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专题3第三单元共价键原子晶体迈鼎知道共价键的主要类型σ键和π键。2.能用键能、键长、键角等键参数说明简单分子的某些性质。3.能举例说明“等电子原理”的含义和应用。4.了解原子晶体的特征。5.以典型的物质为例描述原子晶体的结构与性质的关系。6.掌握金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构。课时1共价键的形成与类型课前自主学案自主学习一、共价键的形成1．概念吸引电子能力相近的原子间通过___________形成。2．成键本质当成键原子相互接近时，原子轨道发生______，自旋方向_____的未成对电子形成___________，两原子核之间的电子云密度_____，体系的能量_____。共用电子对重叠相反共用电子对增加降低3．共价键的特点(1)共价键有_______。成键过程中，每种原子有几个_______电子，就能和几个自旋方向_____的电子成键。故在共价分子中，每个原子成键的数目是_____的。(2)共价键有_______。成键时，两个参与成键的_________总是尽可能沿着电子出现机会_____的方向重叠，且_________重叠越多，电子在两核间出现的机会_____，体系的能量_____就越多，形成的共价键就越_____。(但s轨道与s轨道形成的共价键_________)饱和性未成对相反一定方向性原子轨道最大原子轨道越多下降牢固无方向性【提示】氢原子和氯原子的电子式为，两原子都只有一个未成对电子，从分子的形成过程来看，只有未成对电子才能形成共用电子对，因此氢分子、氯分子和氯化氢分子中只能由两个原子各提供1个未成对电子形成共用电子对，也决定了其分子中的原子个数。思考感悟1．为什么2个氢原子、2个氯原子结合成氢分子、氯分子，1个氢原子只能和1个氯原子结合成氯化氢分子，而不是以3个、4个或其他个数比相结合？二、共价键的类型1．σ键和π键(1)σ键原子轨道沿核间连线以“_______”的方式重叠形成的共价键。(如图所示)以上三种重叠的方式是轴向重叠，重叠后的分子轨道图象具有轴对称性。头碰头(2)π键原子轨道在核间以“_______”的方式形成的共价键。(如图所示)氮分子中含有一个__键和两个__键,氮分子的结构式为N≡N。两个p轨道肩并肩重叠得到的图象是通过成键核的平面呈镜像对称的。肩并肩σπ(3)有机物中，碳原子间形成的____比____牢固，故反应中____易断裂。2．非极性键、极性键和配位键(1)非极性键两个成键原子_____电子的能力_____，__________不发生偏移。(2)极性键两个成键原子_____电子的能力_____，__________发生偏移。σ键π键π键吸引相同共用电子对吸引不同共用电子对在极性键中，成键原子_____电子的能力差别_____,___________发生偏移的程度_____，共价键的极性_____。(3)配位键由一个原子提供_______，与另一个提供_________的原子形成的共价键。思考感悟2．配位键与共价键的区别是什么？【提示】键长、键能、键角均相同，只是共用电子对的来源不同。吸引越大共用电子对越大越强空轨道孤电子对自主体验1．下列不．属于共价键成键因素的是()A．成键时原子轨道趋向于最大程度地重叠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解析：选D。两原子形成共价键时原子轨道发生重叠，即电子在两核之间出现的机会更多；两原子原子轨道重叠越多，键越牢固，体系的能量也越低；原子的大小与能否形成共价键无必然联系。2．下列化学式及结构式中成键情况不．合理的是()解析：选D。由共价键的饱和性可知：C、Si都形成4个共价键；H形成1个共价键，N形成3个共价键，O、S、Se都形成2个共价键。3．下列分子中，既含有σ键又含有π键的是()A．CH4B．HClC．CH2===CH2D．F2解析：选C。乙烯分子中碳原子之间有一个σ键，一个π键。课堂互动讲练共价键的特征和本质1．共价键的特征(1)饱和性因为每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定的，因此在共价键的形成过程中，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了，即每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的，所以共价键具有饱和性。(2)方向性除s轨道是球形对称的外，其他的原子轨道在空间都具有一定的分布特点。在形成共价键时，原子轨道重叠得愈多，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。2．共价键的本质(1)共价键形成过程的分析(以H2为例)①两个氢原子核外电子的自旋方向相反，当它们接近到一定距离时，两个1s轨道重叠，电子在两原子核间出现的概率较大。随着核间距减小，电子在核间出现的概率增大，体系能量逐渐下降，达到能量最低状态；进一步减小时，原子间的斥力使体系能量迅速上升，排斥作用将氢原子推回到平衡位置(如图中a曲线)。②两个氢原子核外电子的自旋方向相同，相互接近时，排斥总是占主导地位，这样的两个氢原子不能形成氢气分子(如图中b曲线)。(2)共价键形成的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，两原子核间的电子密度增加，体系的能量降低。下列有关共价键的叙述中，不．正确的是()A．某原子跟其他原子形成共价键时，其共价键数一定等于该元素原子的价电子数B．水分子内氧原子结合的电子数已达到饱和，故不能再结合其他氢原子C．非金属元素原子之间形成的化合物也可能是离子化合物D．所有简单离子的核电荷数与其核外电子数一定不相等例1【解析】非金属元素的原子形成的共价键数目取决于该原子最外层的不成对电子数，一般最外层有几个不成对电子就能形成几个共价键，A项不正确；一个原子的未成对电子一旦与另一个自旋相反的未成对电子成键后，就不能再与第三个电子配对成键，因此，一个原子有几个不成对电子，就会与几个自旋相反的未成对电子成键，这就是共价键的饱和性，故一个氧原子只能与两个氢原子结合生成水，B项正确；非金属元素原子之间形成的化合物也可能是离子化合物，如NH4Cl等铵盐，C项正确；不管是阴离子还是阳离子，核内质子数与核外电子数必定存在差别，此差值就是离子所带的电荷数，D项正确。