物质结构与性质第二章学案.docx
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物质结构与性质第二章学案
第2章化学键与分子间作用力
第1节共价键模型(第1课时)
【学习目标】
1、理解共价键的概念,初步掌握共价键的形成,加深对共价键形成条件和实质的理解;
2、能较为熟练地用电子式和结构式表示共价分子的形成过程和分子结构;
3、明确共价键的分类依据,会分析共价键的类型
【学习重难点】
共价键的形成及实质、共价键的类型——δ键和π键
1.什么叫化学键、共价键?
2.比较下列元素电负性大小,并思考电负性有哪些应用?
HOCONHOSBF
3.阅读选修课本P31-34页,思考下列问题:
(1)氢原子与氢原子如何结合形成稳定的氢分子?
(2)试以HCl为例说明共价键是怎样形成的?
它的本质是什么?
(3)氢原子与氯原子结合形成氯化氢分子时原子个数比为1:
1,而氢原子与氧原子结合成水分子时原子个数比却为1:
2,这是为什么?
3.趣味探究:
利用橡皮泥、牙签等材料制作s轨道和p轨道的模型,解决下列问题:
(1)应用模型模拟H2、N2、HCl、H2O形成过程,了解δ键和π键
(2)结合模型思考:
共价键有哪些特征?
它的形成条件是什么?
1.下列关于化学键的说法不正确的是()
A.化学键是一种作用力B.化学键可以是原子间作用力,也可以是离子间作用力
C.化学键存在于分子内部D.化学键存在于分子之间
2.共价键的本质是指()
A.两原子核之间的电子的相互作用
B.两原子核之间的相互作用
C.两原子核之间的电子与两原子核之间两原子核之间的吸引作用
D.两原子核之间的电子与两原子核之间两原子核之间的相互作用
3.对δ键的认识不正确的是()
A.δ键不属于共价键,是另一种化学键
B.S-Sδ键与S-Pδ键的对称性相同
C.分子中含有共价键,则至少含有一个δ键
D.含有π键的化合物与只含δ键的化合物的化学性质不同
共价键的形成及本质
【问题组1】阅读教材P31-32,思考回答下列问题:
1.当两个H原子相互靠近时,它们之间存在哪些作用力?
这些作用力是如何变化的?
2.当两个氢原子相互靠近时,体系的能量如何变化?
3.体系的能量与分子的稳定性之间有何关系?
【知识梳理1】
1.定义:
原子通过而形成的化学键称为共价键;
2.共价键的本质:
;
3.规律:
通常,电负性或的非金属元素的原子形成的化学键为共价键。
4.表示方法--电子式、结构式:
试写出下列物质的电子式和结构式:
HCl,Cl2,H2O,N2,NH3
【问题组2】应用自备模型模拟并思考:
1.两个H在形成H2时,电子云如何重叠?
两个N在形成N2时,电子云又如何重叠?
2.在HCl、Cl2中,电子云如何重叠?
3.氮分子中究竟存在几个共价键?
这些共价键是否完全等同?
4.为什么氮气非常稳定,不易发生化学反应?
5.Cl2与H2化合时,为什么只生成HCl而不是H2Cl?
