2.1 第1课时 共价键 学案(含答案) 2023-2024学年高二化学鲁科版(2019)选择性必修2

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名称 2.1 第1课时 共价键 学案(含答案) 2023-2024学年高二化学鲁科版(2019)选择性必修2
格式 docx
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资源类型 教案
版本资源 鲁科版(2019)
科目 化学
更新时间 2024-04-06 14:35:30

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文档简介

2.1 第1课时 共价键
【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.知道根据原子轨道的重叠方式,共价键可分为σ键和π键等类型。
3.知道共价键可分为极性和非极性共价键。 
【自主预习】
一、共价键的形成
我们将原子间通过共用电子形成的化学键称为共价键。
二、共价键的特征
1.饱和性
按照价键理论,未成对的电子通过相互配对形成共价键。因为可参与配对的电子数是   的,所以每个原子所能形成共价键的总数或以共价键连接的原子数是    的,这称为共价键的饱和性。
2.方向性
除s轨道是球形对称以外,其他原子轨道都具有一定的空间取向。在形成共价键时,原子轨道重叠得    ,电子在核间出现的    大,所形成的共价键就    。因此,共价键将尽可能沿着    的方向形成,即共价键具有方向性。
三、共价键的类型
1.共价键的分类
(1)按成键原子间形成的共用电子对是否偏移,共价键可分为    和    。
(2)按成键原子间形成的共用电子对的数量,共价键可分为    、    和    。
(3)按成键的未成对电子的原子轨道的重叠方式,共价键可分为    和    。
2.σ键和π键
(1)σ键
形成 由成键原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠形成
类 型 s-s型 由两个  轨道重叠形成的σ键,如H—H键
s-p型 由一个  轨道和一个  轨道重叠形成的σ键,如H—F键
p-p型 由两个  轨道重叠形成的σ键,如F—F键
特征 a.以形成化学键的两原子核的  为轴作旋转操作,共价键电子云的图形  ,这种特征称为   ; b.形成σ键的原子轨道重叠程度  ,故σ键有较强的稳定性
存在 共价单键均为  ;共价双键和共价三键中通常存在  
(2)π键
形成 由两个原子的p轨道“   ”重叠形成
p-p型 过程如图所示:
特征 a.π键的电子云具有  对称性,即每个π键的电子云由两块组成,分别位于由   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  ; b.π键  旋转;形成π键时原子轨道重叠程度比形成σ键时  ,π键没有σ键   ,较易   
存在 π键通常存在于     中
3.价键轨道
(1)价键轨道:由原子轨道相互重叠形成的    、    称为价键轨道。
(2)σ键、π键的一般规律
共价单键是     ;共价双键中一个是    ,另一个是     ;共价三键由一个      和两个    构成。
【参考答案】二、1.一定 一定 2.多 概率 牢固 电子出现概率最大
三、1.极性键 非极性键 单键 双键 三键
σ键 π键 2.s s p p 连线 不变 轴对称 较大 σ键 1个σ键 肩并肩 镜像 原子核 镜像 不能 小 牢固 断裂 双键或三键 3.σ键 π键 σ键 σ键 π键 σ键 π键
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)非金属元素间一定形成共价键。 (  )
(2)共价键只存在于共价化合物中。 (  )
(3)所有的共价键都有饱和性和方向性。 (  )
(4)HI是一种酸性比HCl强的强酸,可用电子式表示其形成过程:H·+·H+]-。 (  )
(5)共价键的饱和性决定不能形成H3S、H2Cl和Cl3等分子。 (  )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2.σ键能单独存在,那么π键能单独存在吗
【答案】π键不能单独存在。
3.σ键和π键的区别是什么
【答案】σ键是原子轨道以“头碰头”方式重叠形成的,π键是原子轨道以“肩并肩”方式重叠形成的。
