复习题课堂实录

第一节

共价键

学习目标：1.了解σ键和π键，了解共价键成键规律和σ键、π键的形成过程。2.理解键能、键长、键角等键参数的概念。(重点) 3．能应用键参数——键能、键长、键角说明简单分子的结构和性质。(重难点)4.了解等电子原理，能够判断简单的等电子体。

[自

主

预

习·探

新

知]

1．共价键

(1)概念：原子间通过共用电子对形成的化学键

(2)

(3)类型

①σ键

形成

s-s型

类

型

p -p型

s-p型

成键原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠而形成

①以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。

②σ键的强度较大。

特征

②π键

形成

p-p型

由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的

1

①每个π键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成特征

平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称。②π键不能旋转，不如σ键牢固，较易断裂

2．键参数——键能、键长与键角

(1)键能、键长与键角的概念和特点

键参数

键能

概念

特点

气态基态原子形成1 mol化学键能越大，键越稳定，越不易键释放的最低能量

形成共价键的两个原子之间的核间距

两个共价键之间的夹角

被打断

键长越短，键能越大，键越稳定

表明共价键有方向性，决定分子的立体结构

键长

键角

(2)键能、键长和键角对分子性质的影响

微点拨：所有化学键都有饱和性，但不一定都有方向性。

3．等电子原理

(1)等电子原理：原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。

(2)等电子体：满足等电子原理的分子称为等电子体。如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体，它们的许多性质相似。

[基础自测]

1．判断对错(对的在括号内打√，错的在括号内打×) (1)原子轨道在空间都具有方向性(

) (2)σ键是轴对称而π键是镜像对称(

) (3)键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关(

) (4)键能越大，键长越长，共价化合物越稳定(

)

2

[答案]

(1)×

(2)√

(3)√

(4)×

2．下列不属于共价键成键因素的是(

) A．共用电子对在两原子核之间高概率出现

B．共用的电子必须配对

C．成键后体系能量降低，趋于稳定

D．两原子核体积大小要适中

D

[共价键的成因和本质是，当成键原子相互靠近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子云密度增加，体系的能量降低。]

3．如图是氢原子的电子云重叠示意图。以下说法中错误的是(

)

A．图中电子云重叠意味着电子在核间出现的概率增大

B．氢原子核外的s轨道重叠形成共价键

C．氢原子的核外电子呈云雾状，在两核间分布得浓一些，将两核吸引

D．氢原子之间形成s－s σ键

C

[电子云重叠说明电子在核间出现的概率增大，A选项正确；两个H原子之间形成s－s σ键，B、D选项正确；电子云是对核外电子运动状态的形象化描述，原子间通过共用电子对(即电子云重叠)形成共价键，C选项不正确。]

[合

作

探

究·攻

重

难]

共价键的类型

1．共价键的类型

分类标准

共用电子对数

共用电子对的偏移程度

原子轨道重叠方式

2．σ键与π键的比较

共价键类型

电子云重叠方式

σ键

沿键轴方向相对重叠

π键

沿键轴方向平行重叠

类型

单键、双键、三键

极性键、非极性键

σ键、π键

3

电子云重叠部位

两原子核之间，在键轴处

键轴上方和下方，键轴处为零

电子云重叠程度

键的强度

化学活泼性

成键规律

大

较大

不活泼

小

较小

活泼

共价单键是σ键；双键中一个是σ键，一个是π键；三键中一个是σ键，两个是π键

1共价分子中不一定含有σ键，如稀有气体分子中不含有化学键。

2共价分子中不一定含有π键，只有分子中含有双键或三键时，才含有π键。

3并不是所有的原子轨道都能形成π键，只有p能级的原子轨道才能形成π键。

[对点训练]

1．下列模型分别表示C2H2、S8、SF6的结构，下列说法错误的是(

)

A．32 g S8分子中含有0.125 mol σ键

B．SF6是由极性键构成的非极性分子

C．1 mol C2H2分子中有3 mol σ键和2 mol π键

D．1 mol S8中含有8 mol S—S键

A

[A.1 mol S8中有8 mol σ键，因此32 g S8即0.125 mol S8中含有σ键为18×

mol＝1 mol，故说法错误；B.根据SF6的结构式，是由S—F极性键构成，8属于对称结构，属于非极性分子，故说法正确；C.成键原子之间只能形成1个σ键，三键中有2个π键，因此1 mol乙炔中含有3 mol σ键和2 mol π键，故说法正确；D.根据选项A分析，故说法正确。]

键参数及其应用

1．键参数与分子性质的关系

4

(1)共价键强弱的判断。

①由原子半径和共用电子对数判断。

一般来说，形成共价键的两原子半径之和越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。

如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，因此，稳定性HF＞HCl＞HBr＞HI。

②由键能判断。

共价键的键能越大，表示破坏共价键消耗的能量越多，则共价键越牢固。

(2)分子立体结构的判断。

键长和键角是描述分子立体构型的参数。一般来说，如果知道分子中的键长和键角，这个分子的几何构型就确定了。如NH3分子的H—N—H键角是107°，N—H键的键长是101 pm，就可以断定NH3分子是三角锥形分子。如图：

2．共价键的键能与化学反应的能量变化

(1)化学反应过程中，旧键断裂吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，则反应为吸热反应，吸热反应使反应体系的能量增加，故规定反应的热量变化ΔH为“＋”。

