内容正文:
假期必刷16 共价键
共
价
键
1.共价键的形成条件
2.共价键的本质
3.共价键的类型
σ键
π键{
4.判断规律
单键全是σ键
双键中一个σ键,一个π键
三键中一个σ键,两个π键
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5.键参数
键能
键长
键角
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一、共价键
(一)共价键的形成与特征
1.共价键的形成
(1)概念:原子间通过 所形成的相互
作用,叫做共价键.
(2)成键的粒子:一般为 原子(相同或
不相同)或金属原子与非金属原子.
(3)本质:原子间通过 (即原子轨道重
叠)产生的强烈作用.
2.共价键的特征
(1)饱和性:按照共价键的 理论,一个
原子有几个 ,便可和几个
电子配对成键,这就是共价键
的饱和性.
(2)方向性:除s轨道是 对称外,其他
原子轨道在空间都具有一定的分布特点.
在形成共价键时,原子轨道重叠的越
,电子在核间出现的概率越 ,
所形成的共价键就越 ,因此共价
键将尽可能沿着 的方向
形成,所以共价键具有方向性.
(二)共价键类型
1.σ键
形成
由两个原子的s轨道或p轨道“
”重叠形成
类
型
s-s型
H-H的s-sσ键的形成
s-p型
H-Cl的s-pσ键的形成
p-p型
Cl-Cl的p-pσ键的形成
特征
以形成化学键的两原子核的
为轴做旋转操作,共价键电子云的图形
,这种特征称为轴 ;σ
键的强度较
2.π键
形成 由两个原子的p轨道“ ”重叠形成
p-pπ键
p-pπ键的形成
特征
π键的电子云具有 性,即每个
π键的电子云由两块组成,分别位于由
两原子核构成平面的 ,如果以
它们之间包含原子核的平面为镜面,它
们互为 ;π键 旋转;不
如σ键 ,较易
3.判断σ键、π键的一般规律
共价单键为 键;共价双键中有一个
键、一个 键;共价三键由
一个 键和两个 键组成.
二、键参数———键能、键长与键角
(一)键能
1.概念
气态分子中 化学键解离成气态原
子所 的能量.它通常是29815K、
100kPa条件下的标准值,单位是
.
64
2.应用
(1)判断共价键的稳定性
原子间形成 键时,原子轨道重叠
程度越 ,释放能量越 ,所
形成的 键键能越 ,共价
键越 .
(2)判断分子的稳定性
一般来说,结构相似的分子,共价键的键能
越 ,分子越 .
(3)利用键能计算反应热
ΔH= 总键能- 总键能
(二)键长和键角
1.键长
(1)概念:构成化学键的两个原子的 ,因
此 决定共价键的键长,原子半径越
,共价键的键长越 .
(2)应用:共价键的键长越 ,往往键能
越 ,表明共价键越 ,反之
亦然.
2.键角
(1)概念:在多原子分子中,两个相邻 之
间的夹角.
(2)应用:在多原子分子中键角是一定的,这表
明共价键具有 性,因此键角影响
着共价分子的 .
