2.1 共价键 课件 2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修2（31张ppt）
文档属性
| 名称 | 2.1 共价键 课件 2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修2（31张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-12-22 16:45:30 | ||
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文档简介
(共31张PPT)
第一节 共价键
教学目标
1、理解σ键和π键的特征和性质
2、认识σ键和π键的形成过程
3、学会区分σ键和π键
4、能用键参数判断简单分子的构型和稳定性
5、简单介绍等电子原理的概念及应用
温故知新
原子间通过共用电子对形成的化学键
化学键：
离子键：
共价键：
相邻原子之间强烈的相互作用
阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键
一、共价键——现代价键理论
1、现代价键理论的基本要点
(1)电子配对原理
(2)最大重叠原理
两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对
两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定
一、共价键——现代价键理论
2、共价键的特征
(1)共价键具有饱和性
按照共价键的电子配对原理，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋方向相反的电子配对成键
即: 形成的共价键数 ═ 未成对电子数
——饱和性、方向性
解释：不能形成H3、H2Cl、Cl3分子的原因
一、共价键——现代价键理论
2、共价键的特征
(2)共价键的方向性
——饱和性、方向性
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。(特例: s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性)
一、共价键——现代价键理论
2、共价键的特征
——饱和性、方向性
共价键特征
方向性
饱和性
(原子形成分子时相互结合的数量关系)
(决定分子的空间构型)
一、共价键——分类
2、共价键的分类
(1)按共用电子对数目
(2)按共用电子对是否偏移
(3)按电子云重叠方式
单键 (如:H—H)
双键 (如:O═O)
三键 (如:N≡N)
极性键 (如:H—Cl)
非极性键 (如:H—H)
σ键 (头碰头)
π键 (肩并肩)
一、共价键——分类
σ键与π键的形成
因此：H－H_________键、H－Cl _________键、
Cl－Cl_________键
(2) H Cl
已知: (1) σ键比π键重叠程度更大
1s 3s 3p
s-s σ
s-p σ
p-p σ
结论：共价单键是σ键， σ键可以旋转
一、共价键——分类
σ键的形成
①s-s σ键的形成：氢原子形成氢分子的过程描述
H
H
H
H
以形成化学键的两原子核连线为轴旋转，共价键电子云的图形不变，这种特征为轴对称
一、共价键——分类
σ键的形成
②s-p σ键的形成：氢原子和氯原子形成HCl过程描述
Cl
H
H－Cl
③p-p σ键的形成：氯原子形成氯分子过程描述
Cl
Cl
Cl
Cl
一、共价键——分类
σ键的的特征
①电子云结构为轴对称 (头碰头)
②原子轨道重叠程度较大，σ键较稳定
③根据形成σ键的轨道不同可分为s—s σ键、s—p σ键、p—p σ键等
一、共价键——分类
π键的形成
p—p π键
π键的的特点：
①每个π键的电子云由两块组成，分别位于由两个原子核构成的平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像，称为镜像对称
②形成π键时原子轨道重叠程度较小，不稳定
思考：如何判断哪些共价键是 σ键还是π键
一、共价键——分类
一般规律：共价单键是σ键 ；
共价双键中一个σ键 ，另一个是π键；
共价三键中一个是σ键 ，另两个是π键
一、共价键
科学探究：N2中p-p σ键和 p-p π键的形成过程
2p3
p-pσ键
p-pπ键
p-pπ键
σ
πy
N
N
πz
πz
πy
归纳：σ键和π键的比较
一、共价键
键类型 σ键 π键
原子轨道重叠方式
电子云形状
原子轨道重叠程度
牢固程度
成键判断规律
沿键轴方向头碰头
沿键轴方向平行肩并肩
轴对称、可旋转
镜像对称、不可旋转
较大
较小
σ键强度大,不易断裂
π键强度较小，易断裂
共价单键是σ键 ；
共价双键中一个σ键 ，另一个是π键；
共价三键中一个是σ键 ，另两个是π键
一、共价键——新的认识视角
1、共价键的形成条件
①成键原子要有未成对电子，且自旋方向相反，可通过共用电子对达各自稳定结构；
②成键原子的原子轨道在空间上发生重叠
2、共价键的本质
当成键原子相互接近时，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，体系能量降低。
