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2.1 課時1 共價鍵 學案(學生版+教師版) 2023-2024學年高二化學人教版(2019)選擇性必修2

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2.1 課時1 共價鍵 學案(學生版+教師版) 2023-2024學年高二化學人教版(2019)選擇性必修2

資源簡介

新授課
第二章 分子結構與性質
課時1 共價鍵
【學習目標】
1.從原子軌道重疊的 視角認識共價鍵的本質,知道共價鍵具有飽和性和方向性。 2.知道σ鍵和π鍵的區別和特征,能說明一些分子中的成鍵類型。
【學習活動】
學習任務
目標一:從原子軌道重疊的 視角認識共價鍵的本質,知道共價鍵具有飽和性和方向性。 任務:閱讀教材p34內容,回答下列問題。 1.什么是化學鍵,化學鍵可以分為哪些類型?什么是共價鍵,共價鍵的本質是什么? 參考答案:化學鍵是相鄰原子間的強烈的相互作用,化學鍵分為離子鍵、共價鍵、金屬鍵。 共價鍵是指原子間通過共用電子對所形成的相互作用。本質是電子云(或原子軌道)的重疊。 2.用電子式表示H2、HCl、Cl2的形成過程? 參考答案: ①H2:+------→HH; ②Cl2: +-------→; ③HCl:+-------→。 3.沃爾特·海特勒(W.H.Heitler)和弗里茨·倫敦(F.London)在運用量子力學方法處理氫氣分子的過程中,得到了體系能量和核間距之間的關系曲線,發現:若兩個氫原子自旋狀態相反,隨著軌道的重疊(波函數相加)會出現一個概率密度較大的區域,氫原子將在體系能量最低核間距處成鍵。 氫氣分子的形成過程示意圖 Ⅰ.材料提供的示意圖中,①~⑤體系能量由高到低的順序是怎樣的? 參考答案:①⑤②③④。根據示意圖知,④的能量最低,①的能量最高,故體系能量由高到低的順序是①⑤②③④。 Ⅱ.材料提供的示意圖中,由①到④過程中,電子在核間出現的概率是增大還是減小? 參考答案:增大。由①到④過程是兩個氫原子的核間距逐漸減小的過程,核間距逐漸減小時,兩個氫原子的原子軌道會相互重疊,導致電子在核間出現的概率增大。 Ⅲ.為什么兩個氫原子形成氫分子,兩個氯原子形成氯分子,而不是3個或4個呢?為什么1個氫原子和1個氯原子結合成氯化氫分子,而不是以其他的原子個數比相結回答下列問題。 答案:氫原子和氯原子都有一個未成對電子,從分子的形成過程來看,只有未成對電子才能形成共用電子對,在H2、HCl、Cl2分子中,由兩個原子各提供一個未成對電子形成一個共用電子對,因此H2、HCl、Cl2只能由兩個原子形成。 Ⅳ.原子間形成分子時,決定各原子相互結合的數量關系的是什么? 參考答案: 一個原子有幾個未成對電子,便可和幾個自旋方向相反的電子配對成鍵,這就是共價鍵的飽和性。 共價鍵的飽和性決定各原子相互結合的數量關系。 4.在形成共價鍵時,原子軌道重疊的越多,電子在核間出現的概率越大,所形成的共價鍵就越牢固,因此共價鍵將盡可能沿著電子云重疊概率最大的方向形成,所以共價鍵具有方向性。 為什么共價鍵有方向性?任何原子形成的共價鍵都有方向性嗎? 參考答案: 共價鍵形成的兩個參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現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。不是所有共價鍵都有方向性,如H2分子中共價鍵沒有方向性。