【知识梳理2】
1.δ键:
原子轨道以形成的共价键称σ键。
种类:
S-Sδ键S-Pδ键P-Pδ键
例:
H2的形成:
HCl、Cl2的形成:
2.π键:
原子轨道以形成的共价键称为π键。
3.共价键的分类
σ键
π键
成键方向
牢固程度
成键判断规律
4.共价键的特征:
1.下列分子中存在π键的是()
A.H2B.Cl2C.N2D.HCl
2.下列有关σ键的说法错误的()
A。
如果电子云图像是由两个s电子云重叠形成的,即形成s-sσ键
B。
s电子与p电子形成s-pσ键
C。
p电子与p电子不能形成σ键
D。
HCl分子里含一个s-pσ键
3.σ键与π键是共价键的两种重要类型,两者的形成方式不同,性质也有较大差别,下列
关于它们的说法中不正确的()
A.σ键比π键重叠程度大更稳定
B.两个原子之间形成共价键时最多有一个σ键
C.气体单质分子中一定有σ键可能有π键
D.氮气分子中有一个σ键两个π键
1.下列化合物分子中只有一个π键的是()
A、HC≡CHB、H2O2C、CH2=CH2D、HCl
2.H2分子中的σ键是以下列哪种方式形成的()
A。
两个原子s轨道重叠
B。
一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道重叠
C。
两个原子p轨道重叠
D。
以上都不对
3.下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是()
A.六氟化氙(XeF6)B.次氯酸(HClO)
C.二氯化硫(SCl2)D.三氟化硼(BF3)
4.分析下列各过程的能量,其中所用Q表示键能的是()
A。
H++OH-=H2O+QB。
H2+Q→2H
C。
H(气)+Q→H+(气)+eD。
2H→H2+Q
5.下列各级元素原子序数其中不能组成分子式为xy2型共价化合物是()
A、12和17B、6和16C、16和8D、13和18
6.分析下列化学式中划有横线的元素,选出符合要求的物质,填空
A、NH3B、H2OC、HClD、CH4E、C2H6F、N2
(1)所有的电子都参与形成共价键的是
(2)只有一个价电子参与形成共价键的是
(3)最外层有未参与成键电子对的是
(4)既有σ键又有π键的是
第1节共价键模型(第2课时)
【学习目标】
1.正确判断非极性键和极性键
2.初步了解键能、键长、键角的概念,能根据其数据认识共价键的强弱
【学习重难点】
共价键的形成和实质、共价键的键参数与共价键强弱的关系
1.多角度分析:
H2和HCl中含有哪些类型的共价键?
你的判断依据是什么?
2.常见的键参数比较:
键参数
概念
作用(意义)
键能
键长
键角
3.常见分子的键角:
(1)CO2分子中两个碳氧(C—O)键间的夹角为,CO2分子空间构型是。
(2)H2O分子中两个氢氧(H—O)键间的夹角为,H2O分子空间构型是。
(3)NH3分子中每两个氮氢(N—H)键间的夹角为,NH3分子空间构型是。
1.指出下列分子中共价键含有极性键还是非极性键?
①HCl②NH3③N2④H2O2⑤Cl2
2.已知共价键的键能或键长,如何判断分子的稳定性?
[例题]已知下列共价键的键能:
H—F565kJ/molH—Cl431kJ/molH—I297kJ/mol试推断HI、HCl、HF稳定性由
强到弱的顺序为。
3.下列分子中键角最大的是()
A.CH4B.NH3C.H2OD.CO2
共价键的类型和键参数
【问题组1】
1、写出下列物质的结构式并判断其中共价键的类型:
甲烷乙烯乙炔乙醇甲醛
2、探究极性键、非极性键的区别及其与电负性的关系。
3、共价键与共价键之间为什么会有键角?
【知识梳理1】
按不同的方式共价键可以分为哪些类别?
【问题组2】
认真阅读教科书中的表2-1,了解一些共价键的键能,并思考下列问题:
1.键能是共价键强度的一种标度,键能的大小与键的强度有什么关系?
2.利用键能数据解释HF、HCl、HBr、HI的稳定性为何越来越差?
3.N2与H2在常温下很难发生化学反应,必须在高温下才能发生化学反应,而F2与H2在冷暗
处就能发生化学反应,为什么?
4.怎样知道多原子分子如NH3、H2O、CO2的形状?
【友情提示】化学反应是一个旧键断裂、新键生成的过程,N2与H2在常温下很难发生化学反应,而F2与H2在冷暗处就能反应,说明断开N≡N键比断开F—F键困难。
【知识梳理2】键参数与共价键的关系:
结合有关数据和原子结构知识比较并解释:
1.NH3、H2O、HF三者的热稳定由强到弱的顺序是怎样的?
你的判断依据有哪些?
2.NH3、H2O、HF三者的空间构型相同吗?
为什么?
