第2章 第1节 共价键-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修2创新导学案教用word（人教版2019 单选版）

化学　选择性必修2[RJ] 第一节　共价键 1.能从微观角度分析形成共价键的微粒、类型，能辨识物质中含有的共价键类型——σ键、π键及其成键方式，能够熟练判断分子中σ键和π键的存在及个数。2.了解共价键的键参数——键能、键角、键长及其对物质性质的影响。 1．共价键 (1)定义：原子间通过共用电子对所形成的相互作用。 (2)特征：共价键具有饱和性和方向性。 (3)共价键类型(按成键原子的原子轨道重叠方式分类) ①σ键 形成 成键原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠而形成 类型 s­s型 s­p型 p­p型 特征 以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键的电子云的图形不变，这种特征称为轴对称 ②π键 形成 由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成 p­p型 特征 a.π键的电子云具有镜面对称性，即每个π键的电子云由两块组成，分别位于由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为镜面，它们互为镜像； b.π键与σ键的强度不同，如乙烯、乙炔分子中的π键不如σ键牢固，较易断裂 (4)判断σ键、π键的一般规律 共价单键是σ键；共价双键中有一个σ键，另一个是π键；共价三键中有一个σ键，另两个是π键。 2．键参数——键能、键长、键角 (1)键能及其应用 ①定义：气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量，单位为kJ·mol－1。 ②应用：衡量共价键的强弱，估算化学反应热效应。 (2)键长及其应用 ①定义：构成化学键的两个原子的核间距。 ②应用：衡量共价键强弱的另一个参数，即键长越长，键能越小，键越弱。 (3)键角及其应用 ①定义：多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。 ②应用：描述分子空间结构的重要参数。 1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)π键是由两个p轨道“头碰头”重叠形成的。(　　) (2)σ键是轴对称而π键是镜面对称。(　　) (3)两个p轨道不能形成σ键，只能形成π键。(　　) (4)键能越大，表示该分子越容易受热分解。(　　) (5)双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定。(　　) (6)键角是两个相邻共价键的夹角，说明共价键有方向性。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√ 解析：(1)原子轨道“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为σ键，“肩并肩”方式相互重叠形成的共价键为π键。 (4)键能越大，分子越稳定。 (5)当共价键键能越大、键长越短时，分子越稳定。 2．下列有关共价键的叙述正确的是(　　) A．共价键是由两个原子轨道“头碰头”重叠形成的 B．氟化氢的分子式是HF，而不是H2F，可用共价键的方向性来解释 C．HCl、Cl2与H2分子中均含有σ键，且σ键的电子云图呈轴对称 D．共价单键是σ键，共价双键是π键 答案：C 解析：σ键是由两个原子轨道“头碰头”重叠形成的，π键是由两个原子轨道“肩并肩”重叠形成的，A错误；氟化氢的分子式是HF，而不是H2F可用共价键的饱和性来解释，B错误；共价双键是由1个π键和1个σ键构成的，D错误。 3．下列物质分子中既有σ键，又有π键的是(　　) ①HCl　②H2O　③N2　④C2H2　⑤C2H4 A．①②③ B．③④⑤ C．①③ D．④⑤ 答案：B 解析：①HCl分子中只有共价单键，则只有σ键；②H2O分子中只有共价单键，则只有σ键；③N2分子中氮氮三键有1个σ键和2个π键；④C2H2分子中含碳碳三键，三键中有1个σ键和2个π键；⑤C2H4分子中含碳碳双键，双键中有1个σ键和1个π键；则分子中既有σ键，又有π键的是③④⑤，故选B。 4．用“>”或“<”填空。 (1)键长：N—N________N===N。 (2)键能：2E(C—C)________E(C===C)。 (3)键角：CO2________H2O。 答案：(1)>　(2)>　(3)> 解析：(1)键长越短，键能越大，双键的键能大于单键，则双键的键长小于单键，即键长：N—N>N===N。 (2)键长越短，键能越大，双键的键能大于单键键能但小于单键键能的2倍，即2E(C—C)>E(C===C)。 (3)二氧化碳为直线形结构，键角为180°，H2O为V形结构，键角为105°，键角：CO2>H2O。 5．在下列6种物质中：①N2，②CO2，③CH2Cl2，④C2H4，⑤CaCl2，⑥Na2O2，既含离子键又含共价键的化合物是________，只存在σ键的分子是________，1个分子中只存在1个π键的分子是________。 答案：⑥　③　④ 知识点一　共价键的形成、特征和类型 1．