目標二:知道σ鍵和π鍵的區別和特征,能說明一些分子中的成鍵類型。 任務1:閱讀教材p35內容,回答下列問題。 1.按成鍵原子原子軌道重疊方式共價鍵可分哪些類型? 參考答案: σ鍵:成鍵原子的s軌道或p軌道“頭碰頭”重疊而形成。 π鍵:由兩個原子的p軌道“肩并肩”重疊形成。 2. H原子和H原子、H原子和Cl原子、Cl原子和Cl原子分別均以σ鍵結合成H2、HCl和Cl2分子,共價鍵軌道完全相同嗎? 參考答案:不相同。H原子的未成對電子位于1s軌道,Cl原子的未成對電子位于3p軌道,即H原子和H原子成鍵以1s和1s軌道“頭碰頭”重疊,H原子和Cl原子以1s和3p軌道“頭碰頭”重疊,Cl原子和Cl原子以3p和3p軌道“頭碰頭”重疊。 【知識小結】 σ鍵與π鍵的類型 (1)σ鍵的常見類型 類型形成過程s-s型s-p型p-p型
(2)π鍵的常見類型——p-p π鍵 3.σ鍵能單獨存在,π鍵能單獨存在嗎 σ鍵和π鍵的區別是什么 σ鍵和π鍵分別具有什么特征? 參考答案:π鍵不能單獨存在。 σ鍵是原子軌道“頭碰頭”重疊成鍵,π鍵是原子軌道“肩并肩”重疊成鍵。 σ鍵以形成化學鍵的兩原子核的連線為軸作旋轉操作,共價鍵電子云的圖形不變,這種特征稱為軸對稱;σ鍵的強度較大。 π鍵的電子云具有鏡面對稱性,即每個π鍵的電子云由兩塊組成,分別位于由兩原子核構成平面的兩側,如果以它們之間包含原子核的平面為鏡面,它們互為鏡像;π鍵不能旋轉;不如σ鍵牢固,較易斷裂。 任務2:1.觀察下圖乙烷、乙烯和乙炔分子的結構回答: (1)觀察乙烷、乙烯和乙炔的分子結構,它們的分子中的共價鍵分別由幾個σ鍵和幾個π鍵構成? 參考答案:乙烷共7個σ鍵,乙烯共5個σ鍵、1個π鍵,乙炔共3個σ鍵、2個π鍵。 (2)解釋乙烯分子中π鍵是如何形成的?預測乙炔分子中π鍵是如何形成的? 參考答案: 乙烯分子:每個碳原子s軌道、2個p軌道分別與碳原子和氫原子形成3個σ鍵,每個碳原子p軌道均有一個未成對電子,兩個p軌道以“肩并肩”相互重疊,形成π鍵。 乙炔分子:每個碳原子s軌道、1個p軌道分別與碳原子和氫原子形成2個σ鍵,碳原子中另外兩個p軌道與碳原子中的兩個p軌道以“肩并肩”相互重疊,形成兩個π鍵。 【方法小結】 一般規律:共價單鍵是σ鍵;共價雙鍵中有一個σ鍵,另一個是π鍵;共價三鍵中一個σ鍵和兩個π鍵構成。 2.氮氣的化學性質很不活潑,通常很難與其他物質發生化學反應。寫出氮分子的電子式和結構式,并分析氮分子中氮原子的軌道是如何重疊形成化學鍵的。 參考答案: 氮原子p軌道與氮原子中的p軌道以“頭碰頭”相互重疊,形成一個σ鍵;氮原子中另外兩個p軌道與氮原子中的兩個p軌道以“肩并肩”相互重疊,形成兩個π鍵。 3.思考與討論——鈉與氯通過得失電子同樣是形成電子對,為什么這對電子不被鈉原子和氯原子共用形成共價鍵而形成離子鍵呢?你能從元素的電負性差別來理解嗎?從中能得到什么結論。 元素Na ClH ClC O電負性0.9 3.02.1 3.02.5 3.5電負性只差(絕對值)2.10.91.0
結論:當元素的電負性相差很大,化學反應形成的電子對不會被共用,形成的將是離子鍵;而共價鍵是元素的電負性相差不大的原子間形成的化學鍵。
