高中化学选修三第二章第一节

化学人教版选修（三）第二章：分子的结构与性质第一节共价键什么是化学键？什么是离子键？什么是共价键？化学键：分子中相邻原子之间强烈的相互作用。离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。我们能用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成。为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？一、价键理论的要点1.电子配对原理2.最大重叠原理两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对。1S1S互相靠拢电子云重叠H—H共价键用电子云描述氢原子形成氢分子的过程：1、共价键具有饱和性按照价键理论的电子配对原理，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，这就共价键的“饱和性”。跟踪练习.1.分别写出下列非金属元素的原子电子配对成键数目H、ⅤA、ⅥA、ⅦA。1231二、共价键的特征——共价键具有饱和性决定了原子形成分子时相互结合的数量关系。电子所在的原子轨道都具有一定的形状，成键原子的电子云尽可能达到最大重叠必须沿一定方向交盖，所以共价键有方向性。它决定了分子的空间构型。小结：共价键特征方向性饱和性2.共价键的方向性(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)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。三、共价键的形成共价键有哪些基本类型呢？共价键有σ键和π键两种基本类型。相互靠拢(1).s-sσ键的形成：H2里的键为s-sσ键。1.σ键的形成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。(2).s-pσ键的形成：未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠(3)、p-pσ键的形成：σ键的成键过程：Xs—sXpx—sXpx—pxσ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，这种特征成为轴对称。形成σ键的电子称为σ电子。“头顶头”2.π键的形成两个原子相互接近电子云重叠π键的电子云π键的成键过程：XZZpZ—pZ形成π键的电子称为π电子。键特点:①两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，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像，称为镜像对称。②键不能旋转；由于键重叠程度要比键小,所以键的强度要比键大。稳定性：键﹥键探究分析：N2分子中共价键的成分。(基态N原子电子排布1S22S22Px12Py12Pz1)zzyyxN2分子中含1个σ键和2个π键小结：σ键和π键的成键规律①s电子和s电子、s电子和p电子只能形成σ键；p电子和p电子既可形成σ键，又可能形成π键；且p电子和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。键类型σ键π键原子轨道重叠方式电子云形状原子轨道重叠程度牢固程度成键判断规律沿键轴方向头碰头沿键轴方向平行肩并肩轴对称，可旋转镜像对称，不可旋转σ键强度大,不易断裂，不活泼。π键强度较小,容易断裂，活泼。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键较大较小归纳：σ键和π键的比较练习1.在氟气分子中，形成共价键的原子轨道是()A、氟原子的2p轨道和氟原子的1s轨道B、氟原子的3p轨道和氟原子的1s轨道C、氟原子的2p轨道和氟原子的2p轨道D、氟原子的3p轨道和氟原子的3p轨道C练习2.试分析乙烷（CH3-CH3）、乙烯(CH2=CH2)、乙炔(CH≡CH)分子中化学键的成分。乙烷（CH3-CH3）分子中7个σ键；乙烯分子与溴发生加成反应时，断裂哪种类型的键？为什么？乙烯(CH2=CH2）分子中5个σ键、1个π键乙炔(CH≡CH)分子中3个σ键、2个π键3.关于乙醇分子的说法正确的是（）A.分子中共含有8个极性键B.分子中不含非极性键C.分子中只含σ键D.分子中含有1个π键C73总结:共价键：原子之间通过共用电子对所形成的相互作用。1.共价键的性质:饱和性,方向性2.共价键的常见类型:σ键“头碰头”（s-s、s-p、p-p）π键“肩并肩”（p-p）四、键参数——键能、键长和键角1.键能气态基态原子形成1mol共价键释放的最低能量(或拆开1mol共价键所吸收的能量)，例如H-H键的键能为436.0kJ.mol-1。[说明]①键能的单位是kJ·mol-1②形成化学键通常放出热量键能为通常取正值③键能越大，化学键越稳定2.键长：形成共价键的两个原子之间的核间的平衡距离。[说明]：①键长的单位都是pm=10-12m②键长越短往往键能就越大，共价键越稳定③一般而言原子半径越大，键长越大3、键角多原子分子中，两共价键之间的夹角叫做键角。（2）常见分子的键角CO2______H2O______NH3______CH4______P4______(3)意义：键角决定了分子的空间构形(4)来历：共价键的方向性180°104.5°107.3°109°28’60°（1）概念：小结：键能、键长、键角是共价键的三个参数。键能、键长决定了共价键的稳定性；键角决定了分子的空间构型。练习：1、下列说法正确的是（）A、分子中键能越大，键越长，则分子越稳定。B、只有非金属原子之间才能形成共价键。C、水分子可以表示为H-O-H，分子中键角180°。D、H-O键键能463KJ/mol，故破坏18克水分子中的H-O键时需要吸收的能量为2X463KJ。D2、能用键能大小解释的是（）A、N2的化学性质比O2稳定。B、硝酸易挥发，硫酸难挥发。C、惰性气体一般难发生化学反应。D、通常情况下，Br2呈液态，I2呈固态。A五、等电子原理1、等电子体：是指且的粒子，具有相同的化学键特征。原子总数价电子总数应用：等电子体的许多性质是相近的，空间构型是相同的。所以可以利用等电子体来预测分子的空间构型和性质。思考探究：在N2、CO2、CO、N2O之间互为等电子体的是谁?请预测：1、N2O的几何构型?2、CO中的共价键类型？2、等电子原理（1）.原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子具有相似化学键特征，许多性质是相似的。此原理称为等电子原理。（2）．等电子体实例CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体，其性质对比如下：分子熔点/℃沸点/℃在水中的溶解度(室温)分子解离能kJ·mol－1分子的价电子总数CO－205.05－191.492.3mL107510N2－210.00－195.811.6mL94610（3）、等电子体的判断和利用(1)判断方法：原子总数相同，价电子总数相同的分子。(2)应用：等电子体的许多性质是相近的，空间构型是相同的。利用等电子体可以：①判断一些简单分子或离子的立体构型；②利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；③利用等电子原理针对某物质找等电子体。(4)一些常见的等电子体二原子10电子的等电子体：N2、CO、CN－、C22－二原子11电子的等电子体：NO、O2＋三原子16电子的等电子体：CO2、CS2、N2O、CNO－、N3－三原子18电子的等电子体：NO2－、O3、SO2四原子24电子的等电子体：NO3－、CO32－、BF3、SO3(g)1．1919年，Langmuir提出等电子体的概念，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是()A．SO2与O3B．CO2与NO2C．CS2与NO2D．PCl3与BF3A2、从实验测得不同物质中氧—氧键之间的键长和键能数据如下表，其中X、Y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导键能的大小顺序为WZYX。该规律是氧—氧键数据O22－O2－O2O2＋键长/10－12m149128121112键能/kJ·mol－1XYZ＝497.3W＝628A.成键时电子数越多，键能越大B．键长越长，键能越小C．成键所用的电子数越少，键能越大D．成键时电子对越偏移，键能越大B3、(1)根据等电子原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：______________和______________；______________和______________。(2)根据等电子原理，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称等电子体，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NO2－互为等电子体的分子有：______________。答案：(1)N2COCO2N2O(2)SO2、O31、σ键与π键的形成方式有何不同？2、σ键与π键在对称上有何不同?3、σ键的类型?4、哪些共价键是σ键，哪些共价键是π键?5、共价键参数有哪些？有何意义?6、怎样判断等电子体？课后小结：