2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第2章 化學(xué)鍵與分子間作用力 第1節(jié) 共價鍵模型學(xué)案 魯科版選修3.doc

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第1節(jié)　共價鍵模型 1．了解共價鍵的形成、本質(zhì)、特征和分類。 2．了解σ鍵和π鍵的區(qū)別，會判斷共價鍵的極性。(重點) 3．認(rèn)識鍵能、鍵長、鍵角等鍵參數(shù)的概念，并能應(yīng)用其說明簡單分子的某些性質(zhì)。(難點) 共 價 鍵 [基礎(chǔ)初探] 教材整理1　共價鍵的形成及本質(zhì) 1．概念 原子間通過共用電子形成的化學(xué)鍵。 2．本質(zhì) 高概率地出現(xiàn)在兩個原子核之間的電子與兩個原子核之間的電性作用。 3．形成元素 通常是電負(fù)性相同或差值小的非金屬元素原子。 4．表示方法 (1)用一條短線表示由一對共用電子所形成的共價鍵，如H—H、H—Cl； (2)“”表示原子間共用兩對電子所形成的共價鍵(共價雙鍵)； (3)“≡”表示原子間共用三對電子所形成的共價鍵(共價叁鍵)。 (1)電負(fù)性相同或差值小的非金屬原子形成的化學(xué)鍵是共價鍵。(√) (2)金屬元素與非金屬元素之間不能形成共價鍵。() (3)共價鍵是一種電性吸引。() (4)CO2分子結(jié)構(gòu)式為O＝C＝O。(√) 教材整理2　共價鍵的分類 1．分類 2．極性鍵和非極性鍵：按兩原子核間的共用電子對是否偏移可將共價鍵分為極性鍵和非極性鍵 形成元素 電子對偏移 原子電性 非極性鍵 同種元素 因兩原子電負(fù)性相同，共用電子對不偏移 兩原子均不顯電性 極性鍵 不同種元素 電子對偏向電負(fù)性大的原子 電負(fù)性較大的原子顯負(fù)電性 從電負(fù)性角度分析H—F鍵和H—Cl鍵的極性大小。 【提示】　電負(fù)性F＞Cl。分別與H原子形成共價鍵時，共用電子對更偏向F原子，故極性H—F＞H—Cl。 教材整理3　共價鍵的特征 1．共價鍵的飽和性 每個原子所能形成的共價鍵的總數(shù)或以單鍵連接的原子數(shù)目是一定的，這稱為共價鍵的飽和性。共價鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系。 2．共價鍵的方向性 在形成共價鍵時，原子軌道重疊得越多，電子在核間出現(xiàn)的概率越大，所形成的共價鍵越牢固，因此，共價鍵將盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向形成。共價鍵的方向性決定著分子的空間構(gòu)型。 (1)共價鍵都具有飽和性。(√) (2)共價鍵都具有方向性。() (3)原子軌道重疊越多，共價鍵越牢固。(√) (4)氨分子中，NN∶NH＝1∶3，體現(xiàn)了共價鍵飽和性。(√) [合作探究] [探究背景] 各物質(zhì)的分子式，氫氣：H2　氮氣：N2　氨氣：NH3 [探究問題] 1．只含σ鍵的分子________； 既含σ鍵，又含π鍵的分子________。 【提示】　H2、NH3　N2 2．試解釋NH3分子中N原子為1個，氫原子只能為3個的原因。 【提示】　兩原子電子式分別為：和，N原子最外層有3個未成對電子。H原子有1個未成對電子，形成共價鍵時每個N原子只需3個H原子分別形成3對共用電子對，達(dá)到共價鍵的飽和性，從而決定了分子中的原子個數(shù)。 [核心突破] 1．共價鍵的分類 分類標(biāo)準(zhǔn) 類型 共用電子對數(shù) 單鍵、雙鍵、叁鍵 共用電子對的偏移程度 極性鍵、非極性鍵 原子軌道重疊方式 σ鍵、π鍵 2.σ鍵與π鍵的比較 鍵類型 σ鍵 π鍵 原子軌道重疊方式 沿鍵軸方向“頭碰頭”重疊 沿鍵軸方向“肩并肩”重疊 原子軌道重疊部位 兩原子核之間，在鍵軸處 鍵軸上方和下方，鍵軸處為零 原子軌道重疊程度 大 小 鍵的強(qiáng)度 較大 較小 分類 s—s，s—p，p—p p—p 化學(xué)活潑性 不活潑 活潑 穩(wěn)定性 一般來說σ鍵比π鍵穩(wěn)定，但不是絕對的 3.單鍵、雙鍵、叁鍵σ鍵、π鍵的關(guān)系 單鍵是σ鍵，雙鍵含1個σ鍵1個π鍵，叁鍵含1個σ鍵2個π鍵。 [題組沖關(guān)] 1．下列關(guān)于共價鍵的說法正確的是(　　) A．共價鍵只存在于共價化合物中 B．只含有共價鍵的物質(zhì)一定是共價化合物 C．非極性鍵只存在于單質(zhì)分子中 D．離子化合物中既可能含有極性鍵也可能含有非極性鍵 【解析】　共價鍵可能存在于共價化合物中也可能存在于離子化合物中，可能是極性共價鍵也可能是非極性共價鍵；單質(zhì)中形成的共價鍵為非極性共價鍵；離子化合物中可能含有極性共價鍵也可能含有非極性共價鍵。 