人教版高中化学选修3课件：2.1 共价键1.ppt

1、 学习目标学习目标 1.知道共价键的主要类型知道共价键的主要类型键和键和键。键。 2.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些 性质。性质。 3.结合实例说明结合实例说明“等电子原理等电子原理”的应用。的应用。 什么是化学键？什么是化学键？ 什么是离子键？什么是离子键？ 什么是共价键？什么是共价键？ 化学键：化学键：分子中相邻原子之间强烈的相分子中相邻原子之间强烈的相 互作用。互作用。 离子键：离子键：阴、阳离子之间通过静电作用阴、阳离子之间通过静电作用 形成的化学键。形成的化学键。 共价键：共价键：原子间通过共用电子对形成的原子间通过共用电子对形成的

2、化学键。化学键。 1、离子键 （1）成键微粒： 。 （2）成键实质： 。 （3）形成条件：通常， 元素 与 元素的原子相结合。 阴、阳离子阴、阳离子 静电作用静电作用 活泼金属活泼金属 (A、A族族) 活泼非金属活泼非金属 (A、A族族) 【思考思考】.(1)活泼金属元素和活泼非金属元素一定形活泼金属元素和活泼非金属元素一定形 成离子键吗？成离子键吗？ (2)仅由非金属元素组成的物质中一定不含离子键吗？仅由非金属元素组成的物质中一定不含离子键吗？ (1)不一定，如不一定，如AlCl3中铝元素和氯元素形成的是共价键。中铝元素和氯元素形成的是共价键。 (2)不一定，如不一定，如NH4Cl全由非金属

3、元素组成，但它是离子化合全由非金属元素组成，但它是离子化合 物。物。 （4）表示方法 用电子式表示离子化合物 基础知识梳 理 用电子式表示离子化合物的形用电子式表示离子化合物的形 成过程成过程 基础知识梳 理 2、共价键、共价键 （1）成键微粒：）成键微粒： 。 （2）成键实质：）成键实质： 。 （3）形成条件：）形成条件： 的原子相结合。的原子相结合。 原子原子 共用电子对共用电子对 非金属元素非金属元素 （4）分类）分类 (5) 【思考思考】共价键仅存在于共价化合物中吗？共价键仅存在于共价化合物中吗？ 不是，共价键也可以存在于离子化合物中，如不是，共价键也可以存在于离子化合物中，如NaOH

4、， NH4Cl中都含有共价键。中都含有共价键。 我们能用电子式表示我们能用电子式表示H2、HCl、 Cl2分子的形成分子的形成 为什么不可能有为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3 分子的形成？分子的形成？ 新课讲解：一、一、 价键理论的要点价键理论的要点 1.电子配对原理电子配对原理 2.最大重叠原理 两原子各自提两原子各自提 供供1个自旋方向个自旋方向 相反的电子彼相反的电子彼 此配对。此配对。 1S1S 1S1S 互相靠拢互相靠拢 电子云重叠电子云重叠 HH共价键共价键 氢原子形成氢分子的电子云描述氢原子形成氢分子的电子云描述 新课： 1、共价键具有饱和性、共价键具有饱和性 按照价键理论的

5、电子配对原理，一个原子有几按照价键理论的电子配对原理，一个原子有几 个个未成对电子未成对电子，便可和几个，便可和几个自旋相反自旋相反的电子的电子配对配对成成 键，这就共价键的键，这就共价键的“饱和性”。“饱和性”。 跟踪练习跟踪练习. 1 . 分别写出下列非金属元素的原子电子配对成键分别写出下列非金属元素的原子电子配对成键 数目数目 H 、A 、A 、A 。 2 . 为什么不可能有为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？分子的形成？ 1 2 3 1 二、共价键的特征二、共价键的特征 共价键具有饱和性共价键具有饱和性 决定了原子形成分子时决定了原子形成分子时 相互结合的数量关系相互结合的

6、数量关系 电子所在的原子轨道都具有一定的形状，电子所在的原子轨道都具有一定的形状，成成 键原子的电子云尽可能达到最大重叠键原子的电子云尽可能达到最大重叠必必 须沿一定方向交盖，所以共价键有方向性。须沿一定方向交盖，所以共价键有方向性。 它决定了分子的空间构型。它决定了分子的空间构型。 小结：小结： 共价键特征共价键特征 方向性方向性 饱和性饱和性 2.共价键的方向性共价键的方向性 (原子形成分子时相互原子形成分子时相互 结合的数量关系结合的数量关系) (决定分子的空间构型决定分子的空间构型) 电子云在两个原子核间重叠，意味着电电子云在两个原子核间重叠，意味着电 子出现在核间的概率增大，电子带负

