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

第1課時共價鍵學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.熟知共價鍵的概念與形成，知道共價鍵的特征具有飽和性和方向性。2.能夠從不同的角度對共價鍵分類，會分析鍵和鍵的形成及特點。3.會判斷極性共價鍵和非極性共價鍵。一、共價鍵的特征飽和性和方向性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)鍵稱為共價鍵。(2)形成：以H2分子的形成為例當(dāng)兩個氫原子相互接近時，它們原子軌道發(fā)生重疊，導(dǎo)致兩個氫原子的電子更多的處于兩個原子核之間，即電子在核間區(qū)域出現(xiàn)的概率增加。體系的能量降低，形成化學(xué)鍵。(3)鍵的本質(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。(4)鍵的形成條件：非金屬元素的原子之間形成共價鍵，大多數(shù)電負(fù)性之差小于1.7的金屬與非金屬原子之間形成共價鍵。(5)共價鍵的表示方法用一條短線表示一對共用電子所形成的共價鍵，如HH。用“=”表示原子間共用兩對電子所形成的共價鍵，如C=C。用“”表示原子間共用三對電子所形成的共價鍵，如CC。2共價鍵的特征(1)飽和性按照共價鍵的共用電子對理論，一個原子有幾個未成對電子，便可和幾個自旋狀態(tài)相反的電子配對成鍵，這就是共價鍵的“飽和性”。(2)方向性除s軌道是球形對稱外，其他的原子軌道在空間都具有一定的分布特點。在形成共價鍵時，原子軌道重疊的越多，電子在核間出現(xiàn)的概率越大，所形成的共價鍵就越牢固，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，所以共價鍵具有方向性。共價鍵的特征及應(yīng)用(1)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)共價鍵的方向性決定了分子的立體構(gòu)型，并不是所有共價鍵都具有方向性，如兩個s電子形成共價鍵時就沒有方向性。例1下列有關(guān)共價鍵的成因說法錯誤的是()A若成鍵后兩原子的原子核距離更近些，體系的能量會更低B成鍵原子的原子軌道在空間最大程度重疊C共用電子對在形成共價鍵的原子的核間區(qū)域出現(xiàn)的概率大D形成化學(xué)鍵，體系的能量降低答案A解析成鍵的兩原子相互靠近，且兩原子的原子軌道重疊，共用電子在兩原子核之間出現(xiàn)的概率增大；兩個原子形成共價鍵時，體系的能量最低，若成鍵后原子核距離更近些，則兩個帶正電荷的原子核之間的排斥作用又將導(dǎo)致體系能量升高，A項錯誤。例2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BH3O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答案A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項正確；H2O能結(jié)合1個H形成H3O，不能說明共價鍵不具有飽和性，B項錯誤；因為s軌道為球形，所以H2分子中的HH鍵沒有方向性，C項錯誤；兩個原子軌道發(fā)生重疊后，電子只是在兩核之間出現(xiàn)的幾率大，D項錯誤。易錯警示(1)所有的共價鍵都有飽和性，但并不是所有的共價鍵都有方向性，如兩個1s軌道重疊形成的共價鍵沒有方向性。(2)共價鍵的飽和性與原子軌道和重疊程度無關(guān)，而是由成鍵原子的未成對電子數(shù)決定的。(3)H2S分子中兩個成鍵原子的夾角與硫原子的兩個未成對電子所在的原子軌道的夾角有關(guān)。二、共價鍵的類型1鍵與鍵按原子軌道重疊方式分類(1)鍵定義：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。類型：ass鍵：兩個成鍵原子均提供s軌道形成的共價鍵。bsp鍵：兩個成鍵原子分別提供s軌道和p軌道形成的共價鍵。cpp鍵：兩個成鍵原子均提供p軌道形成的共價鍵。