《共價鍵》一

認(rèn)識共價鍵的特征重難歸納1.共價鍵的特征。(1)飽和性。①一個原子有幾個未成對電子,便可以和幾個自旋相反的電子配對成鍵,形成幾個共價鍵。如H、Cl都只有一個未成對電子,因而只能形成H2、HCl、Cl2,即分子中只有一個共價鍵,而不能形成H3、HCl2、Cl3;一個N有3個未成對電子,兩個N可以形成N≡N,一個N可與3個H形成,1個NH3分子中含有3個共價鍵。②共價鍵的飽和性決定了共價化合物的分子組成。(2)方向性。①共價鍵形成時,兩個參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向重疊,重疊程度越大,形成的共價鍵越牢固。結(jié)構(gòu)相似的分子(如HX)中成鍵原子電子云(原子軌道)重疊程度越大,形成的共價鍵越牢固,分子結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。如HX的穩(wěn)定性:HF>HCl>HBr>HI。②共價鍵的方向性決定了分子的空間結(jié)構(gòu)。

共價鍵形成的本質(zhì)是原子間通過原子軌道重疊產(chǎn)生的強(qiáng)烈的相互作用。原子軌道在兩個原子核間重疊,意味著電子出現(xiàn)在核間的概率增大。不同原子軌道之間相互重疊的示意圖如下:(1)根據(jù)圖示分析為什么共價鍵有方向性?任何分子中的共價鍵都有方向性嗎?提示:如題圖所示共價鍵形成時,兩個參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向重疊,重疊程度越大,形成的共價鍵越牢固,所以共價鍵有方向性。不是任何分子中的共價鍵都有方向性,如H2分子中的共價鍵沒有方向性。(2)所有單質(zhì)都有共價鍵嗎?提示:并不是所有的單質(zhì)中都有共價鍵,稀有氣體中不存在化學(xué)鍵,金屬單質(zhì)中不存在共價鍵。典例剖析下列說法正確的是(

)。A.所有的原子軌道都具有一定的伸展方向,因此所有的共價鍵都具有方向性B.某原子跟其他原子形成共價鍵時,其共價鍵數(shù)一定等于該元素原子的價電子數(shù)C.基態(tài)C原子有兩個未成對電子,所以最多只能形成2個共價鍵D.1個N原子最多只能與3個H原子結(jié)合形成NH3分子,是由共價鍵的飽和性決定的答案:D解析:只有2個s原子軌道重疊形成的共價鍵沒有方向性,其他原子軌道重疊形成的共價鍵都有方向性,A項(xiàng)不正確。非金屬元素的原子形成的共價鍵數(shù)目一般等于該原子最外層的未成對電子數(shù),不能說一定等于該元素原子的價電子數(shù),B項(xiàng)不正確。在形成CH4分子的過程中,1個碳原子與4個氫原子形成了4個C—H共價鍵,C項(xiàng)不正確。N原子最外層2p軌道上共有3個未成對電子,1個N原子可以與3個H原子結(jié)合形成NH3,此時共價鍵飽和,D項(xiàng)正確。學(xué)以致用1.硫化氫(H2S)分子中兩個共價鍵的夾角接近90°,其原因是(

)。①共價鍵的飽和性②S原子的電子排布③共價鍵的方向性④S原子中p軌道的伸展方向A.①② B.①③ C.②③

D.③④答案:D解析:S原子的價層電子排布式是3s23p4,有2個未成對電子,并且分布在相互垂直的兩個p軌道中,當(dāng)與兩個H原子配對成鍵時,形成的兩個共價鍵間夾角接近90°,這體現(xiàn)了共價鍵的方向性,是由p軌道的伸展方向決定的。2.(2020山西太原高二月考)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.共價鍵原子的大小

D.共價鍵的穩(wěn)定性答案:B解析:原子間形成分子時,共價鍵的方向性決定了分子的空間結(jié)構(gòu),飽和性決定了分子中原子的數(shù)量關(guān)系,所以決定各原子相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系的是共價鍵的飽和性。二σ鍵與π鍵的比較重難歸納

根據(jù)共價鍵的成鍵特點(diǎn),指出下圖所表示的共價鍵名稱,并列舉含有該共價鍵的一種物質(zhì),寫出其分子式:提示:①s-s

σ鍵

H2

②s-p

σ鍵

HCl

③p-p

σ鍵Cl2

④pz-pz

π鍵

N2

⑤py-py

π鍵

N2典例剖析下列關(guān)于σ鍵與π鍵的說法正確的是(

)。A.σ鍵是以“頭碰頭”方式形成的共價鍵,π鍵是以“肩并肩”方式形成的共價鍵B.

