【新教材】人教版（2019）高中化学选择性必修22.1 共价键 课件 （共51张ppt）
文档属性
| 名称 | 【新教材】人教版（2019）高中化学选择性必修22.1 共价键 课件 （共51张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-02-09 16:03:46 | ||
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文档简介
(共51张PPT)
第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
第一课时 共价键
诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼曾说过，假如发生了大灾难，人类全部的科学知识只能概括为一句话传诸后世，那么这句话应该是“万物皆由原子构成”。
原子是如何构成物质的？
一、化学键
相邻原子间强烈的相互作用
（2）化学键的分类：
（1）定义：
离子键、共价键、金属键、配位键
（3）存在范围：
只存在于相邻的原子或离子之间,分子间不存在化学键。
二、共价键
1.共价键的定义
原子间通过共用电子对所形成的强烈相互作用，叫共价键。
共价键的本质是原子之间形成共用电子对(或原子轨道的重叠)。自旋方向的未成对电子形成共用电子对。
（1）成键粒子：原子。
（2）成键实质：共用电子对。
（3）形成条件：一般由非金属元素的原子结合。
（4）
按成键原子的原子轨道重叠方式分类
2.共价键类型
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，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。
σ键 和 π键
(1)σ键
①概念：σ键是两原子在成键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。
②σ键的类型：根据成键时，原子轨道的不同，σ键可分为s－s σ键、s－p σ键、p－p σ键。
H
H
H
H
氢原子形成氢分子的电子云描述（两个s轨道重叠）
σ键
电子云
s-s σ键
↑
1S
↓
1S
原子轨道在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，因此可以说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。
σ键的特征是:以形成化学键的两原子核的连线为轴旋转，共价键电子云的图形不变，这种特征为轴对称。
相互靠拢
H2中的共价键称为σ键。H2中的σ键是由两个s轨道重叠形成的。
H2中的σ键是由两个s轨道重叠形成的，可称为s-s σ键。s轨道和p轨道，p轨道和p轨道重叠是否也能形成σ键呢？我们看一看HCl和Cl2中的共价键。
H
Cl
H－Cl的 s-p σ键的形成（一个s轨道与一个p轨道重叠）
H－Cl
未成对电子的
电子云相互靠拢
电子云相互重叠
s-p σ键
↑
1S
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1S
2S
2P
3S
3P
HCl中的共价键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道重叠形成的。s — p σ键,轴对称.
Cl－Cl的 p-p σ键的形成（两个p轨道重叠）
Cl
Cl
Cl
Cl
电子云相互重叠
未成对电子的
电子云相互靠拢
p-p σ键
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1S
2S
2P
3S
3P
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1S
2S
2P
3S
3P
Cl2中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的。p—p σ键,轴对称.
σ键的重叠方式：“头碰头”
X
s—s
X
px—s
X
px—px
σ键的特征是：以两原子核的连线为轴旋转，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。
【归纳总结】 σ键的特征
(1)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。(2)形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强稳定性。(3)以形成σ键的两原子核的连线为轴，任何一个原子均可以旋转，旋转时并不破坏σ键的结构。
头碰头；
轴对称；
形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强的稳定性。
σ键
p轨道与p轨道除了能形成σ键外，还能形成π键。
π键的特征是两个原子轨道以平行或“肩并肩” 方式重叠；原子重叠的部分分别位于两原子核构成平面的两侧。每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称。
