第二章第一节　共价键 第1课时　共价键（共82张ppt）

(共82张PPT)
共价键的形成与特征 / 共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类) / 随堂演练　知识落实 / 课时对点练
共价键
第二章
第1课时
核心素养
发展目标
1.能从微观角度分析形成共价键的微粒、类型，能辨识物质中含有的共价键。
2.理解共价键中σ键和π键的区别，建立σ键和π键的思维模型，熟练判断分子中σ键和π键的存在及个数。
内容索引
一、共价键的形成与特征
二、共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)
随堂演练　知识落实
课时对点练
共价键的形成与特征
一
1.共价键的形成
(1)概念：原子间通过 所形成的相互作用。
(2)成键的粒子：一般为 原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。
(3)本质：原子间通过 (即原子轨道重叠)产生的强烈作用。
共用电子对
非金属
共用电子对
2.共价键的特征
(1)饱和性
按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个 ，便可和几个 电子配对成键，这就是共价键的饱和性。
未成对电子
自旋状态相反的
(2)方向性
除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。在形成共价键时，原子轨道重叠的越多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性，如图所示。
正误判断
(1)形成共价键后体系的能量降低，趋于稳定(　　)
(2)共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的(　　)
(3)共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系(　　)
(4)共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的(　　)
√
√
√
√
1.水分子中的共价键是哪些原子形成的？为什么水分子中的三个原子不在一条直线上？
提示　水分子中的共价键是由O原子和H原子形成的单键；共价键的方向性导致水分子中的三个原子不在一条直线上。
深度思考
2.NH3分子中为什么N原子是1个，而H原子为3个？
提示　 N和H原子的电子式分别为 和 ，N原子最外层有3个未成对电子，H原子有1个未成对电子，形成共价键时每个N原子只需与3个H原子分别形成3个共用电子对即可达到稳定状态，共价键达到饱和，从而决定了分子中H原子个数。
深度思考
3.从电负性的角度理解共价键、离子键的形成条件，完成表中内容。
深度思考
原子 Na Cl H Cl C O
电负性 0.9 3.0 2.1 3.0 2.5 3.5
电负性之差 (绝对值) 结论：当元素的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是______键；而______键是元素的电负性相差不大的原子之间形成的化学键。
2.1
0.9
1.0
离子
共价
应用体验
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.两原子体积大小要适中
两原子形成共价键时，原子轨道在两个原子核间重叠，即电子在两核之间出现的概率更大；两原子原子轨道重叠越多，键越牢固，体系的能量也越低；原子的体积大小与能否形成共价键无必然联系。
√
2.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的空间结构一样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
√
Cl2是双原子分子，H2S是三原子分子，这是由共价键的饱和性决定的，A不正确；
氢气中的共价键没有方向性，C正确；
两原子轨道发生重叠后，电子在两核间出现的概率增大，D不正确。
3.下列各组物质中，所有化学键都是共价键的是
A.H2S和Na2O2 B.H2O2和CaF2
C.NH3和N2 D.HNO3和NaCl
√
A项，Na2O2中既有离子键又有O—O共价键，不符合题意；
B项，CaF2中只有离子键，不符合题意；
D项，NaCl中只有离子键，不符合题意。
易错提醒
对于共价键的错误认识
(1)共价键不仅存在于共价化合物中，也可以存在于离子化合物中，如NaOH、NH4Cl中都含有共价键，还可以存在于非金属单质中，如H2、O3等。
(2)非金属元素之间并不是只形成共价键，也可以形成离子键，如铵盐(NH4NO3)只由非金属元素组成，但是含有离子键。
(3)活泼的金属元素和非金属元素之间也可以形成共价键，如AlCl3中只有共价键。
(4)所有共价键都有饱和性，但并不是所有的共价键都有方向性，如s-s σ键就没有方向性。
返回
共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)
二
1.σ键
形成 由两个原子的s轨道或p轨道“ ”重叠形成
类型 s-s型
s-p型
p-p型
特征 以形成化学键的两原子核的 为轴做旋转操作，共价键的电子云的图形 ，这种特征称为 ；σ键的强度_____
连线
头碰头
不变
轴对称
较大
2.π键
形成 由两个原子的p轨道“ ”重叠形成
p-p π键
特征 π键的电子云具有 性，即每个π键的电子云由两块组成，分别位于由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 ；π键 旋转；不如σ键 ，较易_____
肩并肩
镜面对称
镜像
不能
牢固
断裂
3.判断σ键、π键的一般规律
共价单键为 键；共价双键中有一个 键、一个 键；共价三键由一个 键和两个 键构成。
σ
σ
π
σ
π
正误判断
(1)氢原子和氟原子、氯原子均可以以σ键相结合，其成键轨道完全相同
