第一节 共价键第1课时 共价键
核心素养发展目标
1.能从微观角度分析形成共价键的微粒、类型，能辨识物质中含有的共价键。
2.理解共价键中σ键和π键的区别，建立σ键和π键的思维模型，熟练判断分子中σ键和π键的存在及个数。
知识梳理
一、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，叫做共价键。
(2)成键的粒子：一般为非金属原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。
(3)本质：原子间通过共用电子对(即原子轨道重叠)产生的强烈作用。
2．共价键的特征
(1)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，便可和几个自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。
(2)方向性
除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。在形成共价键时，原子轨道重叠的越多，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。如图所示。
课堂练习：
1、判断题
(1)形成共价键后体系的能量降低，趋于稳定( )
(2)共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的( )
(3)共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系( )
(4)共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的( )
(5)原子轨道在空间都具有方向性( )
答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)×
2．NH3分子中N原子为什么是1个，而H原子为3个？
提示 N和H原子的电子式分别为和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原子只需与3个H原子分别形成3对共用电子对即可达到稳定状态，共价键达到饱和，从而决定了分子中H原子个数。
3．从电负性角度理解共价键、离子键的形成条件，完成表中内容。
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)
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________键；而________键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。
答案 2.1 0.9 1.0 离子 共价
4．从电负性的角度来判断下列元素的原子之间易形成共价键的是( )
A．Na和Cl
B．H和F
C．K和F
D．Ca和O
答案 B
解析 一般电负性相差不大的原子之间容易形成共价键，H和F都是非金属元素的原子，形成的是共价键。
二、共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)
1．σ键
形成
由两个原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠形成
类型
s-s型
s-p型
p-p型
特征
以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称；σ键的强度较大
2.π键
形成
由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成
p-p
π键
特征
π键的电子云具有镜面对称性，即每个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；π键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂
3.判断σ键、π键的一般规律
共价单键为σ键；共价双键中有一个σ键、一个π键；共价三键由一个σ键和两个π键组成。
课堂检测
1．下图表示氢原子的电子云重叠示意图。以下各种说法中错误的是( )
A．图中电子云重叠意味着电子在核间出现的机会多
B．氢原子的核外的s轨道重叠形成共价键
C．氢原子的核外电子呈云雾状，在两核间分布得密一些，将两核吸引
D．氢原子之间形成σ键，s-s
σ键没有方向性
答案 C
2．下列分子中存在的共价键类型完全相同(从σ键、π键的形成方式角度分析)的是( )
A．CH4与NH3
B．C2H6与C2H4
C．H2与Cl2
D．Cl2与N2
答案 A
3．下列四组物质中只含有共价键的是( )
A．H2、O3、C60、N60、
B．Cl2、S8、NaCl、Na2O2、NaHCO3
C．P4、Br2、H2O2、Xe、XeF4
D．NH4HCO3、N2H4、NH3、、KNO3
答案 A
4．在N2F2分子中，所有原子均符合8电子稳定结构，则该分子中两个氮原子之间的键型构成是( )
A．仅有一个σ键
B．仅有一个π键
C．一个σ键，一个π键
D．一个σ键，两个π键
答案 C
5．分析下列化学式中画有横线的元素，选出符合要求的物质，填空。
A．NH3 B．H2O C．HCl
D．CH4 E．C2H6 F．N2
(1)所有的价电子都参与形成共价键的是______________________________________。
(2)只有一个价电子参与形成共价键的是______________________________________。
(3)最外层有未参与成键的电子对的是________________________________________。
(4)既有σ键又有π键的是__________________________________________________。
答案 (1)D、E (2)C (3)A、B、C、F (4)F第一节第2课时 键参数——键能、键长与键角
核心素养发展目标
1.了解共价键键参数的含义，能用键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。
2.通过认识共价键的键参数对物质性质的影响，探析微观结构对宏观性质的影响。
知识梳理
一、键能
1．概念
气态分子中1_mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。它通常是298.15
K、100
kPa条件下的标准值，单位是kJ·mol－1。
2．应用
(1)判断共价键的稳定性
原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，释放能量越多，所形成的共价键键能越大，共价键越稳定。
(2)判断分子的稳定性
一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。
(3)利用键能计算反应热
ΔH＝反应物总键能－生成物总键能
课堂练习
1、判断题
(1)共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定( )
