第二章 分子结构与性质\n第一节 共价键第1课时 共价键\n学习目标核心素养1．通过图片展示了解共价键的概念与形成过程，知道共价键的特征——饱和性和方向性。2．能够从不同的角度对共价键分类，会分析σ键和π键的形成及特点。\n课堂素能探究名师博客呈现课堂达标验收课前素能奠基新课情境呈现\n新课情境呈现\n在古希腊，化学还没有从自然哲学中分离的时代，原子论者对化学键有了最原始的设想，恩培多克勒(Empedocles)认为，世界由“气、水、土、火”这四种元素组成，这四种元素在“爱”和“恨”的作用下分裂并以新的排列重新组合时，物质就发生了质的变化。这种作用力可以被看成是最早的化学键思想。随后，原子论者德谟克利特设想，原子与原子间，存在着一种“钩子”，也可以说是粗糙的表面，以致它们在相互碰撞时黏在一起，构成了一个稳定的聚集体。德谟克利特对化学键的设想相比于之前的自然哲学家，是更加先进的，他剔除了此类设想中的唯心主义因素。\n中世纪的J.R.格劳伯则提出了物质同类相亲、异类相斥的思想。其后还出现了关于物质结合的亲和力说，认为物质的微粒具有亲和力，由此互相吸引而结合在一起。总之，人们关于化学键朦胧的认识，启发了后来的化学家。\n课前素能奠基\n一、共价键1．共价键新知预习\n2．共价键表示方法\nN≡NO＝C＝O\n二、σ键与π键1．σ键(1)形成：两个原子的某能级上的原子轨道以______________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____________，称为______________。(3)σ键的类型：“____________σ键”如H2，“s－pσ键”如HCl，“____________σ键”如Cl2。头碰头不变轴对称s－sp－p\n2．π键(1)形成：两个原子的p能级上的原子轨道以______________的形式重叠时所形成。(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____________，称为________________。(3)π键的类型：常见的：____________π键。肩并肩镜像镜面对称p－p\n3．σ键、π键的存在规律共价单键为_________键；共价双键中有一个_________键、一个_________键；共价三键由__________个σ键和__________个π键组成。σσπ一两\n1．思考辨析：(1)非金属元素只能形成共价键。()(2)所有共价键都有方向性和饱和性。()(3)CS2分子里有一个σ键和一个π键。()(4)两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键。()×××√预习自测\n2．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：共价键的饱和性是一个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的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的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的，这称共价键的饱和性，故选B。B\n3．下列元素之间难以形成共价键的是()A．Na和ClB．C和HC．N和ND．S和O解析：Na最外层只有一个电子，易失去这一个电子形成Na＋，Cl最外层有七个电子，易得一个电子形成Cl－，Na和Cl之间形成离子键，故选A。A\n4．下列物质的分子中既有σ键又有π键的是()①HCl②H2O③N2④H2O2⑤C2H4⑥C2H2A．①②③B．④⑤⑥C．①③⑥D．③⑤⑥解析：①HCl中只有共价单键，则只有σ键；②H2O中只有共价单键，则只有σ键；③N2中的三键有一个σ键和两个π键；④H2O2中均为共价单键，只有σ键；⑤C2H4中含双键，双键中一个σ键和一个π键；⑥C2H2中含三键，三键中一个σ键和两个π键，则分子中既有σ键又有π键的是③⑤⑥，故选D。D\n5．下列关于σ键和π键的理解不正确的是()A．σ键一般能单独形成，而π键一般不能单独形成B．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转C．CH3—CH3、CH2＝CH2、CH≡CH中碳碳键的键能都相同D．碳碳双键中有一个σ键，一个π键，碳碳叁键中有一个σ键，两个π键C\n解析：A项，由于原子轨道先按重叠程度大的“头碰头”方向进行重叠，故先形成σ键，后才能形成π键；B项，σ键为单键，可以绕键轴旋转，π键在双键、叁键中存在，不能绕键轴旋转；C项，键能：C≡C>C＝C>C—C；D项，单键均为σ键，双键含一个σ键和一个π键，叁键含一个σ键和两个π键。