共价键的形成 (1)当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，电子出现在两原子核间的概率增大，体系的能量降低，原子间通过共用电子对形成共价键。 (2)金属原子也可以形成共价键，如AlCl3中存在共价键。 2．共价键的特征 (1)饱和性：共价键的饱和性决定了分子的组成，即各种原子形成分子时相互结合的数量关系。 (2)方向性：共价键的方向性决定了分子的空间结构。但并不是所有共价键都具有方向性，如两个s轨道重叠形成共价键时就没有方向性。 3．σ键和π键的比较 共价键类型 σ键 π键 电子云重叠方式 沿键轴方向“头碰头”重叠 沿键轴方向“肩并肩”平行重叠 电子云重叠部位 两原子核之间，在键轴处 键轴上方和下方，键轴处为零 电子云重叠程度 大 小 示意图 键的强度 较大 较小 化学活泼性 不活泼 活泼 成键规律 共价单键是σ键；共价双键中一个是σ键，一个是π键；共价三键中一个是σ键，两个是π键 4．σ键与π键的性质特点 (1)s轨道与s轨道形成σ键时，电子并不是只在两核间运动，只是电子在两核间出现的概率大。 (2)两原子之间可以只形成σ键，但不能只形成π键，即多原子分子中一定有σ键，可能有π键。 (3)通常情况下，σ键比π键牢固，π键容易断裂，如乙烯、乙炔的化学性质比乙烷活泼，但N2中的π键由于原子轨道重叠程度大，π键牢固，故N2中的π键不易断裂，不易发生加成反应和氧化反应。 [练1]　共价键具有饱和性和方向性，下列关于共价键这两个特征的叙述中，不正确的是(　　) A．并非所有的共价键都有方向性 B．共价键的方向性是由成键原子的轨道的方向性决定的 C．共价键的饱和性决定了分子内部的原子的数量关系 D．共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关 答案：D [练2]　下列说法正确的是(　　) A．σ键比π键重叠程度大，所以中σ键强于π键 B．两个原子间能形成共价键，多个原子间不能形成共价键 C．气体单质分子中一定有σ键，可能有π键 D．HClO分子中有s­pσ键和p­pπ键 答案：A 解析：苯分子中的六个碳原子间形成大π键，是共价键，B错误；稀有气体单质是单原子分子，没有σ键也没有π键，C错误；HClO分子的结构为H—O—Cl，H—O间为s­pσ键，O—Cl间为p­pσ键，D错误。 [练3]　已知碳的氧化物可以制备尿素、乙烯脲等，其中乙烯脲可用于制备树脂、增塑剂、喷漆、胶黏剂等。 (1)乙烯脲中含σ键与π键数目之比为________。 (2)尿素分子中σ键与π键的数目之比为________。 答案：(1)12∶1　(2)7∶1 知识点二　键参数及其应用 像“键能”“键长”和“键角”这些表明化学键性质的物理量，通常称为“键参数”。 1．键能 (1)对键能的理解：键能通常是指298.15 K、101 kPa条件下，断开1 mol AB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B键的键能；用EA—B表示，A、B可以相同，也可以不同，其单位是kJ·mol－1。 (2)应用：①键能的大小可以衡量化学键的强弱程度。键能越大，断开时需要的能量就越多，这个化学键就越牢固；反之，键能越小，这个化学键就越不牢固。 ②可以判断结构相似的分子的相对稳定性。一般来说，结构相似的分子中，化学键的键能越大，分子越稳定。如EH—F>EH—Cl>EH—Br>EH—I，则稳定性：HF>HCl>HBr>HI。 ③判断化学反应过程中的能量变化。旧化学键断裂吸收的能量之和与新化学键形成放出的能量之和的相对大小决定着化学反应中的能量变化。 焓变与键能的关系：ΔH＝∑反应物的键能－∑生成物的键能。ΔH<0时，该反应为放热反应；ΔH>0时，该反应为吸热反应。 2．键长 (1)键长与键的稳定性的关系：一般而言，键长越短，共价键越稳定。 (2)键长与分子空间结构的关系：键长是影响分子空间结构的因素之一。如CH4分子的空间结构为正四面体形，而CH3Cl分子的空间结构只是四面体形而不是正四面体形，原因是C—H键和C—Cl键的键长不相等。 (3)定性判断键长的方法 ①根据原子半径进行判断。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。如键长：H—I>H—Cl>H—F；Br—Br>Cl—Cl>F—F；Si—Si>Si—C>C—C。 ②根据共用电子对数判断。就相同的两原子形成的共价键而言，单键键长>双键键长>三键键长。如键长：C—C>C===C>C≡C。 3．键角 (1)应用：键角常用于描述多原子分子的空间结构。 (2)常见分子中的键角 分子空间结构 键角 实例 正四面体形 109°28′ CH4、CCl4 60° 白磷(P4) 平面三角形 120° SO3、BF3 三角锥形 107° NH3 V形 105° H2O 直线形 180° CO2、CS2、CHCH [说明]　多原子分子的键角是一定的，表明共价键具有方向性。 [练4]　下列说法正确的是(　　) A．在分子中，两个成键原子的原子间的距离叫做键长 B．键长：N—H键>P—H键 C．H—Cl键的键能为431 kJ/mol，H—I键的键能为297 kJ/mol，这可以说明HCl分子比HI分子稳定 D．