一、(一)1.(1)共用电子对 (2)非金属 (3)
共用电子对
2.(1)共用电子对 未成对电子 自旋状态相
反的 (2)球形 多 大 牢固 电子出现概
率最大
(二)1.头碰头 连线 不变 对称 大
2.肩并肩 镜面对称 两侧 镜像 不能
牢固断裂 3.σ σ π σ π
二、(一)1.1mol 吸收 kJmol-1
2.(1)共价 大 多 共价 大 稳定 (2)
大 稳定 (3)反应物 生成物
(二)1.(1)核间距 原子半径 小 短 (2)
短 大 稳定 2.(1)共价键 (2)方向 空
间结构
1.下列说法正确的是 ( )
A.分子的结构是由键能决定的
B.共价键的键能越大,共价键越牢固,由该
键形成的分子越稳定
C.CF4、CCl4、CBr4、CI4 中C—X(X=F、Cl、
Br、I)键长、键角均相等
D.H2O分子中两个O-H键角为180°
2.美国科学家合成了含有N+5 的盐类,含有该
离子的盐是高能爆炸物质,该离子的结构呈
“V”形,如图所示(图中箭头代表单键).以
下有关该离子的说法中正确的是 ( )
A.每个N+5 中含有35个质子和36个电子
B.该离子中只含有非极性键
C.1个该离子中含有2个π键
D.N+5 与P4 所含电子数相同
3.人们常用 HX表示卤化氢(X代表F、Cl、
Br、I),下列说法中,正确的是 ( )
A.形成共价键的两个原子之间的核间距叫
做键长
B.H-F的键长是 H-X中最长的
C.H-F是pGpσ键
D.H-F的键能是 H-X中最小的
4.2022年4月28日,我国科学家“二氧化碳
‘变’葡萄糖和脂肪酸”的研究成果发表于
«自然-催化»,二氧化碳变葡萄糖简易流程
如下:二氧化碳
人工合成
→乙酸
生物发酵
→葡萄
糖.下列说法错误的是 ( )
A.如图所示乙酸结构中键角大小关系为
∠1<∠2
B.“人工合成”过程中二氧化碳发生了还原
反应
C.新制Cu(OH)2 悬浊液可直接鉴别乙酸
与葡萄糖
D.相同质量乙酸与葡萄糖完全燃烧,耗氧
量相同
5.下列说法不正确的是 ( )
A.稀有气体一般难于发生化学反应,是因
为分子中键能较大
B.已知石墨转化为金刚石要吸热,则等量
的石墨与金刚石相比总键能大
C.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减
弱,与共价键的键能大小有关
D.共价键的键能越大,键长越短
6.1919年 英 国 科 学 家 卢 瑟 福 用 α粒 子 轰
击W1Z X,得到核素
W2
Z+1Y,发现了质子,核反应
为:W1Z X+42He →
W2
Z+1Y+11H,其中核素W1Z X
中质子数与中子数相等,X的简单氢化物可
用作制冷剂.下列叙述错误的是 ( )
74
A.X的含氧酸为强酸
B.16Y2 和17Y3 互为同素异形体
C.X的含氧酸与X的简单氢化物反应可生
成离子化合物
D.Y的氢化物中可能含非极性共价键
7.(双选)下列有关化学键类型的判断不正确
的是 ( )
A.s-sσ键与s-pσ键的对称性不同
B.分子中含有共价键,则至少含有一个σ键
C.已知乙炔的结构式为 H—C≡C—H,则
乙炔分子中存在2个σ键(C—H)和3个
π键(C≡C)
D.乙烷分子中只存在σ键,即6个C—H键
和1个C—C键都为σ键,不存在π键
8.(双选)下列说法正确的是 ( )
A.氯化氢的分子式是 HCl而不是 H2Cl,是
由共价键的方向性决定的
B.CH4 分子的空间结构是正四面体形,是
由共价键的饱和性决定的
C.电子云在两个原子核间重叠后,电子在
两核间出现的概率增大
D.水加热到很高温度都难分解是因为O—H
的键能大
9.如图表示不同类型共价键形成时电子云重
叠情况:
(1)其中形成的化学键属于轴对称的有
.
(2)下列物质中,通过方式①化学键形成的
是 ;通过方式②化学键形成的是
;只通过方式③化学键形成的是
;同时含有③、④、⑤三种方式化学
键的物质是 .
A.Cl2 B.HCl C.N2 D.H2
(3)某 有 机 物 分 子 的 结 构 简 式 为
CH2 CH C
O
OH ,该分子中有
个σ键,有 个π键,有
种极性键, (填“有”或“没有”)非极
性键.
1.(2024山东高考真题)由 O、F、I组成化
学式为IO2F的化合物,能体现其成键结构
的片段如图所示.下列说法正确的是
( )
A.图中⚫代表F原子
B.该化合物中存在过氧键
C.该化合物中I原子存在孤对电子
D.该化合物中所有碘氧键键长相等
2.(2024湖北高考真题)O2 在超高压下转
化为平行六面体的O8 分子(如图).下列说
法错误的是 ( )
A.O2 和O8 互为同素异形体
B.O8 中存在不同的氧氧键
C.O2 转化为O8 是熵减反应
D.常压低温下O8 能稳定存在
共价键的分类
当两个原子的轨道(p轨道)从垂直于成
键原子的核间连线的方向接近,发生电子云重
叠而成键,这样形成的共价键称为π键.π键
通常伴随σ键出现,π键的电子云分布在σ键
的上下方.形成π键的电子叫做π电子.
