2023春化学苏教版选择性必修二 3.3.1 共价键的形成及类型 课件（共38张ppt）

(共38张PPT)
专题3　微粒间作用力与物质性质　第三单元　共价键　共价晶体
第1课时　共价键的形成及类型
学习目标
1．认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键，了解共价键具有饱和性和方向性。
2．掌握共价键的分类原则，会区分σ键和π键、极性键和非极性键、配位键。
新课导入
氯化钠晶体
思考：NaCl和HCl都是氯化物，为什么物理性质存在差异呢？
氯化氢气体
静电作用
（离子键）
共用电子对
（共价键）
1．通常哪些元素的原子之间能形成共价键？
提示：吸引电子能力相近的原子之间通过共用电子对形成共价键。
2．根据如图，结合已有知识分析H2分子的形成过程。
提示：H·＋·H―→H∶H
核外电子自旋相反的两个氢原子相互接近时，两个1s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，形成了共价键。
活动探究
1．两个带有自旋方向相同的电子的氢原子为什么不能形成氢分子？
提示：它们相互靠近时，原子间总是排斥作用占主导地位。
2．如何理解共价键的饱和性和方向性？
提示：成键过程中，每种元素的原子有几个未成对电子，通常就只能和几个自旋方向相反的电子形成共价键。所以在共价分子中，每个原子形成共价键的数目是一定的，这就是共价键的饱和性。
方向性：形成共价键时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键，由于原子轨道在空间伸展方向有方向性(s轨道除外)，故共价键也有方向性(s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性)。
[思考交流]
1．共价键的概念、本质、形成元素及表示方法
一、共价键的形成
概念 元素的原子之间通过共用电子对形成的化学键
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，体系的能量降低
形成元素 通常电负性相同或差值小的非金属元素原子之间形成共价键
表示方法 ①用“—”表示由一对共用电子对所形成的共价键，如H—H
②用“==”表示原子间共用两对电子所形成的共价键，如C==C
③用“C≡C”表示原子间共用三对电子所形成的共价键，如C≡C
归纳总结
特征 方向性 两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠形成共价键，原子轨道重叠越多，形成的共价键越牢固
饱和性 成键原子有几个未成对电子，通常就只能和几个自旋方向相反的电子形成共价键，每个原子形成共价键的数目是一定的
2．共价键的特征
(1)并不是所有共价键都有方向性，两个s轨道形成的s -s σ键无方向性。
(2)成键原子的未成对电子数决定着共价键的饱和性，即决定着每个原子能形成共价键的数目，所有的共价键都具有饱和性。
(3)原子轨道的类型决定着共价键的方向性。
[名师点拨]
1．下列说法错误的是(　　)
A．原子间通过共用电子对形成的化学键叫共价键
B．成键原子间轨道重叠越多，共价键越牢固
C．原子间形成共价键后，体系能量达最低状态
D．两个核外电子自旋方向相同的氢原子的核间距达到一定时便形成了氢分子
巩固练习
D
【解析】由共价键的本质可知，共价键是高概率地出现在两个原子核之间的电子(共用电子对)与两个原子核之间的电性作用。两个原子轨道发生重叠时，只有核外电子的自旋方向相反且两原子的核间距达到一定数值时，整个体系的能量方能达到最低状态，即形成了稳定的共价键；反之，若核外电子的自旋方向相同时，整个体系的能量不可能降低，即原子间总是排斥作用占主导地位，电子云不能发生有效的重叠，不能形成共价键。
2．下列关于共价键的饱和性和方向性的叙述中，不正确的是(　　)
A．共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的
B．共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的
C．共价键的方向性决定了分子的空间结构
D．共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关
D
【解析】原子的未成对电子一旦配对成键，就不再与其他原子的未成对电子配对成键，故原子的未成对电子数目决定了该原子形成的共价键具有饱和性，这一饱和性也就决定了该原子成键时最多连接的原子数，A项正确；形成共价键时，为了达到原子轨道的最大重叠程度，成键的方向与原子轨道的伸展方向就存在着必然的联系，这种成键的方向性也就决定了所形成分子的空间结构，故B、C项正确，D项不正确。
1．N2的化学性质很不活泼，通常难以与其他物质发生化学反应。请写出氮气分子的电子式和结构式，分析氮气分子中氮原子的原子轨道是如何重叠形成共价键的？据此可对共价键怎样分类？
提示：氮原子的核外电子排布式为1s22s2222，有三个未成对电子，当两个氮原子结合成氮气分子时，两个氮原子的px轨道沿x轴方向以“头碰头”的方式发生重叠，而py -py和pz -pz轨道只能相互平行以“肩并肩”方式发生重叠。