【问题组3】请结合键长、键能与σ键、π键的稳定性的关系,解释乙烯的某些性质
【课堂小结】
多角度分析乙烯中的共价键类型,并结合其结构解释性质
1.下列说法中,错误的是()
A.键长越长,化学键越牢固
B.成键原子间原子轨道重叠越多,共价键越牢固
C.对双原子分子来讲,键能越大,含有该键的分子越稳定
D.原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键
2.能够用键能解释的是()
A.氮气的化学性质比氧气稳定B.常温常压下,溴呈液体,碘为固体
C.稀有气体一般很难发生化学反应D.硝酸易挥发,硫酸难挥发
3.下列事实能用键能大小来解释的是()
A.H2O的沸点比H2S的高B.HF的稳定性比HCl强
C.稀有气体一般难发生化学反应D.通常情况下,Br2为液态,I2为固态
4.将四种卤化氢HF、HCl、HBr、HI按由强到弱的顺序填写:
①键长;
②键能;
③分子的稳定性。
第二章第1节共价键模型习题训练
1.下列各说法中正确的是()
A.分子中键能越高,键长越大,则分子越稳定
B.元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键
C.水分子可表示为HO—H,分子中键角为180°
D.H—O键键能为463KJ/mol,即18克H2O分解成H2和O2时,消耗能量为2×463KJ
2.下列各组指定原子序数的元素,不能形成AB2型共价化合物是()
A.6和8B.16和8C.14和8D.19和17
3.下列过程中,共价键被破坏的是:
()
A.碘晶体升华B.溴蒸气被木炭吸附C.酒精溶于水D.HCl气体溶于水
4.下列事实中,能够证明HCl是共价化合物的是()
A.HCl易溶于水B.液态的HCl不导电
C.HCl不易分解D.HCl溶于水能电离,呈酸性
5.下列化合物中没有共价键的是()
A.PBr3B.IBrC.HBrD.NaBr
6.下列说法中,正确的是()
A.在N2分子中,两个原子的总键能是单个键能的三倍。
B.N2分子中有一个σ键、两个π键
C.N2分子中有两个个σ键、一个π键
D.N2分子中存在一个σ键、一个π键
7.下列分子中,含有非极性键的化合物的是()
A.H2B.CO2C.H2OD.C2H4
8.下列化合物中价键极性最小是()
A.MgCl2B.AlCl3C.SiCl4D.PCl5
9.根据化学反应的实质原化学键的断裂和新化学键的形成观点,下列不属于化学反应的()
A.白磷在260℃时可转化成红磷
B.石墨在高温高压下转化成金刚石
C.单质碘发生升华现象
D.硫晶体(S8)加热到一定温度可转变成硫蒸气(S2)
10.下列分子中键能最大的是()
A.HFB.HClC.HBrD.HI
11.下列说法中正确的是()
A.双原子分子中化学键键能越大,分子越牢固
B.双原子分子中化学键键长越长,分子越牢固
C.双原子分子中化学键键角越大,分子越牢固
D.在同一分子中,σ键要比π键的分子轨道重叠程度一样多,只是重叠的方向不同
12.CH4、NH3、H2O、HF分子中,共价键的极性由强到弱的顺序是()
A.CH4、NH3、H2O、HFB.HF、H2O、NH3、CH4
C.H2O、HF、CH4、NH3D.HF、H2O、CH4、NH3
13.下列物质中,含有极性键和非极性键的是()
A.CO2B.H2OC.Br2D.H2O2
14.下列单质分子中,键长最长,键能最小的是()
A.H2B.Cl2C.Br2D.I2
15、写出下列物质的电子式:
(1)Cl2
(2)N2(3)H2O
(4)NH3(5)CH4(6)CCl4
16.水分子是H2O而不是H3O,是因为共价键具有性;水分子的键角接近900是因
为共价键具有性。
17.80年代,科学研制得一种新分子,它具有空心的类似足球状的结构,分子式为C60。
下
列说法正确的是()
A.C60是一种新型的化合物B.C60含有极性键
C.C60和金刚石都是碳元素组成的单质D.C60的相对分子质量是700
18.乙烯分子中C-C之间有个σ键,个π键。
乙烯易发生加成反应是因为分子中C-C之间的一个键易断裂。
19.在HCl分子中,由H原子的一个轨道与Cl原子的一个轨道形成一个键;
在Cl2分子中两个Cl原子以轨道形成一个键。
20.在一定条件下,某元素的氢化物X可完全分解为两种单质:
Y和Z。
若已知:
①反应前的X与反应后生成的Z的物质的量之比
②单质Y的分子为正四面体构型。
请填写下列空白。
(1)单质Y是___________,单质Z是___________(填写名称或分子式)。
(2)Y分子中共含___________个共价键。
(3)X分解为Y和Z的化学方程式为:
_____________________。
第2节共价键与分子的空间构型(第1课时)
【学习目标】
1.认识共价分子结构的多样性和复杂性.
2.认识三种杂化类型,会分析杂化轨道与原子轨道的关系
3.能用杂化轨道理论分析甲烷、乙烯、乙炔,苯等典型分子的空间构型
【学习重难点】
杂化轨道理论的基本思想及利用该理论解释典型分子中共价键的形成与空间构型。
1.写出碳原子轨道排布式,指出单电子的个数及对应的轨道。
结合共价键的形成和饱和性,
判断碳原子与氢原子形成共价键时可与几个氢原子结合?