形成σ键的电子被紧紧地定域在成键的
两个原子之间,形成π键的电子相反,它可以
在分子中自由移动,并且常常分布于若干原子
之间.如果分子为共轭的π键体系,则π电子
分布于形成分子的各个原子上,这种π电子称
为离域π电子,π轨道称为离域轨道.某些环
状有机物中,共轭π键延伸到整个分子,例如
多环芳烃就具有这种特性.
由于π电子的电子云不集中在成键的两
原子之间,所以π键远不如σ键牢固,因此,π
电子的吸收光谱出现在比σ键所产生的波长
更长的光区.单个π键电子跃迁所产生的吸
收光谱位于真空紫外区或近紫外区;有共轭π
键的分子,视共轭度大小而定,共轭度小者其
π电子跃迁所产生的电子光谱位于紫外线区,
共轭度大者则位于可见光区或近红外线区.
84
9.解析:(1)根据题意该元素基态原子的价电子为3s23p1,
所以该元素最可能的化合价为+3价;某元素原子的3p
原子轨 道 中 有 2 个 未 成 对 电 子,则 价 电 子 排 布 应 为
3s23p2 或 3s23p4,轨 道 表 示 式 为
↑↓
3s
↑ ↑
3s
或
↑↓
3s
↑↓↑ ↑
3p
;
(2)B、C同周期,Al、Si同周期,同周期自左至右第一电离
能呈增大趋势,所以I1(C)>I1(B)、I1(Si)>I1(Al),C和
Si同主族,同主族自上而下第一电离能减小,所以I1(C)
>I1(Si),综上所述第一电离能最大的是 C元素;根据价
电子排布式可知,四种元素分别为 K、N、S、Fe,非金属性
N>S>Fe>K,所以 N的电负性最大;
(3)电负性最强的元素在元素周期表的右上方,为 F 元
素,电负性最小的元素在元素周期表的左下方,能在自然
界稳定存在的为Cs,二者形成的化合物为 CsF;X原子核
外s电子与 p电子数之比为1∶1,可能为1s22s22p4 或
1s22s22p63s2,Y原子最外层s电子与p电子数之比为1
∶1,则可能为1s22s22p2 或1s22s22p63s23p2,由于原子序
数 X>Y,所以 Y 为1s22s22p2,即 C元素,Z原子核外电
子p电子数比Y原子多2个,则Z为O元素,O、C元素形
成的化合物为CO、CO2.
答案:(1)+3
↑↓
3s
↑ ↑
3p
或
↑↓
3s
↑↓↑ ↑
3p
(2)
C N (3)CsF CO、CO2
高考冲浪
1.A A.钇原子序数比Fe大13,为39号元素,为元素周期
表的第五周期第ⅢB族,A 正确;B.钙为20号元素,原子
核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2,基态 Ca原子的核
外电子填充在10个轨道中,B错误;C.同一主族随原子
序数变大,原子半径变大,第一电离能变小;同一周期随
着原子序数变大,第一电离能变大,5种元素中,钙第一电
离能比铁小,C错误;D.同周期从左到右,金属性减弱,非
金属性变强,元素的电负性变强;同主族由上而下,金属
性增强,非金属性逐渐减弱,元素电负性减弱;5种元素
中,电负性最大的是 O,D错误.
2.A 元素推断、元素周期律.由 W、X、Y 均为短周期元
素,简单离子X2- 与 Y2+ 具有相同的电子结构,可知X为
O元素,Y为 Mg元素;结合原子序数 W<X及该矿物溶
于稀盐酸生成无色无味气体可确定 W 为 C元素,该矿物
为 MgCO3.氧元素常见化合价有-1、-2,如 Na2O2、
Na2O中氧元素分别为-1价和-2价,A 正确;根据元素
在周期表中的位置,可确定原子半径:Mg>C>O,B 错
误;MgO的水合物 Mg(OH)2 不具有两性,C错误;碳元
素可形成金刚石、石墨、石墨烯、C60、碳纳米管等多种同
素异形体,D错误.
