专题3 微粒间作用力与物质性质 一、共价键的形成 书利华教育网www.shulihua.net您的教育资源库 1

金属键 化学键 离子键 共价键

一、共价键 不稳定要趋于稳定；体系能量降低 1、定义： 原子间通过共用电子对所形成的化学键 2、成键微粒： 原子 3、成键本质： 共用电子对 4、成键原因： 不稳定要趋于稳定；体系能量降低 5、成键的条件： 电负性相同或差值小的原子之间,且成键的原子 最外层未达到饱和状态即成键原子有未成对电子

2、离子化合物中一定含有离子键，也可能含有共价键 6、共价化合物： 相邻的原子之间只以共价键相连的化合物属于共价化合物。 1、共价化合物中只含有共价键 2、离子化合物中一定含有离子键，也可能含有共价键 7、存在范围： 非金属单质、共价化合物、离子化合物

H 要点：用电子式表示共价键的形成过程 例，用电子式表示共价分子HCl的形成过程 Cl 8、表示形式（电子式、结构式） H –Cl 电子式 + H –Cl 电子式 结构式

写出N2、H2O的形成过程 N2： H2O： + N ≡ N + + ·H H –O –H 离子化合物的形成过程呢？ 如，NaCl，MgO

练习 1、 写出下列物质的电子式与结构式 （1）Br2（2）CO2 （3）HClO 2、用电子式写出形成过程 （4）NaH （5）H2O

你知道吗？ H· + ·Cl H Cl 1、通常哪些元素的原子之间能形成共价键？ 元素的电负性相差小于1.7。非金属元素原子之间形成的化学键就是共价键。某些金属与非金属元素原子之间形成的化学键也是共价键。 2、如何用电子式表示共价分子的形成过程？ H· + ·Cl H Cl · 3、含有共价键的物质是否一定是共价分子？ 否,也可能是离子化合物，如NaOH 4、两个氢原子是如何形成氢分子?

问题探究一 2个氢原子一定能形成氢分子吗？ 思考：1）氢原子电子排布式： 2）基态氢原子轨道表示式： 3）原子之间形成共价键的原因： 1S1 ↑ 或 ↓ 未成对，不稳定 2 2 2 2 两个核外电子自旋方向相反的氢原子 两个核外电子自旋方向相同的氢原子 ↑ ↓

两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近 v V：能量 r：核间距 r

两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近 r0 v V：能量 r：核间距 r0 r

两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近 r0 v V：能量 r：核间距 r0 r

两个核外电子自旋方向相反的氢原子靠近 r0 v V：势能 r：核间距 r0 r

两个核外电子自旋方向相同的氢原子靠近 v V：势能 r：核间距 r

教科书 P43

二、共价键的形成 1、共价键形成的本质（P44） 成键原子相互接近时，原子轨道发生 　 ，自旋方向 的 电子形成 ，两原子核间的电子密度 ，体系的能量 　 。 重叠 相反 未成对 共用电子对 增加 降低

2、共价键形成的要点 A、各提供1个自旋相反的未成对电子配对 　　　　－电子配对原理 B、原子轨道重叠部分越大，则核间电子密度越大，共价键越牢固，分子越稳定 　　　 －最大重叠原理

课堂练习 1、相距很远的两个自旋方向相反的H原子相互逐渐接近，在这一过程中体系能量将 ( ) A. 先变大后变小 B. 先变小后变大 B C. 逐渐变小 D. 逐渐增大 B 2、下列不属于共价键的成键因素的是 ( )　 A. 共用电子对在两核间高频率出现 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

3、下列说法正确的是 ( ) A. 有共价键的化合物一定是共价化合物 B. 分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物 C. 由共价键形成的分子一定是共价化合物　 D. 只有非金属原子间才能形成共价键 B

问题探究二 为什么F 、O 、N 与H形成的 简单化合物(HF 、H2O 、NH3) 中H原子数不等？ 在成键过程中，每种元素的原子有几个未成对电子通常就只能形成几个共价键，所以在共价分子中每个原子形成共价键数目是一定的。

