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(jià)鍵模型學(xué)案 魯科版選修3.doc

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第1節(jié)　共價(jià)鍵模型 1．了解共價(jià)鍵的形成、本質(zhì)、特征和分類(lèi)。 2．了解σ鍵和π鍵的區(qū)別，會(huì)判斷共價(jià)鍵的極性。(重點(diǎn)) 3．認(rèn)識(shí)鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角等鍵參數(shù)的概念，并能應(yīng)用其說(shuō)明簡(jiǎn)單分子的某些性質(zhì)。(難點(diǎn)) 共 價(jià) 鍵 [基礎(chǔ)初探] 教材整理1　共價(jià)鍵的形成及本質(zhì) 1．概念 原子間通過(guò)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(gè)原子核之間的電子與兩個(gè)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(duì)共用電子所形成的共價(jià)鍵，如H—H、H—Cl； (2)“”表示原子間共用兩對(duì)電子所形成的共價(jià)鍵(共價(jià)雙鍵)； (3)“≡”表示原子間共用三對(duì)電子所形成的共價(jià)鍵(共價(jià)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(jià)鍵。(√) (2)金屬元素與非金屬元素之間不能形成共價(jià)鍵。() (3)共價(jià)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(jià)鍵的分類(lèi) 1．分類(lèi) 2．極性鍵和非極性鍵：按兩原子核間的共用電子對(duì)是否偏移可將共價(jià)鍵分為極性鍵和非極性鍵 形成元素 電子對(duì)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(duì)不偏移 兩原子均不顯電性 極性鍵 不同種元素 電子對(duì)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(jià)鍵時(shí)，共用電子對(duì)更偏向F原子，故極性H—F＞H—Cl。 教材整理3　共價(jià)鍵的特征 1．共價(jià)鍵的飽和性 每個(gè)原子所能形成的共價(jià)鍵的總數(shù)或以單鍵連接的原子數(shù)目是一定的，這稱(chēng)為共價(jià)鍵的飽和性。共價(jià)鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時(shí)相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系。 2．共價(jià)鍵的方向性 在形成共價(jià)鍵時(shí)，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(jià)鍵越牢固，因此，共價(jià)鍵將盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向形成。共價(jià)鍵的方向性決定著分子的空間構(gòu)型。 (1)共價(jià)鍵都具有飽和性。(√) (2)共價(jià)鍵都具有方向性。() (3)原子軌道重疊越多，共價(jià)鍵越牢固。(√) (4)氨分子中，NN∶NH＝1∶3，體現(xiàn)了共價(jià)鍵飽和性。(√) [合作探究] [探究背景] 各物質(zhì)的分子式，氫氣：H2　氮?dú)猓篘2　氨氣：NH3 [探究問(wèn)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(gè)，氫原子只能為3個(gè)的原因。 【提示】　兩原子電子式分別為：和，N原子最外層有3個(gè)未成對(duì)電子。H原子有1個(gè)未成對(duì)電子，形成共價(jià)鍵時(shí)每個(gè)N原子只需3個(gè)H原子分別形成3對(duì)共用電子對(duì)，達(dá)到共價(jià)鍵的飽和性，從而決定了分子中的原子個(gè)數(shù)。 [核心突破] 1．共價(jià)鍵的分類(lèi) 分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn) 類(lèi)型 共用電子對(duì)數(shù) 單鍵、雙鍵、叁鍵 共用電子對(duì)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(lèi)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(lèi) 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(lái)說(shuō)σ鍵比π鍵穩(wěn)定，但不是絕對(duì)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(gè)σ鍵1個(gè)π鍵，叁鍵含1個(gè)σ鍵2個(gè)π鍵。 [題組沖關(guān)] 1．下列關(guān)于共價(jià)鍵的說(shuō)法正確的是(　　) A．共價(jià)鍵只存在于共價(jià)化合物中 B．只含有共價(jià)鍵的物質(zhì)一定是共價(jià)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(jià)鍵可能存在于共價(jià)化合物中也可能存在于離子化合物中，可能是極性共價(jià)鍵也可能是非極性共價(jià)鍵；單質(zhì)中形成的共價(jià)鍵為非極性共價(jià)鍵；離子化合物中可能含有極性共價(jià)鍵也可能含有非極性共價(jià)鍵。 【答案】　D 2．下列物質(zhì)只含共價(jià)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(jià)鍵，H2O中只含共價(jià)鍵。 【答案】　B 3．用“—”表示物質(zhì)分子中的共價(jià)鍵： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：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(jià)鍵，如AlCl3中只存在共價(jià)鍵。 4．下列分子中，只有σ鍵沒(méi)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(jià)鍵，先形成σ鍵，然后再形成π鍵，即共價(jià)單鍵全部為σ鍵，共價(jià)雙鍵、共價(jià)叁鍵中一定含有一個(gè)σ鍵，其余為π鍵。 【答案】　A 5．下列說(shuō)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(jià)鍵強(qiáng) B．兩個(gè)原子之間形成共價(jià)鍵時(shí)，最多有一個(gè)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(gè)σ鍵，2個(gè)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(wú)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?、軨2H4?、轈2H2?、逪Cl (1)分子中只含σ鍵的是(填序號(hào)下同)。 ①②④⑦，含2個(gè)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(gè)原子間可以只形成σ鍵，但不可以只形成π鍵。 (3)在同一個(gè)分子中，σ鍵一般比π鍵強(qiáng)度大。 8．共價(jià)鍵是有飽和性和方向性的，下列關(guān)于共價(jià)鍵這兩個(gè)特征的敘述中不正確的是(　　) A．共價(jià)鍵的飽和性是由成鍵原子的未成對(duì)電子數(shù)決定的 B．共價(jià)鍵的方向性是由成鍵原子的軌道的方向性決定的 C．