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第一節(jié) 共價(jià)鍵,氫原子的1s電子云的物理意義是什么？如何描述氮原子的核外電子排布情況？ 提示 處于1s軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布呈球形對稱，而且電子在原子核附近單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率大，離核越遠(yuǎn)，單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率越小。 氮原子的核外電子排布情況可用核外電子排布式1s22s22p3來表示。,1．,化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？化學(xué)反應(yīng)為什么會伴隨能量的變化？ 提示 化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的形成。 舊鍵的斷裂需要吸收能量，新鍵的形成需要釋放能量，所以化學(xué)反應(yīng)會吸收或釋放能量，物質(zhì)變化的同時(shí)伴有能量的變化。,2．,1．知道共價(jià)鍵的類型，理解σ鍵和π鍵的特征。 2．掌握鍵能、鍵長、鍵角等鍵參數(shù)與共價(jià)鍵及分子性質(zhì) 的關(guān)系。 3．知道等電子原理，并能解釋有關(guān)的現(xiàn)象。,σ鍵 (1)特征是：以形成化學(xué)鍵的兩原子核的連線為軸作_____操作，共價(jià)鍵的電子云的圖形不變，稱為_______。 (2)σ鍵的類型：“s—s σ鍵”如____，“s—p σ鍵”如_____，“p—p σ鍵”如____。 π鍵 (1)特征是：電子云由兩塊組成，分別位于兩原子核構(gòu)成平面的兩側(cè)，如果以它們之間包含原子核的平面為鏡面，,1.,2．,旋轉(zhuǎn),軸對稱,H2,HCl,Cl2,它們互為_____，稱為_________。 (2)π鍵的類型：常見的：p—p π鍵。 (3)強(qiáng)度：不如σ鍵大，易______。 σ鍵、π鍵的存在規(guī)律 共價(jià)單鍵為___鍵；共價(jià)雙鍵中有一個(gè)___鍵、一個(gè)___ 鍵；共價(jià)三鍵由一個(gè)___鍵和兩個(gè)___鍵組成。,3．,鏡像,鏡像對稱,斷裂,σ,σ,π,σ,π,鍵能：______________________化學(xué)鍵釋放的________。 鍵能越___，化學(xué)鍵越______。 鍵長：形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子之間的________。鍵長越___，鍵能越___，共價(jià)鍵越_____。 鍵角：在原子數(shù)_______的分子中，___________的夾角。鍵角是描述分子__________的重要參數(shù)。,1.,2．,3．,氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol,大,穩(wěn)定,核間距,短,大,穩(wěn)定,最低能量,超過2,兩個(gè)共價(jià)鍵,立體結(jié)構(gòu),等電子原理是指_________相同、___________相同的分子具有相似的化學(xué)鍵特征，它們的許多性質(zhì)(主要是物理性質(zhì))是相近的。,原子總數(shù),價(jià)電子總數(shù),畫出H2中σ鍵的形成過程示意圖。 提示,【慎思2】,你能用電子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成過程嗎？,【慎思1】,N2、O2、F2跟H2的反應(yīng)能力依次增強(qiáng)，從鍵能的角度應(yīng)如何理解這一化學(xué)事實(shí)？ 提示 由教材表2-1中鍵能的數(shù)值可知：H—F＞H—O＞H—N，而鍵長：H—F＜H—O＜H—N，說明分子的穩(wěn)定性：HF＞H2O＞NH3，所以N2、O2、F2跟H2的反應(yīng)能力依次增強(qiáng)。,【慎思4】,畫出p電子和p電子形成π鍵的過程示意圖。 提示,【慎思3】,下列說法中，不正確的是 （ ）。 A.σ鍵比π鍵的重疊程度大，形成的共價(jià)鍵強(qiáng)度大 B.兩個(gè)原子之間形成共價(jià)鍵時(shí)，最多有一個(gè)σ鍵 C.氣體單質(zhì)中，一定有σ鍵，可能有π鍵 D.N2分子中有一個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵 解析 本題考查的是σ鍵、π鍵的區(qū)別與聯(lián)系。從原子軌道重疊程度看，π鍵軌道的重疊程度比σ鍵軌道的重疊程度小，故π鍵的穩(wěn)定性弱于σ鍵；在單質(zhì)分子中存在σ鍵（如Cl2、H2）、π鍵（如N2中存在σ鍵和π鍵）；稀有氣體為單原子分子，不存在化學(xué)鍵。故正確答案為C。 答案 C,【例1】?,下列有關(guān)σ鍵和π鍵的說法錯(cuò)誤的是 （ ）。 A.