7、电，子出现在核间的概率增大，电子带负电， 因而可以形象的说，核间电子好比在核因而可以形象的说，核间电子好比在核 间架起一座带负电的桥梁，把带正电的间架起一座带负电的桥梁，把带正电的 两个原子核“黏结”在一起了。两个原子核“黏结”在一起了。 三、共价键的形成三、共价键的形成 相互靠拢相互靠拢 (1). s-s 键的形成键的形成 H2分子的键为分子的键为s-s 键，键， 1. 键的形成键的形成 键的特征是键的特征是以形成化学键的两原子核的连线以形成化学键的两原子核的连线 为轴旋转，共价键电子云的图形不变，这种特征为轴旋转，共价键电子云的图形不变，这种特征 为轴对称。为轴对称。 (2). s-p 键

8、的形成键的形成 未成对电子的未成对电子的 电子云相互靠拢电子云相互靠拢 电子云相互重叠电子云相互重叠 未成对电子的未成对电子的 电子云相互靠拢电子云相互靠拢 电子云相互重叠电子云相互重叠 (3)、p-p 键的形成键的形成 键的成键过程：“头顶头”键的成键过程：“头顶头” X ss X pxs X pxpx 键的特征是：键的特征是：以以 形成化学键的两原形成化学键的两原 子核的连线为轴旋子核的连线为轴旋 转，共价键电子云转，共价键电子云 的图形不变，这种的图形不变，这种 特征成为特征成为轴对称。轴对称。 形成形成键的电子键的电子 称为称为电子。电子。 2.键的形成键的形成 两个原子两个原子 相互

9、接近相互接近 电子云重叠电子云重叠 键的电子云键的电子云 键的成键过程：“肩并键的成键过程：“肩并 肩”肩” X Z Z pZpZ 形成形成键的电子键的电子 称为称为电子。电子。 键特点键特点:两个原子轨道以平两个原子轨道以平 行或“肩并肩”行或“肩并肩” 方式重叠；原方式重叠；原 子重叠的部分分别位于两原子核子重叠的部分分别位于两原子核 构成平面的两侧，如果以它们之构成平面的两侧，如果以它们之 间包含原子核的平面为镜面，它间包含原子核的平面为镜面，它 们互为镜像，称为们互为镜像，称为镜像对称镜像对称 键不能旋转；由于键不能旋转；由于 键重键重 叠程度要比叠程度要比 键小键小,所以所以 键的键

10、的 强度要比强度要比 键大。键大。稳定性：稳定性： 键键 键键 探究分析探究分析：N2分子中共价键的成分。分子中共价键的成分。 (基态基态N原子电子排布原子电子排布 1S22S22Px12Py12Pz1) z z y y x N2分子中含分子中含1 个个键和键和2个个 键键 小结：小结：键和键和键的成键规律键的成键规律 s电子和电子和s电子、电子、s电子和电子和p电子只能形电子只能形 成成键键；p电子和电子和p电子既可电子既可形成形成键键，又又 可能形成可能形成键键；且；且 p电子和电子和p电子先形成电子先形成 键，键，后形成后形成键。键。 共价共价单键单键是是键键； 共价共价双键双键中一个是

11、中一个是键键,另一个是另一个是键键；共；共 价价三键三键中一个是中一个是键键,另两个为另两个为键。键。 键类型键类型 键键 键键 原子轨道重叠方式原子轨道重叠方式 电子云形状电子云形状 原子轨道重叠程度原子轨道重叠程度 牢固程度牢固程度 成键判断规律成键判断规律 沿键轴方向沿键轴方向 头碰头头碰头 沿键轴方向平行沿键轴方向平行肩并肩并 肩肩 轴对称，可旋转轴对称，可旋转 镜像对称，不可旋转镜像对称，不可旋转 键强度大键强度大, 不易断裂，不活泼。不易断裂，不活泼。 键强度较小键强度较小, 容易断裂，活泼。容易断裂，活泼。 共价单键是共价单键是键；共价双键中一个是键；共价双键中一个是键键, 另一