原子轨道沿核间连线方向以“头碰头”方式重叠形成的共价键叫做σ键；原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩”方式重叠形成的共价键叫做π键。
活动探究
提示：
当氨分子遇到氢离子时，氨分子中氮原子上孤电子对所占据的轨道与氢离子的1s空轨道发生重叠形成共价键，从而形成铵根离子，用电子式表示为
。
2．在水溶液中，NH3能与H＋结合成，其反应可表示为NH3＋H＋===，请用电子式表示N和H形成NH3的过程，讨论NH3与H＋是如何形成的。
1．根据氢原子和氟原子的核外电子排布，分析F2和HF分子中形成的共价键有哪些不同。
提示：F2分子中由同种元素(F)形成，共用电子对不发生偏移，HF分子中由不同种元素形成，共用电子对发生偏移。
2．根据非极性键，极性键的概念，F2、HF分子中存在的共价键类型分别是什么？
提示：非极性键　极性键
3．σ键是否一定比π键稳定？
提示：不一定。大多数σ键比π键稳定，也存在特殊情况，应以计算结果为准。
[思考交流]
提示：由一个原子提供孤电子对与另一个有空轨道可接受电子的原子形成的共价
键称为配位键。的结构式为 。
5．在中，4个N—H键是完全相同的吗？
提示：完全相同。
4．什么是配位键？的结构式如何表示？
1．σ键和π键
(1)分类标准：按原子轨道的重叠方式。
(2)σ键和π键
共价键 σ键 原子轨道以“头碰头”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键
π键 原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键
归纳总结
二、共价键的类型
(1)分类标准：根据共用电子对是否偏移。
(2)极性键和非极性键
共价键 极性键 非极性键
形成元素 不同种元素 同种元素
共用电子的偏移 共用电子对偏向电负性较大的原子 成键原子电负性相同，共用电子对不偏移
原子电性 电负性较大的原子显负电 两原子均不显电性
(3)键的极性强弱判断
一般情况下，两种成键元素间的电负性差值越大，它们形成的共价键的极性就越强。如下列键的极性由强到弱的顺序排列为F—H>O—H>N—H>C—H。
2．非极性键和极性键
(1)形成：由一个原子提供孤电子对与另一个有空轨道可接受电子的原子形成的共价键。
(2)表示：常用“→”表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如的结
构式可表示为 ，但中4个N—H键是完全相同的。
3．配位键
(1)配位键实质上是一种特殊的共价键，在配位键中成键原子一方能提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。
(2)同共价键一样，配位键可以存在于分子之中[如Ni(CO)4]，也可以存在于离子之中(如)。
[名师点拨]
1．下列有关σ键和π键的说法不正确的是(　　)
A．s轨道与s轨道重叠只能形成σ键
B．p轨道与p轨道重叠既可以形成σ键，也可以形成π键
C．p轨道与p轨道以“头碰头”方式重叠可形成π键
D．s轨道与p轨道以“头碰头”方式重叠可形成σ键
巩固练习
C
【解析】s轨道不管是与s轨道，还是与p轨道重叠均形成σ键，A项正确；p轨道与p轨道“头碰头”重叠形成σ键，“肩并肩”重叠形成π键，B项正确，C项错误；s轨道与p轨道“头碰头”重叠形成σ键，D项正确。
2．下列物质中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的是(　　)
A．CCl4 B．CO2
C．C2H4 D．NH4Cl
【解析】CCl4、CO2中只含有极性共价键，A、B项不符合题意；C2H4中既含有C==C非极性共价键，又含有C—H极性共价键，C项符合题意；NH4Cl中含有离子键、极性共价键和配位键，D项不符合题意。
C
【解析】A项，Na2O2中含离子键和非极性共价键；B项，KOH中含离子键和极性共价键；C项，NH4NO3中含离子键、配位键和极性共价键；D项，H2O中含极性共价键。
3．下列化合物中同时含有离子键、共价键、配位键的是(　　)
A．Na2O2 B．KOH
C．NH4NO3 D．H2O
C
(1)柠檬酸的结构简式如图所示，1 mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键的数目为________ mol。
提示：单键都是σ键，双键中有一个σ键，则1 mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成7 mol σ键。
能力提升
提示：阴阳离子间存在离子键，Al与H之间还有共价单键，不存在双键和氢键，故选A、B。
(3)1 mol丙酮( )分子中含有σ键的数目为________。
(2)LiAlH4中，存在________(填字母)。
A．离子键 B．σ键 C．π键 D．氢键
提示：1个 分子中有6个C—H键，2个C—C键，1个C==O键，双键中含1个σ键和1个π键，故1 mol丙酮分子中含有σ键的数目为9NA。
