1、第二章 分子结构与性质第二章 分子结构与性质第一节 共价键课程标准导航1.知道共价键的主要类型键和键。2.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。3.结合实例说明“等电子原理”的应用。新知初探自学导引 自主学习一、共价键 1.共价键的本质:在_之间形成_.2.共价键的特征(1)按共价键的共用电子对理论，一个原子只能与一定数目的原子结合成分子，如有H2、HCl，不可能有H3、H2Cl，这表明共价键具有_。原子共用电子对饱和性(2)多原子分子的键角一定，表明共价键具有_。3.共价键的类型(1)键方向性形成 成键原子的s轨道或p轨道“_”重叠而形成 类型 _头碰头ss 键 类型 _特征 以形成
2、化学键的两原子核的_为轴作旋转操作,共价键电子云的图形_,这种特征称为_ 键的强度_ sp 键 pp 键 连线不变轴对称较大(2)键形成 由两个原子的p轨道“_”重叠形成 pp 键 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_，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_ 键不能旋转 键不如键牢固，比较容易_ 两侧镜像对称断裂肩并肩想一想1是否所有的共价键都有方向性？提示：并不是所有的共价键都有方向性，如ss 键就没有方向性。二、键参数键能、键长与键角概念 作用 键能 _原子形成1 mol化学键_能量 键能越大，键越_,越不易被打断 键长 形成共价键的两
3、个原子之间的_ 键长越短，键能_，键越_ 键角 在原子数超过2的分子中，两个_之间的夹角 表明共价键有_，是描述分子_的重要参数 气态基态释放的最低稳定核间距 越大稳定共价键方向性立体结构三、等电子原理 _相同、_相同的分子具有相似的_特征，它们的许多性质是相近的。原子总数价电子总数化学键想一想2满足等电子原理的分子称为等电子体。CO分子与N2分子具有哪些相似的性质？为什么？提示：CO分子与N2分子的熔沸点、在水中的溶解度等性质相似。因为CO分子与N2分子是等电子体。自主体验1.(2012佛山高二检测)下列对共价键的说法中,不正确的是()A共价键是通过形成共用电子对形成的B共价键不属于电性作用
4、C形成共价键的原子之间电负性相同或相差不大D.有H2O而没有H3O,表明共价键具有饱和性解析：选B。共价键是通过形成共用电子对而形成的强烈的静电作用，既存在静电吸引,又存在静电排斥。2.下列关于乙烯分子的说法中,正确的是()A分子中含有4个键 B分子中共含有5个极性键 C分子中含有1个键 D分子中不含非极性键 解析：选C。乙烯的结构简式为CH2=CH2,共含有6个共价键,其中5个键(包括4个CH 键、1个CC 键)和1个CC 键。CH键为极性键，CC键为非极性键。3.下列关于键参数的说法中,不正确的是()A分子中键能越大，则分子越稳定 B分子中键长越短，则分子越稳定 C键角是描述分子立体结构的
5、重要参数 DH2分子中HH键的存在，表明共价键具有方向性 解析：选D。H2分子中HH键是ss 键，无方向性。要点突破讲练互动 要点1 共价键的特征和类型 探究导引1 共价键具有哪些特征？提示：饱和性和方向性。探究导引2 按原子轨道的重叠方式，共价键可分为哪几类？提示：共价键可分为键、键。1.共价键的特征(1)饱和性 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，就不能再与其他原子的未成对电子配对成键了，也就是说一个原子有几个未成对的价电子，一般就只能和几个自旋方向相反的电子配对成键。饱和性决定了一个原子
6、所能形成共价键的数目或以单键连接的原子数目是一定的。(2)方向性 为满足最大重叠原理，两个原子间形成共价键时，两个原子轨道要沿着一定方向重叠。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空间取向，在形成共价键时,原子轨道只有沿一定方向达到最大重叠，电子在核间出现的概率才最大，所形成的共价键就越牢固，所以共价键具有方向性。方向性决定了分子的空间构型。2.类型 分类标准 类型 共用电子对数 单键、双键、三键 共用电子对的偏移程度 极性键、非极性键 原子轨道重叠方式 键、键 3.键与键 由原子轨道相互重叠形成的键和键总称为价键轨道，是分子结构的价键理论中最重要的组成部分。键类型 键 键
7、原子轨道重叠方式(成键方向)沿键轴方向“头碰头”重叠 键轴方向“肩并肩”重叠 特征(电子云形状)轴对称 镜像对称 键类型 键 键 原子轨道重叠程度 大 小 牢固程度、强度 强度大，不易断裂 强度较小，容易断裂 成键类型的判断规律 共价单键全部是键；共价双键中，一个是键，另一个是键；共价三键中，一个是键，另两个是键。即时应用1.(2012南昌高二质检)下列关于共价键的说法正确的是()AMgCl2分子中存在3个共价键B键的强度大，所以比较活泼CN2分子中有2个键和1个键D两个原子形成的共价键中有1个是键解析：选D。MgCl2是离子化合物，Mg2与Cl之间形成的是离子键；键的强度大，故比较稳定；N2
8、分子中有3个共价键，其中1个为键，2个为键。要点2 键参数对分子结构及分子性质的影响 探究导引3 决定分子立体结构的键参数是什么？提示：键长和键角。探究导引4 决定分子稳定性的键参数是什么?提示：键能和键长。要点归纳1.键能(1)键能的意义：键能是衡量共价键稳定性的一个重要参数。HH键的键能为436.0 kJmol1，表示由气态基态原子形成1 molHH键释放的最低能量为436.0 kJ，也表示拆开1 molHH键所需要吸收的能量为436.0 kJ。键能越大，拆开1 mol该共价键所需要吸收的能量越多，共价键就不易断裂，则该共价键越稳定。如键能HFHClHBrHI，共价键牢固程度HFHClHB