(2)π键
概念：形成共价键的未成对电子的原子轨道，采取“肩并肩”的方式重叠，这种共价键叫π键，主要类型为p－p π键，其形成过程可以表示为下图：
P-P π键的形成
π键的重叠方式：“肩并肩”
X
Z
Z
pZ—pZ
键特征:①镜像对称
②不稳定性： 键﹥ 键
碳碳双键容易断双键中一个键（ 键），故易发生加成反应和加聚反应。
【归纳总结】 π键的特征
(1)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。(2)形成π键时电子云重叠程度比σ键小，π键不如σ键牢固。特例：N2分子中的π键比σ键稳定。(3)以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子并不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键，如以py－py π键为例，若旋转其中一个成键原子，则两原子的py轨道不再平行，也就无法“肩并肩”地靠近形成π键。
π键
肩并肩；
镜面对称；
π键不如σ键牢固
比较容易断裂；
σ键和π键的比较
共价键类型 σ键 π键
原子轨道 重叠方式 沿键轴方向 轴对称，可旋转 (“头碰头”)重叠 沿键轴方向平行
镜面对称，不旋转
重叠(“肩并肩”)
原子轨道重叠部位 两原子核之间,在键轴处 键轴上方和下方
原子轨道重叠程度 大 小
键的强度 σ键强度大,不易断裂，不活泼 π键强度较小,易断裂，活泼
化学活泼性 不活泼 活泼
成键规律判断 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,另两个是π键
O2 中 p-p σ键和 p-p π键的形成过程
p-pσ键
p-pπ键
两队孤对
电子对电子云
↑↓ ↑ ↑
2P4轨道
N2中1个p-p σ键和2个p-p π键的形成过程
N≡N
↑ ↑ ↑
2P3轨道
z
z
y
y
x
规律总结
对于原子之间能否形成π键可依据原子的价电子数确定,若达到稳定结构只差一个电子,如H、Cl,则只能形成σ键;若达到稳定结构差两个及两个以上电子,如O、N等,则既能形成σ键,又能形成π键,H2O分子中氧原子只形成σ键,而O2分子中既有σ键,又有π键。另外需要注意,分子中存在π键,则一定存在σ键,但若存在σ键,则不一定存在π键。
(3)判断σ键、π键的一般规律
①s-s电子、s-p电子只形成σ键；p-p电子既形成σ键，又形成π键；且 p-p电子先形成σ键，后形成π键。
②共价单键是σ键；共价双键中一个σ键,另一个π键；共价三键中一个σ键,另两个π键。
共价键的类型
按照不同的分类方法,可将共价键分为不同的类型:
总结
观察下图中乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型,回答相关问题。
问题思考:
(1)乙烯和乙炔分子中的碳原子间,既存在σ键,又存在π键,σ键和π键的成键方式有何不同
提示:σ键是原子轨道以“头碰头”方式发生重叠成键;π键是p轨道与p轨道以“肩并肩”方式发生重叠成键。
思考与讨论
乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个 σ键和几个π键组成？
乙炔分子中由
3个σ键和
2个π键组成。
乙烷分子中由7个σ键组成；
乙烯分子中由
5个σ键和
1个π键组成；
有机物中的共价键
1. C – H 是σ键。
2. C—C 是σ键。
3. C=C 一个σ键，一个π键。
4. C≡C 一个σ键，两个π键。
乙烯、乙炔分子中C—C σ键比较稳定不容易断裂， π键比较容易断裂。
乙烯
乙炔
乙烯、乙炔分子的球棍模型
(2)从乙烷、乙烯和乙炔分子中存在的σ键和π键来看,σ键和π键的存在条件和数目有何规律
提示:σ键可以独立存在,π键不能单独存在。
所有的单键都是σ键;双键中有一个σ键和一个π键;三键中有一个σ键和两个π键。
(3)乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼
提示:乙烯分子中的碳碳双键和乙炔分子中的碳碳三键中分别含有1个和2个π键,π键原子轨道重叠程度较小,不稳定,容易断裂。而乙烷分子中没有π键,σ键原子轨道重叠程度大,比较稳定,不易断裂。
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:当成键原子的电负性相差很大时,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.共价键的形成条件
规律总结
一般活泼金属元素与活泼非金属元素电负性相差较大,易形成离子键,而非金属元素之间电负性相差较小,原子间易形成共价键;离子化合物一定含有离子键,也可能含有共价键,如NH4Cl、Na2O2等。
(1)用电子式表示:用小黑点(或×)表示原子最外层电子。如:
4.共价键的表示方式
(2)用结构式表示:用一条短线表示一对共用电子(见下表)。
(3)共价键形成过程的表示方法:用电子式表示(以Cl2、H2O、CO2为例):