当堂反馈
练、某有机物的结构简式如下：
则分子中有_____个σ键，_____个π键。
C═C
H
H
H
C
C
≡
H
二、键参数——键能、键长与键角
1、键能
①定义：
②单位：
③意义：
气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量,
或破坏1mol化学键形成气态基态原子所需的最低能量
④应用：
kJ·mol－1
取正值，键能越大，键越牢固，分子越稳定
计算化学反应的反应热 (焓变)
H ═ 反应物键能总和－生成物键能总和
二、键参数——键能、键长与键角
表2-1 某些共价键键能/kJ·mol－1
键 键能 键 键能 键 键能
F－F 157 C＝O 745 C－H 413.4
Cl－Cl 242.7 N－N 193 O－H 462.8
Br－Br 193.7 N＝N 418 N－H 390.8
I－I 152.7 N≡N 946 H－F 568
C－C 347.7 N－O 176 H－Cl 431.8
C＝C 615 N＝O 607 H－Br 366
C≡C 812 O－O 142 H－I 298.7
C－O 351 O＝O 497.3 H－H 436
二、键参数——键能、键长与键角
练1、根据表2－1数据，计算1molH2分别跟1molCl2、1molBr2(蒸气)反应，分别生成2molHCl和2molHBr，
哪个反应放出的能量多？结果又能说明什么？
键 键能 键 键能
H－H 436 Cl－Cl 242.7
Br－Br 193.7
H－Cl 431.8 H－Br 366
ΔH(HCl)=436.0＋242.7－2×431.8kJ·mol-1═－184.9kJ /mol
ΔH(HBr)=436.0＋193.7－2×366kJ·mol-1═－102.7kJ /mol
HCl较稳定，因为生成HCl放出的热量高于生成HBr放出的热量
二、键参数——键能、键长与键角
表2-2 某些共价键键能(kJ/mol)、键长/pm(1pm=10-12m)
键 键能 键长 键 键能 键长
H－H 436 74 C≡C 812 120
F－F 157 141 C－H 413.4 109
Cl－Cl 242.7 198 O－H 462.8 96
Br－Br 193.7 228 N－H 390.8 101
I－I 152.7 267 N≡N 946 110
C－C 347.7 154 Si－Si 235
C=C 615 133 Si－O 162
2、键长：形成共价键的两个原子之间的核间距
二、键参数——键能、键长与键角
键 键能 键长 键 键能 键长
F－F 157 141 C－H 413.4 109
Cl－Cl 242.7 198 N－H 390.8 101
Br－Br 193.7 228 O－H 462.8 96
思考：找出键长与键能及稳定性的关系？
规律：键长越短，一般键能越大，化学键越牢固，由该键形成的分子越稳定
3、键角：两个共价键之间的夹角
二、键参数——键能、键长与键角
理解：共价键具有方向性；
是描述分子立体结构的重要参数
CO2 H2O NH3 CH4 P4
180°
104.5°
60°
107.3°
109.28°
小结：键参数——键能、键长与键角
键能
键长
键角
决定
决定
分子的稳定性
分子立体结构
决定
分子的性质
三、等电子原理
分子 N2 CO
结 构 原子数
电子数
价电子数
立体构型
性 质 沸点/℃ －195.81 －191.49
熔点/℃ －210.00 －205.05
液体密度/g·cm－3 0.796 0.793
观察：P32页中表2-3的数据，并补全相关内容
2
14
10
直线形
2
14
10
直线形
三、等电子原理
1、等电子原理：
原子总数相同、价电子总数相同的分子(即等电子体)具有相似的化学键特征
2、等电子体的判断和应用
(1)判断方法: 原子总数相同，价电子总数相同的分子
(2)应用：(空间构型相同、性质相近)
①判断一些简单分子或离子的立体构型；
②利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；
③利用等电子原理针对某物质找等电子体。
三、等电子原理
3、常见的等电子体
N2
CO2
O3
类型 实例 空间构型
双原子10e－
三原子16e－
三原子18e－
四原子24e－
五原子32e－
(1)增减法
(2)替换法:
三、等电子原理
等电子体寻找方法：
①两个原子分别替换原子序数增加和减少n的原子
②一个或几个原子替换原子序数增加(或减少)n的原子，同时带n个单位正电荷(负电荷)
同族粒子互换(同族元素最外层电子数相等)
三、等电子原理
3、常见的等电子体
类型 实例 空间构型
双原子10e－
三原子16e－
三原子18e－
四原子24e－
五原子32e－
CS2、N2O、NO2 、N3
+
CO、NO＋、C2 、CN－
2－
SO2、NO2
－
N2
CO2
O3
CO3 、NO3、SO3、 CS3
2－
－
2－
SO4 、PO4 、BF4、CCl4、SiF4
2－
3－
－
直线型
直线型
V型
平面三角型
正四面体型
当堂反馈
N2O和CO2
N2和CO
SO2 O3
