高中化學(xué)選修二3.3共價(jià)鍵共價(jià)晶體（第1課時(shí)）教案

3.3共價(jià)鍵?共價(jià)晶體(第1課時(shí))一、核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)1.能結(jié)合實(shí)例描述共價(jià)鍵的成鍵特征及其本質(zhì)，能分析不同類型的共價(jià)鍵對(duì)物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的影響；2.能舉例說(shuō)明共價(jià)鍵的極性及其應(yīng)用。二、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)不同類型的共價(jià)鍵對(duì)物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的影響難點(diǎn)不同類型的共價(jià)鍵三、教學(xué)方法講授法、討論法四、教學(xué)工具PPT、視頻五、教學(xué)過(guò)程【導(dǎo)入】在人類所利用的物質(zhì)中，無(wú)論是自然界存在的，還是化學(xué)家合成的，大多數(shù)是含有共價(jià)鍵的物質(zhì)。生命活動(dòng)不可缺少的物質(zhì)（如氧氣、水、糖類、蛋白質(zhì)、維生素等），各種性能優(yōu)異的有機(jī)高分子材料以及治療疾病的藥物中，一般都含有共價(jià)鍵。共價(jià)鍵是一種重要的化學(xué)鍵，對(duì)研究物質(zhì)的性質(zhì)及其反應(yīng)意義重大。一、共價(jià)鍵的形成【展示】氫氣的形成微觀動(dòng)畫【講述】通常情況下，吸引電子能力相近的原子之間通過(guò)共用電子對(duì)形成共價(jià)鍵。【問】?jī)蓚€(gè)成鍵原子為什么能通過(guò)共用電子對(duì)結(jié)合在一起呢？【展示】?jī)蓚€(gè)氫原子靠近形成共價(jià)鍵的動(dòng)畫。【生】當(dāng)兩個(gè)氫原子相互接近時(shí)，若兩個(gè)氫原子核外電子的自旋方向相反，它們接近到一定距離時(shí)，兩個(gè)1s軌道發(fā)生重疊，電子在兩原子核間出現(xiàn)的機(jī)會(huì)較大。【講述】原子軌道在兩個(gè)原子核間重疊，意味著電子出現(xiàn)在核間的概率增大，因此可以說(shuō)，核間電子好比在核間架起一座帶負(fù)電的橋梁，把帶正電的兩個(gè)原子核“黏結(jié)”在一起了?！菊故尽繗浞肿拥哪芰颗c核間距的關(guān)系【講述】隨著核間距的減小，核間電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)增大，體系的能量逐漸下降，達(dá)到能量最低狀態(tài)。核間距進(jìn)一步減小時(shí)，兩原子間的斥力使體系的能量迅速上升，這種排斥作用又將氫原子推回到平衡位置。氫分子的形成過(guò)程中能量（主要指勢(shì)能）隨核間距的變化如圖曲線a所示。若兩個(gè)氫原子核外電子的自旋方向相同，當(dāng)它們相互接近時(shí)，原子間總是排斥作用占主導(dǎo)地位（如圖曲線b所示）。所以兩個(gè)帶有自旋方向相同的電子的氫原子不可能形成氫分子。共價(jià)鍵形成的本質(zhì)：當(dāng)成鍵原子相互接近時(shí)，原子軌道發(fā)生重疊，自旋方向相反的未成對(duì)電子形成共用電子對(duì)，兩原子核間的電子云密度增加，體系的能量降低?！締枴繛槭裁碞、O、F原子與氫原子形成的簡(jiǎn)單化合物分別為NH3、H2O和HF？【生】寫出N、O、F的電子排布式和軌道表示式，N2p軌道有三個(gè)未成對(duì)電子，所以能結(jié)合三個(gè)氫原子，成為氨氣。O2p軌道有兩個(gè)未成對(duì)電子，F(xiàn)2p軌道有一個(gè)未成對(duì)電子?！局v述】形成共價(jià)鍵時(shí)，只有成鍵原子中自旋方向相反的未成對(duì)電子才能形成共用電子對(duì)。成鍵過(guò)程中，每種元素的原子有幾個(gè)未成對(duì)電子，通常就只能和幾個(gè)自旋方向相反的電子形成共價(jià)鍵。所以在共價(jià)分子中，每個(gè)原子形成共價(jià)鍵的數(shù)目是一定的?！締枴空f(shuō)明共價(jià)鍵具有什么特征？【生】共價(jià)鍵具有飽和性，【講述】決定各種原子形成分子時(shí)相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系?！菊故尽縮軌道和p軌道形成穩(wěn)定共價(jià)鍵的幾種重疊方式?！