(1)共价化合物[不同原子间以共用电子对(共价键)形成的化合物]中。原子之间通过共价键结合,共价化合物中一定存在共价键。如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。
(2)多原子非金属单质分子中。如O2、F2、H2、C60、单质硫、白磷(P4)等(稀有气体为单原子分子,不存在化学键),双原子(或多原子)分子中一定存在共价键(但红磷等分子结构较复杂,常以元素符号代表其单质)。
(3)含根的离子化合物 :如NaOH 、 Na2O2 、 NH4Cl 、NH4NO3等。含有共价键的化合物不一定是共价化合物
5.共价键存在的范围
1.水分子中的共价键是哪些原子形成的哪类共价键 为什么水分子中的三个原子不在一条直线上
提示:水分子中的共价键是由O原子与H原子形成的σ键;共价键的方向性导致水分子中的三个原子不在一条直线上。
思考与讨论
水分子的空间充填模型
过氧化氢分子的空间充填模型
2.过氧化氢分子中的O、H元素的化合价分别是多少 为什么
提示:过氧化氢分子中O、H元素的化合价分别是-1价、+1价。
过氧化氢分子中有两类共价键,O—O间的共价键是非极性键,共用电子对不偏移;O—H键是极性键,氧的电负性较H大,共用电子对偏向氧。
3.共价键可以存在于哪些物质中 举例说明。
提示:共价键可以存在于共价单质中,如H2、O2、N2等;可以存在于共价化合物中,如H2O、H2SO4、CH4等;也可以存在于离子化合物中,如NaOH、NH4Cl、Na2O2等。
共价键的特征:共价键具有饱和性和方向性。
(1)共价键的饱和性
按照共用电子对理论,一个原子有几个未成对电子,便可以与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,因而只能形成H2、HCl、Cl2分子,不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。形成的共价键数 ＝ 未成对电子数
(2)共价键的方向性
原子之间形成共价键时,两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠,而且原子轨道重叠越多,电子在两核间出现的概率越大,形成的共价键越牢固。电子所在的原子轨道都具有一定的形状,原子轨道要取得最大重叠决定了共价键必然具有方向性（s 轨道与 s 轨道重叠形成的共价键无方向性，例外）。
6.共价键的特征
——决定原子形成分子时相互结合的数量关系
---决定分子的空间构型
1.所有共价键都有方向性和饱和性。 ( )
2.N2分子中σ键与π键的个数比是2∶1。( )
3.CO2分子中有一个σ键和一个π键。( )
4.一般来说,σ键比π键强度大,更稳定。( )
5.形成Cl2分子时,p轨道的重叠方式可以为 。( )
6.σ键和π键都只存在于共价分子中。( )
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
√
×
×
×
×
×
2.原子间形成分子时,决定各原子相互结合的数量关系的是( )
A.共价键的方向性
B.共价键的饱和性
C.形成共价键原子的大小
D.共价键的稳定性
3.下列元素之间难以形成共价键的是( )
A.Na和Cl B.C和H C.N和N D.S和O
4.下列物质的分子中,没有π键的是( )
A.CO2 B.N2 C.CH≡CH D.HClO
B
A
D
5.下列说法不正确的是( )
A.σ键一般比π键原子轨道重叠程度大,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.一个N2分子中有1个σ键,2个π键
C
解析:气体单质分子中,可能有σ键,如Cl2;可能有π键,如N2;也可能没有化学键,如稀有气体分子。
解析:σ键较稳定,不易断裂,而不是不能断裂。化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。
6.关于σ键和π键的比较,下列说法不正确的是( )
A.σ键是轴对称的,π键是镜面对称的
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.氢原子只能形成σ键,氧原子可以形成σ键和π键
C
7.下列说法正确的是( )
A.若把H2S写成H3S,则违背了共价键的饱和性
B.H3O+的存在说明共价键不应有饱和性
C.所有共价键都有方向性
D.金属元素与非金属元素的原子间只形成离子键
A
解析:硫原子有两个未成对电子,根据共价键的饱和性,形成的氢化物为H2S,A项正确;H2O只能结合1个H+形成H3O+,证明共价键有饱和性,B项错误;H2分子中两个氢原子的1s轨道发生重叠形成H—H σ键,因为s轨道电子云呈球形,所以H2分子中的H—H键没有方向性,C项错误;AlCl3是铝原子与氯原子通过共价键形成的共价化合物,D项错误。
解析:A项,Na2O2中既有离子键又有O—O共价键,不符合题意;B项,CaF2中只有离子键,不符合题意;D项,NaCl属于离子化合物,没有共价键,不符合题意。
C
8.下列各组物质中,所有化学键都是共价键的是( )
A.H2S和Na2O2 B.H2O2和CaF2