12、个是另一个是键；共价三键中一个是键；共价三键中一个是键键,另另 两个为两个为键键 较大较大 较小较小 归纳：归纳：键和键和键的比较键的比较 练习练习1.在氟气分子中，形成共价键的原子在氟气分子中，形成共价键的原子 轨道是轨道是 ( ) A、氟氟原子的原子的2p轨道和氟原子的轨道和氟原子的1s轨道轨道 B、氟原子的、氟原子的3p轨道和氟原子的轨道和氟原子的1s轨道轨道 C、氟原子的、氟原子的2p轨道和氟原子的轨道和氟原子的2p轨道轨道 D、氟原子的、氟原子的3p轨道和氟原子的轨道和氟原子的3p轨道轨道 C 练习练习2. 试分析试分析 乙烷（乙烷（CH3-CH3）、乙烯）、乙烯(CH2=CH2)、

13、乙、乙 炔炔(CHCH)分子中化学键的成分。分子中化学键的成分。 乙烷（乙烷（CH3-CH3）分子中）分子中7个个键；键； 乙烯分子与溴发生加成反应时，断裂哪乙烯分子与溴发生加成反应时，断裂哪 种类型的键？为什么？种类型的键？为什么？ 乙烯乙烯(CH2=CH2）分子中）分子中5个个键、键、1个个键键 乙炔乙炔(CHCH)分子中分子中3个个键、键、2个个键键 3.关于乙醇分子的说法正确的是（关于乙醇分子的说法正确的是（ ） A.分子中共含有分子中共含有8个极性键个极性键 B.分子中不含非极性键分子中不含非极性键 C.分子中只含分子中只含键键 D.分子中含有分子中含有1个个键键 C 7 3 总结总

14、结: : 共价键：共价键：原子之间通过共用电子对所形原子之间通过共用电子对所形 成的相互作用。成的相互作用。 1. 1.共价键的性质共价键的性质: : 饱和性饱和性, ,方向性方向性 2.2.共价键的常见类型共价键的常见类型: : 键键 “头碰头头碰头” （s s- -s s、s s- -p p、p p- -p p ）键键 “肩并肩肩并肩”（p p- - p p） 四、键参数四、键参数键能、键长和键角键能、键长和键角 1.1.键能键能 气态基态原子形成气态基态原子形成1mol1mol共价共价键释放的最低键释放的最低 能量能量( (或拆开或拆开1mol共价键所吸收的能量共价键所吸收的能量)，例如

15、，例如HH- -HH 键的键能为键的键能为436.0kJ.mol436.0kJ.mol- -1 1。 说明说明 键能的单位是键能的单位是kJkJ molmol- -1 1 形成化学键通常放出热量键能为通常取正值形成化学键通常放出热量键能为通常取正值 键能越大，化学键越稳定键能越大，化学键越稳定 2.2.键长键长 形成共价键的两个原子之间的核形成共价键的两个原子之间的核 间的平衡距离。间的平衡距离。 说明说明 ： 键长的单位都是键长的单位都是pm=10pm=10- -12 12m m 键长越短往往键能就越大，共价键越稳定键长越短往往键能就越大，共价键越稳定 一般而言原子半径一般而言原子半径越大，

16、键长越大越大，键长越大 3 3、键角、键角 多原子分子中，两共价键之间的夹角叫做多原子分子中，两共价键之间的夹角叫做 键角键角 （2）常见分子的键角）常见分子的键角 CO2 _ H2O _ NH3 _ CH4 _ P4 _ ( 3 )意义：意义：键角决定了分子的空间构形键角决定了分子的空间构形 ( 4 )来历：来历：共价键的方向性共价键的方向性 180 104.5 107.3 10928 60 （1）概念：）概念： 小结：小结：键能、键长、键角是共价键的键能、键长、键角是共价键的 三个参数三个参数 键能、键长决定了共价键的稳定性；键键能、键长决定了共价键的稳定性；键 角决定了分子的空间构型。角

17、决定了分子的空间构型。 练习： 1、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（ ） A、分子中键能越大，键越长，则分子越稳定。、分子中键能越大，键越长，则分子越稳定。 B、只有非金属原子之间才能形成共价键。、只有非金属原子之间才能形成共价键。 C、水分子可以表示为、水分子可以表示为H-O-H，分子中键角，分子中键角180。 D、H-O键键能键键能463 KJ/ mol ，故破坏，故破坏18克水分子中克水分子中 的的H-O键时需要吸收的能量为键时需要吸收的能量为2X463 KJ。 D 2、能用键能大小解释的是、能用键能大小解释的是 （ ） A、N 2的化学性质比的化学性质比O2稳定。稳定。 B、硝酸