写出的化学式与事实相符吗?
思考出现差异的原因及解决方法。
2.s轨道与p轨道的杂化的形式主要有哪三种?
,它们的空间的构型分别是什么样的?
3.甲烷、乙烯、乙炔、氨气、苯分子的的结构式、分子的空间构型、键角以及中心碳原子
的杂化方式。
1.下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较,得出结论正确的是
A.sp杂化轨道的夹角最大
B.sp2杂化轨道的夹角最大
C.sp3杂化轨道的夹角最大
D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等
2.乙烯分子中含有4个C—H和1个C=C双键,6个原子在同一平面上。
下列关于乙烯分子
的成键情况分析正确的是
A。
每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化,形成两个sp杂化轨道
B。
每个C原子的1个2s轨道与2个2p轨道杂化,形成3个sp2杂化轨道
C。
每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化,形成4个sp3杂化轨道
D。
每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道,1个价电子占据1个2p轨道
杂化与分子的空间构型
【问题组1】甲烷分子的立体构型
通过分析甲烷分子的正四面体构型形成过程,小组讨论下列问题并请小组代表发表看法。
1、通过观察示意图描述碳原子杂化的过程,以及杂化前后轨道能量大小的比较。
2、结合示意图思考杂化后轨道的空间构型为什么是正四面体?
3、通过观察示意图描述甲烷中各个键的形成过程及键的类型。
【知识梳理1:
sp3杂化的要点】
杂化类型
参与杂化的原子轨道
杂化后的轨道及数目
未参与杂化的价电子层轨道
杂化轨道间的夹角
杂化轨道的空间构型
共价键类型与数量
【问题组2】乙烯、乙炔、苯分子的空间构型
通过探究乙烯、乙炔、苯分子中共价键的形成及分子空间构型,小组讨论下列问题并请小组代表发表看法。
1、三分子的结构式、空间构型及键角。
2、通过观察示意图描述碳原子的杂化方式及杂化过程。
3、通过观察示意图描述各个键的形成过程及键的类型。
sp2杂化:
sp1杂化:
杂化后的空间位置关系示意图:
(sp2杂化)(sp1杂化)
乙烯、乙炔中共价键的形成过程示意图:
在形成共价键时,优先形成“头碰头”的σ键,在此基础上才能形成“肩并肩”的键。
(乙烯)(乙炔)
【知识梳理2:
sp1、sp2、sp3杂化的要点】
杂化类型
参与杂化的原子轨道
杂化后的轨道及数目
未参与杂化的价电子层轨道
杂化轨道间的夹角
杂化轨道的空间构型
共价键类型与数量
【问题组3】
事实验证:
氨气中氮原子采用sp3杂化,但是氨气的分子构型是三角锥形,
键角为107.30,为什么?
讨论分析氨分子的形成过程。
回答:
①氮原子的杂化过程及各个杂化轨道中电子的数目。
②各个键的形成过程。
③键角为107.30而非109.50的原因。
【课堂小结】
1:
杂化类型与杂化轨道的数量之间的关系。
2:
杂化轨道的数量与轨道构型及夹角的关系。
3:
杂化轨道构型与分子空间构型的关系。
1、用鲍林的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构,下列说法不正确的是()
A.C原子的四个杂化轨道的能量一样
B.C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样
C.C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道
D.C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据
2、在乙烯(CH2=CH2)分子中有5个σ键、一个π键,它们分别是()
A.sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键
B.sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键
C.C-H之间是sp2形成的σ键,C-C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
D.C-C之间是sp2形成的σ键,C-H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
3、有关乙炔(CH≡CH)分子中的化学键描述不正确的是()
A.两个碳原子采用sp杂化方式
B.两个碳原子采用sp2杂化方式
C.每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键
D.两个碳原子形成两个π键
4、下列说法中不正确的是()
A、分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)之间存在相互排斥作用
B、分子中的价电子对之间趋向于彼此远离
C、分子在很多情况下并不是尽可能采取对称的空间构型
D、当杂化轨道数目分别是2、3、4时,杂化轨道的几何构型分别为直线型、平面三角型、正四面体型
5、苯分子不能使酸性高锰酸钾褪色的原因是()
A.分子中不存在π键B.分子中存在6电子大π键,结构稳定
C.分子是平面结构D.分子中只存在σ键
1、下列物质中,分子的立体结构与水分子相似的是
A、CO2B、H2SC、PCl3D、SiCl4
2、下列分子的结构中,原子的最外层电子不都满足8电子稳定结构的是
A、CO2B、PCl3C、CCl4D、NO2
3、下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较,得出结论正确的是
A、sp杂化轨道的夹角最大B、sp2杂化轨道的夹角最大
C、sp3杂化轨道的夹角最大D、sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等
4、乙烯分子中含有4个C—H和1个C=C双键,6个原子在同一平面上。
下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是
A、每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化,形成两个sp杂化轨道
B、每个C原子的1个2s轨道与2个2p轨道杂化,形成3个sp2杂化轨道
C、每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化,形成4个sp3杂化轨道
D、每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道,1个价电子占据1个2p轨道
5、下列分子或离子的中心原子,带有一对孤对电子的是
A、XeO4B、BeCl2C、CH4D、PCl3
6、写出你知道的分子具有以下形状的物质的化学式,并指出它们分子中的键角分别是?
