人教版高中化学选修三 2.1 共价键 教案
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选修三 2.1 共价键 教案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-11-17 17:03:29 | ||
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文档简介
第二章 分子结构与性质
一．本章教学目标
1．知道共价键的主要类型σ键和π键，能用键参数——键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质；能举例说明“等电子原理”的含义及应用。
2．认识共价分子结构的多样性和复杂性，能根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型；能说明简单配合物的成键情况。
3．了解极性共价键和非极性共价键、极性分子和非极性分子；能举例说明化学键和分子间作用力的区别、分子间作用力对物质性质的影响、氢键对物质性质的影响，以及了解“手性分子”在生命科学等方面的应用。
4．知道“相似相溶”规则的实际应用和运用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性。
5．在分子水平上进一步形成有关物质结构的基本观念，能从物质结构决定性质的视角解释分子的某些性质，并预测物质的有关性质，体验科学的魅力，进一步形成科学的价值观。
二．本章内容结构
三．本章课时建议
第一节 共价键 2课时
第二节 分子的立体结构 3课时
第三节 分子的性质 3课时
复习与机动 2课时
第一节 共价键
一．教学目标
1．知道共价键的主要类型σ键和π键。
2．能用键参数——键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
3．能举例说明“等电子原理”的含义及应用。
二．教学重难点
本节教学重点：σ键和π键的特征和性质；用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
本节教学难点：σ键和π键的特征；键角。
三．教学内容
什么是化学？——化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然学科，其特征是研究分子和创造分子。
【复习回顾】
1＞什么叫做化学键？分为哪几类？——使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键，分为共价键和离子键。（选修二P23）
2＞什么叫离子键？成键特点是什么？——带相反电荷离子之间的相互作用称为离子键，它是一种带电粒子之间的相互（吸引）作用，没有饱和性与方向性。
3＞写出氢氧化钠、过氧化钠、碳化钙的电子式。用电子式表示氯化钠、溴化镁的形成过程。
4＞什么叫共价键？成键特点是什么？——原子间通过共用电子对形成的相互作用叫做共价键，它具有饱和性与方向性。
5＞写出过氧化氢的电子式。用电子式表示氨的形成过程。
6＞共价键分为哪几类？它们有何区别？——极性键和非极性键，区别在于成键的原子是否为同种元素的原子。
7＞什么是配位键？成键特点是什么？——由一个原子单方面提供一对电子与另一个原子共用形成的共价键叫做配位键，它的共用电子对由一个原子单方面提供，而并非两个原子共同提供。
【思考与练习1】教材P28“学与问”。
【思考与练习2】为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？
一．共价键
1．共价键的饱和性——按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。
H原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因此只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3分子。
以氢分子为例，用电子云来描述氢分子的形成过程：
电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正点的两个原子核“黏结”在一起了。（教材P28）
2．价键理论的要点
（1）电子配对原理——两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对。
（2）最大重叠原理——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。
3．共价键的形成
（1）σ键的形成
σ键成建特点：沿键轴，头碰头——共价键的方向性；
σ键特征：轴对称（以成键原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云形状不变）；σ键可以旋转。
（2）π键的形成
π键成建特点：肩并肩；
π键特征：镜面对称（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，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称）；π键不能旋转。
4．σ键与π键的对比
键 型
比较项目
σ键
π键
成键方向
沿轴方向“头碰头”
平行方向“肩并肩”
电子云形状
轴对称
镜面对称
牢固程度
强度大，不易断裂
强度较小，易断裂
成键判断规律
共价单键是σ键，共价双键中一个是σ键，另一个是π键，共价三键中一个是σ键，另两个为π键。
【练习】完成教材P29“科学探究”。
1．
2．
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）
2.1
0.9
1.0
结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是离子键；而共价键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。
3．乙烷分子中有7个σ键；乙烯分子中有5个σ键和1个π键；乙烯分子中有3个σ键和2个π键。
【小结】
1＞σ键：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。如H－H键。类型：s－s σ键、s－p σ键、p－p σ键等。
