高中化學(xué)選修Ⅲ第2章2-1

1、望子成龍學(xué)校 你的意志和態(tài)度將你與其他人區(qū)別開來 選修§2-1（學(xué)案）第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)§2-1 共價鍵【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1理解共價鍵的本質(zhì)和特征，知道共價鍵的主要類型鍵和鍵，理解鍵參數(shù)鍵能、鍵長、鍵角對分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響，并以此說明簡單分子的某些性質(zhì)。2理解“等電子原理”的含義，能舉例說明“等電子原理”的應(yīng)用。3在分子水平上進(jìn)一步形成有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本觀念，能從物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的角度解釋、預(yù)測分子的某些性質(zhì)?！緦W(xué)習(xí)重點】1鍵和鍵的特征和性質(zhì)；2用鍵能、鍵長、鍵角等說明簡單分子的某些性質(zhì)?！緦W(xué)習(xí)難點】1鍵和鍵的特征；2鍵角【知識梳理】【復(fù)習(xí)提問】在必修中學(xué)習(xí)過的化學(xué)鍵有哪些

2、類型？什么是共價鍵？試用電子式表示H2、Cl2、HCl的形成過程。復(fù)習(xí)小結(jié)：共價鍵的本質(zhì)原子間形成共用電子對成鍵條件成鍵原子得失電子能力相同或差別較?。ㄒ话銥橥N或不同種非金屬元素原子之間）成鍵粒子原子成鍵性質(zhì)共用電子對對兩原子核產(chǎn)生的電性作用存在非金屬元素的單質(zhì)（稀有氣體除外）、共價化合物、某些離子化合物一、共價鍵1-1共價鍵的實質(zhì)與特征（1）實質(zhì)：原子間形成共用電子對（2）特征：共價鍵具有飽和性和方向性a共價鍵的飽和性按共價鍵的共用電子對理論，一個原子有幾個未成對的電子，便可和幾個自旋方向相反的電子配對成鍵，這就是共價鍵的飽和性。共價鍵的飽和性決定了共價分子的組成。例如：H原子、Cl原子都

3、只有1個未成對電子，它們只能形成H2、Cl2或HCl分子，而不能形成H3、Cl3或H2Cl等分子?！究键c一】共價鍵的特征【典例分析】某化合物含碳、氫、氮三種元素，已知其分子內(nèi)的4個氮原子排列成內(nèi)空的四面體結(jié)構(gòu)，且每2個氮原子間都有1個碳原子，分子中無CC、CC和CC。則此化合物的化學(xué)式是AC6H12N4 BC4H8N4 CC6H10N4 DC6H8N4【變式練習(xí)1】（1）寫出8O、7N的價層電子排布圖，指出它們在與H原子結(jié)合時，為什么形成H2O、NH3分子，而不是H3O、NH4分子？HCOHSeHCNHH（2）下列化學(xué)式及結(jié)構(gòu)式中成鍵情況不合理的是ACH3N： BCH2SeO： HCSiHHH

4、HCSHHHOHOClNa+ClNaCCH4S： DCH4Si：b共價鍵的方向性共價鍵在形成時，兩個參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向重疊，而且原子軌道重疊程度越大，電子在兩原子核間出現(xiàn)的概率越大，即電子云密度大，對兩原子核的吸引力大，形成的共價鍵也越牢固，能量也越低。由于原子軌道都有一定的形狀，所以要取得最大程度的重疊，兩個參與成鍵的原子軌道只有沿著軌道伸展的方向進(jìn)行重疊，導(dǎo)致共價鍵必然具有方向性。共價鍵的方向性決定了分子的空間構(gòu)型。例如：H原子在與Cl原子形成共價鍵時，由于Cl原子未成對電子是3p電子（3px或、3py、3pz），因而H原子只能沿著x軸（或y軸、z軸）方

5、向靠近Cl原子。1-2共價鍵的類型（1）鍵a含義：形成共價鍵的未成對電子的原子軌道采取“頭碰頭”的方式重疊，這種共價鍵叫鍵。例如：H原子形成H2分子過程：1s11s1電子云相互重疊形成氫分子共價鍵（HH）HHHHHHb種類：s-s鍵、s-p鍵、p-p鍵例如：H原子與Cl原子形成HCl分子過程，HCl屬于s-p鍵。HClHClClH而Cl原子與Cl原子形成Cl2分子，ClCl屬于p-p鍵。未成對的p電子云以頭碰頭方式相互靠攏p電子云以頭碰頭方式相互重疊形成的共價單鍵鍵電子云圖像ClClClClCl2c特征：以形成化學(xué)鍵的兩原子核的連線為軸作旋轉(zhuǎn)操作，共價鍵電子云圖形不變，共價鍵不會被破壞，這種特