三、共价键的特点 1、具有饱和性 形成的共价键数 = 未成对电子数 例如：N－3、O－2、X－1、H－1

在形成共价键时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会　　的方向重叠成键，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会　　，体系的能量下降也就越多，形成的共价键越　　　。因此，一个原子与周围的原子形成的共价键就表现出　　　　　。 最大 越多 牢固 方向性 p （2）具有方向性 注：s轨道与s轨道形成的共价键无方向性

专题3 微粒间作用力与物质性质 一、共价键的分类 书利华教育网www.shulihua.net您的教育资源库 23

四、共价键的类型 （一）σ键和π键 1、头碰头重叠 — σ键 原子轨道沿核间连线方向以“头碰头”方式重叠形成的共价键,叫σ键. s—s + + s—s X 原子轨道沿核间连线方向以“头碰头”方式重叠形成的共价键,叫σ键. + - + s—px X + - - + px—px X

相互靠拢 s-s s-p p-p 电子云轴对称

σ键：轨道重叠方式“头碰头” （1）常见类型：s-s 、 s-p 、p-p （2）对称性：轴对称 （3）键强：轨道重叠程度大，键较强， 在重叠时优先采用。

课堂练习 s-p s-p p-p s-s σ键的常见类型有(1) s-s (2) s-p (2) p-p 请指出下列分子σ键所属类型: A、HBr B、NH3 C、F2 D、H2 s-p s-p p-p s-s

π键：原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩”方式重叠形成的共价键 2、肩并肩重叠 — π键 电子云镜像对称 π键：原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩”方式重叠形成的共价键 （1）对称性：镜像对称 （2）键强：轨道重叠程度较小，键较弱。

问题探究三 氮气的化学性质很不活泼，通常很难与其它物质发生化学反应。 请你写出氮分子的电子式和结构式，并分析氮分子中氮原子的轨道如何重叠形成化学键？

z y x σ N πz πy 中有一个 σ 键，两个 π 键

问题探究四 乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个 σ 键和几个 π 键组成？

乙烷： 个 σ 键 乙烯： 个 σ 键、 个 π 键 乙炔： 个 σ 键 、 个 π 键 7 1 5 2 3

乙烯、乙炔分子轨道重叠方式示意图

写出乙烯、乙炔与足量溴水发生加成反应的反应方程式。 问题探究五 写出乙烯、乙炔与足量溴水发生加成反应的反应方程式。 Br C H + Br–Br Br H C + 2 Br–Br 思考： 在加成反应中，乙烯、乙炔 断裂什么类型的共价键？ π 键

σ σ π σ π 3、σ键和π键的比较 σ键 π键 成键方向 电子云形状 牢固 程度 成键判断规律 “头碰头” “肩并肩” 轴对称 镜像对称 强度大，不易断裂 强度较小易断裂 σ 共价单键是 键; 共价双键中一个是 键，另 一个是 键; 共价三键中一个是 键，另 两个为 键 σ π σ π

苯分子中的大π键 　 教科书 P46-47

拓展视野 共价键理论的发展 (P45) 路易斯价键理论 现代价键理论（VB法） 分子轨道理论（MO法）

课堂练习 4、下列微粒中原子最外层电子数均为8的是 ( ) A. PCl5 B. NF3 C. CO2 D. BF3 BC

问题探究六 根据氢原子和氟原子的核外电子排布，你知道F2和HF分子中形成的共价键有什么不同吗？ p-p、 s-p 　根据元素电负性的强弱，你能判断F2 和HF分子中共用电子对是否发生偏移吗？

（二）电子对是否偏移：极性键和非极性键 1、非极性键： （2）条件： 两个成键原子电负性 ， （1）定义：共用电子对不发生偏移的共价键 相同 （2）条件： 两个成键原子电负性　　　， （3）判断：一般　　　元素之间形成非极性键 相同 相同

（二）电子对是否偏移：极性键和非极性键 2、极性键： （2）条件： 两个成键原子电负性 ， （1）定义：共用电子对发生偏移的共价键 不相同 （2）条件： 两个成键原子电负性　　　， （3）判断：一般　　　元素之间形成极性键 不相同 不同

总结： 一般情况下，同种元素的原子之间 非极性 极 性 形成 共价键，不同种元素的 原子之间形成 共价键。 非极性 极性 例如：N2 NO 形成 共价键，不同种元素的 原子之间形成 共价键。 非极性 极性 非极性 例如：N2 NO CO2 H2O NH3 极 性