2＞π键：由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成。特点：肩并肩、镜像对称、容易断裂。
3＞由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键总称价键轨道。
4＞判断共价键类型规律：共价单键是σ键；而共价双键中有一个σ键，另一个是π键；共价三键由一个σ键和两个π键组成。
【练习1】下列说法正确的是（ B ）
A．含有共价键的化合物一定是共价化合物
B．分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物
C．由共价键形成的分子一定是共价化合物
D．只有非金属原子间才能形成共价键
【练习2】下列说法中正确的是（ C ）
A．p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成σ键
B．p轨道之间以“头对头”重叠可形成π键
C．s和p轨道以“头对头”重叠可形成σ键
D．共价键是两个原子轨道以“头对头”重叠形成的
【练习3】在氯化氢分子中，形成共价键的原子轨道是（ C ）
A．氯原子的2p轨道和氢原子的1s轨道 B．氯原子的2p轨道和氢原子的2p轨道
C．氯原子的3p轨道和氢原子的1s轨道 D．氯原子的3p轨道和氢原子的3p轨道
二．键参数（BondParameters）
1．键能（BondEnergy）
（1）概念——气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。
（2）应用
①判断化学键强度——键能越大，化学键越稳定。
②计算化学反应的?H——?H＝反应物键能总和－生成物键能总和
共价键
键能
共价键
键能
共价键
键能
共价键
键能
F－F
157
N－O
176
C≡C
812
N－H
390.8
Cl－Cl
242.7
N＝O
607
C－O
351
H－F
568
Br－Br
193.7
O－O
142
C＝O
745
H－Cl
431.8
I－I
152.7
O＝O
497.3
N－N
193
H－Br
366
C－C
347.7
C－H
413.4
N＝N
418
H－I
298.7
C＝C
615
O－H
462.8
N≡N
946
H－H
436
【练习1】由下表的数据判断下列分子的稳定性：
A．Cl2、Br2、I2 B．NH3、H2O
化学键
键能
化学键
键能
化学键
键能
化学键
键能
Cl－Cl
242.7
Br－Br
193.7
I－I
152.7
O－H
462.8
N＝O
607
O－O
142
O＝O
497.3
N－H
390.8
【练习2】教材P32“思考与交流”1。
H2＋Cl2＝2HCl ΔH＝436.0 kJ/mol＋242.7 kJ/mol－2×431.8 kJ/mol＝－184.9 kJ/mol
H2＋Br2＝2HBr ΔH＝436.0kJ/mol＋193.7 kJ/mol－2×366 kJ/mol＝－102.7 kJ/mol
2．键长（Bond Length）
（1）概念——形成共价键的两个原子之间的核间距。
（2）应用——键长是衡量共价键稳定性的另一个参数。
对比下表，找出键长与键能及稳定性的关系。
某些共价键的键能（kJ/mol）和键长/pm（1 pm＝10－12 m）
化学键
键能
键长
化学键
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
规律：键长越短，往往键能越大，化学键越牢固，由该键形成的分子越稳定。
【练习1】由下表的数据判断下列分子的稳定性：
A．H2、Cl2 B．HCl、HBr、HI
化学键
键能
键长
化学键
键能
键长
H－H
436
74
H－F
565.0
92
Cl－Cl
242.7
198
H－Cl
428.0
128
H－Br
362.0
141
H－I
295.0
161
【练习2】教材P32“思考与交流”2、3。
一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。
卤素单质的键长与共价半径
相同原子形成的共价键键长的一半。
3．键角——两个共价键之间的夹角称为键角。
键角决定分子的空间构型。
键角一定，表明共价键具有方向性。键角是描述分子立体结构的重要参数，分子的许多性质与键角有关。
【观察】下表中的数据。
从表中可以看出，CO分子与N2分子在许多性质上十分相似，这些相似性，可以归结为它们具有相等的价电子数，导致它们具有相似的化学结构。
分子
熔点/℃
沸点/℃
水中溶解度（室温）
分子解离能（kJ/mol）
分子的价电子总数
CO
－205.05
－190.49
2.3 mL
1075
10
N2
－210.00
－195.81
1.6 mL
946
10
三．等电子原理
1．等电子体——原子总数相同、价电子总数相同的分子。
2．等电子体原理——原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。（物理性质）
应用：预测分子空间的构型和性质。
例举一些常见的等电子体
N2、CO、C2－2、CN－
SO2、O3、NO－2
NH3、H3O＋
NO2、－NO2
SO3、NO－3、SiO2－3
C6H6、B3N3H6
CH4、NH＋4
CO2、N2O、CS2、AlO－2
【例题】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N2O、CO2和N2、CO。
（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NO－2互为等电子体的分子有SO2、O3。
【小结】
二．键参数——键能、键长和键角
键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。破坏1 mol化学键形成气态基态原子所需的最低能量。
键能越大，化学键越稳定。
应用：计算化学反应的反应热。?H＝反应物键能总和－生成物键能总和
键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。键长越短，键能越大，化学键越稳定。
键角：两个共价键之间的夹角。
三．等电子原理
