1、第一节第一节 共价键共价键 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。 课堂互动讲练课堂互动讲练 课前自主学案课前自主学案 知能优化训练知能优化训练 第第 一一 节节 共共 价价 键键 课前自主学案课前自主学案 一、共价键一、共价键 1概念概念 原子间通过原子间通过_形成的化学键。形成的化学键。 共用电子对共用电子对 2特征特征 饱和性饱和性决定分子的组成决定分子的组成 方向性方向性决定分子
2、的立体构型决定分子的立体构型 3类型类型 (1)键键 形成形成 成键原子的成键原子的s轨道或轨道或p轨道轨道 “_”重叠而形成重叠而形成 类类 型型 ss型型 sp型型 pp型型 头碰头头碰头 特特 征征 以形成化学键的两原子核的以形成化学键的两原子核的_为轴为轴 作旋转操作，共价键电子云的图形作旋转操作，共价键电子云的图形 _，这种特征称为，这种特征称为_； 键的强度键的强度_ 连线连线 不变不变 轴对称轴对称 较大较大 (2)键键 形成形成 由两个原子的由两个原子的p轨道轨道“_”重重 叠形成叠形成 pp 键键 特征特征 键的电子云具有键的电子云具有_性，即性，即 每个每个键的电子云由两块
3、组成，分别位于键的电子云由两块组成，分别位于 由由_构成平面的两侧，如果构成平面的两侧，如果 以它们之间包含原子核的平面为镜面，它以它们之间包含原子核的平面为镜面，它 们互为们互为_；键键_旋旋 转；不如转；不如键牢固，较易键牢固，较易_ 肩并肩肩并肩 镜像对称镜像对称 两原子核两原子核 镜像镜像 不能不能 断裂断裂 思考感悟思考感悟 1.所有的共价键都有方向性吗？所有的共价键都有方向性吗？ 【提示提示】 并不是所有的共价键都有方向性，并不是所有的共价键都有方向性， 如如ss 键就没有方向性。键就没有方向性。 二、键参数二、键参数键能、键长与键角键能、键长与键角 概念概念 作用作用 键键 能能
4、 _原子形成原子形成1 mol化学键化学键_的的 最低能量最低能量 键能越大，键越键能越大，键越 _，越不易，越不易 _ 键键 长长 形成共价键的两个原子形成共价键的两个原子 之间的之间的_ 键长越短，键能键长越短，键能 _，键越，键越 _ 键键 角角 两个两个_之间的之间的 夹角夹角 表明共价键有表明共价键有 _，决定，决定 分子的分子的_ 气态基态气态基态 释放释放 稳定稳定 被打断被打断 核间距核间距 共价键共价键 越大越大 稳定稳定 方向性方向性 立体构型立体构型 思考感悟思考感悟 2试从键长和键能的角度分析卤素氢化物稳定性试从键长和键能的角度分析卤素氢化物稳定性 逐渐减弱的原因。逐渐
5、减弱的原因。 【提示提示】 卤素原子从卤素原子从F到到I原子半径逐渐增大，原子半径逐渐增大， 分别与分别与H原子形成共价键时，按原子形成共价键时，按HF、HCl、H Br、HI，键长逐渐增长，键能逐渐减小，故，键长逐渐增长，键能逐渐减小，故 分子的稳定性逐渐减弱。分子的稳定性逐渐减弱。 三、等电子原理三、等电子原理 1等电子原理及等电子体等电子原理及等电子体 等电子原理：等电子原理：_相同、相同、_ 相同的分子具有相似的相同的分子具有相似的_，它们，它们 的许多性质是相近的。的许多性质是相近的。 满足等电子原理的分子称为等电子体。满足等电子原理的分子称为等电子体。 原子总数原子总数 价电子总数
6、价电子总数 化学键特征化学键特征 2等电子体实例等电子体实例 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：数，属于等电子体，其性质对比如下： 分子分子 熔点熔点/ 沸点沸点/ 在水中的溶解在水中的溶解 度度(室温室温) 分子解离能分子解离能 /kJ mol 1 分子的价分子的价 电子总数电子总数 CO 205.05 191.49 2.3 mL 1075 10 N2 210.00 195.81 1.6 mL 946 10 思考感悟思考感悟 3.根据所学知识和等电子原理，试举出几种等电根据所学知识和等电子原理，试举出几种等电
7、子体。子体。 【提示提示】 H2O和和H2S，SO2和和O3，CO2和和CS2， 卤素的氢化物。卤素的氢化物。 课堂互动讲练课堂互动讲练 共价键的特征和类型共价键的特征和类型 1共价键的特征共价键的特征 (1)饱和性饱和性 因为每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定因为每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定 的，因此在共价键的形成过程中，一个原子中的一的，因此在共价键的形成过程中，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，
