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高二化学选修三第二章分子结构与性质13班级姓名第小组小组评价教师评价第二章分子结构与性质第一节共价键（1）【学习目标】1．了解共价键的成因及σ键和π键的形成。2．掌握用电子式表示共价键的结构和形成过程。【基础知识】一．共价键1．概念原子间通过共用电子对所形成的相互作用。2.成键的粒子原子，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．键的本质原子间通过共用电子对（即电子云重叠）产生的强烈作用。【拓展】共价键的形成原因：①成键原子相互靠近，自旋方向相反的两个电子形成共用电子对（发生电子云重叠），且各原子最外层电子数目一般能达到饱和（通常为8电子稳定结构），由不稳定变稳定；②两原子核都吸引共用电子对，使之处于平衡状态；③原子通过共用电子对形成共价键后，体系总能量降低。4．键的形成条件非金属元素的原子之间形成共价键，大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。【注意】Al原子与F原子变为Al3+和F-后形成离子键，Al原子与Cl原子之间则形成共价键。5.共价键的存在（1）共价化合物中一定存在共价键，如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。（2）非金属单质分子中（稀有气体除外）存在共价键，如O2、F2、H2、C60等。（3）部分离子化合物中存在共价键，如Na2SO4的SO42-中存在共价键，NaOH的OH-中存在共价键，NH4Cl的NH4+中存在共价键，Na2O2的O22-中存在共价键等。6．分类类型特点分类依据σ键电子云“头碰头”重叠原子轨道的重叠方式π键电子云“肩并肩”重叠极性键共用电子对发生偏移电子对是否偏移非极性键共用电子对不发生偏移单键有一个共用电子对共用电子对数目双键有两个共用电子对三键有三个共用电子对7.共价键特征（1）饱和性：每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成键后，一般不能再与其他原子的未成对电子成键。共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系，每个原子所能形成的共价键总数或以单键连接的原子数目是一定的。如氯原子核外只有1个未成对电子，两个氯原子之间可以形成且只能形成一个共价键，因而氯气的化学式为Cl2，而不是Cl3。（2）方向性：形成共价键时，原子轨道重叠得越多，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。共价键的方向性决定着分子的空间构型。如H2O为角形（V形），CO2为直线形，NH3为三角锥形。高二化学选修三第二章分子结构与性质14二．单键、双键和三键1.单键两个成键原子间发生原子轨道的重叠形成1对共用原子，这样的共价键称为单键，如H-O-H、H-O-Cl等。2.双键两个成键原子间发生原子轨道的重叠形成两对共用原子，这样的共价键称为双键，如CH2=CH2、O=C=O等。3.三键两个成键原子间发生原子轨道的重叠形成3对共用原子，这样的共价键称为三键，如CH3-C≡CH、N≡N、H-C≡N等。三．σ键和π键1.σ键（1）概念将原子轨道沿键轴（两原子核的连线）方向以“头碰头”方式相互重叠，导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键为σ键。σ键的特点是轨道的重叠部分呈圆柱形沿键轴呈轴对称分布。（2）分类：可分为s-sσ键、s-pσ键、p-pσ键。①s-sσ键：两个成键原子均提供s原子轨道形成的共价键。如H2中的σ键即为s-sσ键，见课本P28图2-1。②p-pσ键：以Cl2中p-pσ键为例，两个氯原子（成键原子）分别提供1个未成对电子的3p轨道以“头碰头”的方式重叠所形成的共价键。见课本P29图2-2。③s-pσ键：以HCls-pσ键为例，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原子轨道重叠形成共价键，见课本P29图2-2。（3）特征满足轴对称特征；形成σ键的原子轨道重叠程度比较大，σ键有较强的稳定性；σ键可以旋转。2.π键（1）概念将原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键称为π键，见课本P29图2-3。（2）特征每个π键的电子云由两块形成，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作为镜面，它们互为镜像，满足镜面对称；由于形成π键时电子云重叠程度比形成σ键时小，故π键没有σ键牢固，比较容易断裂；π键不可以旋转。【说明】两个s电子的原子轨道不能形成π键，只能形成σ键。3.σ键和π键的存在规律及对分子性质的影响（1）存在规律①两个原子形成共价键时，其电子云（或原子轨道）尽可能最大程度重叠，故两个原子形成共价键时应先形成σ键，然后才能形成π键。②σ键和π键的存在规律：单键为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，三键中含有1个σ键和2个π键。即多原子分子中一定有σ键，可能有π键（稀有气体分子中没有共价键）。（2）对分子性质的影响σ键的牢固程度较大，π键不如σ键牢固，比较容易断裂。因此含有π键的化合物与只含有σ键的化合物的化学性质不同，通常含π键物质的化学性质更活泼。如乙烯的化学性质比乙烷更活泼。【注意】N2的分子结构非常稳定，其分子中的π键很难破坏（断裂）。N2分子中的π键比σ键稳定。【过关训练】1.下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是（）①HCl②H2O③N2④H2O2⑤C2H4⑥C2H2A.①②③B.③④⑤⑥C.①③⑥D.③⑤⑥高二化学选修三第二章分子结构与性质152．下列常见分子中σ键、π键判断正确的是（）A.CN-与N2结构相似，CH2=CHCN分子中σ键与π键数目之比为1:1B.CO与N2结构相似，CO分子中σ键与π键数目之比为2:1C.C22-与O22+互为等电子体，1molO22+中含有π键数目为2NAD.已知反应N2O4(l)+2N2H4(l)=3N2(g)+4H2O(l)，若该反应中有4molN-H键断裂，则形成的π键数目为6NA3.下列说法中不正确的是（）A.一般σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强B.两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键C.