提示：由于Ge原子半径大，Ge原子间形成的σ键较长，p轨道与p轨道“肩并肩”重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键。
(4)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是___________________________。
共价键类型的判断方法
(1)根据共用电子对是否偏移，共价键分为极性键与非极性键。
(2)根据成键元素判断：成键元素相同(A—A)为非极性键；成键元素不同(A—B)为极性键。
(3)根据形成共价键的原子轨道的重叠方式，共价键分为σ键和π键。
(4)根据成键原子的外围电子排布确定其未成对电子数，进而判断其能形成的共价键个数。
①如果只形成1个共价键，则该共价键一定是σ键。
②共价单键一定为σ键，共价双键中含1个σ键和1个π键，共价三键中含1个σ键和2个π键。
归纳总结
1．下列关于乙醇分子的说法正确的是(　　)
A．分子中共含有8个极性共价键
B．分子中不含有非极性共价键
C．分子中只含有σ键
D．分子中含有1个π键
【解析】据乙醇分子的结构式 可知，乙醇分子中含7个极性键，1个非极性键；含8个σ键，不含π键。
举一反三
C
A．分子式为C3H2O3
B．分子中含6个σ键
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
2．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
【解析】A对，由碳酸亚乙烯酯的结构及C、O原子的成键特点可知，该物质的分子式为C3H2O3；B错，分子中C==O键和C==C键各含有1个σ键，C—O键和C—H键都是σ键，故1个分子中含有8个σ键；C错，该物质分子中C==O键、C—O键和C—H键都是极性键，而C==C键是非极性键；D错，8.6 g该物质的物质的量为0.1 mol，完全燃烧后生成0.3 mol CO2，在标准状况下其体积为6.72 L，但题目未指明CO2是否处于标准状况。
1．关于σ键和π键的比较，下列说法不正确的是(　　)
A．共价键不一定都有方向性
B．σ键是“头碰头”式重叠，π键是“肩并肩”式重叠
C．σ键不能断裂，π键容易断裂
D．H原子只能形成σ键，O原子可以形成σ键和π键
【解析】σ键较稳定，不易断裂，而不是不能断裂。
当堂检测
C
2．下列说法正确的是(　　)
A．非极性键只存在于双原子分子中
B．气态单质分子中一定含有非极性键
C．两种非金属元素的原子间形成的都是极性键
D．非金属氧化物中的化学键都是极性键
C
【解析】非极性键还可存在于多原子分子中，如CH3—CH3、NH2—NH2等分子；气态单质分子中可能不含非极性键，如稀有气体分子；不同元素的原子吸引共用电子对的能力不同，必定形成极性键；氧化物如H2O2(H—O—O—H)中也含非极性键。
3．下列说法不正确的是(　　)
A．一般σ键比π键重叠程度大，形成的共价键牢固
B．两个原子之间形成共价键时，最多有1个σ键
C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键
D．N2分子中有1个σ键，2个π键
C
【解析】一般σ键以“头碰头”方式重叠，π键以“肩并肩”方式重叠，σ键比π键重叠程度大，σ键比π键稳定，故A正确；两个原子间只能形成1个σ键，可能含有π键，故B正确；稀有气体分子中不存在σ键，故C错误；N2分子中含有1个三键，即有1个σ键，2个π键，故D正确。
【解析】各种分子结构式如下： 、 、N≡N、H—O—O—H、 、
H—C≡C—H。单键均为σ键，一个双键由一个σ键和一个π键组成，一个三键由一个σ键和两个π键组成。
4．下列物质的分子中既含有σ键，又含有π键的是(　　)
①CH4　②NH3　③N2　④H2O2　⑤C2H4　⑥C2H2
A．①②③　　　　　　　　 B．③④⑤⑥
C．①③⑥ D．③⑤⑥
D
【解析】同种元素的原子间形成非极性键，不同种元素的原子间形成极性键，H2O2的2个氧原子间存在非极性键，C2H6分子中碳原子间存在非极性键。
5．下列物质中，只有极性键的是___________，只有非极性键的是_________，既含有极性键，又含有非极性键的是__________。
①H2　②HCl　③NH3　④H2O2　⑤CO2　⑥CCl4　⑦C2H6
②③⑤⑥
①
④⑦
6．配位键是一种常见的化学键，按要求完成下列问题：
(1)含Ti3＋的一种配合物的化学式为[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O，其配离子中含有的化学键类型有_________________________________________________。
(2)氨硼烷(NH3BH3)是最具潜力的储氢材料之一，分子中存在配位键，能体现
配位键的结构式为___________________。
配位键、极性共价键(或共价键)
【解析】(1)题给物质的配离子为[Ti(H2O)5Cl]2＋，Ti3＋与H2O、Cl－均形成配位键，H2O分子内存在H—O极性共价键(或共价键)。(2)N原子的孤电子对与B原子的空轨道发生重叠形成配位键。
本节内容结束