苏教版高中化学选择性必修2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课件（30张）
文档属性
| 名称 | 苏教版高中化学选择性必修2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课件（30张） |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-10-05 22:25:20 | ||
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文档简介
(共30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
共价键的形成与特征
1.共价键的形成
(1)概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
(2)成键的粒子：一般为非金属原子(相同或不相同)或部分金属原子与非金属原子。
(3)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。
2.共价键的特征
(1)饱和性
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。
(2)方向性
共价键具有方向性，这是因为形成共价键时，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，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会越多，体系的能量下降也就越多，形成的共价键越牢固，因此，一个原子与周围原子形成的共价键就表现出方向性(s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性)。
共价键的类型
1.σ键和π键的比较
键类型 σ键 π键
原子轨道重叠方式 沿核间连线方向以“头碰头”方式重叠 沿核间连线两侧以“肩并肩”方式重叠
成键示意图(常见类型)
键类型 σ键 π键
原子轨道重叠部位 两原子核连线之间 核间连线上方和下方
原子轨道重叠程度 大 小
键的强度 较大 较小
成键规律判断 共价单键一定是σ键，双键中一个是σ键，一个是π键，三键中一个是σ键，另两个是π键
2.判断σ键、π键的一般规律
(1)两原子之间可以只形成σ键，但不能只形成π键，即多原子分子中一定有σ键，可能有π键。
(2)以形成σ键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并不会破坏σ键。以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子不能单独旋转。
(3)通常情况下，化合物中σ键比π键牢固，π键容易断裂，如乙烯、乙炔的化学性质比乙烷活泼，但N2中的π键由于电子云重叠程度大，π键牢固，故N2中的π键不易断裂，不易发生反应。
共价键参数
1.键能的应用
(1)判断共价键的强弱
键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定。
(2)判断分子的稳定性
结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。
(3)计算化学反应的反应热
ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和。
2.键长的应用
(1)一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子越稳定。
(2)键长的比较方法
①根据原子半径比较：同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。
②根据共用电子对数比较：相同的两个原子间形成共价键时，单键键长＞双键键长＞三键键长。
3.键角的应用
判断分子的空间结构，如NH3分子的H—N—H键角是107°18'，N—H键的键长是101 pm，则可以判断NH3分子是三角锥形分子，如图。
共价晶体
1.共价晶体
(1)概念：晶体中所有原子通过共价键结合，形成空间网状结构，这样的晶体叫做共价晶体。
(2)结构特点
①共价晶体中只存在共价键，原子间全部通过共价键相结合。
②由于共价键的饱和性和方向性，使每个中心原子周围排列的原子数目是固定的。
③共价晶体中不存在单个分子。如SiO2代表硅原子和氧原子的原子个数比为1∶2，并不代表分子。
2.常见的共价晶体
(1)某些单质，如金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体锗(Ge)等。
(2)某些化合物，如金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)等。
3.共价晶体的性质
(1)特性
由于共价晶体中原子间以较强的共价键相结合，故共价晶体：①熔、沸点很高；
②硬度大；③一般不导电；④难溶于溶剂。
(2)影响共价晶体熔、沸点和硬度的因素
对于结构相似的共价晶体而言，共价键的键长越长，键能就越小，晶体的熔、沸点越低，硬度越小。
4.常见的共价晶体的结构
(1)金刚石晶体
金刚石晶体结构示意图
金刚石晶胞
(2)二氧化硅晶体
二氧化硅晶体的结构示意图
二氧化硅晶胞
①在晶体中每个硅原子与相邻的4个氧原子结合，形成4个共价键；每个氧原子与2个硅原子相结合，形成正四面体结构。
②晶体中最小的环为6个硅原子、6个氧原子组成的12元环。晶体中硅、氧原子个数比为1∶2，Si原子与Si—O键的个数比为1∶4。
③每个二氧化硅晶胞中含有8个硅原子和16个氧原子。
σ键和π键的比较
(1)σ键：原子轨道沿核间连线方向以“头碰头”的方式重叠而形成的共价键叫σ键。按形成σ键的原子轨道类型的不同，σ键可分为s－sσ键、s－pσ键、p－pσ键。图示
如下：
H2分子中σ键的形成过程