课堂练习 请指出下列物质中存在哪些化学键，若为共价键，请指出是极性键还是非极性键？ NaOH 离子键、极性键 Na2O2 H2O2 NH4Cl C2H6 离子键、极性键 离子键、非极性键 极性键、非极性键 离子键、极性键 极性键、非极性键

3、极性键极性强弱 在极性共价键中，电负性差值越大， 共用电子对的偏移程度 ， 共价键的极性 。 越大 越大 请比较下列极性键的极性强弱： 思考：在HF和HCl中，共用电子对的偏移程度是否相同？ 3、极性键极性强弱 在极性共价键中，电负性差值越大， 共用电子对的偏移程度 ， 共价键的极性 。 越大 越大 请比较下列极性键的极性强弱： F－H O－H N－H C－H > > >

课堂练习 1、关于乙醇分子的说法不正确的是 （ ） 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 1、关于乙醇分子的说法不正确的是 （ ） 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 D

问题探究七 在水溶液中，NH3能与H+结合生成NH4+。（1）用电子式表示NH3形成过程 氨与盐酸反应： NH3 + HCl = NH4Cl NH3 + H+ = NH4+ 在水溶液中，NH3能与H+结合生成NH4+。（1）用电子式表示NH3形成过程 （2）思考用电子式表示NH3和H+形成NH4+的过程？

﹕ ﹕ → H N H H N H+ H H + 氮原子有孤对电子，氢离子有空轨道 共用电子对全部由氮原子提供 思考：氨分子中各原子均达稳定结构， 　　　为什么还能与氢离子结合？ ﹕ H N H H ＋ ﹕ H N H → + H+ 氮原子有孤对电子，氢离子有空轨道 共用电子对全部由氮原子提供

﹕ （三）配位键 由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成共价键，这样的共价键称为配位键 H H H O H+ H O H ＋ ﹕ 成键要求：一原子有孤对电子，另一原子有空轨道 ﹕ H O H ＋ ﹕ H O H H ＋ H+ →

﹕ 配位键的表示方法： （1）电子式 + （2）结构式 H N H H 在NH4+中，4个 N－H键完全相同。 H－N－H H ＋ 箭头发自提供电子对的原子， 指向接受电子对的原子

小结 σ键：头碰头重叠 （1）按成键方式分 π键：肩并肩重叠 非极性键 1、共价键的类型 （2）按共用电子对 有无偏移分 极性键 单键 双键 叁键 （3）按两原子间的共用 电子对的数目分 2、一种特殊的共价键 --配位键 （1）定义： （2）配位键的成键条件： （3）配位键的存在：

非极性键、极性键与配位键的比较 共用电子对不发生偏移 相同非金属元素原 非极性键 子的电子配对成键 H2 共用电子对 不同元素原子的 极性键 价 键 键 型 特 点 形成条件 示例 共用电子对不发生偏移 相同非金属元素原 子的电子配对成键 非极性键 H2 共用电子对 偏向一方原子 不同元素原子的 电子配对成键 极性键 HCl 一方原子有孤电子对，另一方原子有价层空轨道 配位键 共用电子对 由一方提供 NH4+

拓展： （1）请分析H2SO4、H3PO4中化学键 （2）请分析AlCl3中化学键

五、共价键的参数 1、键能（P49） 436kJ·mol-1 （1）概念：在101KPa、298K条件下，1mol气态AB分子生成气态A原子和B原子的过程所吸收的能量，称为AB间共价键的键能。 如：在101kPa、298K条件下，1mol气态H2生成气态　　　　　H原子的过程所吸收的能量为436kJ，则H－H键的键能为　　　　　　　　。 436kJ·mol-1 （2）意义：共价键的键能用来衡量共价键牢固程度，共价键键能越大表示该共价键越 ，越 被破坏。 牢固 不易