C.NH3和N2 D.HNO3和NaCl
9.有以下物质:①HF ②Cl2 ③H2O ④N2 ⑤C2H4 ⑥C2H6 ⑦H2 ⑧H2O2 ⑨HCN(H—C≡N)。其中,只含有极性键的是 ;只含有非极性键的是 ;既有极性键,又有非极性键的是 ;只有σ键的是 ;既有σ键又有π键的是 ;含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是 ;含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成π键的是 。
解析:由同种元素形成的共价键是非极性键,由不同种元素形成的共价键是极性键。在形成的共价键中,单键都是σ键,双键或三键中既有σ键又有π键,π键由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成。
①③⑨
②④⑦
⑤⑥⑧
①②③⑥⑦⑧
④⑤⑨
⑦
④⑤⑨
10.(1)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为 。
(2)CS2分子中,共价键的类型有 。
(3)Ni能与CO形成正四面体形的共价化合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有 mol σ键。
(4)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材料,题图中1号C与相邻C形成σ键的个数为 。
石墨烯结构
3NA
8
σ键和π键
3
答案:(1)3NA (2)σ键、π键 (3)8 (4)3
解析:(1)HCHO的结构式为 ,则1 mol HCHO分子中含有3 mol σ键。(2)CS2分子中,C与S原子形成双键,每个双键都是由1个σ键和1个π键组成,故CS2分子中含有的共价键类型为σ键和π键。(3)CO分子的电子式为C ,故1个CO分子中存在1个σ键,而Ni(CO)4中Ni与每个CO分子之间还存在σ键,故1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ键。(4)由题图可以看出,每个碳原子能与三个相邻碳原子形成单键,故1号碳原子与相邻碳原子能形成3个σ键。
第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
第一课时 共价键
诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼曾说过，假如发生了大灾难，人类全部的科学知识只能概括为一句话传诸后世，那么这句话应该是“万物皆由原子构成”。
原子是如何构成物质的？
一、化学键
相邻原子间强烈的相互作用
（2）化学键的分类：
（1）定义：
离子键、共价键、金属键、配位键
（3）存在范围：
只存在于相邻的原子或离子之间,分子间不存在化学键。
二、共价键
1.共价键的定义
原子间通过共用电子对所形成的强烈相互作用，叫共价键。
共价键的本质是原子之间形成共用电子对(或原子轨道的重叠)。自旋方向的未成对电子形成共用电子对。
（1）成键粒子：原子。
（2）成键实质：共用电子对。
（3）形成条件：一般由非金属元素的原子结合。
（4）
按成键原子的原子轨道重叠方式分类
2.共价键类型
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，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。
σ键 和 π键
(1)σ键
①概念：σ键是两原子在成键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。
②σ键的类型：根据成键时，原子轨道的不同，σ键可分为s－s σ键、s－p σ键、p－p σ键。
H
H
H
H
氢原子形成氢分子的电子云描述（两个s轨道重叠）
σ键
电子云
s-s σ键
↑
1S
↓
1S
原子轨道在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，因此可以说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。
σ键的特征是:以形成化学键的两原子核的连线为轴旋转，共价键电子云的图形不变，这种特征为轴对称。
相互靠拢
H2中的共价键称为σ键。H2中的σ键是由两个s轨道重叠形成的。
H2中的σ键是由两个s轨道重叠形成的，可称为s-s σ键。s轨道和p轨道，p轨道和p轨道重叠是否也能形成σ键呢？我们看一看HCl和Cl2中的共价键。
H
Cl
H－Cl的 s-p σ键的形成（一个s轨道与一个p轨道重叠）
H－Cl
未成对电子的
电子云相互靠拢
电子云相互重叠
s-p σ键
↑
1S
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
1S
2S
2P
3S
3P
HCl中的共价键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道重叠形成的。s — p σ键,轴对称.