局v述】形成共價(jià)鍵時(shí)，兩個(gè)參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)機(jī)會(huì)最大的方向重疊成鍵，而且原子軌道重疊越多，電子在兩核間出現(xiàn)的機(jī)會(huì)越多，體系的能量下降也就越多，形成的共價(jià)鍵越牢固。因此，一個(gè)原子與周圍原子形成的共價(jià)鍵就表現(xiàn)出方向性（s軌道與s軌道重疊形成的共價(jià)鍵無(wú)方向性）。【問】說(shuō)明共價(jià)鍵具有什么特征？【生】共價(jià)鍵具有方向性。【講述】決定分子的空間結(jié)構(gòu)。二、共價(jià)鍵的類型【展示】氫原子形成氫分子的過(guò)程動(dòng)畫【講述】氫原子的核外電子排布式為1s1，有一個(gè)未成對(duì)電子，當(dāng)兩個(gè)氫原子結(jié)合成氫氣分子時(shí)，兩個(gè)氫原子的s軌道沿x軸方向以“頭碰頭”的方式發(fā)生重疊。原子軌道沿核間連線方向以“頭碰頭”的方式重疊形成的共價(jià)鍵叫做σ鍵。H2中的σ鍵是由兩個(gè)s軌道重疊形成的，可稱為ssσ鍵。【展示】HCl的形成動(dòng)畫【講述】HCl中的共價(jià)鍵是由氫原子提供的未成對(duì)電子的1s原子軌道和氯原子提供的未成對(duì)電子的3p原子軌道重疊形成的。s—pσ鍵H－Cl的spσ鍵的形成（一個(gè)s軌道與一個(gè)p軌道重疊）。【展示】ClCl的形成動(dòng)畫【講述】Cl2中的共價(jià)鍵是由2個(gè)氯原子各提供1個(gè)未成對(duì)電子的3p原子軌道重疊形成的。p—pσ鍵Cl－Cl的ppσ鍵的形成（兩個(gè)p軌道重疊）【講述】σ鍵的特征(1)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(jià)鍵電子云的圖形不變，這種特征稱為軸對(duì)稱。(2)形成σ鍵的原子軌道重疊程度較大，故σ鍵有較強(qiáng)穩(wěn)定性。(3)以形成σ鍵的兩原子核的連線為軸，任何一個(gè)原子均可以旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)時(shí)并不破壞σ鍵的結(jié)構(gòu)?！締枴亢?jiǎn)要總結(jié)σ鍵的特征【生】頭碰頭；軸對(duì)稱；形成σ鍵的原子軌道重疊程度較大，故σ鍵有較強(qiáng)的穩(wěn)定性?！菊故尽?jī)蓚€(gè)P軌道形成π鍵的過(guò)程動(dòng)畫?！局v述】概念：形成共價(jià)鍵的未成對(duì)電子的原子軌道，采取“肩并肩”的方式重疊，這種共價(jià)鍵叫π鍵，主要類型為p－pπ鍵。【講述】π鍵的特征(1)電子云為鏡面對(duì)稱：每個(gè)π鍵的電子云由兩塊組成，分別位于由兩原子核構(gòu)成平面的兩側(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。(2)不穩(wěn)定性：形成π鍵時(shí)電子云重疊程度比σ鍵小，π鍵不如σ鍵牢固。(3)以形成π鍵的兩個(gè)原子核的連線為軸，任意一個(gè)原子并不能單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，若單獨(dú)旋轉(zhuǎn)則會(huì)破壞π鍵，如以py－pyπ鍵為例，若旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)成鍵原子，則兩原子的py軌道不再平行，也就無(wú)法“肩并肩”地靠近形成π鍵。【展示】N2中共價(jià)三鍵的形成過(guò)程動(dòng)畫。N2中共價(jià)三鍵的形成過(guò)程動(dòng)畫【講述】氮?dú)夥肿又泻幸粋€(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵，氮?dú)夥肿拥慕Y(jié)構(gòu)可用結(jié)構(gòu)式N≡N表示。判斷σ鍵、π鍵的一般規(guī)律【講述】①ss電子、sp電子只形成σ鍵；pp電子既形成σ鍵，又形成π鍵；且pp電子先形成σ鍵，后形成π鍵。②共價(jià)單鍵是σ鍵；共價(jià)雙鍵中一個(gè)σ鍵,另一個(gè)π鍵；共價(jià)三鍵中一個(gè)σ鍵,另兩個(gè)π鍵。σ鍵可以獨(dú)立存在,π鍵不能單獨(dú)存在?！菊故尽恳蚁┓肿又笑益I和π鍵的形成過(guò)程、乙炔分子中σ鍵和π鍵的形成過(guò)程動(dòng)畫?！締枴坑^察乙烷、乙烯和乙炔的分子結(jié)構(gòu)，它們的分子中的共價(jià)鍵分別由幾個(gè)σ鍵和幾個(gè)π鍵構(gòu)成？