描述的是π鍵的形成過程C.原子軌道以“頭碰頭”方式相互重疊比以“肩并肩”方式相互重疊的程度小,所以σ鍵比π鍵活潑D.可以表示N2分子中σ鍵和π鍵存在的情況答案:A解析:B項(xiàng)中描述的是“頭碰頭”方式的相互重疊,所以形成的是σ鍵;σ鍵的相互重疊程度大于π鍵,所以σ鍵更穩(wěn)定,C項(xiàng)錯誤?？紤]到σ鍵和π鍵的相互重疊方式,中間位置形成的是σ鍵,其他位置形成的是π鍵,D項(xiàng)錯誤。易錯警示(1)s軌道與s軌道形成σ鍵時,電子并不是只在兩核間運(yùn)動,只是電子在兩核間出現(xiàn)的概率大。

(2)因s軌道是球形的,故s軌道與s軌道形成σ鍵時,無方向性。兩個s軌道只能形成σ鍵,不能形成π鍵。

(3)兩個原子間可以只形成σ鍵,但不能只形成π鍵。學(xué)以致用1.下列說法不正確的是(

)。A.σ鍵原子軌道的重疊程度比π鍵的大,一般來說,σ鍵的強(qiáng)度大B.兩個原子之間形成共價鍵時,最多有1個σ鍵C.氣體單質(zhì)中,一定有σ鍵,可能有π鍵D.1個N2分子中有1個σ鍵、2個π鍵答案:C解析:σ鍵是原子軌道“頭碰頭”的重疊,π鍵是原子軌道“肩并肩”的重疊,σ鍵原子軌道的重疊程度比π鍵的大,一般來說,σ鍵比π鍵穩(wěn)定,A項(xiàng)正確。兩個原子之間只能形成1個σ鍵,兩個原子之間形成雙鍵時含有1個σ鍵和1個π鍵,兩個原子之間形成三鍵時含有1個σ鍵和2個π鍵,B項(xiàng)正確。單原子分子中沒有共價鍵,如稀有氣體分子中不存在σ鍵,C項(xiàng)錯誤。兩個原子之間形成三鍵時,含有1個σ鍵和2個π鍵,1個N2分子中含有1個三鍵,即有1個σ鍵和2個π鍵,D項(xiàng)正確。2.下列反應(yīng)中,有π鍵斷裂的是(

)。A.在通常條件下,將NH3與HCl兩氣體混合反應(yīng)B.在光照條件下,CH4與Cl2反應(yīng)C.催化劑作用下,CH2=CH2與H2加成D.在光照條件下,H2與Cl2反應(yīng)答案:C解析:NH3與HCl中均只有σ鍵,沒有π鍵,不存在π鍵斷裂,A項(xiàng)錯誤。甲烷中沒有π鍵,只有σ鍵,與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)時只涉及σ鍵斷裂,B項(xiàng)錯誤。C2H4與H2發(fā)生加成反應(yīng),是因?yàn)樘继茧p鍵中的π鍵不穩(wěn)定,容易斷裂,發(fā)生加成反應(yīng),C項(xiàng)正確。H2和Cl2中只有σ鍵,沒有π鍵,不存在π鍵斷裂,D項(xiàng)錯誤。三

