1、第二章 第一节共价键发 展 目 标体 系 构 建1.能从微观角度分析形成共价键的粒子、类型，能辨识物质中含有的共价键的类型及成键方式，了解键能、键长及键角对物质性质的影响。2.理解共价键中键和键的区别，建立判断键和键的思维模型，熟练判断分子中键和键的存在及个数。一、共价键1共价键的概念和特征原子间通过共用电子对所形成的相互作用。微点拨：共价键的方向性决定了分子的立体构型，并不是所有共价键都具有方向性，如两个s电子形成共价键时就没有方向性。2共价键的类型(按成键原子的原子轨道重叠方式分类)(1)键形成由成键原子的s轨道或p轨道重叠形成类型ss型sp型pp型特征以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋
2、转操作，共价键的电子云的图形不变，这种特征称为轴对称(2)键形成由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成pp 键特征键的电子云形状与键的电子云形状有明显差别：每个键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称；键不能旋转；不如键牢固，较易断裂(3)判断键、键的一般规律共价单键为键；共价双键中有一个键，另一个是键；共价三键由一个键和两个键构成。二、键参数键能、键长与键角1键能(1)键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。键能的单位是kJmol1。键能通常是298.15_K、101_kPa条件下的标准值。例如，HH的键能为436.0 kJmol1。(2)下表中是HX的键
3、能数据共价键HFHClHBrHI键能/(kJmol1 )568431.8366298.7若使2 mol HCl断裂为气态原子，则发生的能量变化是吸收863.6_kJ的能量。表中共价键最难断裂的是HF，最易断裂的是HI。由表中键能数据大小说明键能与分子稳定性的关系：HF、HCl、HBr、HI的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即HF分子最稳定，最难分解，HI分子最不稳定，最易分解。2键长(1)键长是构成化学键的两个原子的核间距，因此原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。(2)键长与共价键的稳定性之间的关系：共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。(3)下列
4、三种分子中：H2、Cl2、Br2，共价键的键长最长的是，键能最大的是。3键角(1)键角是指在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。在多原子分子中的键角是一定的，这表明共价键具有方向性。键角是描述分子空间结构的重要参数。(2)根据空间结构填写下列分子的键角：分子空间结构键角实例正四面体形10928CH4、CCl4平面形120苯、乙烯、BF3三角锥形107NH3V形(或角形)105H2O直线形180CO2、CS2、CHCH1判断正误(对的在括号内打“”，错的在括号内打“”。)(1)只有非金属原子之间才能形成共价键()(2)两个原子之间形成共价键时，至少有一个键()(3)键和键都只能存在于共价化合
5、物中()(4)双原子分子中，键长越短，分子越牢固()2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B共价键的饱和性决定各原子相互结合的数量关系。3有以下物质：HF，Cl2，H2O，N2，C2H4，C2H6，H2，H2O2，HCN(HCN)。(1)只有键的是_(填序号，下同)；既有键又有键的是_。(2)含有由两个原子的s轨道重叠形成的键的是_。(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轨道重叠形成的键的是_。解析(1)单键只有键，双键或三键才含有键
6、，故只有键的是；既有键又有键的是。(2)H原子只有s轨道，题给物质中含有由两个原子的s轨道重叠形成的键的只有H2。(3)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的键的有。(4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的键，说明构成这种键的原子中一定没有H原子，故正确答案为。答案(1)(2)(3)(4)键与键的比较观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构回答：(1)乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个键和几个键组成？提示：乙烷分子由7个键组成；乙烯分子由5个键和1个键组成；乙炔分子由3个键和2个键组成。(2)乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼呢？提示：乙烯的碳碳双键和乙炔的碳
7、碳三键中分别含有1个和2个键，键原子轨道重叠程度小，不稳定，容易断裂。而乙烷中没有键，键稳定，不易断裂。(3) H原子和H原子、H原子和Cl原子、Cl原子和Cl原子分别均以键结合成H2、HCl和Cl2分子，共价键轨道完全相同吗？提示：不相同。H原子的未成对电子位于1s轨道，Cl原子的未成对电子位于3p轨道，即H原子和H原子成键以1s和1s轨道“头碰头”重叠，H原子和Cl原子以1s和3p轨道“头碰头”重叠，Cl原子和Cl原子以3p和3p轨道“头碰头”重叠。1键与键的比较共价键类型键键电子云重叠方式沿键轴方向相对重叠沿键轴方向平行重叠电子云重叠部位两原子核之间，在键轴处键轴上方和下方，键轴处为零电
8、子云重叠程度大小示意图键的强度较大较小化学活泼性不活泼活泼成键规律共价单键是键；共价双键中一个是键，一个是键；共价三键中一个是键，两个是键2.对于键和键应特别注意的问题(1)s轨道与s轨道形成键时，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)因s轨道是球形的，故s轨道与s轨道形成键时，无方向性。两个s轨道只能形成键，不能形成键。(3)两个原子间可以只形成键，但不能只形成键。1有关CH2=CHCN分子中所含化学键数目的说法正确的是()A3个键，3个键 B4个键，3个键C6个键，2个键D6个键，3个键D共价单键为键，双键中含1个键和1个键，三键中含1个键和2个键，故CH2=CHC
9、N分子中含6个键和3个键。2关于键和键的比较，下列说法不正确的是()A键是轴对称的，键是镜面对称的B键是“头碰头”式重叠，键是“肩并肩”式重叠C键不能断裂，键容易断裂D氢原子只能形成键，氧原子可以形成键和键C键较稳定，不易断裂，而不是不能断裂。分子中键与键的判断方法根据成键原子的价电子数来判断能形成几个共用电子对。如果只有一个共用电子对，则该共价键一定是键；如果形成多个共用电子对时，则先形成1个键，另外的原子轨道形成键。键参数的应用键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键长和键角是描述分子空间结构的参数。一般来说，如果知道分子中的键长和键角，这个分子的空间结构就确定了。如NH3分子的HNH键角是