键能越大，含有该键的物质越容易分解 答案：C 解析：两个成键原子的原子核间的距离叫做该化学键的键长，A错误；成键原子的半径越大，键长越长，原子半径：P>N，键长：P—H键>N—H键，B错误；键能越大，含有该键的物质越稳定，越不易分解，C正确，D错误。 [练5]　下列事实不能用键能的大小来解释的是(　　) A．氮元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定 B．稀有气体一般难发生反应 C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱 D．HF比H2O稳定 答案：B 解析：由于N2分子中存在氮氮三键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，分子内部没有化学键；卤族元素从F到I，原子半径逐渐增大，其氢化物中化学键的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性：HF>HCl>HBr>HI；由于H—F键的键能大于H—O键，所以稳定性：HF>H2O。 [练6]　碳和硅的有关化学键键能见下表。 化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 键能/ (kJ·mol－1) 347 413 358 226 323 368 简要分析和解释下列有关事实。 (1)硅与碳同族，也有一系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多。(2)SiH4的稳定性小于CH4的稳定性，更易生成氧化物。 答案：(1)C—C键和C—H键键能较大，所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。 (2)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。 本课总结 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 7 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★★ 对点 共价键的特征 σ键 σ键与π键 键参数 键参数 键参数 σ键与π键 题号 8 9 10 11 12 13 14 难度 ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★ ★ ★★★ 对点 键能与化学反应能量的变化 σ键与π键 影响键能大小的因素 σ键与π键、共价键的特征 σ键与π键 共价键的类型 σ键与π键 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列关于共价键的说法错误的是(　　) A．共价键是原子间通过共用电子对所形成的相互作用 B．形成共价键的原子的电负性相同或相差不大 C．一般情况下，一个原子有几个未成对电子，就会和几个自旋相反的未成对电子成键 D．共价键不属于电性作用 答案：D 2．下列物质的分子中，既有s－p σ键，又有p－p σ键的是(　　) A．H2O B．OF2 C．HClO D．N2 答案：C 3．下列说法中，错误的是(　　) A．氧原子有两个未成对电子，因而能形成2个共价键 B．氧原子可以形成H2O、H2O2，也可能形成H3O C．已知H2O2的分子结构是H—O—O—H，在H2O2中只有σ键没有π键 D．已知N2的分子结构是N≡N，在N2中有1个σ键和2个π键 答案：B 4．下列有关共价键的键参数的说法不正确的是(　　) A．CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大 B．HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长 C．H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小 D．分子中共价键的键能越大，分子的熔、沸点越高 答案：D 解析：三者的键角分别为109°28′、120°、180°，依次增大，A正确；因为F、Cl、Br的原子半径依次增大，故与H形成共价键的键长依次增长，B正确；O、S、Se的原子半径依次增大，故与H形成共价键的键长依次增长，键能依次减小，C正确；分子的熔、沸点与共价键的键能无关，D错误。 5．下列有关事实的原因或结论中，正确的是(　　) 选项 事实 原因或结论 A 分子内两个共价键之间存在一定的键角 共价键具有方向性 B F原子的半径为71 pm F—F键的键长为142 pm C NH4Cl是离子化合物 NH4Cl中不含共价键 D HCl比HBr稳定 H—Cl键的键能比H—Br键的小 答案：A 解析：共价键的键长等于成键两原子的核间距，B错误；NH4Cl中含有离子键和共价键，C错误；H—Cl键的键长比H—Br键的短，故H—Cl键的键能比H—Br键的大，则HCl比HBr稳定，D错误。 6．氰气的分子式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，其性质与卤素单质相似，下列叙述不正确的是(　　) A．N≡C键的键能大于C—C键的键能 B．(CN)2分子中含有3个σ键和2个π键 C．N≡C键的键长小于C≡C键的键长 D．