共價(jià)鍵的方向性決定了分子的空間構(gòu)型 D．共價(jià)鍵的方向性與原子軌道的重疊程度有關(guān) 【解析】　共價(jià)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(shuō)法正確的是(　　) A．若把H2S分子寫(xiě)成H3S分子，違背了共價(jià)鍵的飽和性 B．H3O＋的存在說(shuō)明共價(jià)鍵不具有飽和性 C．所有共價(jià)鍵都有方向性 D．兩個(gè)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(gè)未成對(duì)電子，根據(jù)共價(jià)鍵的飽和性，形成的氫化物為H2S，A項(xiàng)對(duì)；H2O能結(jié)合1個(gè)H＋形成H3O＋，并不能說(shuō)明共價(jià)鍵不具有飽和性，B項(xiàng)錯(cuò)；H2分子中，H原子的s軌道成鍵時(shí)，因?yàn)閟軌道為球形，所以H2分子中的H—H鍵沒(méi)有方向性，C項(xiàng)錯(cuò)；兩個(gè)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(xiàng)錯(cuò)。故選A。 【答案】　A 10．H2S分子中兩個(gè)共價(jià)鍵的夾角接近90，其原因是(　　) A．共價(jià)鍵的飽和性 B．硫原子的電子排布 C．共價(jià)鍵的方向性 D．硫原子中p軌道的形狀 【解析】　共價(jià)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(gè)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(kāi)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(jià)鍵的強(qiáng)弱，鍵能越大，鍵越牢固。 2．鍵長(zhǎng) (1)概念：兩個(gè)成鍵原子的原子核間的距離叫做該化學(xué)鍵的鍵長(zhǎng)。 (2)意義：鍵長(zhǎng)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(gè)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(kāi)化學(xué)鍵需吸收能量。(√) (2)鍵能EH—Cl＞EH—Br。(√) (3)鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，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(jiàn)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(gè)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(zhǎng)。 [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(shí)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(shí)放出的能量越多，意味著這個(gè)化學(xué)鍵越穩(wěn)定，越不容易斷開(kāi)。 (2)鍵長(zhǎng)：鍵長(zhǎng)越短，往往鍵能越大，共價(jià)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(zhǎng)、鍵能和鍵角，下列說(shuō)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(zhǎng)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(zhǎng)越長(zhǎng)，共價(jià)化合物越穩(wěn)定 D．鍵角的大小與鍵長(zhǎng)、鍵能的大小無(wú)關(guān) 【解析】　鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，共價(jià)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(gè)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)、鍵角都相等 B．PCl3分子中P—Cl三個(gè)共價(jià)鍵鍵能、鍵角均相等 C．PCl3分子中的P—Cl鍵屬于極性共價(jià)鍵 D．PCl3分子中P—Cl鍵的三個(gè)鍵角都是100.1，鍵長(zhǎng)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(lèi)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(jiǎn)要分析和解釋下列有關(guān)事實(shí)： 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(lèi)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(zhǎng)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(zhǎng)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?yàn)镃—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(zhǎng)反映鍵的強(qiáng)弱程度，鍵長(zhǎng)與鍵角用來(lái)描述分子的空間構(gòu)型，軌道的重疊程度越大，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，化學(xué)鍵越穩(wěn)定。 (2)對(duì)鍵能的概念把握不準(zhǔn)，容易忽略鍵能概念中的前提條件——?dú)鈶B(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(gè)P原子分別處在正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)，結(jié)合有關(guān)P原子的成鍵特點(diǎn)，下列有關(guān)白磷的說(shuō)法正確的是(　　) A．白磷分子的鍵角為109.5 B．分子中共有4對(duì)共用電子對(duì) C．白磷分子的鍵角為60 D．分子中有6對(duì)孤電子對(duì) 【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(wú)中心原子，根據(jù)共價(jià)鍵的方向性和飽和性，每個(gè)磷原子都以3個(gè)共價(jià)鍵與其他3個(gè)磷原子結(jié)合形成共價(jià)鍵，從而形成正四面體結(jié)構(gòu)，所以鍵角為60，總共有6個(gè)共價(jià)單鍵，每個(gè)磷原子含有一對(duì)孤電子對(duì)，總計(jì)有4對(duì)孤電子對(duì)。 【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(hào))。 a．Cl2＞Br2＞I2　　b．I2＞Br2＞Cl2　　c．Br2＞I2＞Cl2 預(yù)測(cè)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(jì)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(shí)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(lái)源于舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成時(shí)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(shí)，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)。