假期必刷16 共价键
1.B A.分子的结构主要是由键参数中的键角、键长决定
的,A项错误;B.共价键的键能越大,共价键越牢固,越不
容易断裂,由该键形成的分子越稳定,B项正确;C.由于
F、Cl、Br、I的原子半径不同,故 C—X(X=F、Cl、Br、I)键
长不相等,C项错误;D.H2O 分子中 O 原子为sp3 杂化,
水分子为 V形结构,两个 O—H 键角为105°,D项错误.
2.B A.每个 N+5 中含有35个质子和34个电子,故 A 错
误;B.该离子中的键全部是由 N原子形成的,故全部是非
极性键,故 B正确;C.1个该离子中含有两个氮氮三键,
故含有4个π键,故 C错误;D.N+5 和 P4 所含电子数分
别为34和60,故 D错误.
3.A A.形成共价键的两个原子之间的核间距叫做键长,A
正确;B.F、Cl、Br、I中 F原子半径最小,H-F的键长是
H-X中最短的,B错误;C.H-F是 H 的1s轨道与F的
2p轨道“头碰头”成键,是sGpσ键,C错误;D.键长越短键
能越大,H-F的键长是 H-X中最短的,键能是 H-X中最
大的,D错误.
4.A A.由于CO键对C-C键的斥力大于C-O键对C
-C键的斥力,因此∠1>∠2,故 A 错误;B.人工合成过
程是将 CO2 转化为 CH3COOH,碳元素的化合价由+4
降为0,二氧化碳发生了还原反应,故 B正确;C.葡萄糖
为还原性糖,含有醛基,因此可用新制 Cu(OH)2 悬浊液
鉴别乙酸与葡萄糖,故C正确;D.乙酸和葡萄糖的最简式
均为 CH2O,因此相同质量乙酸与葡萄糖完全燃烧,耗氧
量相同,故 D正确.
5.A A.稀有气体是单原子分子,不存在任何化学键,一般
难于发生化学反应,是因为原子结构具有比较稳定的结
构,与化学键无关,A 错误;B.吸热反应是断裂反应物中
化学键的过程中吸收的总能量大于形成生成物化学键的
过程中放出的总能量,即反应物总的键能大于生成物总
的键能,故已知石墨转化为金刚石要吸热,则等量的石墨
与金刚石相比总键能大,B正确;C.热稳定性是指化学键
断裂时的难易程度,断裂时越容易,说明热稳定越差,即
对应的共价键的键能越小,故 HF、HCl、HBr、HI的热稳
定性依次减弱,与共价键的键能大小有关,C正确;D.一
般情况下,共价键的键长越短,其键能越大,物质的化学
性质就越稳定,D正确.
6.A A.Y的原子序数比X的原子序数大1,X的简单氢化
物可用作制冷剂,推出 X 为 N,Y 为 O,核素W1Z X 中质子
数与中子数相等,则W1 为14,W2 为17,则核反应为:147N
+42He →17 8O+
1
1H.HNO2 为弱酸,A 错 误;B.16O2 和
17O3 互为同素异形体,B正确;C.HNO3 与 NH3 反应生
成 NH4NO3,NH4NO3 为离子化合物,C 正确;D.H2O2
中既含有极性共价键,也含有非极性共价键,D正确.
7.AC A.σ键都是轴对称图形,故 A错误;B.共价单键为σ
键,双键和三键中均含1个σ键,则分子中含有共价键,则
至少含有一个σ键,故B正确;C.乙炔中的碳碳三键中含
有一个σ键,2个π键,两个C—H 键是σ键,乙炔分子中
存在3个σ键和2个π键,故C错误;D.乙烷分子中只存
在C—C单键和C—H 单键,单键都为σ键,故都是σ键,
故 D正确.
[点睛]单键中只有σ键,双键含有1个σ键和1个π键;
三键中含有1个σ键和2个π键.
8.CD A.氯化氢的分子式是 HCl而不是 H2Cl,与共价键
的饱和性有关,故 A 错误;B.CH4 分子的空间结构是正
四面体形,与键长和键角有关,而与共价键的饱和性无
关,故B错误;C.电子云在两个原子核间重叠后,电子在
两核间出现的概率增大,故C正确;D.水较难分解是因为
水分子中 O—H 的键能大,故 D正确.