10、107，NH的键长是101 pm，就可以断定NH3分子是三角锥形分子，如图(1)根据元素周期律可知NH3的稳定性强于PH3，你能利用键参数加以解释吗？提示：键长：NHPH，键能：NHPH，因此NH3更稳定。(2)一般来说，键长越短，键能越大。但FF键长短，键能小，请思考其原因。提示：氟原子的半径很小，因此其键长短，而由于键长短，两个氟原子形成共价键时，原子核之间的距离很近，排斥力很大，因此键能不大，F2的稳定性差，很容易与其他物质反应。1共价键参数的应用(1)键能的应用表示共价键的强弱键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定。判断分子的稳定性结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越
11、稳定。判断化学反应的能量变化在化学反应中，旧化学键的断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，因此反应焓变与键能的关系为H反应物键能总和生成物键能总和；H0时，为放热反应；H0时，为吸热反应。(2)键长的应用一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子越稳定。键长的比较方法a根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。b根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长双键键长三键键长。(3)键角的应用键长和键角决定分子的空间结构常见分子的键角与分子空间结构化学式结构式键角空间结构CO2O=C=O180直线形NH3107三角锥形H2O105V形BF3120平面三角形
12、CH410928正四面体形2.共价键强弱的判断(1)由原子半径和共用电子对数判断：成键原子的原子半径越小，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。(2)由键能判断：共价键的键能越大，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越大。(3)由键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越大。(4)由电负性判断：元素的电负性越大，该元素的原子对共用电子对的吸引力越大，形成的共价键越稳定。3下列说法正确的是()A分子的结构是由键角决定的B共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定CCF4、CCl4、CBr4、CI4中CX(XF、Cl、Br、I)的键长、键角均相
13、等DH2O分子中两个OH的键角为180B分子的结构是由键角、键长共同决定的，A项错误；由于F、Cl、Br、I的原子半径不同，故CX(XF、Cl、Br、I)键的键长不相等，C项错误；H2O分子中两个OH的键角为105，D项错误。4下列事实不能用键能的大小来解释的是()A氮元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定B稀有气体一般难发生反应CHF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱DHF比H2O稳定B由于N2分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，没有化学键；卤族元素从F到I，原子半径逐渐增大，其氢化物中化学键的键长逐渐变长，键能逐渐变小
14、，所以稳定性：HFHClHBrHI；由于HF的键能大于HO，所以稳定性：HFH2O。由分子构成的物质，其熔、沸点与共价键的键能和键长无关。而分子的稳定性，由键长和键能决定。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D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，自旋方向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。2下列分子中的键是由一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是()AH2 BHClCCl2DN2BH2中的键是
15、ss 键，Cl2、N2中的键都是pp 键。3下列说法正确的是()A若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的饱和性B基态C原子有两个未成对电子，所以只能形成两个共价键C所有共价键都有方向性D两个原子轨道发生重叠后，两核间的电子不仅仅在两核之间，而是绕两个原子核运动A如在形成CH4分子的过程中，碳原子2s轨道中的1个电子被激发到2p轨道中，此时碳原子有4个未成对电子，形成4个共价键，B错误；H2分子中的s轨道成键时，因s轨道为球形，故H2分子中的HH共价键无方向性，C错误；两个原子轨道重叠后，电子在核间出现的概率增大，但不是绕两个原子核运动，D错误。4下列说法中正确的是()A双原子分子中化学键
16、键能越大，分子越稳定B双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定C双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定D在双键中，键的键能要小于键A共价键键能越大、键长越短，分子越稳定，A正确，B错误；在双原子分子中没有键角，且分子稳定性与键角无关，C错误；一般键的重叠程度大于键，键的键能大于键，D错误。5碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：化学键CCCHCOSiSiSiHSiO键能kJmol1356413336226318452回答下列问题：(1)通常条件下，比较CH4和SiH4的稳定性强弱：_。(2)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是_。(3)Si
17、H4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是_。解析(1)因为CH的键能大于SiH键的键能，所以CH4比SiH4稳定。(2)CC和CH的键能比SiH和SiSi的键能都大，因此烷烃比较稳定，而硅烷中SiSi和SiH的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以形成。(3)CH的键能大于CO的，CH比CO稳定，而SiH的键能却远小于SiO的，所以SiH键不稳定而倾向于形成稳定性更强的SiO。答案(1)CH4比SiH4稳定(2)CC和CH的键能较强，不易断裂，所以形成的烷烃比较稳定，而硅烷中SiSi和SiH的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以形成(3)CH的键能大于CO，CH比CO稳定，而SiH的键能却远小于SiO，所以SiH不稳定而倾向于形成稳定性更强的SiO