【答案】　D 2．下列物質(zhì)只含共價鍵的是(　　) A．Na2O2 B．H2O C．NH4Cl D．NaOH 【解析】　Na2O2、NH4Cl、NaOH既含離子鍵又含共價鍵，H2O中只含共價鍵。 【答案】　B 3．用“—”表示物質(zhì)分子中的共價鍵： 【導(dǎo)學(xué)號：66240012】 Cl2、CH4、O2、H2O2、C2H2 【答案】　Cl—Cl、，O===O，H—O—O—H，H—C≡C—H 【溫馨提示】　活潑的金屬元素與活潑的非金屬元素之間可形成共價鍵，如AlCl3中只存在共價鍵。 4．下列分子中，只有σ鍵沒有π鍵的是(　　) A．CH4 B．N2 C．CH2===CH2 D．CH≡CH 【解析】　兩原子間形成共價鍵，先形成σ鍵，然后再形成π鍵，即共價單鍵全部為σ鍵，共價雙鍵、共價叁鍵中一定含有一個σ鍵，其余為π鍵。 【答案】　A 5．下列說法中不正確的是(　　) A．一般σ鍵比π鍵重疊程度大，形成的共價鍵強(qiáng) B．兩個原子之間形成共價鍵時，最多有一個σ鍵 C．氣體單質(zhì)中，一定有σ鍵，可能有π鍵 D．N2分子中有一個σ鍵，2個π鍵 【解析】　氣體單質(zhì)中不一定含σ鍵，如稀有氣體分子均為單原子分子，分子內(nèi)無化學(xué)鍵。 【答案】　C 6．下列物質(zhì)的分子中既含有極性鍵，又含有非極性鍵的是(　　) A．CO2 B．H2O C．H2O2 D．H2 【解析】　判斷極性鍵和非極性鍵的標(biāo)準(zhǔn)是成鍵原子是否為同種元素的原子。CO2(O===C===O)、H2O(H—O—H)分子中只有極性鍵；H2分子中只有非極性鍵；而H2O2分子的結(jié)構(gòu)式為H—O—O—H，既有極性鍵，又有非極性鍵。 【答案】　C 7．①CH4?、贜H3　③N2?、蹾2O2　⑤C2H4?、轈2H2?、逪Cl (1)分子中只含σ鍵的是(填序號下同)。 ①②④⑦，含2個π鍵的是③⑥，既含σ鍵，又含π鍵的是③⑤⑥；只含極性鍵的是①②⑦，只含非極性鍵的是③，既含極性鍵又含非極性鍵的是④⑤⑥。 【規(guī)律總結(jié)】　(1)s軌道與s軌道(或p軌道)只能形成σ鍵，不能形成π鍵。 (2)兩個原子間可以只形成σ鍵，但不可以只形成π鍵。 (3)在同一個分子中，σ鍵一般比π鍵強(qiáng)度大。 8．共價鍵是有飽和性和方向性的，下列關(guān)于共價鍵這兩個特征的敘述中不正確的是(　　) A．共價鍵的飽和性是由成鍵原子的未成對電子數(shù)決定的 B．共價鍵的方向性是由成鍵原子的軌道的方向性決定的 C．共價鍵的方向性決定了分子的空間構(gòu)型 D．共價鍵的方向性與原子軌道的重疊程度有關(guān) 【解析】　共價鍵的方向性與原子軌道的伸展方向有關(guān)。 【答案】　D 9．下列說法正確的是(　　) A．若把H2S分子寫成H3S分子，違背了共價鍵的飽和性 B．H3O＋的存在說明共價鍵不具有飽和性 C．所有共價鍵都有方向性 D．兩個原子軌道發(fā)生重疊后，電子僅存在于兩核之間 【解析】　S原子有兩個未成對電子，根據(jù)共價鍵的飽和性，形成的氫化物為H2S，A項對；H2O能結(jié)合1個H＋形成H3O＋，并不能說明共價鍵不具有飽和性，B項錯；H2分子中，H原子的s軌道成鍵時，因為s軌道為球形，所以H2分子中的H—H鍵沒有方向性，C項錯；兩個原子軌道發(fā)生重疊后，電子只是在兩核之間出現(xiàn)的概率大，D項錯。故選A。 【答案】　A 10．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 B．硫原子的電子排布 C．共價鍵的方向性 D．硫原子中p軌道的形狀 【解析】　共價鍵的方向性決定了分子的空間構(gòu)型。 【答案】　C 鍵 參 數(shù) [基礎(chǔ)初探] 教材整理1　三個重要的鍵參數(shù) 1．鍵能 (1)概念：在101.3 kPa，298 K的條件下，斷開1_mol AB(g)分子中的化學(xué)鍵，使其分別生成氣態(tài)A原子和氣態(tài)B原子所吸收的能量，叫A—B鍵的鍵能。 (2)表示方式和單位 表示方式：EA－B，單位：kJmol－1。 (3)意義 表示共價鍵的強(qiáng)弱，鍵能越大，鍵越牢固。 2．鍵長 (1)概念：兩個成鍵原子的原子核間的距離叫做該化學(xué)鍵的鍵長。 (2)意義：鍵長越短，化學(xué)鍵越強(qiáng)，鍵越牢固。 3．鍵角 (1)概念：在多原子分子中，兩個化學(xué)鍵的夾角叫鍵角； (2)意義：可以判斷多原子分子的空間構(gòu)型。 (1)斷開化學(xué)鍵需吸收能量。(√) (2)鍵能EH—Cl＞EH—Br。(√) (3)鍵長越長，分子越穩(wěn)定。