6、征稱為“軸對稱”。（2）鍵a含義：形成共價鍵的未成對電子的原子軌道采取“肩并肩”的方式重疊，這種共價鍵叫鍵。例如：未成對的p電子形成p-p鍵。未成對的p電子云以肩并肩方式相互靠攏p電子云以肩并肩方式相互重疊形成的鍵的電子云圖像b種類：只有p-p鍵c特征：形成鍵的電子云重疊程度比鍵小，沒有鍵牢固，比較容易斷裂，活動性高，是化學(xué)反應(yīng)的積極參與者。每個鍵的電子云由兩塊組成，分別位于由兩原子核構(gòu)成的平面的兩側(cè)，如果以它們之間包含原子核的平面為鏡面，它們互為鏡像，鍵的這種特征稱為“鏡像對稱”。因而鍵不能旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)時鍵被破壞。d鍵的存在：鍵通常存在于雙鍵或三鍵中。鍵和鍵總稱價鍵軌道?！痉椒ㄒI(lǐng)】鍵和鍵的存

7、在規(guī)律 原子在形成共價鍵時，首先形成鍵，只有在形成鍵后，才能形成鍵。即共價鍵必然包含有鍵。鍵成單鍵；鍵成雙鍵、三鍵。共價單鍵為鍵；共價雙鍵中有1個鍵、1個鍵；共價三鍵中有1個鍵、2個鍵。例如：N2的結(jié)構(gòu)式為NN，N2分子的共價鍵是三鍵（1個p-p鍵，2個p-p鍵，如下圖所示）【思考】下圖為乙烷、乙烯和乙炔的球棍模型與比例模型，試分析三種分子中的共價鍵分別由幾個鍵和幾個鍵組成？【重難點突破】鍵和鍵的比較鍵類型鍵鍵原子軌道重疊方式沿鍵軸方向，以“頭碰頭”方式重疊在鍵軸上、下方以“肩并肩”方式重疊原子軌道重疊部位兩原子核之間，在鍵軸上鍵軸上、下方，鍵軸處為零原子軌道重疊程度大小電子云對稱特征軸對稱鏡

8、像對稱鍵的強(qiáng)度較大較小化學(xué)活潑性不活潑活潑類型s-s鍵、s-p鍵、p-p鍵p-p鍵存在單鍵、雙鍵、三鍵（只有1個鍵）雙鍵中有1個鍵，三鍵中有2個鍵【方法引領(lǐng)】（1）鍵和鍵的計算方法成鍵數(shù)：H-1；A-2；A-3；A-4；A-3；A-2；A-1若分子中無環(huán)狀結(jié)構(gòu)，則鍵原子總數(shù)1；鍵共價鍵總數(shù)鍵；分子中共價鍵總數(shù)(各原子成鍵數(shù)×該原子的原子個數(shù))÷2（2）8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)判斷方法共價化合物分子中，若元素的化合價絕對值與其最外層電子數(shù)之和等于8，就是8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，反之不是?！究键c二】鍵和鍵【典例分析】下列物質(zhì)的分子中，即有鍵又有鍵的是：HCl H2O N2 H2O2 C2H4 C

9、2H2A B C D【變式練習(xí)2】（1）下列有關(guān)化學(xué)鍵類型的判斷正確的是A全部由非金屬元素構(gòu)成的化合物中肯定不存在離子鍵B所有物質(zhì)中都存在化學(xué)鍵C乙烷分子中的6個CH和1個CC鍵都為鍵，不存在鍵D已知乙炔的結(jié)構(gòu)式為HCCH，則乙炔分子中存在2個鍵（CH），和3個鍵（CC）（2）下列說法不正確的是A鍵的特點是軸對稱，而鍵的特點是兩個p電子“頭碰頭”重疊成鏡像對稱B氣體單質(zhì)中，一定有鍵，可能有鍵C兩個原子間形成共價鍵時，最多有一個鍵D鍵與鍵重疊程度不同，形成的共價鍵強(qiáng)度不同（3）P的價電子排布為3s23p3，P與Cl形成的化合物有PCl3和PCl5，對此判斷正確的是A磷原子最外層有3個未成對電子，