鍵的特征：a以形成化學(xué)鍵的兩原子核的連線為軸作旋轉(zhuǎn)操作，共價鍵電子云的圖形不變，這種特征稱為軸對稱。b形成鍵的原子軌道重疊程度較大，故鍵有較強的穩(wěn)定性。存在：共價單鍵為鍵；共價雙鍵和共價叁鍵中存在一個鍵。(2)鍵定義：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。特征：a每個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，這種特征稱為鏡面對稱。b形成鍵時原子軌道重疊程度比形成鍵時小，鍵沒有鍵牢固。存在：鍵通常存在于雙鍵和叁鍵中。2極性鍵和非極性鍵按共用電子對是否偏移分類類型形成元素共用電子對偏移原子電性非極性鍵同種元素兩原子電負(fù)性相同，共用電子對不偏移兩原子都不顯電性極性鍵不同種元素共用電子對偏向電負(fù)性較大的原子電負(fù)性較大的原子顯負(fù)電性，電負(fù)性較小的原子顯正電性(1)共價鍵的分類(2)鍵和鍵的比較鍵的類型鍵鍵原子軌道重疊方式沿鍵軸方向“頭碰頭”重疊，特征為軸對稱沿鍵軸方向“肩并肩”重疊，特征為鏡面對稱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度較大、穩(wěn)定較小、易斷裂化學(xué)活潑性不活潑活潑類型ss、sp、pppp鍵的存在共價單鍵為鍵，共價雙鍵、叁鍵中有一個鍵共價雙鍵、叁鍵分別有一個、兩個鍵(3)極性鍵和非極性鍵共價鍵極性判斷：同種元素的原子間形成非極性鍵，不同種元素的原子間形成極性鍵。共價鍵極性強弱判斷：電負(fù)性差值越大，鍵的極性越強。如鍵的極性由強到弱的順序為HF>HO>HN>HP。例3下列有關(guān)化學(xué)鍵類型的判斷不正確的是()Ass 鍵與sp 鍵的對稱性不同B分子中含有共價鍵，則至少含有一個鍵C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)D乙烷分子中只存在鍵，即6個CH鍵和1個CC鍵都為鍵，不存在鍵答案C解析ss 鍵無方向性，sp 鍵軸對稱，A項正確；在含有共價鍵的分子中一定有鍵，可能有鍵，如HCl、N2等，B項正確；單鍵都為鍵，乙烷分子結(jié)構(gòu)式為，其6個CH鍵和1個CC鍵都為鍵，D項正確；共價叁鍵中一個為鍵，另外兩個為鍵，故乙炔(HCCH)分子中有2個CH 鍵，CC鍵中有1個鍵、2個鍵，C項錯。方法規(guī)律鍵和鍵的判斷思路化學(xué)式結(jié)構(gòu)式例4(2017佛山期中)下列關(guān)于共價鍵的敘述中，不正確的是()A由不同元素原子形成的共價鍵一定是極性鍵B由同種元素的兩個原子形成的雙原子分子中的共價鍵一定是非極性鍵C化合物中不可能含有非極性鍵D當(dāng)氧原子與氟原子形成共價鍵時，共用電子偏向氟原子一方答案C解析不同元素的原子吸引電子的能力不同，形成極性鍵；同種元素的原子形成的雙原子分子中，兩原子吸引電子的能力相同，形成非極性鍵。某些化合物中，如Na2O2、H2O2中均含有非極性鍵。氟原子吸引電子的能力強于氧原子，二者成鍵時共用電子偏向氟原子。共價鍵1下列分子的結(jié)構(gòu)式與共價鍵的飽和性不相符的是()AH2O2：HO=OHBCH3COOOH：CCH4S：DSiHCl3：答案A解析由共價鍵的飽和性可知：C、Si均形成4個共價鍵，H形成1個共價鍵，O、S均形成2個共價鍵。A項中O原子之間不可能形成雙鍵，B項是過氧乙酸，含有過氧鍵“OO”，C項相當(dāng)于S取代了CH3OH中的氧原子，D項中Si原子形成4個共價鍵。2下列關(guān)于共價鍵的飽和性和方向性的敘述中，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共價鍵的飽和性與原子軌道的重疊程度有關(guān)答案D解析原子的未成對電子一旦配對成鍵，就不再與其他原子的未成對電子配對成鍵，故原子的未成對電子數(shù)目決定了該原子形成的共價鍵具有飽和性，這一飽和性也就決定了該原子成鍵時最多連接的原子數(shù)，A項正確；形成共價鍵時，為了達(dá)到原子軌道的最大重疊程度，成鍵的方向與原子軌道的伸展方向就存在著必然的聯(lián)系，這種成鍵的方向性也就決定了所形成分子的空間構(gòu)型，故B、C項正確，D項不正確。