\n课堂素能探究\n问题探究：你能用电子式表示H2、HCl、CO2的形成过程吗？知识点电子式知识回顾\n探究提示：\n知识归纳总结：1．定义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的上、下、左、右四个位置上。例如：\n\n\n下列电子式中，正确的是()典例1C\n\nC\n\n问题探究：观察下图，回答问题：1．一个乙烯、乙炔分子中分别有几个σ键和几个π键？2．σ键、π键原子轨道重叠方式和稳定性有何区别？知识点共价键的形成及分类\n探究提示：1．提示：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．提示：σ键“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。\n知识归纳总结：1．σ键与π键的形成(1)σ键的形成\n特征以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的形状不变，这种特征称为轴对称；σ键的强度较大\n(2)π键的形成\n2.σ键π键的比较键类型σ键π键原子轨道重叠方式沿键轴方向相对重叠(“头碰头”)沿键轴方向平行重叠(“肩并肩”)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判断共价单键是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\n特别提醒：(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)形成共价键的两种元素电负性差别较小，一般电负性差值小于1.7，如H(2.1)与Cl(3.0)，电负性差值为0.9，形成共价键。(3)形成共价键时，成键的两个原子核都吸引共用电子对，使之处于平衡状态，体系总能量降低。(4)π键电子云重叠程度比σ键小，因此π键没有σ键牢固，反应中比较活泼。\n下列说法中不正确的是()A．σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强B．两个原子之间形成共价键时，最多有1个σ键C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键D．一个N2分子中有1个σ键，2个π键解析：气体单质分子中，可能有σ键，如Cl2；可能有π键，如N2；也可能没有化学键，如稀有气体分子。典例2C\n规律方法指导：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。另外需要注意，分子中存在π键，则一定存在σ键，但若存在σ键，则不一定存在π键。\n〔变式训练2〕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。化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。C\n问题探究：1．H2O分子中两个氢原子和一个氧原子在一条直线上吗？为什么？2．哪些物质中含有共价键？共价键的特征及其存在知识点\n探究提示：1．提示：不在一条直线上，因为共价键具有方向性。2．提示：含有共价键的物质有共价化合物、非金属单质分子(稀有气体除外)、部分离子化合物等。\n\n(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。②共价键的方向性决定了分子的立体构型。\n2．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H········、结构式为H—O—Cl。\n\n下列说法中正确的是()A．共价键有饱和性但是没有方向性B．离子键的实质是阴阳离子间的静电吸引C．共价化合物中一定没有离子键D．离子化合物中一定没有共价键解析：s轨道为球形结构，ss共价键无方向性，pp，sp共价键有方向性，故A错误；离子键的实质是阴阳离子间的静电作用，静电作用包含吸引力和排斥力，故B错误；含有离子键的化合物为离子化合物，故C正确；离子化合物中可能有共价键，如氢氧化钠中含有离子键和共价键，故D错误。典例3C\n〔变式训练3〕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．金属元素与非金属元素的原子间只形成离子键解析：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轨道电子云呈球形，所以H2中的H—H键没有方向性，C项错误；AlCl3中含有共价键，D项错误。A\n名师博客呈现\n高考考点易错点抛砖引玉(老师教你如何整理)1．共价键的类型与比较2．共价键的特征与存在1．σ键的特征是轴对称，键的强度较大，π键的特征为镜面对称，不如σ键牢固，比较容易断裂2．