10、故只能結(jié)合3個氯原子形成PCl3BPCl3中的PCl鍵都是鍵CPCl5中的PCl鍵都是鍵D磷原子最外層有3個未成對電子，但是能形成PCl5，說明傳統(tǒng)的價鍵理論存在缺陷二、鍵參數(shù)鍵能、鍵長與鍵角2-1鍵能（1）含義：氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵時釋放的最低能量。（2）單位：kJ·mol1，常用EAB表示例如：EHH436.0kJ·mol1，ENN946.0kJ·mol1某些共價鍵的鍵能與鍵長鍵鍵能/(kJ·mol1)鍵長/pm鍵鍵能/(kJ·mol1)鍵長/pm鍵鍵能/(kJ·mol1)鍵長/pmHH436.074CO745OH462

11、.896FF157141OO142NH390.8101ClCl242.7198OO497.3HF568BrBr193.7228NN193HCl431.8II152.7267NN418HBr366CC347.7154NN946110HI298.7CC615133NO176SiSi235CC812120NO607SiO162CO351CH413.4109（注：pm稱為皮米，1pm1012m，1nm109m）（3）鍵能意義與應(yīng)用a表示共價鍵的強(qiáng)弱：鍵能越大，即形成化學(xué)鍵時放出的熱量越多，意味著這個化學(xué)鍵越穩(wěn)定，越不容易被破壞。b表示分子的穩(wěn)定性：結(jié)構(gòu)相似的分子，化學(xué)鍵鍵能越大，分子越穩(wěn)定。例如，鍵能

12、：EHFEHClEHBrEHI，穩(wěn)定性：HFHClHBrHIc通過鍵能大小判斷物質(zhì)的反應(yīng)活性大小例如，N和P是同族元素，非金屬性NP，但EPP201kJ·mol1，ENN946.0kJ·mol1，所以P4比N2更容易發(fā)生反應(yīng)?！舅伎肌勘容^CC和CC的鍵能，分析為什么乙烯的化學(xué)性質(zhì)比乙烷活躍，容易發(fā)生加成反應(yīng)？d通過鍵能大小比較，判斷化學(xué)反應(yīng)中的能量變化2-2鍵長（1）含義：形成共價鍵的兩個原子之間的核間距稱為鍵長（相同原子的共價鍵長的一半稱為共價半徑）。37pm 共價半徑74pm 鍵長HH71pm 共價半徑鍵長141pm FF例如：（2）意義：鍵長越短，往往鍵能越大，表明共

13、價越穩(wěn)定。（鍵長的長短可以通過成鍵原子半徑大小來判斷）2-3鍵角（1）含義：在原子數(shù)超過2的分子中，兩個共價鍵之間的夾角稱為鍵角。180°105°107°例如：（2）意義：a鍵角決定分子的空間構(gòu)型b多原子分子中共價鍵間形成鍵角，是共價鍵具有方向性的具體表現(xiàn)?！究键c三】鍵能、鍵長、鍵角的應(yīng)用【典例分析】某些化學(xué)鍵的鍵能如下表（kJ·mol1）鍵HHBrBrIIClClHClHBrHINNNH鍵能436194153243431366299946391（1）共價鍵中HH鍵的鍵能比ClCl鍵的鍵能大，其原因是 。（2）1molH2在2molCl2中燃燒，放出熱量

14、為 kJ。（3）在一定條件下，1molH2與足量的Cl2、Br2、I2分別反應(yīng)，放出熱量由多到少的順序是 。 ACl2Br2I2 BI2Br2Cl2（4）預(yù)測1molH2在足量F2中燃燒比在Cl2中燃燒放熱較 （填“多”或“少”）。（5）已知：N23H22NH3，則該反應(yīng)的逆反應(yīng)是 （填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)?！咀兪骄毩?xí)3】（1）能夠用鍵能解釋的是A氮氣的化學(xué)性質(zhì)比氧氣穩(wěn)定 B常溫常壓下，溴呈液態(tài)，碘為固體C稀有氣體一般很難發(fā)生化學(xué)反應(yīng) D硝酸易揮發(fā)，硫酸難揮發(fā)（2）H2S分子中兩個共價鍵的夾角接近90°，其原因是A共價鍵的飽和性 BS原子電子排布C共價鍵的方向性 DS原子中p軌道

15、的形狀（3）下列說法中正確的是 A雙原子分子中化學(xué)鍵鍵能越大，分子越穩(wěn)定B雙原子分子中化學(xué)鍵鍵長越長，分子越穩(wěn)定C雙原子分子中化學(xué)鍵鍵角越大，分子越穩(wěn)定D在雙鍵中，鍵的鍵能要小于鍵的鍵能（4）下列分子中，鍵角最大的是 ACH4 BCO2 CH2O DNH3三、等電子原理3-1概念原子總數(shù)相同，價電子總數(shù)相同的分子具有相似的化學(xué)鍵特征，它們的許多性質(zhì)是相近的，這稱為等電子原理。例如，CO分子與N2分子的某些性質(zhì)分子熔點/沸點/在水中的溶解度（室溫）分子解離能/(kJ·mol1)分子的價電子總數(shù)CO205.05191.492.3mL107510N2210.00195.811.6mL946