(1)直线形
(2)平面三角形
(3)三角锥形
(4)正四面体
7、通过复习和阅读参考资料,总结“杂化轨道理论”,并用典型分子去验证你的“总结”,
如有缺陷,请分析原因并完善你的“总结”。
①然后利用你的“总结”判断BeCl2、BF3、CO2分子中原子的杂化方式及空间构型。
②解释水分子中各个键的形成过程及空间构型。
8、苯分子的形成过程及空间构型
①指出苯的分子构型、键角,利用“结论”判断碳原子的杂化方式。
②杂化后每个碳原子都剩余一个未参与杂化的p轨道,可不可以两两之间形成键?
并利
用苯的化学性质来验证。
9、苯能否使酸性高锰酸钾溶液或溴的四氯化碳溶液褪色?
10、根据苯的结构体会苯所具有的性质,并与乙烯、乙炔结构和性质进行比较,有何异同?
第2节共价键与分子的空间构型(第2课时)
【学习目标】
1.能用价层电子对互斥理论判断简单分子或离子中中心原子的杂化方式,能据此分析
分子或离子的空间构型
2.能根据简单分子或离子的构型判断中心原子的杂化方式
3.了解分子构型与分子的极性等性质的关系.
1.价层电子对互斥理论中的价层电子对数如何计算?
2.请按要求填表:
分子
价层电子对数的计算式
中心原子杂化类型
杂化轨道空间构型
分子构型
BeCl2
BF3
CH4
3.价层电子对数与杂化类型的对应关系是?
4.观察甲烷、乙烷、乙烯、苯分子模型,体会分子的对称性。
5.自制CHBrClF的球棍模型,再想象制作它在镜中的镜像分子模型,观察它们能否重合。
理解分子的“手性”及“手性分子”的概念。
6.共价键根据共用电子对能否偏移怎样分类?
7.共价键有极性和非极性,分子是否也有极性和非极性?
1、下列分子中心原子是sp2杂化的是
A、PBr3B、CH4C、BF3D、H2O
2、关于原子轨道的说法正确的是
A、凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体
B、CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的
C、sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道
D、凡AB3型的共价化合物,其中中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
3.下列物质中,以极性键结合的非极性分子是()
A.H2SB.CO2C.SO2D.H2O
4.下列物质中不含非极性共价键的是()
①Na2O2②CCl4③FeS2④NH4Cl⑤H—O—O—H⑥Ca(OH)2
A.①②③④B.④⑤⑥C.②④⑥D.②③⑤
杂化轨道理论及分子构型与分子的极性等性质的关系.
【问题组1】杂化轨道理论
1.结合杂化理论解释:
CH4、NH3H2O的键角依次减小的原因?
2.判断并思考:
分子
价层电子对数的计算式
中心原子杂化类型
杂化轨道空间构型
分子构型
[BF4]-
BF3
SO2
SO3
SO42-
H20
NH3
CH4
(1)同种中心原子形成的不同分子或离子中,其杂化类型相同吗?
(2)中心原子的杂化类型相同时,其分子的空间构型就相同吗?
为什么?
(3)有人说:
若分子(离子)的空间构型为正四面体时,其中心原子的杂化类型肯定是sp3
杂化;若为直线型,肯定是sp1杂化;若为角型是sp2杂化或sp3杂化,你觉得他说的对
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