越牢固,分子越稳定,D项错误。
-205.05
合作探究·核心归纳 1.键参数: (1)试从键长和键能的角度分析HF、HCl、HBr、HI稳定性逐渐减弱的 原因。 提示:从F到I原子半径逐渐增大,分别与氢原子形成共价键时,H—F、 H—Cl、H—Br、H—I的键长逐渐增长,键能逐渐减小,故分子的稳定 性逐渐减弱。
(2)C—C键和C＝C键的键能为347.7 kJ·mol-1和615 kJ·mol-1,为什 么后者的键能不是前者的2倍? 提示:由σ 键和π 键的判断方法可以知道,乙烷分子中的碳碳单键为σ
过关小练·即时应用
1.下列说法中正确的是
(
)
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ⅠA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
第二章 分子结构与性质
第一节 共 价 键
探究１ 共价键的类型 研读教材·自主认知
1.共价键:
共用电子对
电子云(或原子轨道) 饱和性
方向性
2.共价键的分类:
(1)按共用电子对数分类。
①共价单键:σ 键(如H—Cl、H—H、Cl—Cl等分别为s-pσ 键、
s-sσ 键、p-pσ 键)。
②共价双键:1个σ 键、1个π 键(如碳碳双键、碳氧双键)。
(4)电负性大的双原子分子,键长短的键能一定大吗? 提示:电负性大的双原子分子,键长短的键能不一定大。例如,F2分子 中氟原子的半径很小,因此其键长短,而两个氟原子形成共价键时核间 距很小,排斥力很大,故其键能不大。因此F2的稳定性较差,性质活泼。
2.等电子体: (1)根据等电子原理及所学知识,试举出几种等电子体。 提示:H2O和H2S,SO2和O3,CO2和CS2,卤素的氢化物。
【拓展延伸】共价键的特征 (1)饱和性。 一个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配对 成键后,一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配对成键了,即每 个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的,所 以共价键具有饱和性。
(2)方向性。
在形成共价键时,原子轨道重叠得越多,电子在核间出现的概率越大,
是平面正三角形结构,试推测C 2 (2)已知CO2是直线形结构、N O3 O3
和CS2的结构。
和C 2 是等电子体,均为平面正三角形结构 ,CO 和CS 是 提示:N O3 O3 2 2
等电子体,均为直线形结构,
【归纳总结】 1.键参数的应用: (1)共价键的键能和键长反映了共价键的强弱程度,键长和键角常被用 来描述分子的空间构型。 (2)一般来讲,形成共价键的两原子半径之和越小,共用电子对数越多, 则共价键越牢固,含有该共价键的分子越稳定。
【补偿训练】指明下列化学键类型的名称,并各举一例含有这种价键
类型的物质。
化学键类型
举例
(1) (2) (3) (4) (5)
, , , , ,
。 。 。 。 。
【解析】共价键具有方向性,以“头碰头”重叠形成的为σ键,
“肩并肩”重叠形成的为π键,由此可知(1)、(2)、(3)形成的
为σ键,(4)、(5)形成的为π键。
【补偿训练】(2015·武汉高二检测)下列说法中,错误的是 A.非金属元素可能形成离子化合物 B.成键原子间原子轨道重叠得越多,共价键越牢固 C.对双原子分子来说,键能越大,含有该键的分子越稳定 D.键长越长,化学键越牢固
(
)
【解析】选D。非金属元素能形成共价化合物 (如H2O、HCl),也可形成
稳定 越不易断裂 键能越大,键越_____, 越大 键越_____ 稳定 键长越短,键能_____, 方向性 描述分子的立 表明共价键有_______, 体结构
2.等电子原理及等电子体: 原子 总数相同、_______ 价电子 总数相同的分子具有相似 (1)等电子原理:_____ 的化学键特征,它们的许多性质是相近的。 (2)等电子体。 ①概念:满足等电子原理的分子称为等电子体。
(
)
A.碳原子与碳原子之间形成σ 键的重叠程度比π 键大得多,σ 键比π 键牢固 B.两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ 键 C.分子中可能只有σ 键,也可能只有π 键,也可能既有σ 键又有π 键, 还有可能是既没有σ 键也没有π 键 D.N2中有一个σ 键,2个π 键,而HCN中σ 键与π 键数目之比为1∶1