(2)N—H键能是很多分子中的N—H键能的平均值( )
(3)O—H键能是指在298.15
K、100
kPa下，1
mol气态分子中1
mol
O—H键解离成气态原子所吸收的能量( )
(4)C==C键能等于C—C键能的2倍( )
答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)×
2．某些化学键的键能(kJ·mol－1)如下表所示。
化学键
H—H
Cl—Cl
Br—Br
I—I
H—Cl
H—Br
H—I
键能
436
242.7
193
151
431.8
363
297
(1)1
mol
H2在2
mol
Cl2中燃烧，放出热量________
kJ。
(2)在一定条件下，1
mol
H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是________(填字母)。
a．Cl2＞Br2＞I2
b．I2＞Br2＞Cl2
c．Br2＞I2＞Cl2
预测1
mol
H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热________(填“多”或“少”)。
答案 (1)184.9 (2)a 多
二、键长和键角
1．键长
(1)概念：构成化学键的两个原子的核间距，因此原子半径决定共价键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。
(2)应用：共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定，反之亦然。
2．键角
(1)概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。
(2)应用：在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角影响着共价分子的空间结构。
(3)试根据空间结构填写下列分子的键角
分子的空间结构
键角
实例
正四面体形
109°28′
CH4、CCl4
平面形
120°
苯、乙烯、BF3等
三角锥形
107°
NH3
V形(角形)
105°
H2O
直线形
180°
CO2、CS2、CH≡CH
(4)部分键角图解
课堂练习
1、判断题
(1)分子中通常键能越大，键长越短，分子越稳定( )
(2)键角是描述分子空间结构的重要参数( )
(3)键长H—I＞H—Br＞H—Cl；C—C＞C==C＞C≡C( )
答案 (1)√ (2)√ (3)√
2．(2019·山西省实验中学高二月考)下表是从实验中测得的不同物质中的键长和键能数据：
O—O键
O
O
O2
O
键长/(10－12m)
149
128
121
112
键能/(kJ·mol－1)
x
y
a＝494
b＝628
其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导键能大小的顺序是b>a>y>x，该规律性是( )
A．成键时，电子数越多，键能越大
B．键长越短，键能越大
C．成键所用的电子数越少，键能越小
D．成键时电子对越偏移，键能越大
答案 B
3．如图白磷和甲烷均为正四面体结构
它们的键角是否相同，为什么？
提示 不同，白磷分子的键角是指P—P之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指C—H的夹角，为109°28′。
总结归纳
(1)键长与分子空间结构的关系：键长是影响分子空间结构的因素之一。如CH4分子的空间结构是正四面体，而CH3Cl只是四面体而不是正四面体，原因是C—H和C—Cl的键长不相等。
(2)定性判断键长的方法
①根据原子半径进行判断。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。
②根据共用电子对数判断。就相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子形成双键或者三键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，键长变短，故单键键长＞双键键长＞三键键长。
课堂检测
1．(2020·云南省禄丰县第一中学高二月考)下列各说法中正确的是( )
A．分子中键能越高，键长越长，则分子越稳定
B．元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键
C．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°
D．H—O的键能为463
kJ·mol－1，即18
g
H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463
kJ
答案 B
2．(2019·四川雅安中学高二月考)键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述正确的是( )
A．键角是描述分子空间结构的重要参数
B．因为H—O的键能小于H—F的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱
C．H—F的键长是H—X中最长的
D．碳碳三键和碳碳双键的键能分别是单键键能的3倍和2倍
答案 A
3．已知H—H的键能为436
kJ·mol－1，O==O的键能为497.3
kJ·mol－1，Cl—Cl的键能为
242.7
kJ·mol－1，N≡N的键能为946
kJ·mol－1，则下列叙述中正确的是( )
A．N—N的键能为×946
kJ·mol－1＝315.3
kJ·mol－1
B．氮气分子中的共价键的键长比氢气分子中的短
C．氧气分子中氧原子是以共价单键结合的
D．氮气分子比氯气分子稳定
答案 D
4．能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是( )
A．任意两个键的夹角为120°
B．B—F是非极性共价键
C．三个B—F的键能相同
D．三个B—F的键长相等
答案 A
5．已知某些共价键的键能、键长数据如表所示：
共价键
Cl—Cl
Br—Br
I—I
H—F
H—Cl
H—Br
H—I
H—O
键能/(kJ·mol－1)
242.7
193.7
152.7
568
431.8
366
298.7
462.8
键长/pm
198
228
267
96
共价键
C—C
C==C
C≡C
C—H
N—H
N==O
O—O
O==O
键能/(kJ·mol－1)
347.7
615
812
413.4
390.8
607
142
497.3
键长/pm
154
133
120
109
101
(1)下列推断正确的是________(填字母，下同)。
A．热稳定性：HF>HCl>HBr>HI
B．氧化性：I2>Br2>Cl2
C．沸点：H2O>NH3
D．还原性：HI>HBr>HCl>HF
(2)在HX(X＝F、Cl、Br、I)分子中，键长最短的是______，最长的是________；O—O的键长________
(填“大于”“小于”或“等于”)O==O的键长。
答案 (1)ACD (2)HF HI 大于