18、易挥发，硫酸难挥发。、硝酸易挥发，硫酸难挥发。 C、惰性气体一般难发生化学反应。、惰性气体一般难发生化学反应。 D、通常情况下，、通常情况下，Br2呈液态，呈液态，I2呈固态。呈固态。 A 五、等电子原理五、等电子原理 1、等电子体：、等电子体：是指是指 且且 的粒子，具有相同的化学键特征。的粒子，具有相同的化学键特征。 原子总数原子总数 价电子总数价电子总数 应用：应用：等电子体的许多性质是相近的，空间等电子体的许多性质是相近的，空间 构型是相同的。所以可以利用等电子体来预测构型是相同的。所以可以利用等电子体来预测 分子的空间构型和性质。分子的空间构型和性质。 思考探究：思考探究： 在在N2

19、、CO2、 、 CO 、 、N2O之间互为等电子之间互为等电子 体的是谁体的是谁? 请预测：请预测：1、 N2O的几何构型的几何构型? 2、 CO 中的共价键类型？中的共价键类型？ 2 2、等电子原理、等电子原理 （1）.原子总数相同、价电子总数相同的分子或离 子具有相似化学键特征，许多性质是相似的。此原 理称为等电子原理 （2）等电子体实例 CO和和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数具有相同的原子总数和相同的价电子总数， 属于等电子体属于等电子体，其性质对比如下：其性质对比如下： 分子分子 熔点熔点/ 沸点沸点/ 在水中在水中 的溶解的溶解 度度(室室 温温) 分子解分子解 离能离能

20、kJ mo l 1 分子的分子的 价电子价电子 总数总数 CO 205.05 191.49 2.3 mL 1 075 10 N2 210.00 195.81 1.6 mL 946 10 （3）、等电子体的判断和利用 (1)判断方法：原子总数相同，价电子总数相 同的分子。 (2)应用：等电子体的许多性质是相近的，空 间构型是相同的。 利用等电子体可以： 判断一些简单分子或离子的立体构型； 利用等电子体在性质上的相似性制造新材料； 利用等电子原理针对某物质找等电子体。 (4)一些常见的等电子体一些常见的等电子体 二原子二原子10电子的等电子体：电子的等电子体：N2、CO、CN 、 、 C22 二原

21、子二原子11电子的等电子体：电子的等电子体：NO、O2 三原子三原子16电子的等电子体：电子的等电子体：CO2、CS2、N2O、 CNO 、 、N3 三原子三原子18电子的等电子体：电子的等电子体：NO2 、 、O3、SO2 四原子四原子24电子的等电子体：电子的等电子体：NO3 、 、CO32 、 、 BF3、SO3(g) 11919年年，Langmuir提出等电子体的概念提出等电子体的概念， 由短周期元素组成的粒子由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同只要其原子数相同， 各原子最外层电子数之和相同各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等也可互称为等 电子体电子体。等电子体的结构相似等电子

22、体的结构相似、物理性质相近物理性质相近。 根据上述原理根据上述原理，下列各对粒子中下列各对粒子中，空间结构相空间结构相 似的是似的是( ) ASO2与与O3 BCO2与与NO2 CCS2与与NO2 DPCl3与与BF3 A 2、 从实验测得不同物质中氧从实验测得不同物质中氧氧键之间的键长和键氧键之间的键长和键 能数据如下表能数据如下表，其中其中X、Y的键能数据尚未测定的键能数据尚未测定，但但 可根据规律推导键能的大小顺序为可根据规律推导键能的大小顺序为WZYX。该规该规 律是律是 氧氧氧键氧键 数据数据 O22 O2 O2 O2 键长键长/10 12 m 149 128 121 112 键能键

23、能/kJmol 1 X Y Z497.3 W628 A.成键时电子数越多，键能越大成键时电子数越多，键能越大 B键长越长，键能越小键长越长，键能越小 C成键所用的电子数越少，键能越大成键所用的电子数越少，键能越大 D成键时电子对越偏移，键能越大成键时电子对越偏移，键能越大 B 3、(1)根据等电子原理根据等电子原理，仅由第二周期元素组成的共价仅由第二周期元素组成的共价 分子中分子中，互为等电子体的是：互为等电子体的是：_和和 _；_和和_。 (2)根据等电子原理根据等电子原理，由短周期元素组成的粒子由短周期元素组成的粒子，只只 要其原子数相同要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同各原子最外层电子数之和相同， 也可互称等电子体也可互称等电子体，它们也具有相似的结构特征它们也具有相似的结构特征。 在短周期元素组成的物质中在短周期元素组成的物质中，与与NO2 互为等电子体 互为等电子体 的分子有：的分子有：_。 答案： (1)N2 CO CO2 N2O (2)SO2、O3