9.解析:(1)形成的化学键属于轴对称的有:两个s轨道以头
碰头方式发生重叠形成稳定的σ键,s轨道与p轨道以头
碰头方式发生重叠形成稳定的σ键,两个p轨道以头碰头
方式发生重叠形成稳定的σ键;故选①②③.
(2)方式①两个s轨道以头碰头方式发生重叠形成稳定的
σ键,故为氢气,选 D;方式②s轨道与p轨道以头碰头方
式发生重叠形成稳定的σ键,故为氯化氢,选B;方式③两
37
个p轨道以头碰头方式发生重叠形成稳定的σ键,故为氯
气,选 A;同时含有③、④、⑤三种方式化学键的物质是氮
气,两个氮原子通过2p轨道形成σ键,同时另外两个p轨
道以肩并肩的方式形成2个π键,选C.
(3) CCHCH2
O
OH 中存在碳氢键、碳碳双键、碳碳
键、碳氧双键、碳氧键、氢氧键,在一个该分子中有8个σ
键,碳碳双键、碳氧双键中有2个 π键,碳氢键、碳氧双
键、碳氧键、氢氧键中有4种极性键,碳碳单键中有非极
性键.
答案:(1)①②③ (2) D B A C (3)8 2 4 有
高考冲浪
1.C 由图中信息可知,白色的小球可形成2个共价键,灰
色的小球只形成1个共价键,黑色的大球形成了4个共价
键,根据 O、F、I的电负性大小(F最大、I最小)及其价电
子数可以判断,白色的小球代表 O原子、灰色的小球代表
F原子,黑色的大球代表I原子.
A.图中⚫(白色的小球)代表 O 原子,灰色的小球代表 F
原子,A 不正确;B.根据该化合物结构片断可知,每个I
原子与3个 O原子形成共价键,根据均摊法可以判断必
须有2个O原子分别与2个I原子成键,才能确定该化合
物化学式为IO2F,因此,该化合物中不存在过氧键,B不
正确;C.I原子的价电子数为7,该化合物中 F元素的化
合价为-1,O元素的化合价为-2,则I元素的化合价为
+5,据此可以判断每个I原子与其他原子形成3个单键
和1个双键,I原子的价电子数不等于其形成共价键的数
目,因此,该化合物中I原子存在孤对电子,C正确;D.该
化合物中既存在I—O单键,又存在IO双键,单键和双
键的键长是不相等的,因此,该化合物中所有碘氧键键长
不相等,D不正确.
2.D A.O2 和 O8 是 O 元素形成的不同单质,两者互为同
素异形体,A项正确;B.O8 分子为平行六面体,由其结构
知,O8 中存在两种氧氧键:上下底面中的氧氧键、上下底
面间的氧氧键,B项正确;C.O2 转化为 O8 可表示为4O2
超高压
O8,气体分子数减少,故 O2 转化为 O8 是熵减反
应,C项正确;D.O2 在超高压下转化成O8,则在常压低温
下 O8 会转化成 O2,不能稳定存在,D项错误.
假期必刷17 分子的空间结构
1.C A.SiS2 分子类似于是 CO2 分子,由此推出与硫化钠
作用可生成 Na2SiS3,故 A 正确;B.SiS2 分子,其中硅元
素化合价为+4,硫元素化合价为-2价,故硫元素可以被
空气中氧气氧化,因此 SiS2 可以被点燃,故 B 正确;C.
SiS2 分子中成键电子对数为2,孤电子对数为0,因此为
sp杂化类型,其空间结构为直线形,故 C错误;D.SiS2 分
子遇水后水解,其中硅元素化合价为+4,硫元素化合价
为-2 价,因 此 水 解 产 物 可 能 为 H2SiO3 和 H2S,故 D
正确.
