高中化学选修三第二章导学案汇总Word格式文档下载.docx
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单键
有一个共用电子对
共用电子对数目
双键
有两个共用电子对
三键
有三个共用电子对
7.共价键特征
（1）饱和性：
每个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子成键后，一般不能再与其他原子的未成对电子成键。
共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系，每个原子所能形成的共价键总数或以单键连接的原子数目是一定的。
如氯原子核外只有1个未成对电子，两个氯原子之间可以形成且只能形成一个共价键，因而氯气的化学式为Cl2，而不是Cl3。
（2）方向性：
形成共价键时，原子轨道重叠得越多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固。
因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成。
共价键的方向性决定着分子的空间构型。
如H2O为角形（V形），CO2为直线形，NH3为三角锥形。
二．单键、双键和三键
1.单键
两个成键原子间发生原子轨道的重叠形成1对共用原子，这样的共价键称为单键，如H-O-H、H-O-Cl等。
2.双键
两个成键原子间发生原子轨道的重叠形成两对共用原子，这样的共价键称为双键，如CH2=CH2、O=C=O等。
3.三键
两个成键原子间发生原子轨道的重叠形成3对共用原子，这样的共价键称为三键，如CH3-C≡CH、
N≡N、H-C≡N等。
三．σ键和π键
1.σ键
（1）概念
将原子轨道沿键轴（两原子核的连线）方向以“头碰头”方式相互重叠，导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键为σ键。
σ键的特点是轨道的重叠部分呈圆柱形沿键轴呈轴对称分布。
（2）分类：
可分为s-sσ键、s-pσ键、p-pσ键。
①s-sσ键：
两个成键原子均提供s原子轨道形成的共价键。
如H2中的σ键即为s-sσ键，见课本P28图2-1。
②p-pσ键：
以Cl2中p-pσ键为例，两个氯原子（成键原子）分别提供1个未成对电子的3p轨道以“头碰头”的方式重叠所形成的共价键。
见课本P29图2-2。
③s-pσ键：
以HCls-pσ键为例，氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道重叠形成共价键，见课本P29图2-2。
（3）特征
满足轴对称特征；
形成σ键的原子轨道重叠程度比较大，σ键有较强的稳定性；
σ键可以旋转。
2.π键
将原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键称为π键，见课本P29图2-3。
（2）特征
每个π键的电子云由两块形成，分别位于由两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面作为镜面，它们互为镜像，满足镜面对称；
由于形成π键时电子云重叠程度比形成σ键时小，故π键没有σ键牢固，比较容易断裂；
π键不可以旋转。
【说明】两个s电子的原子轨道不能形成π键，只能形成σ键。
3.σ键和π键的存在规律及对分子性质的影响
（1）存在规律
①两个原子形成共价键时，其电子云（或原子轨道）尽可能最大程度重叠，故两个原子形成共价键时应先形成σ键，然后才能形成π键。
②σ键和π键的存在规律：
单键为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，三键中含有1个σ键和2个π键。
即多原子分子中一定有σ键，可能有π键（稀有气体分子中没有共价键）。
（2）对分子性质的影响
σ键的牢固程度较大，π键不如σ键牢固，比较容易断裂。
因此含有π键的化合物与只含有σ键的化合物的化学性质不同，通常含π键物质的化学性质更活泼。
如乙烯的化学性质比乙烷更活泼。
【注意】N2的分子结构非常稳定，其分子中的π键很难破坏（断裂）。
N2分子中的π键比σ键稳定。
【过关训练】
1.下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是（）
①HCl②H2O③N2④H2O2⑤C2H4⑥C2H2
A.①②③B.③④⑤⑥C.①③⑥D.③⑤⑥
2．下列常见分子中σ键、π键判断正确的是（）
A.CN-与N2结构相似，CH2=CHCN分子中σ键与π键数目之比为1:
1
B.CO与N2结构相似，CO分子中σ键与π键数目之比为2:
C.C22-与O22+互为等电子体，1molO22+中含有π键数目为2NA
D.已知反应N2O4（l）+2N2H4（l）=3N2（g）+4H2O（l），若该反应中有4molN-H键断裂，则形成的π键数目为6NA
3.下列说法中不正确的是（）
A.一般σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强
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，两个π键
4.下列说法正确的是（）
A.π键是由两个p电子“头碰头”重叠形成
B.σ键是镜面对称，而π键是轴对称
C.乙烷分子中的键全为σ键而乙烯分子中含σ键和π键
D.H2分子中含σ键而Cl2分子中还含π键
5.对σ键的认识不正确的是（）
A.σ键不属于共价键，是另一种化学键