气体单质中，一定有σ键，可能有π键D.N2分子中有一个σ键，两个π键4.下列说法正确的是（）A.π键是由两个p电子“头碰头”重叠形成B.σ键是镜面对称，而π键是轴对称C.乙烷分子中的键全为σ键而乙烯分子中含σ键和π键D.H2分子中含σ键而Cl2分子中还含π键5.对σ键的认识不正确的是（）A.σ键不属于共价键，是另一种化学键B.s-sσ键与s-pσ键的对称性相同C.分子中含有共价键，则至少含有一个σ键D.含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同【问题与收获】。高二化学选修三第二章分子结构与性质16班级姓名第小组小组评价教师评价第一节共价键（2）【学习目标】1.认识键能、键长、键角等键参数的概念。2.能用键参数――键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。3.知道等电子原理，结合实例说明“等电子原理的应用”。【基础知识】四．键参数——键能、键长与键角1．键能（1）含义气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。【注意】①应为气态基态原子：保证释放的能量最低。②断裂1mol化学键生成气态原子时吸收的能量与该键的键能数值相等。（2）表示方法常用EA-B表示，单位为kJ·mol-1，通常取正值。如H-H键的键能为EH-H=436kJ·mol-1。（3）键能的意义①表示共价键的强弱。原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，体系能量下降越多，释放能量越多，形成的共价键键能越大，形成的共价键越牢固。②判断分子的稳定性。一般来说，结构相似的分子，其共价键的键长越短，共价键的键能越大，分子越稳定。（4）与化学反应中的热效应的关系ΔH=反应物的键能总和－生成物的键能总和2.键长（1）定义分子中形成共价键的两原子的原子核间的平均距离。（2）意义键长是衡量共价键稳定性的参数之一。键长越短，键能越大，共价键越稳定。【知识拓展】①键长的长短，常根据成键的原子半径大小来判断。如H-F、H-Cl、H-Br、H-I等氢卤键，由于X的半径从F→I依次递增，故氢卤键越来越长，键能越来越小，分子越来越容易分解。②因成键时两原子轨道发生重叠，故键长小于成键原子的原子半径之和。3．键角（1）定义在原子数超过两个的分子中，两个化学键之间的夹角叫作键角。（2）意义键角是描述多原子分子空间结构的重要因素之一。多原子分子中的键角是一定的，表明共价键有方向性。键角和键长常用来描述多原子分子的空间构型。一般来说，已知某分子中的键长和键角的数据，就可确定该分子的空间构型。例如：水分子中两个O-H键之间的夹角是105°，这就决定了水分子是V形结构；CO2分子的结构式为O=C=O，它的键角为180°，所以CO2分子是直线形分子。五．等电子原理1.等电子原理原子总数相同、价电子数总数也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，此原理称为等电子原理。高二化学选修三第二章分子结构与性质172.等电子体满足等电子原理的分子互称为等电子体。（1）如CO分子和N2分子具有相同的原子总数，相同的价电子数，是等电子体，其性质对比如下表分子N2CO原子数22分子的价电子总数1010化学键2个π键、1个σ键2个π键、1个σ键分子解离能/kJ·mol-19461075分子构型直线直线沸点/K7782熔点/K6368在水中的溶解度（室温）2.3mL1.6mL（2）其他①硅和锗是良好的半导体材料，等电子体磷化铝（AlP）和砷化镓（GaAs）也是良好的半导体材料。②SiCl4、SiO44-、SO42-的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子都是sp3杂化，都形成正四面体立体构型。【拓展】①互为等电子体的物质可以是分子和分子、分子和离子、离子和离子。②等电子体具有相同的化学键类型和分子构型，物理性质相似，但其化学性质差别较大。③等电子体的价电子数可以由其电子式或构成微粒的原子的价电子数来判断：电子式中的键合电子数和孤电子对数的二倍之和即为价电子总数；分子中组成原子的价电子数之和或离子中各原子的价电子数之和与离子所带电荷相加（或相减）即得价电子总数。如NO2-的价电子总数为5+6×2+1=18。3.等电子体的判断和应用（1）判断方法原子总数相同、价电子总数也相同的分子为等电子体。（2）应用等电子体的许多性质相似、空间构型相同，故可用来预测分子的一些性质和空间构型，并应用于制造新材料。【过关训练】1.能用键能大小解释的是（）A.N2的化学性质比O2稳定得多B.常温常压下，溴呈液态，碘呈固态C.稀有气体一般很难发生化学反应D.硝酸易挥发而磷酸难挥发2.根据等电子体原理判断，下列说法中错误的是（）A.B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上B.B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应C.H3O+和NH3是等电子体，均为三角锥形D.CH4和NH4+是等电子体，均为正四面体形3.与NO3-互为等电子体的是()A.SO3B.BF3C.CH4D.NO24.下列说法中，错误的是（）A.键长越长，化学键越牢固B.成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固C.对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分子越稳定D.原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键【问题与收获】。高二化学选修三第二章分子结构与性质18班级姓名第小组小组评价教师评价第二节分子的立体构型（1）【学习目标】1．知道常见分子的立体结构。2．了解价层电子对互斥模型、并能根据该理论判断简单分子或离子的构型。【基础知识】一．价层电子对互斥理论1.形形色色的分子（1）三原子分子三原子分子的立体构型有直线形（如CO2分子）和V形（如H2O分子）两种。（2）四原子分子大多数四原子分子采取平面三角形（如CH2O分子）和三角锥形（如NH3分子）两种立体构型。（3）五原子分子五原子分子的可能立体构型更多，最常见的是正四面体形（如CH4分子）。2.价层电子对互斥理论（1）理论要点价层电子对互斥理论认为，分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果。价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对。（2）价层电子对数的计算①σ键电