(　　)
(2)1 mol丙酮( )分子中含有σ键的数目为9×6.02×1023(　　)
(3)N2分子里有一个σ键和一个π键(　　)
√
×
×
1.画出氮原子的轨道表示式，并说明氮分子中的N≡N是由哪些类型的共价键构成的？
提示　 ，在2p能级上有三个未成对电子，分别占据2px、2py、2pz三个原子轨道，当两个氮原子结合成氮分子时，两个氮原子的2px轨道沿x轴方向以“头碰头”的方式发生重叠，形成一个σ键；同时2py-2py和2pz-2pz轨道只能
以相互平行的“肩并肩”的方式发
生重叠，形成两个π键。
深度思考
2.观察如图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构，并回答下列问题。
提示　乙烷：7个σ键；乙烯：5个σ键和1个π键；乙炔：3个σ键和2个π键。
深度思考
(1)它们的分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成？
(2)乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼？
提示　乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含1个和2个π键，π键原子轨道重叠程度小，不牢固，容易断裂；而乙烷中没有π键，σ键牢固，不易断裂。
深度思考
(3)在气体单质分子中，一定含有σ键，可能含有π键吗？
提示　稀有气体的单质分子中不含化学键；多原子分子中一定含有σ键，可能含有π键。
深度思考
应用体验
1.下列说法对σ键和π键的认识不正确的是
A.分子中只要含有共价键，则至少含有一个σ键
B.s-s σ键、p-p σ键与s-p σ键都是轴对称的
C.p-p σ键和p-p π键的重叠方式是相同的
D.含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者
√
单键为σ键，双键和三键中均含1个σ键，所以分子中只要含有共价键，则至少含有一个σ键，故A正确；
因s-s σ键、p-p σ键与s-p σ键均为“头碰头”重叠，则均为轴对称，故B正确；
p-p σ键和p-p π键的重叠方式是不相同的，p-p σ键是“头碰头”重叠而p-p π键是“肩并肩”重叠，故C错误；
π键不稳定，易断裂，则含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者，故D正确。
2.丁烯二酸(HOOCCH==CHCOOH)分子结构中含有σ键、π键的个数分别是
A.4个σ键，1个π键 B.11个σ键，3个π键
C.4个σ键，3个π键 D.9个σ键，5个π键
分子中含有1个C==C,2个C==O、2个C—H、2个C—O、2个C—C、2个O—H，其中C==C、C==O均含有1个σ键、1个π键，其他都为σ键，则分子中含有11个σ键、3个π键。
√
3.有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。
(1)只有σ键的是______________(填序号，下同)；既有σ键又有π键的是________。
单键只有σ键，双键或三键才含有π键，故只有σ键的是①②③⑥⑦⑧；既有σ键又有π键的是④⑤⑨。
①②③⑥⑦⑧
④⑤⑨
(2)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是_____。
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σ键的只有H2。
⑦
(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σ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σ键的是______________。
①③⑤⑥⑧⑨
②④⑤⑥⑧⑨
特别提醒
共价键的分类
返回
按共用电子对的数目
共价单键——σ键
共价双键——1个σ键、1个π键
共价三键——1个σ键、2个π键
按原子轨道重叠方式
σ键 电子云图形呈轴对称
π键 电子云图形呈镜面对称
随堂演练　知识落实
1.(2022·乌鲁木齐市第八中学高二期中)下列说法正确的是
A.所有的共价键都具有方向性
B.某原子跟其他原子形成共价键时，其共价键数一定等于该元素原子的
价电子数
C.基态C原子有两个未成对电子，所以最多只能形成2个共价键
D.1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子，是由共价键的饱
和性决定的
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非金属元素的原子形成的共价键数目一般等于该原子最外层未成对电子数，不能说一定等于该元素原子的价电子数，故B不正确；
在形成CH4分子的过程中，碳原子2s轨道中的1个电子激发到2p空轨道上，形成了4个未成对电子，C不正确；
N原子最外层2p轨道上共有3个未成对电子，1个N原子可以与3个H原子结合形成NH3，此时共价键饱和，D正确。
4
5
2.下列有关σ键和π键的说法错误的是
A.π键是原子轨道以“肩并肩”方式重叠形成的共价键
B.当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键
C.σ键较π键稳定
D.苯分子中含有12个σ键和3个π键
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3.下列分子中存在的共价键类型完全相同(从σ键、π键的形成方式角度分析)的是
A.CH4与NH3 B.C2H6与C2H4
C.H2与Cl2 D.Cl2与N2
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CH4与NH3分子中全是s-p σ键，A正确；
C2H6中只存在σ键，而C2H4中存在σ键和π键，B错误；