8、即每个原子所能形成共价键的总电子配对成键了，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。具有饱和性。 (2)方向性方向性 除除s轨道是球形对称的外，其他的原子轨道在空轨道是球形对称的外，其他的原子轨道在空 间都具有一定的分布特点。在形成共价键时，间都具有一定的分布特点。在形成共价键时， 原子轨道重叠的愈多，电子在核间出现的概率原子轨道重叠的愈多，电子在核间出现的概率 越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键越大，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，将尽可能沿着电子出现
9、概率最大的方向形成， 所以共价键具有方向性。所以共价键具有方向性。 2类型类型 分类标准分类标准 类型类型 共用电子对数共用电子对数 单键、双键、三键单键、双键、三键 共用电子对的偏移程度共用电子对的偏移程度 极性键、非极性键极性键、非极性键 原子轨道重叠方式原子轨道重叠方式 键、键、键键 3.键与键与键键 键类型键类型 键键 键键 原子轨道重原子轨道重 叠方式叠方式 沿键轴方向沿键轴方向“ 头碰头头碰头”重叠重叠 沿键轴方向沿键轴方向“肩肩 并肩并肩”重叠重叠 原子轨道重原子轨道重 叠部位叠部位 两原子核之间，两原子核之间， 在键轴处在键轴处 键轴上方和下方，键轴上方和下方， 键轴处为零键轴
10、处为零 原子轨道重原子轨道重 叠程度叠程度 大大 小小 键的强度键的强度 较大较大 较小较小 特别提醒：特别提醒：(1)s轨道与轨道与s轨道重叠形成轨道重叠形成键时，电键时，电 子不是只在两核间运动，而是电子在两核间出现子不是只在两核间运动，而是电子在两核间出现 的概率增大。的概率增大。 (2)因因s轨道是球形的，故轨道是球形的，故s轨道和轨道和s轨道形成轨道形成键时，键时， 无方向性。两个无方向性。两个s轨道只能形成轨道只能形成键，不能形成键，不能形成 键。键。 (3)两个原子间可以只形成两个原子间可以只形成键，但不能只形成键，但不能只形成 键。键。 例例1 下列关于共价键的说法下列关于共价
11、键的说法不不 正确的是正确的是( ) AH2S 分子中两个共价键的键角接近分子中两个共价键的键角接近 90 的原的原 因是共价键有方向性因是共价键有方向性 BN2分子中有分子中有 1 个个 键，两个键，两个 键键 C两个原子形成共价键时至少有两个原子形成共价键时至少有 1 个个 键键 D在双键中，在双键中， 键的键能小于键的键能小于 键的键能键的键能 【解析解析】 A项项S原子的价电子构型是原子的价电子构型是3s23p4，有，有2 个未成对电子，并且分布在相互垂直的个未成对电子，并且分布在相互垂直的3px和和3py轨轨 道中，当与两个道中，当与两个H原子配对成键时，形成的两个共原子配对成键时，
12、形成的两个共 价键间夹角接近价键间夹角接近90，这体现了共价键的方向性，这体现了共价键的方向性， 是由轨道的伸展方向决定的。是由轨道的伸展方向决定的。B项项N2分子中有三个分子中有三个 化学键，其中有一个化学键，其中有一个键、两个键、两个键。键。C项，两个原项，两个原 子形成的共价键，首先有一个子形成的共价键，首先有一个键，其余为键，其余为键。键。D 项，项，键的重叠程度比键的重叠程度比键大，故键能键大，故键能键大于键大于键。键。 【答案答案】 D 【规律方法规律方法】 、键存在的规律键存在的规律 (1)共价单键全部是共价单键全部是键。键。 (2)共价双键中，一个是共价双键中，一个是键，一个是
13、键，一个是键。键。 (3)共价三键中，一个是共价三键中，一个是键，两个是键，两个是键。键。 变式训练变式训练1 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 解析：解析：选选C。乙醇的结构式为。乙醇的结构式为 共含有共含有8个共价键，其中个共价键，其中CH、CO、OH 键为极性键，共键为极性键，共7个，个，CC键为非极性键。由键为非极性键。由 于全为单键，故无于全为单键，故无键。键。 键参数与分子性质键参数与分子性质 1一般来讲，形成
14、共价键的两原子半径之和越一般来讲，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。该共价键的分子越稳定。 如如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对中，分子的共用电子对 数相同数相同(1对对)，因，因F、Cl、Br、I的原子半径依次的原子半径依次 增大，故共价键牢固程度增大，故共价键牢固程度HFHClH BrHI，因此，稳定性，因此，稳定性HFHClHBrHI。 2键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。 3键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键键能与键长是衡量