Cl－Cl的 p-p σ键的形成（两个p轨道重叠）
Cl
Cl
Cl
Cl
电子云相互重叠
未成对电子的
电子云相互靠拢
p-p σ键
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
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↑
1S
2S
2P
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3P
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↑
1S
2S
2P
3S
3P
Cl2中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的。p—p σ键,轴对称.
σ键的重叠方式：“头碰头”
X
s—s
X
px—s
X
px—px
σ键的特征是：以两原子核的连线为轴旋转，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。
【归纳总结】 σ键的特征
(1)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。(2)形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强稳定性。(3)以形成σ键的两原子核的连线为轴，任何一个原子均可以旋转，旋转时并不破坏σ键的结构。
头碰头；
轴对称；
形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强的稳定性。
σ键
p轨道与p轨道除了能形成σ键外，还能形成π键。
π键的特征是两个原子轨道以平行或“肩并肩” 方式重叠；原子重叠的部分分别位于两原子核构成平面的两侧。每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称。
(2)π键
概念：形成共价键的未成对电子的原子轨道，采取“肩并肩”的方式重叠，这种共价键叫π键，主要类型为p－p π键，其形成过程可以表示为下图：
P-P π键的形成
π键的重叠方式：“肩并肩”
X
Z
Z
pZ—pZ
键特征:①镜像对称
②不稳定性： 键﹥ 键
碳碳双键容易断双键中一个键（ 键），故易发生加成反应和加聚反应。
【归纳总结】 π键的特征
(1)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。(2)形成π键时电子云重叠程度比σ键小，π键不如σ键牢固。特例：N2分子中的π键比σ键稳定。(3)以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子并不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键，如以py－py π键为例，若旋转其中一个成键原子，则两原子的py轨道不再平行，也就无法“肩并肩”地靠近形成π键。
π键
肩并肩；
镜面对称；
π键不如σ键牢固
比较容易断裂；
σ键和π键的比较
共价键类型 σ键 π键
原子轨道 重叠方式 沿键轴方向 轴对称，可旋转 (“头碰头”)重叠 沿键轴方向平行
镜面对称，不旋转
重叠(“肩并肩”)
原子轨道重叠部位 两原子核之间,在键轴处 键轴上方和下方
原子轨道重叠程度 大 小
键的强度 σ键强度大,不易断裂，不活泼 π键强度较小,易断裂，活泼
化学活泼性 不活泼 活泼
成键规律判断 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,另两个是π键
O2 中 p-p σ键和 p-p π键的形成过程
p-pσ键
p-pπ键
两队孤对
电子对电子云
↑↓ ↑ ↑
2P4轨道
N2中1个p-p σ键和2个p-p π键的形成过程
N≡N
↑ ↑ ↑
2P3轨道
z
z
y
y
x
规律总结
对于原子之间能否形成π键可依据原子的价电子数确定,若达到稳定结构只差一个电子,如H、Cl,则只能形成σ键;若达到稳定结构差两个及两个以上电子,如O、N等,则既能形成σ键,又能形成π键,H2O分子中氧原子只形成σ键,而O2分子中既有σ键,又有π键。另外需要注意,分子中存在π键,则一定存在σ键,但若存在σ键,则不一定存在π键。
(3)判断σ键、π键的一般规律
①s-s电子、s-p电子只形成σ键；p-p电子既形成σ键，又形成π键；且 p-p电子先形成σ键，后形成π键。
②共价单键是σ键；共价双键中一个σ键,另一个π键；共价三键中一个σ键,另两个π键。
共价键的类型
按照不同的分类方法,可将共价键分为不同的类型:
总结
观察下图中乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型,回答相关问题。
