1、第1节共价键模型目标与素养：1.了解共价键的形成、本质、特征和分类。(微观探析)2.了解键和键的区别，会判断共价键的极性。(模型认知)3.认识键能、键长、键角等键参数的概念，并能应用其说明简单分子的某些性质。(宏观辨识与微观探析)一、共价键1共价键的形成及本质(1)原子间通过共用电子形成的化学键称为共价键。(2)共价键的形成和本质如：当两个氢原子(核外电子的自旋方向相反)相互接近到一定距离时，两个1s轨道发生重叠，电子云在两原子核之间出现的概率增加，每个氢原子的原子核都会同时对自身和对方的1s轨道上的电子产生吸引作用，体系的能量达到最低状态。当成键原子相互接近时，由于电子在两个原子核之间出现的
2、概率增加，使它们同时受到两个原子核的吸引，从而导致体系能量降低，形成化学键。即：高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用是共价键的本质。微点拨：共价键的本质是电性作用，但这种电性作用是不能用经典的静电理论来解释的，它是通过量子力学用原子轨道的重叠来说明的。(3)共价键的形成条件形成共价键的条件：电负性相同或差值小的非金属元素原子形成的化学键。形成共价键的微粒：共价键成键的粒子是原子。既可以是相同元素的原子，也可以是不同元素的原子。(4)共价键的表示方法人们常常用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键。例如，氢分子和氯化氢分子可分别表示为HH和HCl，水分子可表示为HOH。
3、依此类推，=表示原子间共用两对电子所形成的共价键(共价双键)，表示原子间共用三对电子所形成的共价键(共价叁键)。2共价键的分类(1)分类(2)极性键和非极性键：按两原子核间的共用电子对是否偏移可将共价键分为极性键和非极性键形成元素电子对偏移原子电性非极性键同种元素因两原子电负性相同，共用电子对不偏移两原子均不显电性极性键不同元素电子对偏向电负性大的原子电负性较大的原子显负电性3.共价键的特征(1)饱和性：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，这称为共价键
4、的饱和性。原子能够形成共价键的数目是确定的，即共价键的饱和性。例如，氯原子中只有一个未成对电子，所以两个氯原子之间可以形成一个共价键，结合成氯分子，表示为ClCl；氮原子中有三个未成对单电子，两个氮原子之间能够以共价叁键结合成氮分子，表示为NN，一个氮原子也可与三个氢原子以三个共价键结合成氨分子，表示为。显然，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。(2)方向性：共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，这就是共价键的方向性。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，原子轨道重叠得愈多，电子在核间出现的概率愈大，所形成的共价键就愈牢固。
5、共价键的方向性决定着分子的空间构型。二、键参数1键能把在101.3_kPa、298_K条件下，断开1_mol_AB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为AB键的键能，常用EAB表示。键能的大小可定量地表示化学键的强弱程度。键能愈大，断开时需要的能量就愈多，这个化学键就愈牢固；反之，键能愈小，断开时需要的能量就愈少，这个化学键就愈不牢固。2键长两个成键原子的原子核间的距离叫做该化学键的键长。一般而言，化学键的键长愈短，化学键就愈强，键就愈牢固。键长是影响分子空间构型的因素之一。键长的数值可以通过实验测定，也可以通过理论计算求得。3键角在多原子分子中，两个化学键的
6、夹角叫做键角。键角也常用于描述多原子分子的空间构型。例如：二氧化碳分子中两个碳氧键(C=O)的夹角为180，所以CO2分子呈直线形；水分子中两个氢氧键(HO)的夹角为104.5，所以H2O分子不呈直线形而呈V形。氨分子中每两个氮氢键(NH)的夹角均为107.3，所以NH3分子是三角锥形。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)共价键只存在于共价化合物中。()(2)金属元素和非金属元素间一定不能形成共价键。()(3)非极性键只存在于单质分子中。()(4)离子化合物中既可能含有极性键也可能含有非极性键。()2关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是()A键角是描述分子空间构型的重要参数B键长
7、的大小与成键原子的半径和成键数目有关C键能越大，键长越长，共价化合物越稳定D键角的大小与键长、键能的大小无关C键长越长，共价化合物越不稳定。3用“”表示物质分子中的共价键：Cl2：_、CH4：_、O2：_、H2O2：_、C2H2：_。答案ClClO=OHOOHHCCH键与键1.键(1)键：形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠，这种共价键叫键。(2)键的类型：根据成键电子原子轨道的不同，键可分为ss 键、sp 键、pp 键。ss 键：两个成键原子均提供s原子轨道形成的共价键，如H2分子中键的形成过程：sp 键：两个成键原子分别提供s轨道和p轨道形成的共价键，如HCl分子中键的