练2、原子数相同，最外层电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似，物理性质相似。
(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是： 和 。
(2)等电子原理又有发展，例如：由短周期元素组成的物质中，与NO2-互为等电子体的分子有 、 。
第一节 共价键
教学目标
1、理解σ键和π键的特征和性质
2、认识σ键和π键的形成过程
3、学会区分σ键和π键
4、能用键参数判断简单分子的构型和稳定性
5、简单介绍等电子原理的概念及应用
温故知新
原子间通过共用电子对形成的化学键
化学键：
离子键：
共价键：
相邻原子之间强烈的相互作用
阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键
一、共价键——现代价键理论
1、现代价键理论的基本要点
(1)电子配对原理
(2)最大重叠原理
两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对
两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定
一、共价键——现代价键理论
2、共价键的特征
(1)共价键具有饱和性
按照共价键的电子配对原理，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋方向相反的电子配对成键
即: 形成的共价键数 ═ 未成对电子数
——饱和性、方向性
解释：不能形成H3、H2Cl、Cl3分子的原因
一、共价键——现代价键理论
2、共价键的特征
(2)共价键的方向性
——饱和性、方向性
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。(特例: s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性)
一、共价键——现代价键理论
2、共价键的特征
——饱和性、方向性
共价键特征
方向性
饱和性
(原子形成分子时相互结合的数量关系)
(决定分子的空间构型)
一、共价键——分类
2、共价键的分类
(1)按共用电子对数目
(2)按共用电子对是否偏移
(3)按电子云重叠方式
单键 (如:H—H)
双键 (如:O═O)
三键 (如:N≡N)
极性键 (如:H—Cl)
非极性键 (如:H—H)
σ键 (头碰头)
π键 (肩并肩)
一、共价键——分类
σ键与π键的形成
因此：H－H_________键、H－Cl _________键、
Cl－Cl_________键
(2) H Cl
已知: (1) σ键比π键重叠程度更大
1s 3s 3p
s-s σ
s-p σ
p-p σ
结论：共价单键是σ键， σ键可以旋转
一、共价键——分类
σ键的形成
①s-s σ键的形成：氢原子形成氢分子的过程描述
H
H
H
H
以形成化学键的两原子核连线为轴旋转，共价键电子云的图形不变，这种特征为轴对称
一、共价键——分类
σ键的形成
②s-p σ键的形成：氢原子和氯原子形成HCl过程描述
Cl
H
H－Cl
③p-p σ键的形成：氯原子形成氯分子过程描述
Cl
Cl
Cl
Cl
一、共价键——分类
σ键的的特征
①电子云结构为轴对称 (头碰头)
②原子轨道重叠程度较大，σ键较稳定
③根据形成σ键的轨道不同可分为s—s σ键、s—p σ键、p—p σ键等
一、共价键——分类
π键的形成
p—p π键
π键的的特点：
①每个π键的电子云由两块组成，分别位于由两个原子核构成的平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像，称为镜像对称
②形成π键时原子轨道重叠程度较小，不稳定
思考：如何判断哪些共价键是 σ键还是π键
一、共价键——分类
一般规律：共价单键是σ键 ；
共价双键中一个σ键 ，另一个是π键；
共价三键中一个是σ键 ，另两个是π键
一、共价键
科学探究：N2中p-p σ键和 p-p π键的形成过程
2p3
p-pσ键
p-pπ键
p-pπ键
σ
πy
N
N
πz
πz
πy
归纳：σ键和π键的比较
一、共价键
键类型 σ键 π键
原子轨道重叠方式
电子云形状
原子轨道重叠程度
牢固程度
成键判断规律
沿键轴方向头碰头
沿键轴方向平行肩并肩
轴对称、可旋转
镜像对称、不可旋转
较大
较小
σ键强度大,不易断裂
π键强度较小，易断裂
共价单键是σ键 ；
共价双键中一个σ键 ，另一个是π键；
共价三键中一个是σ键 ，另两个是π键
一、共价键——新的认识视角
1、共价键的形成条件
①成键原子要有未成对电子，且自旋方向相反，可通过共用电子对达各自稳定结构；
②成键原子的原子轨道在空间上发生重叠
2、共价键的本质
当成键原子相互接近时，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，体系能量降低。
当堂反馈
练、某有机物的结构简式如下：
则分子中有_____个σ键，_____个π键。
C═C
H
H
H
C
C
≡
H
二、键参数——键能、键长与键角
1、键能
①定义：
②单位：
③意义：
气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量,