HCl分子中σ键的形成过程
Cl2分子中σ键的形成
(2)π键：原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键叫π键，其形成过程表示如下：
(2025·山西大同一中高二期中)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
B
分子中含有1个C==C键、2个C==O键、2个C—H键、2个C—O键、2个C—C键、2个O—H键，其中C==C键、C==O键含有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，故选B。
(2025·河北张家口一中高二月考)由原子序数依次增大的短周期元素X、Y、Z、W、R组成的一种离子液体，其结构如图。Z的简单氢化物易液化，可用作制冷剂；W是本周期元素中电负性最大的元素；Z、R为同一主族元素。下列说法错误的是( )
A.基态R原子的电子在原子核外
的空间运动状态有15种
B.该化合物中包含了σ键、π键、
配位键和离子键
C.电负性：Z＞Y＞X
D.该化合物的熔点较低，主要是由于它含有体积很大的阴、阳离子
A
Z的简单氢化物易液化，可用作制冷剂，则Z为N元素，X、W形成一个共价键，则X为H元素，W是本周期元素中电负性最大的元素，则W为F元素，Y形成四个共价键，则Y为C元素，一价阴离子中R可形成6个共价键，则R为P元素。基态R原子的电子排布式为1s22s22p63s23p3，则电子在原子核外的空间运动状态有9种，A错误；
离子液体是室温下呈液态的离子化合物，存在离子键，阳离子内五元环上右侧的Z(即N原子)与Y(即C原子)形成了配位键，单键为σ键，双键中有1个σ键、1个π键，则该化合物中包含了σ键、π键、配位键和离子键，B正确；同周期元素从左到右电负性递增，氢元素非金属性比碳弱，则电负性：Z＞Y＞X，C正确；该化合物的熔点较低，主要是由于它含有体积很大的阴、阳离子，离子间的作用力较弱，D正确。
共价键的存在范围与类型
1.存在共价键的物质
(1)非金属单质分子(稀有气体除外)。如O2、F2、H2、C60等。
(2)非金属元素形成的化合物。如H2SO4、CO2、H2O2、有机物分子等。
(3)某些金属与非金属形成的化合物。如BeCl2、HgCl2、AlCl3等。
(4)部分离子化合物。如Na2O2、NaOH、Na2SO4、NH4Cl等。
C
(2025·江苏苏州中学高二期中)一种以MgO为催化剂催化CO2合成碳酸乙二醇
酯( )可能的反应机理如图所示。图中“－－－”表示吸附，“ ”和“ ”
分别表示Mg2＋或O2－中的一种。下列说法正确的是( )
A.图中“ ”表示Mg2＋，
“ ”表示O2－
B.环氧乙烷中氧原子吸附在“ ”上是因为氧原子比碳原子半径小
C.图中所示所有转化中，有极性共价键和非极性共价键的断裂
D.碳酸乙二醇酯在足量NaOH溶液中加热后可生成Na2CO3和乙二醇
D
由图可知，O原子与“ ”结合，C原子与“ ”结合，则“ ”应带正电荷，为Mg2＋，“ ”表示O2－，A错误；环氧乙烷中氧原子吸附在“ ”上是因为氧原子带负电荷，Mg2＋带正电荷，B错误；由图可知，所有转化中，只有极性共价键的断裂，无非极性共价键的断裂，C错误；碳酸乙二醇酯在足量NaOH溶液、加热条件下发生酯的水解反应，生成碳酸钠和乙二醇，D正确。
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
共价键的形成与特征
1.共价键的形成
(1)概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
(2)成键的粒子：一般为非金属原子(相同或不相同)或部分金属原子与非金属原子。
(3)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。
2.共价键的特征
(1)饱和性
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。
(2)方向性
共价键具有方向性，这是因为形成共价键时，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，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会越多，体系的能量下降也就越多，形成的共价键越牢固，因此，一个原子与周围原子形成的共价键就表现出方向性(s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性)。
共价键的类型
1.σ键和π键的比较
键类型 σ键 π键
原子轨道重叠方式 沿核间连线方向以“头碰头”方式重叠 沿核间连线两侧以“肩并肩”方式重叠
成键示意图(常见类型)
键类型 σ键 π键
原子轨道重叠部位 两原子核连线之间 核间连线上方和下方
原子轨道重叠程度 大 小
键的强度 较大 较小
成键规律判断 共价单键一定是σ键，双键中一个是σ键，一个是π键，三键中一个是σ键，另两个是π键
2.判断σ键、π键的一般规律
(1)两原子之间可以只形成σ键，但不能只形成π键，即多原子分子中一定有σ键，可能有π键。
(2)以形成σ键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并不会破坏σ键。以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子不能单独旋转。
(3)通常情况下，化合物中σ键比π键牢固，π键容易断裂，如乙烯、乙炔的化学性质比乙烷活泼，但N2中的π键由于电子云重叠程度大，π键牢固，故N2中的π键不易断裂，不易发生反应。
共价键参数
1.键能的应用
(1)判断共价键的强弱
键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定。
(2)判断分子的稳定性
结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。