含有π鍵的分子在反應(yīng)時(shí)，π鍵是化學(xué)反應(yīng)的積極參與 者 B.當(dāng)原子形成分子時(shí)，首先形成σ鍵，可能形成π鍵 C.有些原子在與其他原子形成分子時(shí)，只能形成σ鍵，不 能形成π鍵 D.在分子中，化學(xué)鍵可能只有π鍵而沒有σ鍵,【體驗(yàn)1】?,解析 本題主要考查σ鍵和π鍵的形成。由于π鍵的鍵能小于σ鍵的鍵能，所以反應(yīng)時(shí)易斷裂，A項(xiàng)正確；在分子形成時(shí)為了使其能量最低，必然首先形成σ鍵，根據(jù)形成的原子的核外電子排布來判斷是否形成π鍵，所以B項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；像H、Cl原子跟其他原子只能形成σ鍵，故C項(xiàng)正確。 答案 D,共價(jià)鍵的鍵能和鍵長反映了共價(jià)鍵的強(qiáng)弱程度，鍵長和鍵角常被用來描述分子的空間構(gòu)型。 一般來講，形成共價(jià)鍵的兩原子半徑之和越小，共用電子對數(shù)越多，則共價(jià)鍵越牢固，含有該共價(jià)鍵的分子越穩(wěn)定。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用電子對數(shù)相同（1對），因F、Cl、Br、I的原子半徑依次增大，故共價(jià)鍵牢固程度H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，因此，穩(wěn)定性HF＞HCl＞HBr＞HI，氧族元素氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性遞變規(guī)律可用類似的方法加以解釋。同理，可用共價(jià)鍵牢固程度解釋酸性HF＜HCl＜HBr＜HI及H2S＜H2Se＜H2Te。,1.,2.,當(dāng)兩個(gè)原子形成共價(jià)鍵時(shí)，原子軌道發(fā)生重疊，重疊程度越大，鍵長越短，鍵能越大。 有機(jī)物中碳原子與碳原子形成的共價(jià)鍵的鍵長規(guī)律如下：C—C＞C===C＞CC。 鍵能與化學(xué)反應(yīng)過程中的能量關(guān)系 化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是反應(yīng)物分子內(nèi)舊化學(xué)鍵的斷裂和生成物分子內(nèi)新化學(xué)鍵的形成。 化學(xué)反應(yīng)過程中，舊鍵斷裂所吸收的總能量大于新鍵形成所放出的總能量，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，否則，反應(yīng)為放熱反應(yīng)。,3.,4.,5.,關(guān)于鍵長，鍵能和鍵角，下列說法中不正確的是 （ ）。 A.鍵角是描述分子立體結(jié)構(gòu)的重要參數(shù) B.鍵長的大小與成鍵原子的半徑和成鍵數(shù)目有關(guān) C.C===C鍵等于C—C鍵鍵能的2倍 D.因?yàn)镺—H鍵的鍵能小于H—F鍵的鍵能，所以O(shè)2、F2與 H2反應(yīng)的能力逐漸增強(qiáng),【例2】?,解析 鍵角是描述分子立體結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，如H2O中兩個(gè)H—O鍵的鍵角為105°，故H2O為V形分子，A項(xiàng)正確；鍵長的大小與成鍵原子的半徑有關(guān)，如Cl的原子半徑小于I的原子半徑，Cl—Cl鍵的鍵長小于I—I鍵的鍵長，此外，鍵長還和成鍵數(shù)目有關(guān)，如乙烯分子中C===C鍵的鍵長比乙炔分子中CC鍵的鍵長要大，B項(xiàng)正確；C===C鍵的鍵能為615 kJ·mol－1，C—C鍵的鍵能為347.7 kJ·mol－1，二者不是2倍的關(guān)系，C項(xiàng)錯(cuò)誤；O —H鍵的鍵能為462.8 kJ·mol－1，H —F鍵的鍵能為568 kJ·mol－1，O—H鍵與H—F鍵的鍵能依次增大，意味著形成這些鍵時(shí)放出的能量依次增大，化學(xué)鍵越來越穩(wěn)定，O2、F2跟H2反應(yīng)的能力依次增強(qiáng)，D項(xiàng)正確。 答案 C,下列說法中正確的是 （ ）。 A.分子中鍵能越大，鍵長越長，則分子越穩(wěn)定 B.元素周期表中的第I A族（除H外）和第ⅦA族元素的原 子間可能形成共價(jià)鍵 C.水分子可表示為H—O—H，分子中鍵角為180° D.H—O鍵的鍵能為467 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和 O2時(shí)，消耗能量為934 kJ,【體驗(yàn)2】?,解析 D項(xiàng)中，H—O鍵鍵能為467 kJ·mol－1，指的是氣態(tài)基態(tài)氫原子和氧原子形成1 mol H—O 鍵時(shí)釋放的最低能量，則拆開 1 mol H—O鍵形成氣態(tài)氫原子和氧原子所需吸收的能量也為467 kJ，18 g H2O即 1 mol H2O中含2 mol H—O鍵，斷開時(shí)需吸收934 kJ的能量形成氣態(tài)氫原子和氧原子，再進(jìn)一步形成H2和O2時(shí)，還需釋放出一部分能量，故需知H—H鍵和O===O鍵的鍵能，D項(xiàng)錯(cuò)誤；查表知Li 的電負(fù)性為1.0，I的電負(fù)性為2.5，其差值為1.5＜1.7，所以LiI中存在共價(jià)鍵，B項(xiàng)正確。 