B.s-sσ键与s-pσ键的对称性相同
C.分子中含有共价键，则至少含有一个σ键
D.含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同
【问题与收获】
。
第一节共价键
（2）
1.认识键能、键长、键角等键参数的概念。
2.能用键参数――键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。
3.知道等电子原理，结合实例说明“等电子原理的应用”。
四．键参数——键能、键长与键角
1．键能
（1）含义
气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。
【注意】①应为气态基态原子：
保证释放的能量最低。
②断裂1mol化学键生成气态原子时吸收的能量与该键的键能数值相等。
（2）表示方法
常用EA-B表示，单位为kJ·
mol-1，通常取正值。
如H-H键的键能为EH-H=436kJ·
mol-1。
（3）键能的意义
①表示共价键的强弱。
原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，体系能量下降越多，释放能量越多，形成的共价键键能越大，形成的共价键越牢固。
②判断分子的稳定性。
一般来说，结构相似的分子，其共价键的键长越短，共价键的键能越大，分子越稳定。
（4）与化学反应中的热效应的关系
ΔH=反应物的键能总和－生成物的键能总和
2.键长
（1）定义
分子中形成共价键的两原子的原子核间的平均距离。
（2）意义
键长是衡量共价键稳定性的参数之一。
键长越短，键能越大，共价键越稳定。
【知识拓展】①键长的长短，常根据成键的原子半径大小来判断。
如H-F、H-Cl、H-Br、H-I等氢卤键，由于X的半径从F→I依次递增，故氢卤键越来越长，键能越来越小，分子越来越容易分解。
②因成键时两原子轨道发生重叠，故键长小于成键原子的原子半径之和。
3．键角
在原子数超过两个的分子中，两个化学键之间的夹角叫作键角。
键角是描述多原子分子空间结构的重要因素之一。
多原子分子中的键角是一定的，表明共价键有方向性。
键角和键长常用来描述多原子分子的空间构型。
一般来说，已知某分子中的键长和键角的数据，就可确定该分子的空间构型。
例如：
水分子中两个O-H键之间的夹角是105°
，这就决定了水分子是V形结构；
CO2分子的结构式为O=C=O，它的键角为180°
，所以CO2分子是直线形分子。
五．等电子原理
1.等电子原理
原子总数相同、价电子数总数也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，此原理称为等电子原理。
2.等电子体
满足等电子原理的分子互称为等电子体。
（1）如CO分子和N2分子具有相同的原子总数，相同的价电子数，是等电子体，其性质对比如下表
分子
N2
CO
原子数
2
分子的价电子总数
10
化学键
2个π键、1个σ键
分子解离能/kJ·
mol-1
946
1075
分子构型
直线
沸点/K
77
82
熔点/K
63
68
在水中的溶解度（室温）
2.3mL
1.6mL
（2）其他
①硅和锗是良好的半导体材料，等电子体磷化铝（AlP）和砷化镓（GaAs）也是良好的半导体材料。
②SiCl4、SiO44-、SO42-的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子都是sp3杂化，都形成正四面体立体构型。
【拓展】①互为等电子体的物质可以是分子和分子、分子和离子、离子和离子。
②等电子体具有相同的化学键类型和分子构型，物理性质相似，但其化学性质差别较大。
③等电子体的价电子数可以由其电子式或构成微粒的原子的价电子数来判断：
电子式中的键合电子数和孤电子对数的二倍之和即为价电子总数；
分子中组成原子的价电子数之和或离子中各原子的价电子数之和与离子所带电荷相加（或相减）即得价电子总数。
如NO2-的价电子总数为5+6×
2+1=18。
3.等电子体的判断和应用
（1）判断方法
原子总数相同、价电子总数也相同的分子为等电子体。
（2）应用
等电子体的许多性质相似、空间构型相同，故可用来预测分子的一些性质和空间构型，并应用于制造新材料。
1.能用键能大小解释的是（）
A.N2的化学性质比O2稳定得多B.常温常压下，溴呈液态，碘呈固态
C.稀有气体一般很难发生化学反应D.硝酸易挥发而磷酸难挥发
2.根据等电子体原理判断，下列说法中错误的是（）
A.B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上B.B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应
C.H3O+和NH3是等电子体，均为三角锥形D.CH4和NH4+是等电子体，均为正四面体形
3.与NO3-互为等电子体的是（）
A.SO3B.BF3C.CH4D.NO2
4.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
第二节分子的立体构型
（1）
1．知道常见分子的立体结构。
2．了解价层电子对互斥模型、并能根据该理论判断简单分子或离子的构型。
一．价层电子对互斥理论
1.形形色色的分子
（1）三原子分子
三原子分子的立体构型有直线形（如CO2分子）和V形（如H2O分子）两种。
（2）四原子分子
大多数四原子分子采取平面三角形（如CH2O分子）和三角锥形（如NH3分子）两种立体构型。
（3）五原子分子