化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量小于新键形成放出的总能量，则反应为放热反应，放热反应使反应体系的能量降低，故规定反应的热量变化ΔH为“－”。

(2)利用键能计算反应的热量变化：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。

[对点训练]

2．下列说法中正确的是(

) A．在分子中，两个原子间的距离叫键长

B．非极性键的键能大于极性键的键能

5

C．键能越大，表示该分子越容易受热分解

D．H—Cl的键能为431.8 kJ·mol－1，H—I的键能为298.7 kJ·mol－1，这可说明HCl分子比HI分子稳定

D

[形成共价键的两个原子核间的距离为键长，A错误；键能的大小取决于成键原子的电负性，与键的极性无必然联系，B错误；键能越大，越难断裂化学键，分子越稳定，C错误、D正确。]

1键长和键角共同决定分子的空间结构。

2键长不是成键两原子的原子半径之和，而是小于其半径之和。3键能越大，一般键长越短，分子越稳定。

等电子体的判断与应用

1．判断方法

原子总数相同，价电子总数相同的粒子。

2．一些常见的等电子体

类型

双原子10电子

三原子16电子

三原子18电子

四原子24电子

实例

－－N2、CO、NO＋、C22、CN

空间构型

直线形

直线形

V形

平面三角形

CO2、CS2、N2O、NCO－、NO2、N3、NCS、BeCl2(g) NO－2、O3、SO2

2－3－NO－

3、CO3、BO3、BF3、＋－－SO3(g) 2－SiF4、CCl4、BF－4、SO4、

－PO34

五原子32电子

七原子48电子

3．应用

四个σ键，正四面体形

六个σ键，正八面体形

2－3－SF6、PF－6、SiF6、AlF6

等电子体的许多性质是相近的，空间构型是相同的。利用等电子体可以

(1)判断一些简单分子或离子的立体构型；

(2)利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；

6

(3)利用等电子原理针对某物质找等电子体。

[对点训练]

3．根据等电子原理判断，下列各对粒子中互为等电子体的是(

) ①SO2与O3

②CO2与NO2

③CS2与NO2

④PCl3与NF3

A．①②

C．③④

B．②③

D．①④

D

[由题中信息可知，只要计算出分子中各原子的最外层电子数之和即可判断。C的最外层电子数为4；N、P的最外层电子数为5；O、S的最外层电子数为6。SO2与O3、PCl3与NF3互为等电子体。]

等电子体的确定方法

(1)将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n＝1,2等)的原子，－如N2与CO、N－3和CNO互为等电子体。

(2)将粒子中的一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素带n个单位电荷的阳离子(或阴离子)，如N2O和N－3互为等电子体。

(3)同主族元素最外层电子数相同，故可将粒子中一个或几个原子换成同主族元素原子，如O3与SO2、CO2与CS2互为等电子体。

(4)互为等电子体的微粒分别再增加一个相同的原子或同主族元素的原子，如N2O与CO2互为等电子体。

[当

堂

达

标·固

双

基]

1．下列说法中，不正确的是(

) A．σ键比π键的重叠程度大，形成的共价键强度大

B．两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键

C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键

D．N2分子中有一个σ键、2个π键

C

[从原子轨道重叠程度看，π键轨道的重叠程度比σ键轨道的重叠程度小，故一般π键的稳定性弱于σ键；在单质分子中存在σ键(如Cl2、H2)、π键(如N2中存在σ键和π键)；稀有气体为单原子分子，不存在化学键。]

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2．关于乙醇分子的说法正确的是(

) A．分子中共含有8个极性键

B．分子中不含非极性键

C．分子中只含σ键

D．分子中含有1个π键

C

[乙醇的结构式为，共含有8个共价键，其中C—H、C—O、O—H键为极性键，共7个，C—C键为非极性键。由于乙醇分子中只有单键，故无π键。]

3．反映共价键强弱的物理量是(

)

A．键能

C．键能、键长、键角

B．键能、键长

D．键长、键角

B

[键能可看作是断开共价键所需的能量，键能越大，则断开键时所需的能量就越多，含该键的分子就越稳定；键长越长键能反而越小，故反映键的强弱的物理量是键能和键长。]

4．下列各组粒子属于等电子体的是(

) A．12CO2和14CO C．N2和13CO B．H2O和NH3

D．NO和CO C

[构成粒子的原子总数相同、价电子总数相同的粒子互称为等电子体。在上述粒子中，C选项中两分子的原子数相同且价电子总数也相同，所以是等电子体。]

5．(1)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为________mol。

(2)CS2分子中，共价键的类型有________。

(3)Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有________ mol σ键。

(4)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材料，图中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。

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[解析]

(1)HCHO的结构式为，则1 mol HCHO分子中含有3 mol σ键。(2)CS2分子中，C与S原子形成双键，每个双键都含有1个σ键和1个π键，分子空间构型为直线形，则含有的共价键类型为σ键和π键。(3)CO分子的电子式为，故1个CO分子中存在1个σ键，而Ni(CO)4中Ni与CO之间还存在4个σ键，故1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ键。(4)由图可看出每个碳原子能与三个碳原子形成单键，故能形成3个σ键。

[答案]

(1)3

(2)σ键、π键

(3)8

(4)3

9