等电子体：原子总数、价电子总数相同的分子。
等电子体原理：原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近。
应用：预测分子空间的构型和性质。
【阅读】P33“科学视野”。
一．本章教学目标
1．知道共价键的主要类型σ键和π键，能用键参数——键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质；能举例说明“等电子原理”的含义及应用。
2．认识共价分子结构的多样性和复杂性，能根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型；能说明简单配合物的成键情况。
3．了解极性共价键和非极性共价键、极性分子和非极性分子；能举例说明化学键和分子间作用力的区别、分子间作用力对物质性质的影响、氢键对物质性质的影响，以及了解“手性分子”在生命科学等方面的应用。
4．知道“相似相溶”规则的实际应用和运用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性。
5．在分子水平上进一步形成有关物质结构的基本观念，能从物质结构决定性质的视角解释分子的某些性质，并预测物质的有关性质，体验科学的魅力，进一步形成科学的价值观。
二．本章内容结构
三．本章课时建议
第一节 共价键 2课时
第二节 分子的立体结构 3课时
第三节 分子的性质 3课时
复习与机动 2课时
第一节 共价键
一．教学目标
1．知道共价键的主要类型σ键和π键。
2．能用键参数——键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
3．能举例说明“等电子原理”的含义及应用。
二．教学重难点
本节教学重点：σ键和π键的特征和性质；用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
本节教学难点：σ键和π键的特征；键角。
三．教学内容
什么是化学？——化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然学科，其特征是研究分子和创造分子。
【复习回顾】
1＞什么叫做化学键？分为哪几类？——使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键，分为共价键和离子键。（选修二P23）
2＞什么叫离子键？成键特点是什么？——带相反电荷离子之间的相互作用称为离子键，它是一种带电粒子之间的相互（吸引）作用，没有饱和性与方向性。
3＞写出氢氧化钠、过氧化钠、碳化钙的电子式。用电子式表示氯化钠、溴化镁的形成过程。
4＞什么叫共价键？成键特点是什么？——原子间通过共用电子对形成的相互作用叫做共价键，它具有饱和性与方向性。
5＞写出过氧化氢的电子式。用电子式表示氨的形成过程。
6＞共价键分为哪几类？它们有何区别？——极性键和非极性键，区别在于成键的原子是否为同种元素的原子。
7＞什么是配位键？成键特点是什么？——由一个原子单方面提供一对电子与另一个原子共用形成的共价键叫做配位键，它的共用电子对由一个原子单方面提供，而并非两个原子共同提供。
【思考与练习1】教材P28“学与问”。
【思考与练习2】为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？
一．共价键
1．共价键的饱和性——按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。
H原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因此只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3分子。
以氢分子为例，用电子云来描述氢分子的形成过程：
电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正点的两个原子核“黏结”在一起了。（教材P28）
2．价键理论的要点
（1）电子配对原理——两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对。
（2）最大重叠原理——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。
3．共价键的形成
（1）σ键的形成
σ键成建特点：沿键轴，头碰头——共价键的方向性；
σ键特征：轴对称（以成键原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云形状不变）；σ键可以旋转。
（2）π键的形成
π键成建特点：肩并肩；
π键特征：镜面对称（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，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称）；π键不能旋转。
4．σ键与π键的对比
键 型
比较项目
σ键
π键
成键方向
沿轴方向“头碰头”
平行方向“肩并肩”
电子云形状
轴对称
镜面对称
牢固程度
强度大，不易断裂
强度较小，易断裂
成键判断规律
共价单键是σ键，共价双键中一个是σ键，另一个是π键，共价三键中一个是σ键，另两个为π键。
【练习】完成教材P29“科学探究”。
1．
2．
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）
2.1
0.9
1.0
结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是离子键；而共价键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。
3．乙烷分子中有7个σ键；乙烯分子中有5个σ键和1个π键；乙烯分子中有3个σ键和2个π键。
【小结】
1＞σ键：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。如H－H键。类型：s－s σ键、s－p σ键、p－p σ键等。
2＞π键：由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成。特点：肩并肩、镜像对称、容易断裂。