五原子分子的可能立体构型更多，最常见的是正四面体形（如CH4分子）。
2.价层电子对互斥理论
（1）理论要点
价层电子对互斥理论认为，分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果。
价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对。
（2）价层电子对数的计算
①σ键电子对数由分子式确定：
分子中有n个σ键，就有n对σ键电子对。
②中心原子上的孤电子对数由公式确定：
中心原子上的孤电子对=
（a-xb）。
（式中：
a为中心原子的价电子数，对主族元素来讲，价电子数等于原子的最外层电子数；
x为与中心原子结合的原子数；
b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子等于“8-该原子的价电子数”）
对于阴（阳）离子来说，a为中心原子的价电子数加上（或减去）离子的电荷数，x和b的计算方法不变。
③中心原子的价层电子对数=σ键电子对数+
（a-xb）
二．价层电子对互斥模型
1.价层电子对互斥模型的概述
该理论模型认为，在一个共价分子或离子中，中心原子A周围所配置的B原子的几何构型，主要取决于中心原子的价电子层中各电子对间的相互排斥作用。
这些电子对在中心原子周围按尽可能互相远离的位置排布，以使彼此间的排斥力最小。
这就是价层电子对互斥模型。
2.分子立体构型的确定
依据价层电子对互斥模型，判断分子中中心原子的孤电子对数，再利用中心原子的成键电子对数，两者结合，就可以确定分子较稳定的立体构型。
举例说明如下表：
中心原子的孤电子对数与成键电子对数之和
成键电子对数
孤电子对数
价层电子对的理想几何构型
分子立体构型名称
分子立体结构的实例
直线形
CO2
3
平面三角形
平面正三角形
BF3、BCl3
V形
SO2
4
四面体形
正四面体形
CH4、CCl4
三角锥形
NH3
H2O
1.下列分子中心原子的价层电子对数是3的是（）
A.H2OB.BF3C.CH4D.NH3
2.下列分子的中心原子，带有一对孤对电子的是（）
A.PCl3B.BeCl2C.CH4D.H2O
3.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
4.下列物质中，分子的立体构型与水分子相似的是（）
A.CO2B.H2SC.PCl3D.SiCl4
5.下列分子的VSEPR模型与分子立体结构模型一致的是（）
A.NH3B.CCl4C.H2OD.H2S
6.用价层电子对互斥模型推测下列分子的空间构型：
（1）H2S
（2）NH2-（3）BF3（4）CHCl3（5）SiF4
答案
（1）H2S为V形
（2）NH2-为V形
（3）BF3为平面正三角形
（4）CHCl3为四面体
（5）SiF4为正四面体
第二节分子的立体结构
（2）
1．认识杂化轨道理论的要点。
2．进一步了解有机化合物中碳的成键特征。
3．能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。
三．杂化轨道
1.杂化轨道理论的基本内容
杂化轨道理论认为，原子在形成分子时，由于原子间相互作用的影响，若干不同类型、能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道，这种重新组合的过程称为轨道杂化，所形成的新的原子轨道称为杂化轨道。
【注意】①原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子不能发生杂化。
②只有能量相近的原子轨道才能发生杂化形成杂化轨道。
一般为同一能级组的原子轨道发生杂化，如ns、np、（n-1）d（或nd）原子轨道发生杂化。
③原子轨道杂化后形成的杂化轨道具有相同的能量（电子云形状相同，伸展方向不同）。
④杂化前后轨道数目不变。
⑤杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理，可由杂化轨道间的夹角判断分子空间构型。
⑥杂化轨道所形成的化学键全部为σ键。
2.杂化轨道的形成过程（以CH4分子的形成过程为例）
杂化轨道理论认为在形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程，如CH4分子的形成过程：
碳原子2s轨道中的1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，这个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全相同，于是1个2s轨道和3个sp轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4
个sp3杂化轨道（其中每个杂化轨道中，s成分占1/4，p成分占3/4），然后4个sp3杂化轨道上的电子相互排斥，使4个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的四个顶点，碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道形成4个相同的σ键，从而形成CH4分子。
由于4个C-H键完全相同，所形成的CH4分子为正四面体形，键角是109°
28′。
【规律】①原子轨道发生杂化后，杂化轨道的形状和空间伸展方向均发生了变化。
②在形成分子时，杂化轨道只能用于形成σ键或容纳未参与成键的孤电子对。
3.杂化轨道类型