【合作探究】
任务1:共价键的形成及本质
情境导入 走进国家速滑馆“冰丝带”,映入眼帘的是一整块1.2万平方米的冰面,这是目前世界上采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术打造的最大的多功能全冰面,可以让“水立方”秒变“冰立方”。
问题生成
1.写出二氧化碳、水的电子式,判断其化学键类型。
【答案】二氧化碳、水的电子式分别为、H,它们含有的化学键都是共价键。
2.通常情况下,什么样的元素能够形成共价键
【答案】电负性相同或差值小的非金属元素原子之间。
3.共价键的实质是什么
【答案】共价键是原子之间通过共用电子对形成的相互作用。
4.共价化合物一定不含金属元素吗
【答案】共价键一般在非金属元素原子之间形成,但有些金属元素原子与非金属元素原子之间也能形成共价键,如AlCl3。
5.σ键与π键哪个更牢固 哪种成键方式电子云重叠程度更大
【答案】σ键;头碰头。
6.所有σ键都有方向性吗
【答案】s-s σ键没有方向性。
【核心归纳】
1.共价键的形成
概念 原子间通过共用电子形成的化学键
本质 原子之间通过共用电子对形成的相互作用
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单键:用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键,如H—H ②双键:用“”表示原子间共用两对电子所形成的共价键,如CC ③三键:用“≡”表示原子间共用三对电子所形成的共价键,如C≡C
2.共价键的特征
(1)饱和性
定义 每个原子所能形成共价键的总数或以共价键连接的原子数目是一定的
原因 每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定的,因此在共价键形成的过程中,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
应用 决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系
(2)方向性
定义 共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成
原因 除s轨道是球形对称外,其他原子轨道都具有一定的空间取向。在形成共价键时,原子轨道重叠得多,电子在核间出现的概率大,所形成的共价键就牢固
应用 分子的空间结构与共价键的方向性密切相关
【典型例题】
【例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
【答案】D
【解析】两原子形成共价键时,电子云发生重叠,即电子在两核之间出现的概率更大;两原子电子云重叠越多,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。
【例2】已知:元素X的电负性为2.5,元素Y的电负性为3.5,元素Z的电负性为1.2,元素W的电负性为2.4。你认为上述四种元素中,最容易形成共价键的是(  )。
A.X与Y  B.X与W  C.Y与Z  D.Y与W
【答案】B
【解析】一般来说,电负性小于2的为金属元素,且电负性越小,金属性越强;电负性大于2的为非金属元素,且电负性越大,非金属性越强。电负性差别小的两元素最可能形成共价键。
任务2:共价键的分类
情境导入 尿素,又称碳酰胺[CO(NH2)2],是由碳、氮、氧、氢元素组成的有机化合物,是一种白色晶体,最简单的有机化合物之一,是哺乳动物和某些鱼类体内蛋白质代谢分解的主要含氮终产物,也是目前含氮量最高的氮肥。作为一种中性肥料,尿素适用于各种土壤和植物。它易保存,使用方便,对土壤的破坏作用小,是目前使用量较大的一种化学氮肥。工业上用氨气和二氧化碳在一定条件下合成尿素,尿素的结构式为。
问题生成
1.判断尿素分子中所含化学键的类型,其是否含有σ键和π键 若含有,则尿素分子中含有的σ键和π键数目之比是多少
【答案】尿素分子中所含的化学键均为共价键,其含有σ键和π键,且数目之比为7∶1。
2.仅含有H和N两种元素的化合物,一定是共价化合物吗 举例说明。
【答案】不一定,如NH4H是离子化合物。
3.N2 、C2H4、C2H6 、H2 、H2O、CO2、NH3中只含有σ键的有哪些 既含有σ键又含有π键的有哪些 含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的有哪些
【答案】H2、H2O、NH3、C2H6;N2 、C2H4、CO2;H2。