8、形成过程：pp 键：两个成键原子均提供p原子轨道形成的共价键，如Cl2分子中键的形成过程：(3)键的特征以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云图形不变，这种特征称为轴对称。形成键的原子轨道重叠程度较大，故键有较强的稳定性。(4)键的存在：共价单键为键；共价双键和共价叁键中存在键(通常含一个键)。2键(1)键：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，这种共价键叫键。(2)如下图pp 键的形成(3)键的特征每个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。形成键时原子轨道重叠程
9、度比形成键时小，键没有键牢固。(4)键的存在：键通常存在于双键或叁键中。【典例1】下列说法中正确的是()A由分子组成的物质中一定存在共价键B由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物C已知乙炔的结构简式为HCCH，则乙炔中存在2个键(CH)和3个键(CC)D两个非金属元素原子间不可能形成离子键D由分子组成的物质也可能是稀有气体，稀有气体为单原子分子，不存在化学键，A项错误；由非金属元素组成的化合物如NH4Cl，则是离子化合物，B项错误；共价单键都为键，而共价叁键中有1个为键，另外2个为键，故乙炔(HCCH)中有2个CH 键，CC键中有1个键、2个键，C项错误；两个非金属元素原子间不可能得失电子形
10、成离子键，只能通过共用电子对形成共价键，D项正确。要正确理解共价键需要从物质分类、形成元素以及成键方式等多方面来分析，尤其是一些特例，在平时的学习中应多留心，注意在理解的基础上记忆这些特殊的例子，以便迅速准确进行有关概念的辨析。如大多数铵盐是只含有非金属元素的离子化合物少数铵盐含有金属元素，如(NH4)2Cr2O7，稀有气体单质不存在化学键。1下列物质的分子中既有键又有键的是()HClH2ON2H2O2C2H4C2H2ABC DD当两个原子间能形成多个共用电子对时，先形成一个键，另外的原子轨道只能形成键。HCl中只有一个HCl 键；H2O含有两个HO 键；H2O2含有两个HO 键和一个OO 键
11、；N2中含有三个共价键：一个为键，两个为键；C2H4中，碳原子与碳原子之间有两个共价键，一个为键，一个为键，另外有四个CH 键；C2H2中，碳原子与碳原子之间有三个共价键，一个为键，两个为键，另外有两个CH 键。2下列说法中不正确的是()A一般键比键重叠程度大，形成的共价键强B两个原子之间形成共价键时，最多有一个键C气体单质中，一定有键，可能有键DN2分子中有一个键，2个键C气体单质中不一定含键，如稀有气体分子均为单原子分子，分子内无化学键。键参数1.键参数概念对分子的影响键能在101.3 kPa、298 K条件下，断开1 mol AB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所
12、吸收的能量称为AB键的键能(单位：kJmol1)键能越大，键越牢固，含该键的分子越稳定键长成键的两个原子核间的距离(单位：nm)键长越短，键能越大，键越牢固键角分子中相邻键之间的夹角(单位：度)键角决定了分子的空间构型2.共价键的键能与化学反应热(1)化学反应的实质：化学反应的实质就是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。(2)化学反应过程有能量变化：反应物和生成物中化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。(3)放热反应和吸热反应放热反应：旧键断裂消耗的总能量小于新键形成放出的总能量。吸热反应：旧键断裂消耗的总能量大于新键形成放出的总能量。(4)反应热(H)与键能的关系H反应
13、物的键能总和生成物的键能总和。注意：H0时，为吸热反应。【典例2】从实验测得不同物质中氧氧键的键长和键能的数据：氧氧键数据OOO2O键长/1012m149128121112键能/(kJmol1)xyz494w628其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为wzyx。该规律性是()A成键的电子数越多，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B观察表中数据发现，O2与O的键能大者键长短，O中OO键长比O中的长，所以键能要小。按键长由短而长的顺序为(OO)OO2Ozyx。3化学反应可视为旧键的断裂和新键的形成过程。化学键的键能是
14、形成化学键时释放的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJmol1)：PP：198；PO：360；O=O：498。反应P4(白磷)3O2=P4O6的反应热H为()A1 638 kJmol1 B1 638 kJmol1C126 kJmol1 D126 kJmol1A反应中的键能包括：断裂1 mol P4和3 mol O2分子中共价键吸收的能量和形成1 mol P4O6中共价键放出的能量。由各物质的分子结构知1 mol P4含6 mol PP键，3 mol O2含3 mol O=O键，化学反应的反应热H反应物的总键能生成物的总键能。故H(198 kJmol16498