3關(guān)于鍵和鍵的比較，下列說法不正確的是()A鍵是軸對稱的，鍵是鏡面對稱的B鍵是“頭碰頭”式重疊，鍵是“肩并肩”式重疊C鍵不能斷裂，鍵容易斷裂DH原子只能形成鍵，O原子可以形成鍵和鍵答案C解析鍵較穩(wěn)定，不易斷裂，而不是不能斷裂。化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的形成。4(2017寧夏大學(xué)附中期末)共價鍵HH鍵、HF鍵、HO鍵、NH鍵、PH鍵中，鍵的極性由弱到強的順序正確的是()A BC D答案C解析元素周期表中，同一周期的主族元素原子，從左到右吸引電子的能力逐漸增強，題中涉及的元素原子吸引電子的能力由弱到強的順序是N、O、F；同一主族從上到下，元素原子半徑逐漸增大，吸引電子的能力逐漸減弱，故吸引電子的能力：NP；HH鍵是由吸引電子能力相同的同種原子形成的非極性鍵。所以C項正確。5根據(jù)氫原子和氟原子的核外電子排布，對F2和HF分子中形成的共價鍵描述正確的是()A兩者都為ss 鍵B兩者都為pp 鍵C前者為pp 鍵，后者為sp 鍵D前者為ss 鍵，后者為sp 鍵答案C解析氫原子的核外電子排布式為1s1，氟原子的核外電子排布式為1s22s22p5，p軌道上有1個未成對的p電子。F2是由兩個氟原子未成對的p電子軌道重疊形成的pp 鍵，HF是由氫原子中的s軌道與氟原子中的1個p軌道形成的sp 鍵。6有下列十種物質(zhì)：CH4C2H6ON2HClCO2CH3CH3C2H4C2H2H2O2HCHO請按要求回答下列問題(填序號)：(1)只有鍵的有_，既有鍵又有鍵的有_。(2)只含有極性鍵的化合物有_，既含有極性鍵，又含有非極性鍵的化合物有_。(3)含有雙鍵的有_，含有叁鍵的有_。(4)1 mol HCHO分子中含有鍵的數(shù)目為_mol，含有鍵的數(shù)目為_ mol。答案(1)(2) (3)(4)31解析十種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式分別為、NN、HCl、O=C=O、HCCH、HOOH、。根據(jù)以下兩點判斷化學(xué)鍵類型：單鍵只能是鍵，雙鍵中有1個鍵和1個鍵，叁鍵中有1個鍵和2個鍵；同種元素原子之間形成的共價鍵是非極性鍵，不同種元素原子之間形成的共價鍵是極性鍵。1個甲醛HCHO中含有3個鍵，1個鍵，所以1 mol HCHO分子中含有3 mol 鍵，1 mol 鍵。對點訓(xùn)練題組1共價鍵的形成特征1某元素原子的最外層只有一個電子，它跟鹵素相結(jié)合時所形成的化學(xué)鍵是()A一定是共價鍵B一定是離子鍵C可能是共價鍵，也可能是離子鍵D以上說法均不正確答案C2原子間形成分子時，決定各原子相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系的是()A共價鍵的方向性 B共價鍵的飽和性C形成共價鍵原子的大小 D共價鍵的穩(wěn)定性答案B3下列說法正確的是()ACl2是雙原子分子，H2S是三原子分子，這是由共價鍵的方向性決定的BH2O與H2S的空間構(gòu)型一樣，都是由共價鍵的飽和性決定的C并非所有的共價鍵都有方向性D兩原子軌道發(fā)生重疊后，電子在兩核間出現(xiàn)的概率減小答案C解析共價鍵的飽和性決定組成分子的原子間的數(shù)量關(guān)系，A項錯誤；共價鍵的方向性決定分子的空間構(gòu)型，B項錯誤；ss 鍵沒有方向性，C項正確；兩原子軌道發(fā)生重疊使電子出現(xiàn)在兩核間的概率增大，D項錯誤。4根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，從電負(fù)性的角度判斷下列元素之間易形成共價鍵的一組是()元素NaMgAlHCOCl電負(fù)性0.91.21.52.12.53.53.0Na和ClMg和ClAl和ClH和OAl和OC和ClA B C D全部答案B解析非金屬元素之間易形成共價鍵，大多數(shù)電負(fù)性之差小于1.7的金屬與非金屬元素的原子之間形成共價鍵。