(3)计算化学反应的反应热
ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和。
2.键长的应用
(1)一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子越稳定。
(2)键长的比较方法
①根据原子半径比较：同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。
②根据共用电子对数比较：相同的两个原子间形成共价键时，单键键长＞双键键长＞三键键长。
3.键角的应用
判断分子的空间结构，如NH3分子的H—N—H键角是107°18'，N—H键的键长是101 pm，则可以判断NH3分子是三角锥形分子，如图。
共价晶体
1.共价晶体
(1)概念：晶体中所有原子通过共价键结合，形成空间网状结构，这样的晶体叫做共价晶体。
(2)结构特点
①共价晶体中只存在共价键，原子间全部通过共价键相结合。
②由于共价键的饱和性和方向性，使每个中心原子周围排列的原子数目是固定的。
③共价晶体中不存在单个分子。如SiO2代表硅原子和氧原子的原子个数比为1∶2，并不代表分子。
2.常见的共价晶体
(1)某些单质，如金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体锗(Ge)等。
(2)某些化合物，如金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)等。
3.共价晶体的性质
(1)特性
由于共价晶体中原子间以较强的共价键相结合，故共价晶体：①熔、沸点很高；
②硬度大；③一般不导电；④难溶于溶剂。
(2)影响共价晶体熔、沸点和硬度的因素
对于结构相似的共价晶体而言，共价键的键长越长，键能就越小，晶体的熔、沸点越低，硬度越小。
4.常见的共价晶体的结构
(1)金刚石晶体
金刚石晶体结构示意图
金刚石晶胞
(2)二氧化硅晶体
二氧化硅晶体的结构示意图
二氧化硅晶胞
①在晶体中每个硅原子与相邻的4个氧原子结合，形成4个共价键；每个氧原子与2个硅原子相结合，形成正四面体结构。
②晶体中最小的环为6个硅原子、6个氧原子组成的12元环。晶体中硅、氧原子个数比为1∶2，Si原子与Si—O键的个数比为1∶4。
③每个二氧化硅晶胞中含有8个硅原子和16个氧原子。
σ键和π键的比较
(1)σ键：原子轨道沿核间连线方向以“头碰头”的方式重叠而形成的共价键叫σ键。按形成σ键的原子轨道类型的不同，σ键可分为s－sσ键、s－pσ键、p－pσ键。图示
如下：
H2分子中σ键的形成过程
HCl分子中σ键的形成过程
Cl2分子中σ键的形成
(2)π键：原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键叫π键，其形成过程表示如下：
(2025·山西大同一中高二期中)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
B
分子中含有1个C==C键、2个C==O键、2个C—H键、2个C—O键、2个C—C键、2个O—H键，其中C==C键、C==O键含有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，故选B。
(2025·河北张家口一中高二月考)由原子序数依次增大的短周期元素X、Y、Z、W、R组成的一种离子液体，其结构如图。Z的简单氢化物易液化，可用作制冷剂；W是本周期元素中电负性最大的元素；Z、R为同一主族元素。下列说法错误的是( )
A.基态R原子的电子在原子核外
的空间运动状态有15种
B.该化合物中包含了σ键、π键、
配位键和离子键
C.电负性：Z＞Y＞X
D.该化合物的熔点较低，主要是由于它含有体积很大的阴、阳离子
A
Z的简单氢化物易液化，可用作制冷剂，则Z为N元素，X、W形成一个共价键，则X为H元素，W是本周期元素中电负性最大的元素，则W为F元素，Y形成四个共价键，则Y为C元素，一价阴离子中R可形成6个共价键，则R为P元素。基态R原子的电子排布式为1s22s22p63s23p3，则电子在原子核外的空间运动状态有9种，A错误；
离子液体是室温下呈液态的离子化合物，存在离子键，阳离子内五元环上右侧的Z(即N原子)与Y(即C原子)形成了配位键，单键为σ键，双键中有1个σ键、1个π键，则该化合物中包含了σ键、π键、配位键和离子键，B正确；同周期元素从左到右电负性递增，氢元素非金属性比碳弱，则电负性：Z＞Y＞X，C正确；该化合物的熔点较低，主要是由于它含有体积很大的阴、阳离子，离子间的作用力较弱，D正确。
共价键的存在范围与类型
1.存在共价键的物质
(1)非金属单质分子(稀有气体除外)。如O2、F2、H2、C60等。
(2)非金属元素形成的化合物。如H2SO4、CO2、H2O2、有机物分子等。
(3)某些金属与非金属形成的化合物。如BeCl2、HgCl2、AlCl3等。
(4)部分离子化合物。如Na2O2、NaOH、Na2SO4、NH4Cl等。
C
(2025·江苏苏州中学高二期中)一种以MgO为催化剂催化CO2合成碳酸乙二醇
酯( )可能的反应机理如图所示。图中“－－－”表示吸附，“ ”和“ ”
分别表示Mg2＋或O2－中的一种。下列说法正确的是( )
A.图中“ ”表示Mg2＋，
“ ”表示O2－
B.环氧乙烷中氧原子吸附在“ ”上是因为氧原子比碳原子半径小
C.图中所示所有转化中，有极性共价键和非极性共价键的断裂
D.碳酸乙二醇酯在足量NaOH溶液中加热后可生成Na2CO3和乙二醇
D
由图可知，O原子与“ ”结合，C原子与“ ”结合，则“ ”应带正电荷，为Mg2＋，“ ”表示O2－，A错误；环氧乙烷中氧原子吸附在“ ”上是因为氧原子带负电荷，Mg2＋带正电荷，B错误；由图可知，所有转化中，只有极性共价键的断裂，无非极性共价键的断裂，C错误；碳酸乙二醇酯在足量NaOH溶液、加热条件下发生酯的水解反应，生成碳酸钠和乙二醇，D正确。