H2中为s-s σ键，Cl2中为p-p σ键，C错误；
Cl2中只存在σ键，而N2中存在σ键和π键，D错误。
4.在N2F2分子中，所有原子均符合8电子稳定结构，则该分子中两个氮原子之间的键型构成是
A.仅有一个σ键
B.仅有一个π键
C.一个σ键，一个π键
D.一个σ键，两个π键
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由题给条件所有原子均符合8电子稳定结构可知，其结构式应为F—N==N—F，则两个氮原子之间为氮氮双键，含有一个σ键和一个π键。
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5.(1) 分子中σ键和π键的比例为________。
9∶1
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共价单键是σ键，共价双键中含有1个π键、1个σ键，又因分子两边的单键碳原子还分别含有2个C—H，所以σ键和π键的比例为9∶1。
(2)已知反应N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(l)，若该反应中有4 mol N—H断裂，则形成的π键的数目为_____。
3NA
若该反应中有4 mol N—H断裂，则生成1.5 mol氮气，形成π键的数目为3NA。
返回
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课时对点练
题组一　共价键的形成与特征
1.下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是
A.H2O2(过氧化氢)：H—O==O—H
B.N2H4(肼)：
C.C2H5SH(乙硫醇)：
D.SiHCl3(三氯氢硅)：
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由共价键的饱和性可知：C、Si均形成4个共价键，H形成1个共价键，N形成3个共价键，O、S均形成2个共价键。A项中O原子间是双键，且每个氧原子与1个氢原子再形成1个单键，即每个氧原子形成3个共价键，与其饱和性不相符。
2.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.原子轨道在空间都具有方向性
D.两个原子轨道发生重叠后，两核中的电子不仅存在于两核之间，还会
绕两核运动
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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；
两个原子轨道发生重叠后，只有共用电子对在两核之间绕两个原子核运动，D项错误。
3.从电负性的角度来判断下列元素的原子之间易形成共价键的是
A.K和Cl B.H和F
C.K和F D.Ca和O
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一般电负性相差不大的非金属元素原子之间容易形成共价键。
题组二　共价键的类型及判断
4.下列有关σ键和π键的说法错误的是
A.H只能形成σ键，O可以形成σ键和π键
B.两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键
C.有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键
D.在分子中，化学键可能只有π键而没有σ键
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单键为σ键，而双键、三键中有σ键和π键，则有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键，如HCl，故C正确；
共价键中一定含σ键，则在分子中，化学键可能只有σ键，而没有π键，故D错误。
5.下列物质的分子中既有σ键又有π键，并含有非极性键的是
①NH3　②N2　③H2O　④HCl　⑤C2H4　⑥C2H2
A.②⑤⑥ B.①②⑤⑥
C.②③④ D.②④⑥
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①NH3中存在H—N，只有σ键，故错误；
②N2的结构式为N≡N，含有σ键和π键，N与N之间为非极性键，故正确；
③H2O中只存在H—O，即只有σ键，故错误；
④HCl的结构式为H—Cl，只存在σ键，故错误；
⑤C2H4中的氢原子和碳原子之间存在共价单键、碳碳之间存在共价双键，含有σ键和π键，C与C之间为非极性键，故正确；
⑥C2H2中的氢原子和碳原子之间存在共价单键、碳碳之间存在共价三键，所以含有σ键和π键，C与C之间为非极性键，故正确。
6.(2022·成都高二期中)某有机物的结构简式为HC≡CCH2CH==CH2，则该有机物分子中含有的σ键和π键的数目分别为
A.11、3 B.10、3
C.11、4 D.10、4
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单键全部为σ键，双键中有1个σ键和1个π键，三键中有1个σ键和2个π键，故该有机物分子中的C—H σ键有6个，C—C σ键有4个，因此σ键总数为10个，π键总数为3个，故B正确。
√
7.化合物X是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式为 ，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是
A.X分子中只有极性键，没有非极性键
B.1个X分子中的共用电子对数目为11
C.1 mol X分子中所含的σ键数目为10NA
D.X是共价化合物
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N—N是非极性键，A项不正确；