9、rHI，因此，分子的稳定性HFHClHBrHI。(2)键能与化学反应中能量变化关系 化学反应过程中，旧键断裂吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，则反应为吸热反应，吸热反应使反应体系的能量增加，故规定反应的热量变化H为“”。化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量小于新键形成放出的总能量，则反应为放热反应，放热反应使反应体系的能量降低，故规定反应的热量变化H为“”。(3)利用键能计算反应的热效应(H)H反应物的键能总和生成物的键能总和.2.键长(1)键长的意义：键长是衡量共价键稳定性的另一个重要参数。一般地，共价键的键长越短，键能越大，该共价键就越稳定。如具有相似性的元素F、Cl、Br、I的原
10、子半径依次增大，故键长HFHClHBrHI，共价键牢固程度HFHClHBrHI，因此，分子的稳定性HFHClHBrHI。(2)键能和键长决定共价键的稳定性和分子的活泼性。3.键角(1)键角的意义：键角是描述分子立体构型的参数，分子的许多性质都与键角有关。一般来说，如果知道分子中的键长和键角，这个分子的立体构型就确定了。如氨分子的HNH键角是107,NH键的键长是101pm,就可以断定氨分子是三角锥形分子，如图：(2)要记住一些常见分子的键角，如CO2为180，直线形分子；H2O为105，角形(V形)分子；NH3为107，三角锥形分子；CH4为10928，正四面体形分子。即时应用2.下列关于键参
11、数的说法中，正确的是()A分子的立体构型是由键角决定的B分子中键能越大,键长越长,则分子越稳定C水分子中HOH的键角为180DHO键键能为463 kJ/mol，即拆开1 mol HO键形成气态氢原子和氧原子所需吸收的能量为463 kJ解析：选D。分子的立体构型是由键角和键长决定的,A错；分子中键能越大,键长越短，则分子越稳定，B错；水分子中HOH的键角为105，C错；HO键键能为463 kJ/mol，表示由气态基态原子形成1 mol HO键释放的最低能量为463 kJ或拆开1 mol HO键形成气态氢原子和氧原子所需吸收的能量为463 kJ，D正确。题型探究技法归纳 题型1 共价键的特征和类型
12、 下列关于共价键的说法不正确的是()AH2S分子中两个共价键的键角接近90的原因是共价键有方向性 B在分子中，化学键可能只有键而没有键 例1C在双键中含有一个键和一个键，其中键是化学反应的积极参与者 D有些原子在与其他原子形成分子时，只能形成键，而不能形成键【思路点拨】解答此题注意以下两点：(1)共价键饱和性和方向性的含义。(2)理解键和键的不同点。【解析】S原子的价电子构型是3s23p4，有2个未成对电子，并且分布在相互垂直的3px和3py轨道中，当与两个H原子配对成键时，形成的两个共价键间夹角接近90，这体现了共价键的方向性，是由轨道的伸展方向决定的，A正确。在分子中，两个原子间可以只形成
13、键，但不能只形成键，B错。在双键中含有一个键和一个键，其中键不稳定，反应时易断裂，C正确。像H、Cl原子跟其他原子只能形成键，而不能形成键，D正确。【答案】B【名师点睛】(1)s轨道与s轨道重叠形成键时，电子不是只在两核间运动，而是电子在两核间出现的概率增大。(2)两个原子间可以只形成键，但不能只形成键。自旋方向相反的s电子与s电子或s电子与p电子能形成键，但不能形成键。两个自旋方向相反的p电子既可形成键，又可形成键，但首先形成键。题型2 键参数对分子结构及分子性质的影响(2012武汉高二调研)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
14、键能的大小顺序为WZYX。该规律是()例2氧氧键数据O22O2O2O2键长/1012m149128121112键能/kJmol1XY,Z497.3W628A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【思路点拨】解答本题要注意以下两点：(1)键长越长，键能越小。(2)共价键的本质：自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对时，原子轨道发生重叠。【答案】B【解析】电子数由多到少的顺序为 O22 O2 O2O2，键能大小顺序为 WZYX，A 错；这些微粒都是氧原子成键，电子对无偏移，D 错；C 项，对于这些微粒在成键时所用的电子情况
15、，题中无信息，已有的知识中也没有，说明这不是本题考查的知识点。【易误警示】(1)分析问题时容易忽略键能概念中的前提条件气态基态原子。(2)键长不是成键两原子半径的和，而是小于其半径的和。(3)FF键键长短，而键能却小。这是因为氟原子的半径很小，键长很短，两氟原子形成共价键时，原子核之间的距离很近，排斥力很大，因此键能不大，F2的稳定性差，很容易与其他物质反应。分子中各原子最外层是否满足8电子稳定结构的判断方法1.分子中若含有氢、硼、稀有气体等元素，则氢、硼、稀有气体原子最外层不满足8电子稳定结构。热点示例思维拓展 2.某元素化合价绝对值与其原子最外层电子数之和等于8，则该元素的原子最外层满足8电子稳定结构。如CO2、PCl3等分子中所有原子最外层满足8电子稳定结构，CO、PCl5分子中的C、P原子最外层不满足8电子稳定结构。总之,共价化合物中，原子的最外层电子数等于该原子原来的最外层电子数加上成键数。