问题思考:
(1)乙烯和乙炔分子中的碳原子间,既存在σ键,又存在π键,σ键和π键的成键方式有何不同
提示:σ键是原子轨道以“头碰头”方式发生重叠成键;π键是p轨道与p轨道以“肩并肩”方式发生重叠成键。
思考与讨论
乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个 σ键和几个π键组成？
乙炔分子中由
3个σ键和
2个π键组成。
乙烷分子中由7个σ键组成；
乙烯分子中由
5个σ键和
1个π键组成；
有机物中的共价键
1. C – H 是σ键。
2. C—C 是σ键。
3. C=C 一个σ键，一个π键。
4. C≡C 一个σ键，两个π键。
乙烯、乙炔分子中C—C σ键比较稳定不容易断裂， π键比较容易断裂。
乙烯
乙炔
乙烯、乙炔分子的球棍模型
(2)从乙烷、乙烯和乙炔分子中存在的σ键和π键来看,σ键和π键的存在条件和数目有何规律
提示:σ键可以独立存在,π键不能单独存在。
所有的单键都是σ键;双键中有一个σ键和一个π键;三键中有一个σ键和两个π键。
(3)乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼
提示:乙烯分子中的碳碳双键和乙炔分子中的碳碳三键中分别含有1个和2个π键,π键原子轨道重叠程度较小,不稳定,容易断裂。而乙烷分子中没有π键,σ键原子轨道重叠程度大,比较稳定,不易断裂。
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:当成键原子的电负性相差很大时,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.共价键的形成条件
规律总结
一般活泼金属元素与活泼非金属元素电负性相差较大,易形成离子键,而非金属元素之间电负性相差较小,原子间易形成共价键;离子化合物一定含有离子键,也可能含有共价键,如NH4Cl、Na2O2等。
(1)用电子式表示:用小黑点(或×)表示原子最外层电子。如:
4.共价键的表示方式
(2)用结构式表示:用一条短线表示一对共用电子(见下表)。
(3)共价键形成过程的表示方法:用电子式表示(以Cl2、H2O、CO2为例):
(1)共价化合物[不同原子间以共用电子对(共价键)形成的化合物]中。原子之间通过共价键结合,共价化合物中一定存在共价键。如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。
(2)多原子非金属单质分子中。如O2、F2、H2、C60、单质硫、白磷(P4)等(稀有气体为单原子分子,不存在化学键),双原子(或多原子)分子中一定存在共价键(但红磷等分子结构较复杂,常以元素符号代表其单质)。
(3)含根的离子化合物 :如NaOH 、 Na2O2 、 NH4Cl 、NH4NO3等。含有共价键的化合物不一定是共价化合物
5.共价键存在的范围
1.水分子中的共价键是哪些原子形成的哪类共价键 为什么水分子中的三个原子不在一条直线上
提示:水分子中的共价键是由O原子与H原子形成的σ键;共价键的方向性导致水分子中的三个原子不在一条直线上。
思考与讨论
水分子的空间充填模型
过氧化氢分子的空间充填模型
2.过氧化氢分子中的O、H元素的化合价分别是多少 为什么
提示:过氧化氢分子中O、H元素的化合价分别是-1价、+1价。
过氧化氢分子中有两类共价键,O—O间的共价键是非极性键,共用电子对不偏移;O—H键是极性键,氧的电负性较H大,共用电子对偏向氧。
3.共价键可以存在于哪些物质中 举例说明。
提示:共价键可以存在于共价单质中,如H2、O2、N2等;可以存在于共价化合物中,如H2O、H2SO4、CH4等;也可以存在于离子化合物中,如NaOH、NH4Cl、Na2O2等。
共价键的特征:共价键具有饱和性和方向性。
(1)共价键的饱和性
按照共用电子对理论,一个原子有几个未成对电子,便可以与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,因而只能形成H2、HCl、Cl2分子,不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。形成的共价键数 ＝ 未成对电子数
(2)共价键的方向性
原子之间形成共价键时,两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠,而且原子轨道重叠越多,电子在两核间出现的概率越大,形成的共价键越牢固。电子所在的原子轨道都具有一定的形状,原子轨道要取得最大重叠决定了共价键必然具有方向性（s 轨道与 s 轨道重叠形成的共价键无方向性，例外）。
6.共价键的特征
——决定原子形成分子时相互结合的数量关系
---决定分子的空间构型
1.所有共价键都有方向性和饱和性。 ( )