探究鍵參數(shù)的應(yīng)用重難歸納1.共價鍵參數(shù)的應(yīng)用。(1)鍵能的應(yīng)用。①表示共價鍵的強(qiáng)弱:鍵能越大,斷開化學(xué)鍵時需要的能量越多,化學(xué)鍵越穩(wěn)定。②判斷分子的穩(wěn)定性:結(jié)構(gòu)相似的分子中,共價鍵的鍵能越大,分子越穩(wěn)定。③判斷化學(xué)反應(yīng)的能量變化:在化學(xué)反應(yīng)中,舊化學(xué)鍵的斷裂吸收能量,新化學(xué)鍵的形成釋放能量,因此反應(yīng)焓變與鍵能的關(guān)系為ΔH=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和;ΔH<0時,為放熱反應(yīng);ΔH>0時,為吸熱反應(yīng)。(2)鍵長的應(yīng)用。①一般鍵長越短,鍵能越大,共價鍵越穩(wěn)定,分子越穩(wěn)定。②鍵長的比較方法:a.根據(jù)原子半徑比較,同種類型的共價鍵,成鍵原子半徑越小,鍵長越短。b.根據(jù)共用電子對數(shù)比較,相同的兩個原子間形成共價鍵時,單鍵鍵長>雙鍵鍵長>三鍵鍵長。(3)鍵角的應(yīng)用:鍵長和鍵角決定分子的空間結(jié)構(gòu)。2.共價鍵強(qiáng)弱的判斷。(1)由原子半徑和共用電子對數(shù)判斷:成鍵原子半徑越小,共用電子對數(shù)越多,則共價鍵越牢固,含有該共價鍵的分子越穩(wěn)定。(2)由鍵能判斷:共價鍵的鍵能越大,共價鍵的鍵長越短,共價鍵越牢固,破壞共價鍵消耗的能量越多。(3)由電負(fù)性判斷:元素的電負(fù)性越大,該元素的原子對共用電子對的吸引力越大,形成的共價鍵越穩(wěn)定。碳和硅的有關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如下所示,簡要分析和解釋下列有關(guān)事實(shí)。(1)通常條件下,CH4和SiH4中哪種物質(zhì)更穩(wěn)定?說明判斷的理由。提示:因?yàn)镃—H的鍵能大于Si—H的鍵能,所以CH4比SiH4穩(wěn)定。(2)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,利用鍵參數(shù)來說明原因。提示:C—C和C—H的鍵能比Si—Si和Si—H的鍵能都大,因此烷烴比較穩(wěn)定。硅烷中Si—Si和Si—H的鍵能較低,易斷裂,導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成。(3)SiH4比CH4更易生成氧化物,利用上表中的數(shù)據(jù)解釋其原因。提示:C—H的鍵能大于C—O的,C—H比C—O穩(wěn)定,而Si—H的鍵能卻遠(yuǎn)小于Si—O的,所以Si—H不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si—O。典例剖析(2020四川雅安高二上期末)下列說法錯誤的是(

)。A.鍵能越小,表示化學(xué)鍵越牢固,越難以斷裂B.一般來說,成鍵的兩原子核越近,鍵長越短,化學(xué)鍵越牢固,性質(zhì)越穩(wěn)定C.破壞化學(xué)鍵時消耗能量,而形成化學(xué)鍵時釋放能量D.鍵能、鍵長只能定性地分析化學(xué)鍵的強(qiáng)弱答案:A解析:鍵能越小,化學(xué)鍵越不穩(wěn)定,越易斷裂,A項(xiàng)錯誤。學(xué)以致用1.(2020山東滕州一中高二月考)下面是從實(shí)驗(yàn)中測得的不同物質(zhì)中氧氧鍵的鍵長和鍵能的數(shù)據(jù):其中x、y的鍵能數(shù)據(jù)尚未測定,但可根據(jù)規(guī)律推導(dǎo)出鍵能的大小順序?yàn)閣>z>y>x。則該規(guī)律是(

)。A.鍵長越長,鍵能越小B.成鍵所用的電子數(shù)越多,鍵能越大C.成鍵所用的電子數(shù)越少,鍵能越大D.成鍵時共用電子對越偏移,鍵能越大答案:A

2.鍵長、鍵角和鍵能是描述共價鍵的三個重要參數(shù),下列敘述正確的是(

)。A.鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)B.因?yàn)镠—O的鍵能小于H—F的鍵能,所以O(shè)2、F2與H2反應(yīng)的能力逐漸減弱C.水分子可表示為H—O—H,分子中的鍵角為180°D.H—O的鍵能為462.8kJ·mol-1,即18gH2O分解成H2和O2時,消耗的能量為2×462.8kJ答案:A解析:鍵長和鍵角可用來描述分子的空間結(jié)構(gòu),鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的重要參數(shù),A項(xiàng)正確。H—O的鍵能小于