16、103-2應(yīng)用（1）判斷一些簡單分子或離子的立體構(gòu)型（2）利用等電子體在性質(zhì)上的相似性制造新材料（3）利用等電子原理針對某物質(zhì)找等電子體【重難點突破】等電子體的判斷（1）判斷思路：微粒的組成：微粒所含原子數(shù)目相等；微粒的構(gòu)成：微粒所含價電子總數(shù)相等（即所有原子的價電子數(shù)之和相等，而不是指價電子數(shù)相等）；微粒的結(jié)構(gòu)：微粒中原子的空間排列方式相同。（如果是離子，需注意離子所帶的電荷）（2）判斷方法轉(zhuǎn)換法例如：CO2COON2ON2ON2NN 3；SO2OO2O3NO2NO 2（3）常見等電子體類型（價電子總數(shù)）實例空間構(gòu)型雙原子10電子的等電子體N2、CO、NO+、C2 2、CN直線形三原子16電

17、子的等電子體CO2、CS2、N2O、NCO、NO 2、N 3、NCS、BeCl2(g)直線形三原子18電子的等電子體NO 2、SO2、O3V形四原子24電子的等電子體NO 3、CO2 3、BO3 3、CS2 3、BF3、SO3(g)平面三角形五原子32電子的等電子體SiF4、CCl4、CF4、BF 4、SO2 4正四面體形【思考】SiO2 3與CO2 3是不是等電子體？【考點四】等電子原理【典例分析】1919年，Langmuir提出等電子原理：原子數(shù)相同、電子總數(shù)相同的分子，互稱為等電子體。等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相近。（1）根據(jù)上述原理，僅由第二周期元素組成的共價分子中，互為等電子體的是

18、： 和 ； 和 。（2）此后，等電子原理又有所發(fā)展。例如，由短周期元素組成的微粒，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，也可互稱為等電子體，它們也具有相似的結(jié)構(gòu)特征。在短周期元素組成的物質(zhì)中，與NO互為等電子體的分子有： 、 ?！咀兪骄毩?xí)4】（1）根據(jù)等電子原理，下列分子或離子與其他選項不屬于同一類的是APF 4 BClO 4 CSO2 4 DSiH4（2）根據(jù)等電子原理，下列各組微粒結(jié)構(gòu)不相似的是ACO和N2、 BO3和NO 2 CN2H4和C2H4 DCO2和N2O（3）與NO 3互為等電子體的是 ASO3 BBF3 CCH4 DNO2【對應(yīng)練習(xí)】1下列分子中存在的共價鍵類型完全相

19、同的是 ACH4與NH3 BC2H6和C2H4 CH2和Cl2 DCl2和N2 2下列反應(yīng)中的有機(jī)物的化學(xué)鍵斷裂時只涉及鍵斷裂的是 ACH4燃燒 BC2H4與Cl2的加成反應(yīng) CCH4與Cl2的取代反應(yīng) DC2H4被酸性KMnO4溶液氧化3化學(xué)反應(yīng)可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程?；瘜W(xué)鍵的鍵能是形成(或拆開)1mol化學(xué)鍵時釋放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子結(jié)構(gòu)如圖所示。現(xiàn)提供以下化學(xué)鍵的鍵能(kJ·mol1)：PP：198，PO：360，OO：498，則反應(yīng)P4(白磷)3O2P4O6的反應(yīng)熱H為白磷P4O6 A1638kJ·mol1 B1638kJ·m

20、ol1C 126kJ·mol1 D126kJ·mol1 4關(guān)于鍵長、鍵能和鍵角，下列說法中不正確的是 A鍵角是描述分子立體結(jié)構(gòu)的重要參數(shù) B鍵長的大小與成鍵原子的半徑和成鍵數(shù)目有關(guān)C鍵能越大，鍵長越長，共價化合物越穩(wěn)定D鍵角的大小與鍵長、鍵能的大小無關(guān)5在白磷（P4）分子中，4個P原子分別處于正四面體的四個頂點上，結(jié)合有關(guān)P原子的成鍵特點，下列有關(guān)白磷的說法正確的是 A白磷分子的鍵角為109°28 B白磷分子中共有4對共用電子對C白磷分子的鍵角為60° D分子中有6對孤對電子6下列分子中，兩核間距最大，鍵能最小的是 AH2 BBr2 CCl2 DI2 7