【答案】A变式训练1(2011年湖北黄冈高二质检)下列说法正确的是()A．若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的饱和性B．H3O＋离子的存在，说明共价键不应有饱和性C．所有共价键都有方向性D．两个原子之间形成共价键时，可形成多个σ键解析：选A。H2分子中的s轨道成键时，因s轨道为球形，故H2分子中的H—H共价键无方向性。共价键的类型1．按原子轨道重叠方式分为σ键、π键等。(1)σ键是两原子轨道“头碰头”重叠形成；π键是两原子轨道“肩并肩”重叠形成。(2)如果原子间只有1个共用电子对，形成的共价单键常为σ键；如果原子间的共价键是双键，则有一个σ键和1个π键；如果是叁键，则有一个σ键和2个π键。(3)σ键相对稳定，π键易断裂。2.按共用电子对是否发生偏移分为非极性共价键、极性共价键。(1)非极性键同种元素的原子间形成的共价键，共用电子对不偏向任何一方，成键原子不显电性。如H2中H—H键,Cl2中Cl—Cl键等。(2)极性键由不同种元素的原子间形成的共价键。共用电子对偏向吸引电子能力强的一方，因而该方原子显负电性，化合价为负值，另一方显正电性，化合价为正值，如H—Cl中，Cl显－1价，H显＋1价。特别提醒：成键的两原子吸引电子对的能力(即非金属性)差别越大，电子对偏移的程度越大，键的极性越强。例如由处于短周期的四种元素形成的共价健，键的极性最强的是：X—Y，键的极性最弱的是：W—Z。WXYZ3．按提供电子对的方式分为：一般共价键、配位键。(1)配位键①孤电子对分子(或离子)中，没有跟其他原子共用的电子对就是孤电子对。如NH3、H2O、HF分子中分别有1对、2对、3对孤电子对：。②配位键在共价键中，还有一类特殊的共价键，电子对是由一个原子单方面提供而跟另一个原子共用的。这样的共价键叫做配位键。如NH＋4和H3O＋中各有一个共价键是配位键，用“→”表示，箭头指向没有提供电子的原子。铵根和水合氢离子中的配位键：、H2SO4分子中的配位键：。(2)一般共价键：共用电子对由成键双方共同提供。例2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．NH3B．H2OC．HClD．CH4E．C2H6F．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________。【解析】NH3中N原子分别与3个H原子形成3个σ键，还有一对不成键电子；H2O中O原子与2个H原子形成2个σ键，还有两对不成键电子；HCl中Cl原子与1个H原子形成1个σ键，还有3对不成键电子；CH4中C原子与4个H原子形成4个σ键，所有价电子都参与成键；C2H6中C原子分别与3个H原子及另1个C原子形成4个σ键，所有电子都参与成键；N2中N原子与另1个N原子形成1个σ键，2个π键，还有一对不成键电子。【答案】(1)DE(2)C(3)ABCF(4)EF变式训练2下列有关σ键和π键的说法错误的是()A．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者B．当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键C．有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键D．在分子中，化学键可能只有π键而没有σ键解析：选D。本题主要考查σ键和π键的形成。由于π键的键能小于σ键的键能，所以反应时易断裂，故A项说法正确。在原子形成分子时为了使其能量最低，必然首先形成σ键，再根据形成原子的核外电子排布来判断是否形成π键，所以B项说法正确。C项中如H，只能形成σ键，不能形成π键，故C项说法正确。D项说法错误，当原子形成分子时，首先形成σ键，故分子中不可能只有π键而没有σ键。探究整合应用如何解答有关等电子体问题凡原子数与价电子总数均相等的物质，其结构相同，物理性质相近，称为等电子原理，相应的物质互称为等电子体。几种常见的等电子体：(1)二原子10电子：N2、CO、C2－2(如CaC2)、CN－，微粒中都含共价键。(2)三原子16电子：CO2、N－3(如NaN3)、BeCl2、SCN－、N2O，都是直线形构型。(3)三原子18电子：NO－2、O3、SO2，它们都是V形。(4)四原子24电子：NO－3、CO2－3、BO3－3、BF3及气态SO3，它们都是平面三角形构型。(5)四原子26电子：ClO－3、SO2－3、BrO－3、IO－3，它们都是三角锥形。(6)五原子8电子：CH4、NH＋4、SiH4都是正四面体构型。(7)五原子32电子：ClO－4、SO2－4、PO3－4、SiO4－4、SiF4、CCl4等，它们都是正四面体构型。例原子数相等、电子总数相等的分子互称为等电子体，等电子体的结构相似、物理性质相近。(1)根据上述原理，仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是__________和_________；________和__________。(2)等电子原理又有所发展，例如，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相等，各原子最外层电子数之和相等，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有______、________。【解析】(1)由等电子体的概念结合第2周期的非金属元素B、C、N、O、F入手分析即可。(2)要注意的是等电子体的概念发生了变化，与NO－2互为等电子体的分子应为3原子分子，且最外层电子数之和为18的短周期元素形成。【答案】(1)N2COCO2N2O(2)SO2O3知能优化训练本部分内容讲解结束点此进入课件目录按ESC键退出全屏播放谢谢使用课时2共价键的键