2.N2分子中σ键与π键的个数比是2∶1。( )
3.CO2分子中有一个σ键和一个π键。( )
4.一般来说,σ键比π键强度大,更稳定。( )
5.形成Cl2分子时,p轨道的重叠方式可以为 。( )
6.σ键和π键都只存在于共价分子中。( )
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
√
×
×
×
×
×
2.原子间形成分子时,决定各原子相互结合的数量关系的是( )
A.共价键的方向性
B.共价键的饱和性
C.形成共价键原子的大小
D.共价键的稳定性
3.下列元素之间难以形成共价键的是( )
A.Na和Cl B.C和H C.N和N D.S和O
4.下列物质的分子中,没有π键的是( )
A.CO2 B.N2 C.CH≡CH D.HClO
B
A
D
5.下列说法不正确的是( )
A.σ键一般比π键原子轨道重叠程度大,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.一个N2分子中有1个σ键,2个π键
C
解析:气体单质分子中,可能有σ键,如Cl2;可能有π键,如N2;也可能没有化学键,如稀有气体分子。
解析:σ键较稳定,不易断裂,而不是不能断裂。化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。
6.关于σ键和π键的比较,下列说法不正确的是( )
A.σ键是轴对称的,π键是镜面对称的
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.氢原子只能形成σ键,氧原子可以形成σ键和π键
C
7.下列说法正确的是( )
A.若把H2S写成H3S,则违背了共价键的饱和性
B.H3O+的存在说明共价键不应有饱和性
C.所有共价键都有方向性
D.金属元素与非金属元素的原子间只形成离子键
A
解析:硫原子有两个未成对电子,根据共价键的饱和性,形成的氢化物为H2S,A项正确;H2O只能结合1个H+形成H3O+,证明共价键有饱和性,B项错误;H2分子中两个氢原子的1s轨道发生重叠形成H—H σ键,因为s轨道电子云呈球形,所以H2分子中的H—H键没有方向性,C项错误;AlCl3是铝原子与氯原子通过共价键形成的共价化合物,D项错误。
解析:A项,Na2O2中既有离子键又有O—O共价键,不符合题意;B项,CaF2中只有离子键,不符合题意;D项,NaCl属于离子化合物,没有共价键,不符合题意。
C
8.下列各组物质中,所有化学键都是共价键的是( )
A.H2S和Na2O2 B.H2O2和CaF2
C.NH3和N2 D.HNO3和NaCl
9.有以下物质:①HF ②Cl2 ③H2O ④N2 ⑤C2H4 ⑥C2H6 ⑦H2 ⑧H2O2 ⑨HCN(H—C≡N)。其中,只含有极性键的是 ;只含有非极性键的是 ;既有极性键,又有非极性键的是 ;只有σ键的是 ;既有σ键又有π键的是 ;含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是 ;含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成π键的是 。
解析:由同种元素形成的共价键是非极性键,由不同种元素形成的共价键是极性键。在形成的共价键中,单键都是σ键,双键或三键中既有σ键又有π键,π键由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成。
①③⑨
②④⑦
⑤⑥⑧
①②③⑥⑦⑧
④⑤⑨
⑦
④⑤⑨
10.(1)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为 。
(2)CS2分子中,共价键的类型有 。
(3)Ni能与CO形成正四面体形的共价化合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有 mol σ键。
(4)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材料,题图中1号C与相邻C形成σ键的个数为 。
石墨烯结构
3NA
8
σ键和π键
3
答案:(1)3NA (2)σ键、π键 (3)8 (4)3
解析:(1)HCHO的结构式为 ,则1 mol HCHO分子中含有3 mol σ键。(2)CS2分子中,C与S原子形成双键,每个双键都是由1个σ键和1个π键组成,故CS2分子中含有的共价键类型为σ键和π键。(3)CO分子的电子式为C ,故1个CO分子中存在1个σ键,而Ni(CO)4中Ni与每个CO分子之间还存在σ键,故1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ键。(4)由题图可以看出,每个碳原子能与三个相邻碳原子形成单键,故1号碳原子与相邻碳原子能形成3个σ键。