2.D A.C的孤电子对数为4-2×22 =0
,S的孤电子对数为
6-2×2
2 =1
,故 A 错 误;B.C 的 价 层 电 子 对 数 为 2+
4-2×2
2 =2
,S的价层电子对数为2+6-2×22 =3
,则 C
和S分别是sp杂化,sp2 杂化,故 B错误;C.C的价层电
子对数为2,孤电子对数为0,S的价层电子对数为3,S的
孤电子对数为1,则CO2 的空间结构是直线型,SO2 的空
间结构是 V型,故C错误;D.由C分析可知,CO2 的空间
结构是直线型,SO2 的空间结构是 V型,故 D正确.
3.B A.SO2 中S原子的价层电子对数=2+
6-2×2
2 =3
,
含一对孤电子对,VSEPR 模型为平面三角形,空间结构
为 V形,故 A错误;B.H2S中S原子杂化轨道数=σ键数
+孤对电子对数=2+6-22 =4
,所以采取sp3 杂化,分子
构型为 V型,NF3 中氮原子杂化轨道数=σ键数+孤对
电子对数=3+5-32 =4
,所以采取sp3 杂化,分子构型为
四面体型,CH4 中C原子杂化轨道数=δ键数+孤对电
子对数=4+0=4,所以采取sp3 杂化,分子构型为正四面
体型,中心原子都是sp3 杂化,孤电子对数不同,分子的键
角不相同,故B正确;C.铵根离子与甲烷分子结构相似,
都是正四面体结构,故C错误;D.SO2-3 中S原子孤电子
对数=6+2-2×32 =1
,价层电子对数=1+3=4,空间构
型为三角锥形;故 D错误.
4.A A.根据 H 核外一个成单电子,C有4个成单电子,N
有三个成单电子,故 HCN 的电子式为:HC
N,故
其结构式为:H-C≡N,A 错误;C正确;B.已知 HCN 中
心原子碳原子周围形成了2个σ键,孤电子对数为:12
(4
-1-3)=0,价层电子对数为2,根据价层电子互斥模型
可知,该分子是直线形,B正确;D.由B项分析可知,其价
层电子对数为2而且无孤电子对,故中心原子是sp杂化,
D正确.
5.D A.该分子中碳碳三键上的 C原子采取sp杂化,苯环
上的C原子采取sp2 杂化,其他碳原子采取sp3 杂化,A
正确;B.该分子中的 O原子有2对σ键电子对,有2对孤
电子对,故其采取sp3 杂化,B正确;C.“纳米小人”头部的
C原子均为sp3 杂化,C原子与周围的 H 原子形成四面
体,不在同一平面上,C正确;D.“纳米小人”手、脚部位的
碳原子都属于饱和碳原子,均采取sp3 杂化,D错误.
6.B A.乙炔分子中的C原子采用sp杂化,形成的杂化轨
道分别用于形成 C—Cσ键和 C—Hσ键,没有杂化的p
轨道“肩并肩”重叠形成π键,A 项错误;B.氯乙烯分子中
的C原子采用sp2 杂化,整个分子呈平面形,所有原子都
在同一平面上,B 项正确;C.氯乙烯分子中的 C 原子是
sp2 杂化,聚氯乙烯分子中的 C原子全部形成单键,均采
取sp3 杂化,C项错误;D.由流程可知,加成反应和加聚
反应中,均有π键的断裂,C原子的杂化方式也将随之发
生改变,D项错误.
7.BD A.三氯化磷分子中磷元素和氯元素都是第三周期
元素,分子中磷原子的价层电子对数为4,孤对电子对数
为1,分子空间结构为三角锥形,故 A 错误;B.三氯化硼
分子的价电子数为24,分子中硼原子的价层电子对数为
3,孤对电子对数为0,分子空间结构为平面三角形,故 B
正确;C.三氧化硫分子中硫元素和氧元素都是ⅥA 族元
素,分子中硫原子的价层电子对数为3,孤对电子对数为
0,分子空间结构为平面三角形,故C错误;D.氨分子和三
氯化氮分子中氮原子的价层电子对数都为4,孤电子对数
都为1,分子空间结构都为三角锥形,所以空间结构为三
角锥形的 AB3 分子可能为氨分子,故 D正确.
8.AC A.根据碳铂的结构简式可知,分子中的饱和碳原子
为sp3 杂化,存在四面体形结构,因此分子中所有碳原子
不可能在同一平面上,A正确;B.顺铂分子中 N原子形成
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