3＞由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键总称价键轨道。
4＞判断共价键类型规律：共价单键是σ键；而共价双键中有一个σ键，另一个是π键；共价三键由一个σ键和两个π键组成。
【练习1】下列说法正确的是（ B ）
A．含有共价键的化合物一定是共价化合物
B．分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物
C．由共价键形成的分子一定是共价化合物
D．只有非金属原子间才能形成共价键
【练习2】下列说法中正确的是（ C ）
A．p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成σ键
B．p轨道之间以“头对头”重叠可形成π键
C．s和p轨道以“头对头”重叠可形成σ键
D．共价键是两个原子轨道以“头对头”重叠形成的
【练习3】在氯化氢分子中，形成共价键的原子轨道是（ C ）
A．氯原子的2p轨道和氢原子的1s轨道 B．氯原子的2p轨道和氢原子的2p轨道
C．氯原子的3p轨道和氢原子的1s轨道 D．氯原子的3p轨道和氢原子的3p轨道
二．键参数（BondParameters）
1．键能（BondEnergy）
（1）概念——气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。
（2）应用
①判断化学键强度——键能越大，化学键越稳定。
②计算化学反应的?H——?H＝反应物键能总和－生成物键能总和
共价键
键能
共价键
键能
共价键
键能
共价键
键能
F－F
157
N－O
176
C≡C
812
N－H
390.8
Cl－Cl
242.7
N＝O
607
C－O
351
H－F
568
Br－Br
193.7
O－O
142
C＝O
745
H－Cl
431.8
I－I
152.7
O＝O
497.3
N－N
193
H－Br
366
C－C
347.7
C－H
413.4
N＝N
418
H－I
298.7
C＝C
615
O－H
462.8
N≡N
946
H－H
436
【练习1】由下表的数据判断下列分子的稳定性：
A．Cl2、Br2、I2 B．NH3、H2O
化学键
键能
化学键
键能
化学键
键能
化学键
键能
Cl－Cl
242.7
Br－Br
193.7
I－I
152.7
O－H
462.8
N＝O
607
O－O
142
O＝O
497.3
N－H
390.8
【练习2】教材P32“思考与交流”1。
H2＋Cl2＝2HCl ΔH＝436.0 kJ/mol＋242.7 kJ/mol－2×431.8 kJ/mol＝－184.9 kJ/mol
H2＋Br2＝2HBr ΔH＝436.0kJ/mol＋193.7 kJ/mol－2×366 kJ/mol＝－102.7 kJ/mol
2．键长（Bond Length）
（1）概念——形成共价键的两个原子之间的核间距。
（2）应用——键长是衡量共价键稳定性的另一个参数。
对比下表，找出键长与键能及稳定性的关系。
某些共价键的键能（kJ/mol）和键长/pm（1 pm＝10－12 m）
化学键
键能
键长
化学键
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
规律：键长越短，往往键能越大，化学键越牢固，由该键形成的分子越稳定。
【练习1】由下表的数据判断下列分子的稳定性：
A．H2、Cl2 B．HCl、HBr、HI
化学键
键能
键长
化学键
键能
键长
H－H
436
74
H－F
565.0
92
Cl－Cl
242.7
198
H－Cl
428.0
128
H－Br
362.0
141
H－I
295.0
161
【练习2】教材P32“思考与交流”2、3。
一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。
卤素单质的键长与共价半径
相同原子形成的共价键键长的一半。
3．键角——两个共价键之间的夹角称为键角。
键角决定分子的空间构型。
键角一定，表明共价键具有方向性。键角是描述分子立体结构的重要参数，分子的许多性质与键角有关。
【观察】下表中的数据。
从表中可以看出，CO分子与N2分子在许多性质上十分相似，这些相似性，可以归结为它们具有相等的价电子数，导致它们具有相似的化学结构。
分子
熔点/℃
沸点/℃
水中溶解度（室温）
分子解离能（kJ/mol）
分子的价电子总数
CO
－205.05
－190.49
2.3 mL
1075
10
N2
－210.00
－195.81
1.6 mL
946
10
三．等电子原理
1．等电子体——原子总数相同、价电子总数相同的分子。
2．等电子体原理——原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。（物理性质）
应用：预测分子空间的构型和性质。
例举一些常见的等电子体
N2、CO、C2－2、CN－
SO2、O3、NO－2
NH3、H3O＋
NO2、－NO2
SO3、NO－3、SiO2－3
C6H6、B3N3H6
CH4、NH＋4
CO2、N2O、CS2、AlO－2
【例题】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N2O、CO2和N2、CO。
（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NO－2互为等电子体的分子有SO2、O3。
【小结】
二．键参数——键能、键长和键角
键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。破坏1 mol化学键形成气态基态原子所需的最低能量。
键能越大，化学键越稳定。
应用：计算化学反应的反应热。?H＝反应物键能总和－生成物键能总和
键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。键长越短，键能越大，化学键越稳定。
键角：两个共价键之间的夹角。
三．等电子原理
等电子体：原子总数、价电子总数相同的分子。
等电子体原理：原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近。
应用：预测分子空间的构型和性质。
【阅读】P33“科学视野”。