() (4)鍵角可以決定分子空間構(gòu)型。(√) 教材整理2　常見物質(zhì)的鍵角及分子構(gòu)型 分子 鍵角 空間構(gòu)型 CO2 180 直線形 H2O 104.5 V形 NH3 107.3 三角錐形 三個鍵參數(shù)中，有哪幾種決定化學(xué)鍵穩(wěn)定性？ 【提示】　鍵能和鍵長。 [核心突破] 1．鍵參數(shù) (1)鍵能： ①鍵能單位為kJmol－1； ②形成化學(xué)鍵時通常放出能量，鍵能通常取正值； ③鍵能越大，即形成化學(xué)鍵時放出的能量越多，意味著這個化學(xué)鍵越穩(wěn)定，越不容易斷開。 (2)鍵長：鍵長越短，往往鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定。 (3)鍵角：鍵角常用于描述多原子分子的空間構(gòu)型。如三原子分子CO2的結(jié)構(gòu)式為O===C===O，鍵角為180，為直線形分子；三原子分子H2O中的鍵角為104.5，是一種V形(角形)分子；四原子分子NH3中的鍵角是107.3，分子呈三角錐形。 2．鍵參數(shù)與分子性質(zhì)的關(guān)系 [題組沖關(guān)] 1．關(guān)于鍵長、鍵能和鍵角，下列說法不正確的是(　　) 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) 【解析】　鍵長越長，共價化合物越不穩(wěn)定。 【答案】　C 2．三氯化磷分子的空間構(gòu)型是三角錐形而不是平面正三角形，下列關(guān)于三氯化磷分子空間構(gòu)型理由的敘述，正確的是(　　) A．PCl3分子中P—Cl三個共價鍵的鍵長、鍵角都相等 B．PCl3分子中P—Cl三個共價鍵鍵能、鍵角均相等 C．PCl3分子中的P—Cl鍵屬于極性共價鍵 D．PCl3分子中P—Cl鍵的三個鍵角都是100.1，鍵長相等 【解析】　PCl3分子是由P—Cl極性鍵構(gòu)成的極性分子，其結(jié)構(gòu)類似于NH3。 【答案】　D 3．碳和硅的有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如下表所示，簡要分析和解釋下列有關(guān)事實： 化學(xué)鍵 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 鍵能/(kJmol－1) 356 413 336 226 318 452 (1)硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多，原因是_______________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________。 (2)SiH4的穩(wěn)定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是 __________________________________________________________ __________________________________________________________ _____________________________________________________________。 【解析】　(1)C—C鍵和C—H鍵較強(qiáng)，所形成的烷烴穩(wěn)定。而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低，易斷裂，導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成。 (2)C—H鍵的鍵能大于C—O鍵，C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定。而Si—H鍵的鍵能卻遠(yuǎn)小于Si—O鍵，所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si—O鍵。 【答案】　(1)依據(jù)圖表中鍵能數(shù)據(jù)分析，C—C鍵、C—H鍵鍵能大，難斷裂；Si—Si鍵、Si—H鍵鍵能較小，易斷裂，導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成 (2)SiH4穩(wěn)定性小于CH4，更易生成氧化物，是因為C—H鍵鍵能大于C—O鍵的，C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定。