答案 B,判斷方法：原子總數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)相同的分子。 應(yīng)用：等電子體的許多性質(zhì)是相近的，空間構(gòu)型是相同的。利用等電子體可以： （1）判斷一些簡單分子或離子的立體構(gòu)型； （2）利用等電子體在性質(zhì)上的相似性制造新材料； （3）利用等電子原理針對某物質(zhì)找等電子體。,1.,2.,一些常見的等電子體 二原子10電子的等電子體：N2、CO、CN－、C22－ 二原子11電子的等電子體：NO、O2＋ 三原子16電子的等電子體：CO2、CS2、N2O、CNO－、 N3－ 三原子18電子的等電子體：NO2－、O3、SO2 四原子24電子的等電子體：NO3－、CO32－、BF3、SO3（g）,3.,（1）根據(jù)等電子原理，僅由第二周期元素組成的共價(jià)分子中，互為等電子體的是： 和 ； 和 。 （2）根據(jù)等電子原理，由短周期元素組成的粒子，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，也可互稱等電子體，它們也具有相似的結(jié)構(gòu)特征。在短周期元素組成的物質(zhì)中，與NO2－互為等電子體的分子有： 。,【例3】?,解析 （1）僅由第二周期元素組成的共價(jià)分子中，即C、N、O、F組成的共價(jià)分子，如N2與CO價(jià)電子總數(shù)均為10，CO2與N2O價(jià)電子總數(shù)均為16個(gè)電子。 （2）依題意，只要原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和也相同，可互稱等電子體，NO2－為三原子，各原子最外層電子數(shù)之和為（5＋6×2＋1），SO2、O3也為三原子，各原子最外層電子數(shù)之和為6×3＝18。 答案 （1）N2 CO CO2 N2O （2）SO2、O3,1991年，Langmuir提出：“凡原子數(shù)與價(jià)電子總數(shù)均相等的物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)相同，物理性質(zhì)相近”，稱為等電子原理。相應(yīng)的物質(zhì)，互稱為等電子體。化學(xué)科學(xué)家常用“等電子體”來預(yù)測不同物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。例如，CH4與NH4＋有相同的價(jià)電子數(shù)及空間構(gòu)型。 請你根據(jù)等電子原理在下表空格處填上相應(yīng)的化學(xué)式：,【體驗(yàn)3】?,解析 本題考查等電子原理的應(yīng)用。等電子體的要求是必須具有相同的原子總數(shù)和價(jià)電子總數(shù)，分子與離子也可以是等電子體。N2H62＋是含有8個(gè)原子和14個(gè)價(jià)電子的微粒，比NH4＋多3個(gè)原子和6個(gè)價(jià)電子，NH4＋與CH4互為等電子體，而比CH4多3個(gè)原子和6個(gè)價(jià)電子的微粒為C2H6，同理可得其他幾組答案。 答案 見下表：,概念 在元素符號周圍用小黑點(diǎn)（·）或叉（×）表示原子或離子的最外層電子的式子叫做電子式。 原子的電子式 書寫原子的電子式時(shí)，一般將原子的最外層電子寫在元素符號上、下、左、右四個(gè)位置上。如： 氫原子 鈣原子 氮原子 氧原子 氯原子,【探究原理】,1.,2.,實(shí)驗(yàn)探究三 電子式的書寫方法,離子的電子式 書寫離子的電子式時(shí)，由于簡單陽離子是原子失去最外層電子后形成的，故只寫其元素符號，并在元素符號的右上角注明所帶電荷數(shù)，如Na＋、Mg2＋等；由于簡單陰離子得到電子后最外層一般為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，書寫時(shí)要在元素符號周圍標(biāo)出電子，用“[ ]”括起來，并在右上角注明所帶電荷數(shù)，如 等；較復(fù)雜的陰、陽離子一般也要用“[ ]”括起來，例如 等。,3.,用電子式表示共價(jià)化合物、離子化合物的形成過程。例如：,4.,氰（CN）2、（硫氰（SCN）2、氧氰（OCN）2的性質(zhì)相似，在化學(xué)上稱為擬鹵素。CN－、SCN－、OCN－的性質(zhì)與鹵素離子的性質(zhì)相似。已知，不同鹵素原子能形成鹵素互化物，如IBr。HSCN為強(qiáng)酸，HClO、HCN為弱酸。試回答下列問題： （1）下列物質(zhì)的電子式，錯(cuò)誤的是 （ ）。 C.CN－：[··C??N··]－ D.（CN）2：··N??C··C??N··,【問題探究】,（2）已知（OCN）2的電子式 則SCN－的電子式為 （ ）。,答案 （1）B （2）C,