1个X分子中存在12个共用电子对，11个σ键，B、C项均不正确；
X分子中只有共价键，故X是共价化合物，D项正确。
8.据报道，大气中存在一种潜在的温室气体SF5—CF3(结构如图)，虽然其数量有限，但它是已知气体中吸热最高的。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是s-p σ键
C.分子中不是所有原子都满足8电子稳定结构
D.0.1 mol SF5—CF3分子中电子数为8 mol
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该分子中只有共价单键，则分子中只有σ键，没有π键，故A错误；
C—F是p-p σ键，故B错误；
一个SF5—CF3分子中有94个电子，则0.1 mol SF5—CF3分子中电子数为9.4 mol，故D错误。
9.碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图所示。下列有关该物质的说法正确的是
A.分子中含6个σ键
B.分子式为C3H2O3
C.分子中只有极性键
D.8.6 g该物质完全燃烧得到6.72 L CO2
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根据题图中该分子的结构可知该物质的分子式为C3H2O3，1个分子中含有4个C—O、1个C==C、2个C—H、1个C==O，其中单键均为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，因此分子中含8个σ键，故A错误、B正确；
该分子中的C—H、C—O等为极性键，C==C为非极性键，故C错误；
未给出CO2所处的状态，不能根据其物质的量计算体积，故D错误。
10.下列化学反应所断裂的共价键中，仅仅断裂σ键的是
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氮气中π键断裂，故A不选；
乙炔中π键断裂，故B不选；
氯气、氢气中均为σ键断裂，故C选；
乙烯中π键断裂，故D不选。
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11. N2的结构可以表示为 ，CO的结构可以表示为 ，其中椭圆框表示π键，·表示对应原子提供的电子。下列说法错误的是
A.N2分子与CO分子中都含σ键和π键
B.N2分子与CO分子中的π键不完全相同
C.电负性：CD.N2分子中含有2个π键，CO分子中含有1个π键
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从题图可以看出，N2分子与CO分子均含有1个σ键和2个π键，
A项正确、D项错误；
N2分子中的π键是由每个氮原子各提供一个p电子以“肩并肩”的方式形成的，而CO分子中的一个π键是由O原子单方面提供电子对形成的，B项正确；
同一周期元素从左到右，电负性逐渐增大，故电负性：C12.由前10号元素组成的物质T和X，有如图所示的转化关系。X不稳定，易分解。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列有关说法正确的是
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A.为使该转化成功进行，Y可以是酸性KMnO4溶液
B.等物质的量的T、X分子中含有π键的数目均为NA
C.X分子中含有的σ键个数是T分子中含有的σ键个数的2倍
D.T分子中只含有极性键，X分子中既含有极性键又含有非极性键
√
由题图可知，T为HCHO，X不稳定，易分解，则X为H2CO3，Y为氧化剂，可以选择酸性KMnO4溶液，A项正确；
等物质的量并不一定是1 mol，B项错误；
1个X分子中含有的σ键个数为5,1个T分子中含有的σ键个数为3，C项错误；
T、X分子中均只含有极性键，无非极性键，D项错误。
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13.分析下列化学式中画横线的元素，选出符合要求的物质填空。
A.NH3　B.H2O　C.HCl　 D.CH4　E.C2H6　F.N2
(1)所有的价电子都参与形成共价键的是_____(填字母，下同)。
(2)只有一个价电子参与形成共价键的是___。
(3)最外层有未参与成键的电子对的是_______。
(4)既有σ键又有π键的是____。
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15
16
NH3中氮原子与3个氢原子形成3个σ键，还有一对不成键电子；H2O中氧原子与2个氢原子形成2个σ键，还有两对不成键电子；HCl中氯原子与1个氢原子形成1个σ键，还有三对不成键电子；CH4中碳原子与4个氢原子形成4个σ键，所有价电子都参与成键；C2H6中碳原子分别与3个氢原子及另1个碳原子形成4个σ键，所有电子都参与成键；N2中1个氮原子与另1个氮原子形成1个σ键，2个π键，还有一对不成键电子。
14.回答下列问题：
(1)1 mol CO2中含有的σ键数目为______。
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9
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11
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16
2NA
CO2分子内含有碳氧双键，双键中一个是σ键，另一个是π键，则1 mol CO2中含有的σ键数目为2NA。
(2)已知CO和CN－与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为________。HCN分子中σ键与π键数目之比为________。
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16