阅读归纳 五、共价键的键强弱 2、键长（P49） 书P49 表3-5 越大 越短 （1）概念：两个成键原子的核间平均距离 原子间形成共价键，原子轨道发生重叠。原子轨道重叠程度越大，两原子核的平均间距—键长　　　　。 越短 阅读归纳 书P49 表3-5 （2）基本规律： 1）键长：单键 双键 三键 > > 越大 2）一般，键长 ，共价键的键能　　　, 共价键越 ，分子就越　　　。 越短 牢固 稳定

3、键角（补充） 在原子数超过2的分子中，两个共价键之间 的夹角称为键角 。 键角决定分子构型 。 180o 直线型 104.5o V型 正四面体型 键角决定分子构型 。

化学反应的本质： 4、键能与化学反应（P50） 旧键的断裂和新键的生成 吸收能量 放出能量 吸收能量 放出能量 吸收能量 放出能量 大于 吸收能量　　　放出能量 大于 吸热反应 小于 吸收能量　　　放出能量 放热反应 总结： △H＝反应物总键能(前)－生成物总键能（后） 反应物和生成物化学键的强弱决定着化学反应中的能量变化

> > > 教科书P50 1、根据表3-5中的数据，计算下列化学反应中的能量 变化ΔH。 (1)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) (2)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) (1) △H = 946kJ/mol+3×436kJ/mol -2×(3×393)kJ/mol= -104kJ/mol (2) △H=2×436kJ/mol+498kJ/mol -2×(2×463) kJ/mol=-482kJ/mol 2、根据卤化氢键能的数据解释卤化氢分子的稳定性 HF HCl HBr HI > > >

金属键、离子键和共价键的比较 教科书 P51 化学键 类型 成键本质 键的方向性 和饱和性 影响键的强 弱的因素 金属键 离子键 共价键 原子半径 自由电子数目 静电作用 无 离子的电荷数 离子半径 静电作用 无 既有方向性又有饱和性 键长 共用电子对

课堂练习 化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)lmol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ/mol):P-P:198、 P-O:360、 O=O:498，则反应P4 (白磷)+3O2＝P4O6的反应热△H为 ( ) A A．一1638 kJ/mol B．+1638 kJ/mol C．一126k kJ/mol D．+126 kJ/mol 白磷 P4O6

教科书P50 金刚石具有很高的熔、 沸点和很大的硬度。你能 结合金刚石晶体的结构示 意图解释其中的原因吗？ 金刚石晶体的所有原子都是通过共价键结合，而共价键的键能大，所以金刚石晶体熔沸点很高，硬度很大。

六、原子晶体 (一) 基本概念 相邻 间通过 结合而成的，具有 结构的晶体 原子 共价键 1、定义： 空间网状 2、组成微粒： 原子 相邻 间通过 结合而成的，具有 结构的晶体 原子 共价键 1、定义： 空间网状 2、组成微粒： 原子 3、微粒间作用力： 共价键 4、 原子晶体的特点： 没有 ① 晶体中 单个分子存在； 化学式只代表 。 原子个数之比 ② 熔、沸点 ；硬度 ； 溶于一般溶剂； 导电。 很高 很大 不 难

5、 影响原子晶体熔沸点、硬度大小的因素： 共价键的强弱 键 长 大 一般键长越短，键能越 ，原子晶体的熔沸点越 ，硬度越 。（P51） 高 大

(二)常见的原子晶体及其结构 某些非金属单质： 金刚石(C)、晶体硅(Si)、晶体硼(B)、锗(Ge)等晶体 某些非金属化合物： 碳化硅(SiC)晶体、氮化硼(BN)晶体、 氮化硅(Si3N4)晶体 某些氧化物： 二氧化硅(SiO2)晶体、Al2O3晶体（天然）

正四面体 4 6 不在 6 ①每个C与( )个C成键 ,形成( )结构; ②最小碳环由( )个C原子组成，且六原子( )同一平面. 正四面体 金刚石晶体结构模型 正四面体 ①每个C与( )个C成键 ,形成( )结构; ②最小碳环由( )个C原子组成，且六原子( )同一平面. 4 正四面体 6 不在 最小环为六元环 ③每个C—C键被（ ）个六元环共有。 ⑤每个C原子被（ ）个六元环共有,六元环碳原子数为（ ） 12 6 0.5