Na和Cl：3.00.92.1>1.7；Mg和Cl：3.01.21.8>1.7；Al和O：3.51.52.0>1.7；Al和Cl：3.01.51.5<1.7；H和O：3.52.11.41.7；C和Cl：3.02.50.51.7，故不能形成共價鍵，可形成共價鍵。題組2共價鍵的類型5下列物質(zhì)中含有非極性鍵的共價化合物是()AF2 BC2H2 CNa2O2 DNH3答案B解析F2是單質(zhì)，不是化合物；C2H2的結(jié)構(gòu)式為HCCH，含有非極性鍵，符合題意；Na2O2是離子化合物；NH3含三個NH鍵，沒有非極性鍵。6下列分子中存在的共價鍵類型完全相同的是()ACH4與NH3 BC2H6與C2H4CH2與Cl2 DCl2與N2答案A解析A項中全是sp 鍵；B項C2H6分子中只存在鍵，而C2H4分子中存在鍵和鍵；C項H2分子中的鍵為ss 鍵，Cl2分子中的鍵為pp 鍵；D項與B項類似。7下列有關(guān)鍵的說法錯誤的是()A2個s原子軌道重疊形成ss 鍵Bs原子軌道與p原子軌道可以形成sp 鍵，不能形成sp 鍵C2個p軌道不能形成鍵，只能形成pp 鍵DHCl分子里含一個sp 鍵答案C解析s原子軌道只能形成鍵，不能形成鍵，A正確；s原子軌道與p原子軌道，可以形成sp 鍵，不能形成sp 鍵，B正確；2個p原子軌道若以“頭碰頭”的方式重疊能形成鍵，若以“肩并肩”的方式重疊形成鍵，故C不正確；HCl分子中，H原子的1s軌道與Cl原子的3p軌道以“頭碰頭”方式重疊形成鍵，故HCl分子里含一個sp 鍵，D項正確。8下列分子中既不存在sp 鍵，也不存在pp 鍵的是()AHCl BHFCCO2 DSCl2答案D解析A項和B項，HCl和HF分子中都含有H原子，能提供s電子云與p電子云形成sp 鍵；C項，CO2分子中含有C=O鍵，應(yīng)有鍵存在；D項，SCl2分子中只存在2個pp 鍵()。9下列物質(zhì)中鍵和鍵數(shù)目比為12的是()AO2 BHCNCCO2 DN2答案D解析O2的結(jié)構(gòu)式是O=O，分子中兩個氧原子形成共價雙鍵，分子中鍵和鍵數(shù)目比為11，A錯誤； HCN的結(jié)構(gòu)式是HCN，分子中鍵和鍵數(shù)目比為11，B錯誤； CO2的結(jié)構(gòu)式是O=C=O，分子中鍵和鍵數(shù)目比為11，C錯誤；N2的結(jié)構(gòu)式是NN，分子中鍵和鍵數(shù)目比為12，D正確。題組3關(guān)于共價鍵的綜合考查10下列關(guān)于共價鍵的理解不正確的是()A由上圖可知氫分子中兩個氫原子的核間距為0.074 nmBH2O2分子中既有極性鍵又有非極性鍵C氫分子中共價鍵沒有方向性D形成共價鍵后共用電子只在兩個原子核之間出現(xiàn)答案D解析由題圖可知，兩個氫原子相互靠近的過程中，在相距0.074 nm時體系能量最低，體系最穩(wěn)定，此時形成穩(wěn)定的氫分子，A項正確；H2O2分子中既存在HO極性鍵，又存在OO非極性鍵，B項正確；氫分子中兩個氫原子的未成對電子均為1s電子，s軌道在空間呈球形對稱，故s軌道之間的重疊不具有方向性，C項正確；形成共價鍵后共用電子在兩個原子核之間出現(xiàn)的概率增大，并不是只在兩個原子核之間出現(xiàn)，D項錯誤。11下列說法不正確的是()A共價鍵一定有原子軌道的重疊B在CH2=CHCN分子中含6個鍵，3個鍵C2個原子形成的多重共價鍵中，只能有一個是鍵，而鍵可以是一個或多個Ds電子與s電子間形成的鍵一定是鍵，p電子與p電子間形成的鍵一定是鍵答案D解析原子軌道以“頭碰頭”方式相互重疊形成的共價鍵為鍵；以“肩并肩”方式相互重疊形成的共價鍵為鍵。鍵是軸對稱，而鍵是鏡面對稱。分子中所有的單鍵都是鍵，雙鍵中有一個鍵、一個鍵。12由短周期前10號元素組成的物質(zhì)T和X，有如圖所示的轉(zhuǎn)化。X不穩(wěn)定，易分解。下列有關(guān)說法正確的是()A為使該轉(zhuǎn)化成功進(jìn)行，Y可以是酸性KMnO4溶液B等物質(zhì)的量的T、X分子中含有鍵的數(shù)目均為NACX分子中含有的鍵個數(shù)是T分子中含有的鍵個數(shù)的2倍DT分子中只含有極性鍵，X分子中既含有極性鍵又含有非極性鍵答案A解析由球棍模型可知，T為HCHO，X不穩(wěn)定，易分解，則X為H2CO3，則Y為氧化劑，可以選擇氧化性較強的酸性KMnO4溶液，A項正確；等物質(zhì)的量并不一定是1 mol，B項錯誤；X分子中含有的鍵個數(shù)為5，T分子中含有的鍵個數(shù)為3，C項錯誤；T、X分子中均只含有極性鍵，無非極性鍵，D項錯誤。