4.试解释NH3分子中N原子为1个,H原子只能为3个的原因。
【答案】两原子电子式分别为··和H·,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3个H原子分别形成3对共用电子对,达到共价键的饱和性。
【核心归纳】
1.σ键与π键(按原子轨道重叠方式分类)
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
2.极性键和非极性键
(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 共用电子偏向电负性较大的原子 成键原子电负性相同,共用电子不偏移
原子电性 电负性较大的原子显负电性,另一原子显正电性 两原子均不显电性
【典型例题】
【例3】下列关于σ键和π键的理解不正确的是(  )。
A.σ键一般能单独形成,而π键一般不能单独形成
B.σ键可以绕键轴旋转,π键一定不能绕键轴旋转
C.CH3—CH3、、CH≡CH中均含有π键
D.碳碳双键中有1个σ键、1个π键,碳碳三键中有1个σ键、2个π键
【答案】C
【解析】A项,由于原子轨道先按重叠程度大的“头碰头”方式进行重叠,故先形成σ键,后才能形成π键;B项,σ键为单键,可以绕键轴旋转,π键在双键、三键中存在,不能绕键轴旋转;C项,CH3—CH3中不含π键;D项,单键均为σ键,双键含1个σ键和1个π键,三键含1个σ键和2个π键。
【例4】氰气的化学式为(CN)2,结构式为N≡C—C≡N,其性质与卤素气体单质相似,氰气可用于有机合成,制作农药,也可用作消毒、杀虫的熏蒸剂等。下列叙述正确的是(  )。
A.气体单质中,一定有σ键,没有π键
B.氰气分子中不含非极性键
C.一个氰气分子中含有3个σ键和4个π键
D.(CN)2不能与氢氧化钠溶液发生反应
【答案】C
【解析】在气体单质分子中一般存在σ键(如Cl2、H2)、π键(如N2中存在σ键和π键),稀有气体为单原子分子,不存在化学键,A项错误;氰气分子中含有C—C非极性键,B项错误;1个(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键,C项正确;由于(CN)2与卤素单质性质相似,故可以和氢氧化钠溶液反应,D项错误。
【随堂检测】
1.下列分子中,只有σ键没有π键的是(  )。
                  
A.CH4 B.N2
C. D.
【答案】A
【解析】两原子间形成共价键,先形成σ键,然后再形成π键,即共价单键全部为σ键,共价双键、共价三键中一定含有1个σ键,其余为π键。
2.下列物质的分子中既含有极性键,又含有非极性键的是(  )。
A.CO2 B.H2O C.H2O2 D.H2
【答案】C
【解析】判断极性键和非极性键的标准是成键原子是否为同种元素的原子。CO2()、H2O(H—O—H)分子中只有极性键;H2分子中只有非极性键;而H2O2分子的结构式为H—O—O—H,既有极性键,又有非极性键。
3.下列说法中不正确的是(  )。
A.一般σ键比π键重叠程度大,形成的共价键强
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
【答案】C
【解析】气体单质中不一定含σ键,如稀有气体分子均为单原子分子,分子内无化学键。
4.二氯化二硫(S2Cl2)是广泛用于橡胶工业的硫化剂,其分子结构如图所示。常温下S2Cl2是一种橙黄色的液体,遇水易水解,并产生能使品红褪色的气体。下列说法错误的是(  )。
A.电负性:Cl>S
B.S2Cl2为含有极性键和非极性键的分子
C.S2Br2与S2Cl2结构相似,都含有σ键和π键
D.S2Cl2与H2O反应的化学方程式可能为2S2Cl2+2H2OSO2↑+3S↓+4HCl
【答案】C
【解析】同周期从左到右元素的电负性逐渐增大,则电负性:Cl>S,A项正确;S—S为非极性共价键,S—Cl键为极性共价键,则S2Cl2为含有极性键和非极性键的分子,B项正确;S2Br2与S2Cl2结构相似,都仅含有σ键,不含π键,C项错误;S2Cl2遇水易水解,并产生能使品红溶液褪色的气体,该气体为SO2,在反应过程中硫元素化合价一部分升高到+4(生成SO2),一部分降低到0(生成S),Cl元素的化合价不变,则S2Cl2与H2O反应的化学方程式可能为2S2Cl2+2H2OSO2↑+3S↓+4HCl,D项正确。
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