(6)在金刚石晶胞中，碳位于 ， 碳原子数 。 　　　　 顶点、面心和内部 8×1/8+6×1/2+4=8

2、二氧化硅的晶体结构（P58） 晶体SiO2 晶体硅 SiO2晶胞

2、二氧化硅的晶体结构 (1)在SiO2晶体中，每个硅原子与 个氧原子结合；每个氧原子与 个硅原子结合；在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是 。 (2)在SiO2 晶体中，每个硅原子形成 个共价键；每个氧原子形成 个共价键。 (3)在SiO2 晶体中，最小环为( )个Si和( )个O组成的 元环。 4 2 O Si 1:2 4 2 6 6 12

2、二氧化硅的晶体结构 O Si ④晶体中的最小环为十二元环，含有 个Si-O键；每个Si-O键被 个十二元环共有. 12 6 =6×1/12=1/2 (6)每个十二元环中平均含有硅原子 每个十二元环中平均含有Si－O键 =12×1/6=2

3、石墨的晶体结构（P59） 石墨晶体是层状结构， 层内：碳原子排成六边形，每个碳原子与其他3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构。 层间：以分子间作用力结合。很弱，容易滑动，所以石墨很软 像石墨这样的晶体一般称为过渡型晶体或混合型晶体。

3、石墨的晶体结构 (1) 层状结构，最小碳环为六元环(在同一平面上)。 3 (2) 每个碳原子为 个六元环所共有，每个C-C键为 个六元环所共有。 2 (3) 每个六元环中平均含有碳原子 =6×1/3=2 每个六元环中平均含有C-C键 =6×1/2=3 即碳原子数:C-C键键数 =2:3

金刚石与石墨的比较 金刚石 石墨 正四面体空间网状 正六边形平面层状 共价键 共价键与范德华力 6个原子不同面 6个原子同面 4 3 比较内容 金刚石 石墨 晶体形状 晶体中的 成键作用力 最小碳环和个数 碳原子成键数 每个环中键的平均数与计算方法 每个环中原子的平均数与计算方法 正四面体空间网状 正六边形平面层状 共价键 共价键与范德华力 6个原子不同面 6个原子同面 4 3 6×1/6=1 6×1/2=3 6×1/12=1/2 6×1/3=2

金刚石与石墨的熔点均很高，那么二者熔点是否相同？为什么？若不相同，哪个更高一些？ 仔细观察如下示意图后，回答下列问题： 金刚石与石墨的熔点均很高，那么二者熔点是否相同？为什么？若不相同，哪个更高一些？ 1.42×10-10m 1.55×10-10m

三种晶体的比较 典型实例 晶体类型 离子晶体 金属晶体 原子晶体 微粒 结合力 熔沸点 较高 离子键 金属键 共价键 NaCl、CsCl 金属阳离子和自由电子 少数很高或很低 Cu、Al 很高 金刚石 原子

1. 怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？ 解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高 金刚石＞硅＞锗 2. “具有共价键的晶体叫做原子晶体”这种说法对吗？为什么？ 错，石墨有共价键，是混合型晶体。

课堂练习 1、2003年美国《科学》杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将CO2加热到1800K，成功制得了类似石英的CO2原子晶体。下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是 ( ) A. 晶体中C、O原子个数比为1∶2 B. 该晶体的熔点、沸点高、硬度大 C. 晶体中C-O-C键角为180° D. 晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构 C

2、氮化硅是一种新合成的材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的作用力与氮化硅熔化所克服的微粒间的作用力都相同的是 　　　　( ) A. 硝石和金刚石 　B. 晶体硅和水晶 C. 冰和干冰 D. 萘和蒽 B

3、氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得。 (1)氮化硅晶体属于_________晶体。 (2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子，Si原子与Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式_______。 (3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为____________________________。 原子 Si3N4 3SiCl4+2N2+6H2==Si3N4+12HCl 强热

4、单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据 金刚石 晶体硅 晶体硼 熔点 >3823 1683 2573 沸点 5100 2628 2823 硬度 10 7.0 9.5 ① 晶体硼的晶体类型属于_______晶体，理由是________________________。 ②已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由______个硼原子构成。其中B—B键的键角为_______，共含有_______个B—B键。 原子 熔点高、硬度大 12 60° 30