Si—H鍵鍵能遠(yuǎn)小于Si—O鍵的，不穩(wěn)定，傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si—O鍵 【規(guī)律方法】　(1)鍵能與鍵長反映鍵的強(qiáng)弱程度，鍵長與鍵角用來描述分子的空間構(gòu)型，軌道的重疊程度越大，鍵長越短，鍵能越大，化學(xué)鍵越穩(wěn)定。 (2)對鍵能的概念把握不準(zhǔn)，容易忽略鍵能概念中的前提條件——氣態(tài)基態(tài)原子。 (3)同種元素原子形成的化學(xué)鍵的鍵能相比較，則有E(叁鍵)>E(雙鍵)>E(單鍵)。 4．在白磷(P4)分子中，4個P原子分別處在正四面體的四個頂點，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109.5 B．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對孤電子對 【解析】　白磷的正四面體結(jié)構(gòu)不同于甲烷的空間結(jié)構(gòu)；由于白磷分子中無中心原子，根據(jù)共價鍵的方向性和飽和性，每個磷原子都以3個共價鍵與其他3個磷原子結(jié)合形成共價鍵，從而形成正四面體結(jié)構(gòu)，所以鍵角為60，總共有6個共價單鍵，每個磷原子含有一對孤電子對，總計有4對孤電子對。 【答案】　C 5．CO2、C2H2、CH4、H2O、NH3、H2S、CCl4分子空間構(gòu)型： (1)直線形的CO2、C2H2； (2)V形的H2O、H2S； (3)正四面體形的CH4、CCl4； (4)三角錐形的NH3。 6．已知H—H鍵的鍵能為436 kJmol－1，H—N鍵的鍵能為391 kJmol－1，根據(jù)熱化學(xué)方程式N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92 kJmol－1，則N≡N鍵的鍵能是(　　) A．431 kJmol－1 B．946 kJmol－1 C．649 kJmol－1 D．869 kJmol－1 【解析】　據(jù)ΔH＝反應(yīng)物的鍵能總和－生成物的鍵能總和可知：E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(H—N)＝ΔH，則，E(N≡N)＋3436 kJmol－1－6391 kJmol－1＝－92 kJmol－1，解得：E(N≡N)＝946 kJmol－1。 【答案】　B 7．某些化學(xué)鍵的鍵能如下表(kJmol－1)。 鍵 H—H Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I 鍵能 436 247 193 151 431 363 297 (1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃燒，放出熱量________kJ。 (2)在一定條件下，1 mol H2與足量的Cl2、Br2、I2分別反應(yīng)，放出熱量由多到少的順序是________(填序號)。 a．Cl2＞Br2＞I2　　b．I2＞Br2＞Cl2　　c．Br2＞I2＞Cl2 預(yù)測1 mol H2在足量F2中燃燒比在Cl2中燃燒放熱________。 【解析】　(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃燒，參加反應(yīng)的H2和Cl2都是1 mol，生成2 mol HCl，故放出的熱量為431 kJmol－12 mol－436 kJmol－11 mol－247 kJmol－11 mol＝179 kJ。 (2)由表中數(shù)據(jù)計算知H2在Cl2中燃燒放熱最多，在I2中燃燒放熱最少；由以上結(jié)果分析，生成物越穩(wěn)定，放出熱量越多。因穩(wěn)定性HF＞HCl，故知H2在F2中燃燒比在Cl2中燃燒放熱多。 【答案】　(1)179　(2)a　多 【規(guī)律總結(jié)】　(1)化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)本質(zhì)上來源于舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成時鍵能的變化。因此，鍵能是與化學(xué)反應(yīng)中能量變化有關(guān)的物理量。 (2)當(dāng)舊化學(xué)鍵斷裂所吸收的能量大于新化學(xué)鍵形成所放出的能量時，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反之則為放熱反應(yīng)。 (3)ΔH＝反應(yīng)物的鍵能總和－生成物的鍵能總和。ΔH＜0為放熱反應(yīng)，ΔH＞0為吸熱反應(yīng)。