或破坏1mol化学键形成气态基态原子所需的最低能量
④应用：
kJ·mol－1
取正值，键能越大，键越牢固，分子越稳定
计算化学反应的反应热 (焓变)
H ═ 反应物键能总和－生成物键能总和
二、键参数——键能、键长与键角
表2-1 某些共价键键能/kJ·mol－1
键 键能 键 键能 键 键能
F－F 157 C＝O 745 C－H 413.4
Cl－Cl 242.7 N－N 193 O－H 462.8
Br－Br 193.7 N＝N 418 N－H 390.8
I－I 152.7 N≡N 946 H－F 568
C－C 347.7 N－O 176 H－Cl 431.8
C＝C 615 N＝O 607 H－Br 366
C≡C 812 O－O 142 H－I 298.7
C－O 351 O＝O 497.3 H－H 436
二、键参数——键能、键长与键角
练1、根据表2－1数据，计算1molH2分别跟1molCl2、1molBr2(蒸气)反应，分别生成2molHCl和2molHBr，
哪个反应放出的能量多？结果又能说明什么？
键 键能 键 键能
H－H 436 Cl－Cl 242.7
Br－Br 193.7
H－Cl 431.8 H－Br 366
ΔH(HCl)=436.0＋242.7－2×431.8kJ·mol-1═－184.9kJ /mol
ΔH(HBr)=436.0＋193.7－2×366kJ·mol-1═－102.7kJ /mol
HCl较稳定，因为生成HCl放出的热量高于生成HBr放出的热量
二、键参数——键能、键长与键角
表2-2 某些共价键键能(kJ/mol)、键长/pm(1pm=10-12m)
键 键能 键长 键 键能 键长
H－H 436 74 C≡C 812 120
F－F 157 141 C－H 413.4 109
Cl－Cl 242.7 198 O－H 462.8 96
Br－Br 193.7 228 N－H 390.8 101
I－I 152.7 267 N≡N 946 110
C－C 347.7 154 Si－Si 235
C=C 615 133 Si－O 162
2、键长：形成共价键的两个原子之间的核间距
二、键参数——键能、键长与键角
键 键能 键长 键 键能 键长
F－F 157 141 C－H 413.4 109
Cl－Cl 242.7 198 N－H 390.8 101
Br－Br 193.7 228 O－H 462.8 96
思考：找出键长与键能及稳定性的关系？
规律：键长越短，一般键能越大，化学键越牢固，由该键形成的分子越稳定
3、键角：两个共价键之间的夹角
二、键参数——键能、键长与键角
理解：共价键具有方向性；
是描述分子立体结构的重要参数
CO2 H2O NH3 CH4 P4
180°
104.5°
60°
107.3°
109.28°
小结：键参数——键能、键长与键角
键能
键长
键角
决定
决定
分子的稳定性
分子立体结构
决定
分子的性质
三、等电子原理
分子 N2 CO
结 构 原子数
电子数
价电子数
立体构型
性 质 沸点/℃ －195.81 －191.49
熔点/℃ －210.00 －205.05
液体密度/g·cm－3 0.796 0.793
观察：P32页中表2-3的数据，并补全相关内容
2
14
10
直线形
2
14
10
直线形
三、等电子原理
1、等电子原理：
原子总数相同、价电子总数相同的分子(即等电子体)具有相似的化学键特征
2、等电子体的判断和应用
(1)判断方法: 原子总数相同，价电子总数相同的分子
(2)应用：(空间构型相同、性质相近)
①判断一些简单分子或离子的立体构型；
②利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；
③利用等电子原理针对某物质找等电子体。
三、等电子原理
3、常见的等电子体
N2
CO2
O3
类型 实例 空间构型
双原子10e－
三原子16e－
三原子18e－
四原子24e－
五原子32e－
(1)增减法
(2)替换法:
三、等电子原理
等电子体寻找方法：
①两个原子分别替换原子序数增加和减少n的原子
②一个或几个原子替换原子序数增加(或减少)n的原子，同时带n个单位正电荷(负电荷)
同族粒子互换(同族元素最外层电子数相等)
三、等电子原理
3、常见的等电子体
类型 实例 空间构型
双原子10e－
三原子16e－
三原子18e－
四原子24e－
五原子32e－
CS2、N2O、NO2 、N3
+
CO、NO＋、C2 、CN－
2－
SO2、NO2
－
N2
CO2
O3
CO3 、NO3、SO3、 CS3
2－
－
2－
SO4 、PO4 、BF4、CCl4、SiF4
2－
3－
－
直线型
直线型
V型
平面三角型
正四面体型
当堂反馈
N2O和CO2
N2和CO
SO2 O3
练2、原子数相同，最外层电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似，物理性质相似。
(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是： 和 。
(2)等电子原理又有发展，例如：由短周期元素组成的物质中，与NO2-互为等电子体的分子有 、 。