21、下列說法正確的是（NA為阿伏加德羅常數(shù)）A1molC4H8中含有鍵的數(shù)目為11NA BC2H2O2分子中，鍵與鍵數(shù)目之比為21CC3H8分子中，s-p鍵與p-p鍵數(shù)目之比為38 D46gC2H6O中，CH鍵的數(shù)目可能是6NA或5NA8美國Science雜志曾報道合成和分離出含高能量正離子N 5的化合物N5AsF6。N 5的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列關(guān)于該化合物的描述錯誤的是NNNNN+AN5AsF6中F的化合價為1價，As的化合價為5價 BN 5離子中只含有非極性鍵，其中有4個鍵CN 5與PO3 4互為等電子體DN5AsF6可能為離子化合物9分別寫出下列分子中鍵和鍵的個數(shù)（1）CH4：鍵 個；鍵 個。

22、（2）H2O：鍵 ；鍵 個。（3）CH3CHCH2：鍵 個；鍵 個。（4）CHCCH2CH3：鍵 個；鍵 個。10實驗測得四種結(jié)構(gòu)相似的單質(zhì)分子的鍵能、鍵長的數(shù)據(jù)如下：AABBCCDD鍵長/(×1010m)a0.74c1.98鍵能/(kJ·mol1)193b151d已知D分子的穩(wěn)定性大于A2，則a ；d ；比較a、c的大小 ；比較b、d的大小 。11化學(xué)家常用“等電子體”來預(yù)測不同物質(zhì)的結(jié)構(gòu)并推斷不同物質(zhì)的性質(zhì)。如CH4和NH 4有相同數(shù)目的價電子及空間構(gòu)型。依此原理在下表空格中填出相應(yīng)的化學(xué)式。CH4CO2 3C2O2 4NH 4N2H2 6NO 2N212（1）CH 3

23、、CH3、CH 3都要重要的有機(jī)反應(yīng)中間體，它們的電子式分別是_、_、_；與CH 3互為等電子體的是 、 。已知CH 3中四個原子是共平面的，三個鍵角相等，則鍵角應(yīng)是 。（2）疊氮化合物在化學(xué)工業(yè)上有重要應(yīng)用。N 3叫做疊氮離子，請寫出N 3的3種等電子體的化學(xué)式 、 、 ；N 3的空間構(gòu)型為 。（3）SiO2 3、SO3、NO 3三種粒子中，SO3、NO 3互為等電子體，這兩種粒子的幾何構(gòu)型為 。其中Si、S、N三種基態(tài)原子的第一電離能大小關(guān)系為 。（4）C2O2 4和 是等電子體，C2O2 4離子具有較強(qiáng)的還原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中 區(qū)、第 周期 族，外圍

24、電子構(gòu)型為 。（5）雙原子14個電子的等電子體共同特點是物質(zhì)中都具有共價三鍵，請舉出3個例子： 、 、 （分子或離子）。每個分子或離子中含 個鍵， 個鍵。13有A、B、C、D、E、F六種元素，已知：它們位于三個不同的短周期，核電荷數(shù)依次增大；E元素的電離能數(shù)據(jù)見下表（kJ·mol1）I1I2I3I4496456269129540B與F同族；A、E分別都能與D按原子個數(shù)比11或21形成化合物；B、C分別都能與D按原子個數(shù)比11或12形成化合物。（1）寫出只含有A、B、D、E四種元素的兩種無水鹽的化學(xué)式 、 。（2）B2A2分子中存在 個鍵， 個鍵。（3）下表列出了上述部分元素形成的化學(xué)

25、鍵的鍵能化學(xué)鍵FDFFBBFBCDDD鍵能/(kJ·mol1)460176347.7347607497.31molF單質(zhì)完全燃燒時放出的熱量為 kJ（已知1molF原子可以形成2molFF鍵）。14原子序數(shù)小于20的A、B、C、D、E、F、G七種元素，它們的原子序數(shù)依次增大，已知C元素是地殼中含量最多的元素；A和D的價電子數(shù)相同，C和E的價電子數(shù)也相同，且A和D兩元素原子核外電子數(shù)之和是C、E兩元素原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)之和的1/2；D、E、F三種元素的基態(tài)原子具有相同的電子層數(shù)，且F原子的p軌道上電子數(shù)比E原子的p軌道上多一個電子；B元素原子中未成對電子數(shù)與C相同；7種元素的基態(tài)原子中，G原子的電子層數(shù)最多且和A外于同一主族。（1）用電子式表示D和F形成化合物的過程_。（2）寫出基態(tài)G原子的核外電子排布式 。（3）A2C2分子中 (填“含”或“不含”，下同)鍵， 鍵，其電子式為：_。（4）在