共价键的成键规律：单键全是σ键，双键中一个是σ键，一个是π键，三键中一个是σ键，两个是π键。σ键可单独形成，π键一般不能单独形成3．共价键的特征：饱和性和方向性4．共价键可存在于共价化合物、离子化合物及非金属单质分子(稀有气体除外)中大显身手(请结合你的学习实际进行补充整理)\n〔即时训练〕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，自旋状态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。D\n2．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的空间结构相似，这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解析：s轨道是球形对称，所以s－sσ键无方向性，其他所有的共价键都有方向性。共价键的饱和性决定组成分子的原子间的数量关系，共价键的方向性，决定分子的空间结构。C\n课堂达标验收\n1．spσ键与ppσ键的区别在于()A．前者是电子云的重叠，后者没有电子云的重叠B．前者有K层电子云成键，后者肯定无K层电子云成键C．前者是电子云“头碰头”重叠，后者是电子云“肩并肩”重叠D．前者是电子云“肩并肩”重叠，后者是电子云“头碰头”重叠解析：凡是σ键，都是电子云“头碰头”的重叠。spσ键是由s能级的电子云(“球形”)与p能级的电子云(“哑铃形”)以“头碰头”重叠而成键的。由于K层不存在p能级，故ppσ键不可能有K层电子云成键。B\n2．下列分子中，只有σ键没有π键的是()A．CH4B．N2C．CH2＝CH2D．CH≡CH解析：CH4中只有共价单键，只含σ键；N2中含三键，三键中一个σ键两个π键；CH2＝CH2中含双键，双键中一个σ键一个π键；CH≡CH中含三键，三键中一个σ键两个π键，故选A。A\n3．据报道，大气中存在一种潜在的温室气体SF5—CF3，虽然其数量有限，但它是已知气体中吸热最高的气体。关于SF5—CF3的说法正确的是()A．分子中有σ键也有π键B．C—F键是spσ键C．CH4是正四面体结构D．0.1molSF5CF3分子中电子数为8molC\n解析：只有共价单键，则分子中只有σ键，没有π键，故A错误；C—F键是ppσ键，故B错误；CH4是正四面体结构，故C正确；一个SF5—CF3分子中有94个电子，则0.1molSF5—CF3分子中电子数为9.4mol，故D错误。\n4．下列关于σ键和π键的理解不正确的是()A．σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转B．H2分子中的σ键是s－sσ键，HClO分子中的σ键都是ppσ键C．C2H4分子和N2H4中都是含有5个σ键D．σ键以“头碰头”方式重叠，π键以“肩并肩”方式重叠B\n解析：σ键为轴对称，π键为镜面对称，则σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转，故A正确；H只有1s电子，O的2p轨道上的电子与H的1s轨道上的电子以“头碰头”方式重叠构建spσ键，故B错误；乙烯分子中氢原子和碳原子之间存在共价单键，为σ键，碳碳原子之间存在共价双键，有一个σ键和一个π键，C2H4分子中有5个σ键和1个π键，N2H4中只有5个单键，即含有5个σ键，故C正确；π键为p电子“肩并肩”重叠形成，而σ键为s或p电子“头碰头”重叠形成，所以σ键以“头碰头”方式重叠，π键以“肩并肩”方式重叠，故D正确。\n5．下列说法中正确的是()A．乙烷分子中，既有σ键，又有π键B．Cl2和N2的共价键类型相同C．由分子构成的物质中一定含有σ键D．HCl分子中含一个spσ键D\n\n③④⑤9∶13NA\n解析：(1)①HCl中只有1个σ键，故不选；②H2O中只有2个σ键，故不选；③N2中含N≡N，含1个σ键、2个π键，故选；④C2H2中，有单键和三键，则有σ键，有π键，故选；⑤C2H4中，有单键和双键，既有σ键，又有π键，故选；(2)共价单键是σ键，共价双键中含有1个π键1个σ键，又分子两边的单键碳原子还分别含有2个C—H键，所以σ键和π键比例为9∶1；(3)若该反应中有4molN—H键断裂，则生成1.5mol氮气，形成π键的数目是3NA。\n7．(1)1molHCHO分子中含有σ键的数目为___________。(2)CS2分子中，共价键的类型有________________。(3)Ni能与CO形成正四面体形的共价化合物Ni(CO)4，1molNi(CO)4中含有_________molσ键。(4)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材料，题图中1号C与相邻C形成σ键的个数为_________。3NAσ键、π键83\n