綜合強化13回答下列問題：(1)有以下物質(zhì)：AHFBBr2CH2ODN2EC2H4FC2H6GH2HH2O2IHCNJCO2KHCHO既含有極性鍵，又含有非極性鍵的是_(填字母，下同)；既有鍵又有鍵的是_；含有由一個原子的s軌道與另一個原子的p軌道重疊形成鍵的是_；水分子是H2O而不是H3O，是因為共價鍵具有_性；水分子的鍵角接近104.5，是因為共價鍵具有_性。(2)碳酸亞乙烯酯是鋰離子電池低溫電解液的重要添加劑，其結(jié)構(gòu)如下所示。下列有關(guān)該物質(zhì)的說法正確的是_。A分子式為C3H2O3B分子中含6個鍵C分子中只有極性鍵D8.6 g該物質(zhì)完全燃燒得到6.72 L CO2答案(1)EFHDEIJKACEFHIK飽和方向(2)A解析(1)根據(jù)以下兩點判斷化學(xué)鍵類型：單鍵只能是鍵，雙鍵中有1個鍵和1個鍵，叁鍵中有1個鍵和2個鍵；同種元素原子間形成的共價鍵是非極性鍵，不同種元素原子之間形成的共價鍵是極性鍵。共價鍵的方向性決定分子的空間構(gòu)型，共價鍵的飽和性決定分子中所連接的原子的數(shù)目。(2)A項，由碳酸亞乙烯酯的結(jié)構(gòu)及C、O原子的成鍵特點可知，該物質(zhì)的分子式為C3H2O3；B項，分子中C=O鍵和C=C鍵各含有1個鍵，CO鍵和CH鍵都是鍵，故1個分子中含有8個鍵；C項，該物質(zhì)分子中C=O、CO和CH鍵都是極性鍵，而C=C鍵是非極性鍵；D項，8.6 g該物質(zhì)的物質(zhì)的量為0.1 mol，完全燃燒后生成0.3 mol CO2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下其體積為6.72 L，但題目未指明CO2是否處于標(biāo)準(zhǔn)狀況。14甲、乙、丙、丁四種有機物的結(jié)構(gòu)如下：甲：CH2=CHCCH乙：丙：COCl2()?。篊H2=CHCN(1)甲分子中有_個鍵，_個鍵。(2)乙分子中有_個鍵，_個鍵，_(填“有”或“沒有”)非極性鍵。(3)丙分子中每個碳原子形成_個鍵，_個鍵。(4)丁分子中鍵與鍵的數(shù)目之比為_。答案(1)73(2)82有(3)31(4)21解析(1)除5條單鍵全是鍵外，雙鍵中1個是鍵，另1個是鍵，叁鍵中1個是鍵，另2個是鍵。故該有機物分子中鍵總數(shù)為7，鍵總數(shù)為3。(2)乙分子中有3個CH 鍵，2個CC 鍵，2個CO 鍵，1個OH 鍵；C=C和C=O鍵中分別有1個鍵；有C=C、CC非極性鍵。(3)丙分子中C與O原子之間形成1個鍵和1個鍵，C與兩個Cl原子之間分別形成1個鍵。(4)丁分子中含有1個CC鍵和1個CN鍵；3個CH鍵和1個CC鍵，故丁分子中共有6個鍵和3個鍵。15有A、B、C、D、E五種元素，已知：它們分別位于3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(單位：kJmol1)I1I2I3I44964 5626 9129 543A、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)寫出兩種只含有A、B、D、E四種元素的無水鹽的化學(xué)式：_、_。(2)B2A2分子中存在_個鍵和_個鍵。(3)分別寫出和中按原子個數(shù)比11和12形成的化合物的化學(xué)式：_、_、_、_。答案(1)NaHCO3CH3COONa(或其他有機酸的鹽) (2)32(3)H2O2Na2O2CO2NO2解析根據(jù)五種元素分別位于3個不同的短周期，可知A為H元素；根據(jù)E的電離能數(shù)據(jù)可知E為第A族的堿金屬元素，為Na元素；H、Na和O均能形成原子個數(shù)比為11或21的化合物，所以D為O元素；原子序數(shù)比O小的且與O可以按照原子個數(shù)比11或12形成化合物的元素為C元素和N元素，所以B、C分別為C元素和N元素。