【學習總結】
回顧本課所學,畫出思維導圖
2新授課
第二章 分子結構與性質
課時1 共價鍵
【學習目標】
1.從原子軌道重疊的 視角認識共價鍵的本質,知道共價鍵具有飽和性和方向性。 2.知道σ鍵和π鍵的區別和特征,能說明一些分子中的成鍵類型。
【學習活動】
學習任務
目標一:從原子軌道重疊的 視角認識共價鍵的本質,知道共價鍵具有飽和性和方向性。 任務:閱讀教材p34內容,回答下列問題。 1.什么是化學鍵,化學鍵可以分為哪些類型?什么是共價鍵,共價鍵的本質是什么? 2.用電子式表示H2、HCl、Cl2的形成過程? 3.沃爾特·海特勒(W.H.Heitler)和弗里茨·倫敦(F.London)在運用量子力學方法處理氫氣分子的過程中,得到了體系能量和核間距之間的關系曲線,發現:若兩個氫原子自旋狀態相反,隨著軌道的重疊(波函數相加)會出現一個概率密度較大的區域,氫原子將在體系能量最低核間距處成鍵。 氫氣分子的形成過程示意圖 Ⅰ.材料提供的示意圖中,①~⑤體系能量由高到低的順序是怎樣的? Ⅱ.材料提供的示意圖中,由①到④過程中,電子在核間出現的概率是增大還是減小? Ⅲ.為什么兩個氫原子形成氫分子,兩個氯原子形成氯分子,而不是3個或4個呢?為什么1個氫原子和1個氯原子結合成氯化氫分子,而不是以其他的原子個數比相結回答下列問題。 Ⅳ.原子間形成分子時,決定各原子相互結合的數量關系的是什么? 4.在形成共價鍵時,原子軌道重疊的越多,電子在核間出現的概率越大,所形成的共價鍵就越牢固,因此共價鍵將盡可能沿著電子云重疊概率最大的方向形成,所以共價鍵具有方向性。 為什么共價鍵有方向性?任何原子形成的共價鍵都有方向性嗎?
目標二:知道σ鍵和π鍵的區別和特征,能說明一些分子中的成鍵類型。 任務1:閱讀教材p35內容,回答下列問題。 1.按成鍵原子原子軌道重疊方式共價鍵可分哪些類型? 2. H原子和H原子、H原子和Cl原子、Cl原子和Cl原子分別均以σ鍵結合成H2、HCl和Cl2分子,共價鍵軌道完全相同嗎? 【知識小結】 σ鍵與π鍵的類型 (1)σ鍵的常見類型 類型形成過程s-s型s-p型p-p型
(2)π鍵的常見類型——p-p π鍵 3.σ鍵能單獨存在,π鍵能單獨存在嗎 σ鍵和π鍵的區別是什么 σ鍵和π鍵分別具有什么特征? 任務2:1.觀察下圖乙烷、乙烯和乙炔分子的結構回答: (1)觀察乙烷、乙烯和乙炔的分子結構,它們的分子中的共價鍵分別由幾個σ鍵和幾個π鍵構成? (2)解釋乙烯分子中π鍵是如何形成的?預測乙炔分子中π鍵是如何形成的? 【方法小結】 一般規律:共價單鍵是σ鍵;共價雙鍵中有一個σ鍵,另一個是π鍵;共價三鍵中一個σ鍵和兩個π鍵構成。 2.氮氣的化學性質很不活潑,通常很難與其他物質發生化學反應。寫出氮分子的電子式和結構式,并分析氮分子中氮原子的軌道是如何重疊形成化學鍵的。 3.思考與討論——鈉與氯通過得失電子同樣是形成電子對,為什么這對電子不被鈉原子和氯原子共用形成共價鍵而形成離子鍵呢?你能從元素的電負性差別來理解嗎?從中能得到什么結論。 元素Na ClH ClC O電負性電負性只差(絕對值)
【學習總結】
回顧本課所學,畫出思維導圖
2

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