1∶2
1∶1
N2的结构式为N≡N，推知CO的结构式为C≡O，含有1个σ键，2个π键。CN－的结构式为[C≡N]－，HCN分子的结构式为H—C≡N，H—C≡N分子中σ键与π键均为2个。
(3)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子，该分子中σ键与π键的个数之比为______。
1
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6
7
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11
12
13
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15
16
5∶1
设C、H元素形成的化合物的分子式为CmHn，则6m＋n＝16，且n<2m＋2，
解之得m＝2，n＝4，即C2H4，结构式为 ，单键为σ键，双键
有1个σ键和1个π键，所以1个C2H4分子中共含有5个σ键和1个π键。
(4)1 mol乙醛分子中含有 σ键的数目为_______，1个CO(NH2)2分子中含有σ键的个数为_____。
1
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14
15
16
6NA
7
乙醛与CO(NH2)2的结构简式分别为 、 ，故1 mol乙醛分子中含有σ键的数目为6NA，1个CO(NH2)2分子中含有7个σ键。
15.(1)如图所示的分子中，有____个σ键，____个π键。
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15
16
该分子中有6个C—H、2个C—C、1个C==C、1个C≡C，单键全是σ键，双键中有1个σ键和1个π键，三键中有1个σ键和2个π键，故该分子中共有10个σ键和3个π键。
(2)X、Y、Z是元素周期表中的短周期元素，其中X、Y同周期，Y、Z同主族，Y原子最外层p轨道上的电子数等于前一电子层的电子总数，X原子最外层的p能级中只有一个轨道填充了2个电子，而且这三种元素可以形成化合物YX2、ZX2。根据上述信息回答下列问题：
①写出下列元素符号：X____，Y____，Z_____。
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16
O
C
Si
X、Y、Z元素的符号分别是O、C、Si。
②YX2分子中含____个σ键，含___个π键。
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16
2
2
CO2分子的结构式为O==C==O，故其中含2个σ键、2个π键。
16.下表为前20号元素中的某些元素性质的一些数据：
1
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5
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11
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15
16
元素 A B C D E F G M I J K
原子半径/ (10－10m) 1.02 1.86 0.74 1.43 0.77 1.10 0.99 1.54 0.75 1.17 1.34
最高价态 ＋6 ＋1 — ＋3 ＋4 ＋5 ＋7 ＋1 ＋5 ＋4 ＋1
最低价态 －2 — －2 — －4 －3 －1 — －3 －4 —
试回答下列问题：
(1)以上11种元素中第一电离能最小的是___(填字母)。
1
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15
16
B
同周期元素从左到右第一电离能呈增大的趋势，故同周期中第一电离能最小的元素在第ⅠA族，由元素化合价可知，位于第ⅠA族的有B、M、K三种元素，且同主族元素从上到下，原子半径越大，第一电离能越小，故第一电离能最小的为B。
(2)写出下列反应的化学方程式。
M2C2与EC2反应：_________________________________。
1
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16
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
由化合价和原子半径可判断A为S元素，B为K元素，C为O元素，D为Al元素，E为C元素，F为P元素，G为Cl元素，M为Na元素，I为N元素，J为Si元素，K为Li元素，故M2C2与FC2的反应即为Na2O2与CO2的反应。
(3)上述E、F、G三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每一个原子都满足8电子稳定结构的是__________(写分子式)。比元素B原子序数大5的元素基态原子的电子排布式是___________________________
_____________。
1
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16
CCl4、PCl3
1s22s22p63s23p63d54s1(或
[Ar]3d54s1)
比B(K元素)原子序数大5的元素为24号元素Cr，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。
(4)元素E与氢元素可形成分子式为E2H4的分子，1个分子中共形成____个σ键和____个π键。
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16
E2H4为C2H4，1个C2H4分子中有5个σ键和1个π键。
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第二章