因为杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：
杂化轨道数=中心原子孤电子对数+中心原子结合的原子数，再由杂化轨道数判断杂化类型。
（1）sp杂化：
由1个ns轨道和1个np轨道杂化得到2个夹角为180°
的直线形杂化轨道。
例如CO2中的碳原子、H-C≡N中的碳原子、BeF2中的铍原子等均采取sp杂化。
【注意】原子轨道发生sp杂化时，还有2个np原子轨道未发生杂化，若np原子轨道上有未成对电子，形成分子时，2个np原子轨道上的电子会形成π键，如CH≡CH的形成。
（2）sp2杂化：
由1个ns轨道和2个np轨道杂化，杂化后得到3个夹角为120°
的平面三角形杂化轨道。
BCl3、CO32-、NO3-、H2C=O、SO3、CH2=CH2结构中的中心原子都是以sp2杂化的。
【注意】以sp2杂化轨道构建结构骨架的中心原子必有一个垂直于sp2轨道的未参与杂化的p轨道，如果这个轨道跟邻近原子上平行的np轨道重叠，并填入电子，就会形成π键。
（3）sp3杂化：
由1个ns轨道和3个np轨道杂化，杂化后得到4个夹角为109°
28′的正四面体形杂化轨道。
sp3杂化过程中所有p轨道全部参与杂化，形成4个完全相同的σ键，没有π键。
如CH4、CCl4、NH3、H2O等的中心原子均采取的是sp3杂化。
2.杂化轨道的应用
利用杂化轨道理论即可解释分子的空间构型，也可以作为判断分子空间构型的依据（如下表所示）。
sp
sp2
sp3
用于杂化的原子轨道数
杂化轨道间的夹角
180°
120°
109°
28′
空间构型
正四面体
1.下列分子的空间构型可以用sp2杂化轨道来解释的是（）
①BF3②CH2=CH2③
④HC≡HC⑤NH3⑥CH4
A.①②③B.①⑤⑥C.②③④D.③⑤⑥
2.关于原子轨道的说法不正确的是（）
A.凡是中心原子采取相同类型的杂化轨道成键的分子，其几何构型不一定相同
B.sp杂化轨道是由同一个原子中能量相近的一个s轨道和一个p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道
C.凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp2杂化轨道成键
D.乙烯与氢气反应会变成乙烷，碳原子的杂化类型由sp2变为sp3
3.下列关于杂化轨道的叙述正确的是（）
A.杂化轨道可用于形成σ键，也可用于形成π键
B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对
C.NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子s轨道杂化而成的
D.在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C-Hσ键
4.下列分子中的中心原子的杂化方式为sp杂化，分子的空间构型为直线形且分子中没有形成π键的是（）
A.C2H2B.CO2C.BeCl2D.BF3
5.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
第二节分子的立体结构（3）
1．配位键、配位化合物的概念。
2．配位键、配位化合物的表示方法。
四．配合物理论
1.配位键
成键的两个原子或离子一方提供孤电子对（配位体），一方提供空轨道而形成的共价键，叫作配位键。
如氨分子与H+相互接近到一定程度时，氨分子中的孤电子对所在的轨道将与H+的1s空轨道重叠，使得孤电子对主要在重叠区域中运动，即这一对电子为氮原子、氢原子共用，从而形成配位键。
氨分子与H+之间是以配位键结合成铵根离子（NH4+）的，形成NH4+后，四个氮氢键的性质变得完全相同了。
（2）配位体
应含有孤电子对，如NH3、H2O、OH-等。
（3）表示
配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的原子，叫作“给予体”；
B是接受电子对的原子，叫作“接受体”。
（4）存在
配位键可以存在于分子（如H2SO4）中，也可以存在于离子（如NH4+、H3O+）中。
2.配位化合物
金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物，简称配合物。
（2）结构
例如在[Cu（NH3）4]SO4配合物中Cu2+称为中心离子，4个NH3分子叫作配体。
中心离子与配体通过配位键构成了配合物的内配位层（或称内界），通常把它们放在中括号内，SO42-称为外配位层（或称外界）。
内外界之间是离子键，在水中完全电离。
这些关系如图所示。
【说明】①配合物的中心离子一般都是带正电的阳离子，过渡金属离子最常见，但也有电中性的原子甚至还有极少数的阴离子。
②配体可以是阴离子，如X-（卤素离子）、OH-、SCN-、CN-、RCOO-（羧酸根离子）、C2O42-、PO43-等；
也可以是中性分子，如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等。
配体中直接同中心离子配合的原子叫作配原子，配原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的氮原子，H2O分子中的氧原子，配原子常是VA、VIA、VIIA族的元素。
③直接同中心离子（或原子）配位的原子数目叫中心离子（或原子）的配位数。
1.
（1）配位化学创始人维尔纳发现
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