【生】乙烷分子中由7個(gè)σ鍵組成；乙烯分子中由5個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵組成；乙炔分子中由3個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵組成?！締枴恳蚁┖鸵胰驳幕瘜W(xué)性質(zhì)為什么比乙烷活潑?【生】乙烯分子中的碳碳雙鍵和乙炔分子中的碳碳三鍵中分別含有1個(gè)和2個(gè)π鍵,π鍵原子軌道重疊程度較小,不穩(wěn)定,容易斷裂。而乙烷分子中沒有π鍵,σ鍵原子軌道重疊程度大,比較穩(wěn)定,不易斷裂。【講述】苯分子中的共價(jià)鍵苯分子中的6個(gè)碳原子都以σ鍵與氫原子結(jié)合，每個(gè)碳原子以兩個(gè)σ鍵與其他碳原子形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)，每個(gè)碳原子各有一個(gè)垂直于分子平面的p軌道，形成了一個(gè)以6個(gè)碳原子為中心的π鍵。苯的這種結(jié)構(gòu)，使任意兩個(gè)相鄰碳原子間形成的共價(jià)鍵的鍵能和核間距離完全相同?！菊故尽繗錃狻F的電子云【講述】由同種原子形成的共價(jià)鍵，兩個(gè)成鍵原子吸引電子的能力相同，電子對(duì)不發(fā)生偏移，非極性共價(jià)鍵，簡(jiǎn)稱非極性鍵。由不同種原子形成的共價(jià)鍵，兩個(gè)成鍵原子吸引電子的能力不同，電子對(duì)發(fā)生偏移，F(xiàn)原子一端相對(duì)地顯負(fù)電性，H原子一端相對(duì)地顯正電性，極性共價(jià)鍵，簡(jiǎn)稱極性鍵。在極性共價(jià)鍵中，成鍵原子吸引電子能力的差別越大，共用電子對(duì)的偏移程度越大，共價(jià)鍵的極性越強(qiáng)。通?？梢愿鶕?jù)元素的電負(fù)性差值來(lái)判斷鍵的極性。一般情況下，兩種成鍵元素間的電負(fù)性差值越大，它們形成的共價(jià)鍵的極性就越強(qiáng)。【問】判斷以下鍵的極性強(qiáng)弱C—H、N—H、O—H、F—H？【生】根據(jù)元素電負(fù)性差值大小，下列鍵的極性由強(qiáng)到弱的順序排列為：F—H＞O—H＞N—H＞C—H【問】到用微波爐加熱之后，食物要比盛放食物的容器熱得多？閱讀教材回答?！旧课⒉t對(duì)食物進(jìn)行加熱時(shí)，其中的磁控管以2450MHz的頻率發(fā)射出微波，對(duì)食物中的極性分子產(chǎn)生作用。在高達(dá)1010數(shù)量級(jí)的微波頻段下，振蕩的電磁場(chǎng)會(huì)與極性分子中帶正、負(fù)電的兩極發(fā)生作用，造成這些分子發(fā)生振動(dòng)。常見的食物中含有大量極性很強(qiáng)的水分子，食物吸收微波后，水分子以每秒24.5億千次的變化頻率進(jìn)行振動(dòng)。分子運(yùn)動(dòng)的加快意味著分子動(dòng)能的增加，而動(dòng)能又與溫度直接相關(guān)。這樣，水的溫度便迅速升高，熱量從水分子轉(zhuǎn)移到食物的其他部分。而盛放食物的容器往往不含極性分子，且傳熱性差，因此溫度往往較低?！菊故尽堪睔怆娮邮疆?dāng)氨分子遇到氫離子時(shí)，氨分子中的氮原子提供孤電子對(duì)與氫離子形成共價(jià)鍵，即氨分子中氮原子上的孤電子對(duì)所占據(jù)的軌道與氫離子的1s空軌道發(fā)生重疊形成共價(jià)鍵，從而形成銨根離子?！菊故尽夸@根離子形成過(guò)程配位鍵：由一個(gè)原子提供一對(duì)電子與另一個(gè)接受電子的原子形成共價(jià)鍵。在表示分子或離子的結(jié)構(gòu)式時(shí)，常用“→”表示配位鍵，其箭頭指向接受孤電子對(duì)的原子?！菊n堂小結(jié)】師生一起回顧和總結(jié)。【課堂練習(xí)】1.下列分子中，含有σ鍵而不含有π鍵的是（）A.CH3CH3B.N2C.C2H2D.Cl2答案：D2、2.下列說(shuō)法不正確的是（）A.雙鍵、三鍵都含有π鍵B.成鍵原子間原子軌道重疊得越多，共價(jià)鍵越牢固C.因每個(gè)原子未成對(duì)電子數(shù)是一定的，故與之成鍵的原子個(gè)數(shù)也一定D.所有原子軌道在空間都有自己的方向性答案：D3.下列說(shuō)法不正確的是()A.σ鍵一般比π鍵原子軌道重疊程度大,形成的共價(jià)鍵強(qiáng)B.兩個(gè)原子之間形成共價(jià)鍵時(shí),最多有1個(gè)σ鍵C.氣體單質(zhì)中,一定有σ鍵,可能有π鍵D.一個(gè)N2分子中有1個(gè)σ鍵,2個(gè)π鍵答案：C4.有以下物質(zhì):①HF②Cl2③H2O④N