15、 kJmol13)360 kJmol1121 638 kJmol1。本题通过计算，从定量的角度加深对化学反应实质及能量变化本质的认识，并能更加深刻地体会分子结构与其性质的关系。4三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子空间构型理由的叙述，正确的是()APCl3分子中PCl三个共价键的键长、键角都相等BPCl3分子中PCl三个共价键键能、键角均相等CPCl3分子中的PCl键属于极性共价键DPCl3分子中PCl键的三个键角都是100.1，键长相等DPCl3分子是由PCl极性键构成的极性分子，其结构类似于NH3。1共价键是有饱和性和方向性的，下列关于共价键这两个特征的
16、叙述中不正确的是()A共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的B共价键的方向性是由成键原子的轨道的方向性决定的C共价键的方向性决定了分子的空间构型D共价键的方向性与原子轨道的重叠程度有关D共价键的方向性与原子轨道的伸展方向有关。2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BH3O的存在说明共价键不具有饱和性C所有共价键都有方向性D两个原子轨道发生重叠后，电子仅存在于两核之间AS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项对；H2O能结合1个H形成H3O，并不能说明共价键不具有饱和性，B项错；H2分子中，H原子的s轨道成键时，因为s轨道
17、为球形，所以H2分子中的HH键没有方向性，C项错；两个原子轨道发生重叠后，电子只是在两核之间出现的概率大，D项错。3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构型的重要参数B因为HO键的键能小于HF键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱C水分子可表示为HOH，分子中的键角为180DHO键的键能为467 kJmol1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗的能量为2467 kJAHO键、HF键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定，O2、F2与H2反应的能力逐渐增强，B项错误；水分子呈V形，键角为104.5，
18、C项错误；HO键的键能为467 kJmol1，指的是断开1 mol HO键形成气态氢原子和气态氧原子所需吸收的能量为467 kJ，18 g H2O即1 mol H2O中含2 mol HO键，断开时需吸收2467 kJ的能量形成气态氢原子和气态氧原子，再进一步形成H2和O2时，还会释放出一部分能量，D项错误。4CH4NH3N2H2O2C2H4C2H2HCl(1)分子中只含键的是_(填序号，下同)，含2个键的是_，既含键，又含键的是_；只含极性键的是_，只含非极性键的是_，既含极性键又含非极性键的是_。答案(1)(1)s轨道与s轨道(或p轨道)只能形成键，不能形成键。(2)两个原子间可以只形成键，
19、但不可以只形成键。(3)在同一个分子中，键一般比键强度大。5某些化学键的键能如下表(kJmol1)。键HHClClBrBrIIHClHBrHI键能436247193151431363297(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_(填序号)。aCl2Br2I2bI2Br2Cl2cBr2I2Cl2预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热_。解析(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2都是1 mol，生成2 mol HCl，故放
20、出的热量为431 kJmol12 mol436 kJmol11 mol247 kJmol11 mol179 kJ。(2)由表中数据计算知H2在Cl2中燃烧放热最多，在I2中燃烧放热最少；由以上结果分析，生成物越稳定，放出热量越多。因稳定性HFHCl，故知H2在F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热多。答案(1)179(2)a多(1)化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，化学反应的热效应本质上来源于旧化学键的断裂和新化学键的形成时键能的变化。因此，键能是与化学反应中能量变化有关的物理量。(2)当旧化学键断裂所吸收的能量大于新化学键形成所放出的能量时，该反应为吸热反应，反之则为放热反应。(3)H反应物的键能总和生成物的键能总和。H0为放热反应，H0为吸热反应。