15、共价键稳定性的参数，键 角是描述分子立体构型的参数。一般来说，如果角是描述分子立体构型的参数。一般来说，如果 知道分子中的键长和键角，这个分子的立体构型知道分子中的键长和键角，这个分子的立体构型 就确定了。如氨分子的就确定了。如氨分子的HNH键角是键角是107， NH键的键长是键的键长是101 pm，就可以断定氨分子是，就可以断定氨分子是 三角锥形分子，如图：三角锥形分子，如图： 4FF键键长短，键能小的解释键键长短，键能小的解释 氟原子的半径很小，因此其键长短，而由于键长氟原子的半径很小，因此其键长短，而由于键长 短，两氟原子形成共价键时，原子核之间的距离短，两氟原子形成共价键时，原子核之间
16、的距离 很近，排斥力很大，因此键能不大，很近，排斥力很大，因此键能不大，F2的稳定性的稳定性 差，很容易与其他物质反应。差，很容易与其他物质反应。 特别提醒：特别提醒：(1)通过键长、键角可以判断分子的立通过键长、键角可以判断分子的立 体构型。体构型。 (2)键长不是成键两原子半径的和，而是小于其半键长不是成键两原子半径的和，而是小于其半 径的和。径的和。 5键能与化学反应的能量变化关系键能与化学反应的能量变化关系 (1)化学反应过程中，旧键断裂吸收的总能量大于新化学反应过程中，旧键断裂吸收的总能量大于新 键形成所放出的总能量，则反应为吸热反应，吸热键形成所放出的总能量，则反应为吸热反应，吸热
17、 反应使反应体系的能量增加，故规定反应的热量变反应使反应体系的能量增加，故规定反应的热量变 化化H为为“”。 化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量小于新化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量小于新 键形成放出的总能量，则反应为放热反应，放热反键形成放出的总能量，则反应为放热反应，放热反 应使反应体系的能量降低，故规定反应的热量变化应使反应体系的能量降低，故规定反应的热量变化 H为为“”。 (2)利用键能计算反应的热量变化利用键能计算反应的热量变化(H) H反应物的键能总和生成物的键能总和。反应物的键能总和生成物的键能总和。 例例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氧键
18、之间的键 长和键能数据如下表，其中长和键能数据如下表，其中X、Y的键能数据尚的键能数据尚 未测定，但可根据规律推导键能的大小顺序为未测定，但可根据规律推导键能的大小顺序为W ZYX。该规律是。该规律是( ) 氧氧氧键氧键 数据数据 O2 2 O 2 O2 O 2 键长键长/10 12 m 149 128 121 112 键能键能/kJ mol 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
19、 【思路点拨思路点拨】 解答本题要注意以下两点：解答本题要注意以下两点： (1)键长越长键能越小。键长越长键能越小。 (2)共价键的本质：自旋方向相反的未成对电子形共价键的本质：自旋方向相反的未成对电子形 成共用电子对时，原子轨道发生重叠。成共用电子对时，原子轨道发生重叠。 【解析】【解析】 电子数由多到少的顺序为：电子数由多到少的顺序为：O2 2 O 2 O2O 2，键能大小顺序为 ，键能大小顺序为 WZYX，A 项错误；这些微粒都是项错误；这些微粒都是 O 成键，无偏移，成键，无偏移，D 项项 错误；关于错误；关于 C 项，对于这些微粒在成键时所用项，对于这些微粒在成键时所用 电子情况，题
20、中无信息，已有的知识中也没有，电子情况，题中无信息，已有的知识中也没有， 说明这不是本题考查的知识点。说明这不是本题考查的知识点。 【答案答案】 B 【误区警示误区警示】 (1)键能与键长反映键的强弱程键能与键长反映键的强弱程 度，键长与键角用来描述分子的立体构型。度，键长与键角用来描述分子的立体构型。 (2)对键能的概念把握不准，容易忽略键能概念对键能的概念把握不准，容易忽略键能概念 中的前提条件中的前提条件气态基态原子。气态基态原子。 变式训练变式训练2 (2011年黄冈高二检测年黄冈高二检测)能够用键能能够用键能 的大小作为主要依据来解释的是的大小作为主要依据来解释的是( ) A常温常压
21、下氯气呈气态而溴单质呈液态常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液态 B硝酸是挥发性酸，而硫酸、磷酸是不挥发性硝酸是挥发性酸，而硫酸、磷酸是不挥发性 酸酸 C稀有气体一般难发生化学反应稀有气体一般难发生化学反应 D空气中氮气的化学性质比氧气稳定空气中氮气的化学性质比氧气稳定 解析：解析：选选D。共价分子构成物质的状态与分子内共。共价分子构成物质的状态与分子内共 价键的键能无关；物质的挥发性与分子内键能的大价键的键能无关；物质的挥发性与分子内键能的大 小无关；稀有气体是单原子分子，无化学键，难发小无关；稀有气体是单原子分子，无化学键，难发 生化学反应的原因是它们的价电子已形成稳定结构；生化学反应的原因是它们的价电子已形成稳定结构； 氮气比氧气稳定是由于氮气比氧气稳定是由于N2分子中形成共价键的键能分子中形成共价键的键能 (946 kJ/mol)比比O2分子中共价键键能分子中共价键键能(497.3 kJ/mol) 大，在化学反应中更难于断裂。大，在化学反应中更难于断裂。