(CN)2能与NaOH溶液反应 答案：B 解析：由于原子半径：C>N，故键长：C≡C键>N≡C键，又键长：C—C键>C≡C键，则键长：C—C键>N≡C键，从而可知键能：C—C键<N≡C键，A、C正确；(CN)2的结构式为 N≡C—C≡N，其分子中含有3个σ键和4个π键，B错误；氰气的性质与卤素单质相似，由于卤素单质可与NaOH溶液反应，故氰气也能与NaOH溶液反应，D正确。 7．下列有关σ键和π键的说法错误的是(　　) A．2个s轨道重叠形成s­s σ键 B．s轨道与p轨道可以形成s­p σ键，不能形成s­p π键 C．2个p轨道不能形成p­p σ键，只能形成p­p π键 D．1个HCl分子里含1个s­p σ键 答案：C 解析：2个p轨道能“头碰头”重叠形成σ键，C错误。 8．某些化学键的键能如下表所示： 化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I 键能/(kJ·mol－1) 436 243 193 151 化学键 H—Cl H—Br H—I 键能/(kJ·mol－1) 431 356 299 下列有关说法中正确的是(　　) A．1 mol H2(g)分别与Cl2(g)、Br2(g)、I2(g)反应，则在碘中完全反应放出的热量最多 B．H—F键的键能大于431 kJ·mol－1 C．H2与Cl2反应的热化学方程式为H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－248 kJ·mol－1 D．稳定性最强的化学键是H—Cl键 答案：B 解析：反应中的热量变化等于反应物总键能减去生成物总键能，通过计算易判断A、C错误；由题表中三种卤化氢键能数据知，同一主族元素对应氢化物键能从上到下逐渐减小，故B正确；键能越大，键越稳定，题表中H—H键的键能最大，稳定性最强，D错误。 9．下列模型分别表示C2H2、S8、SF6的结构，则下列说法错误的是(　　) A．32 g S8中含有0.125 mol σ键 B．SF6中只含有极性键 C．1 mol C2H2中含有3 mol σ键和2 mol π键 D．1 mol S8中含有8 mol S—S键 答案：A 解析：1个S8分子中含有8个σ键，则32 g(0.125 mol)S8中含有1 mol σ键，A错误。 10．实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据如表所示： 项目 O O O2 O 键长/10－12 m 149 128 121 112 键能/ (kJ·mol－1) x y z＝494 w＝628 其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>x。该规律性是(　　) A．成键时电子数越多，键能越大 B．键长越短，键能越大 C．成键所用的电子数越少，键能越小 D．成键时电子对越偏移，键能越大 答案：B 11．下列说法正确的是(　　) A．中σ键和π键数目比为5∶1 B．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ/mol)分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X3＋ C．共价键的键长越短，形成的共价键键能就一定越大 D．1个S原子最多只能与2个H原子结合形成H2S分子，是由共价键的饱和性决定的 答案：D 解析：共价单键都是σ键，共价双键中一个是σ键，一个是π键，则中σ键和π键数目比为18∶2＝9∶1，A错误；该元素第三电离能剧增，最外层应有2个电子，表现＋2价，当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是X2＋，B错误；原子间共用电子对数目相同的共价键，键长越短，键能越大，如氮氮三键的键长小于碳碳三键，氮氮三键的键能大于碳碳三键，但氮氮三键的键长大于O—H的键长，氮氮三键的键能大于O—H的键能，C错误。 12．由元素周期表中前10号元素组成的物质T和X，有如图所示的转化(图中短线代表单键或双键)。X不稳定，易分解。下列有关说法正确的是(　　) A．为使该转化成功进行，Y可以是酸性KMnO4溶液 B．等物质的量的T、X中含有π键的数目均为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值) C．X分子中含有的σ键个数是T分子中含有的σ键个数的2倍 D．X分子中既含有极性键又含有非极性键 答案：A 解析：T、X由元素周期表中前10号元素组成，结合模型图及X不稳定、易分解可知，T为HCHO，X为H2CO3，HCHO转化为H2CO3需要氧化剂Y，Y可以是氧化性较强的酸性KMnO4溶液，A正确；等物质的量的HCHO、H2CO3中含有π键的数目相等，但物质的量未定，故不一定为NA，B错误；H2CO3分子中含有5个σ键，HCHO分子中含有3个σ键，C错误；H2CO3分子中只含有极性键，D错误。 二、非选择题 13．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________(填标号)。 (2)下列物质中，通过方式①形成化学键的是________(填字母，下同)；通过方式②形成化学键的是________；只通过方式③形成化学键的是________；同时通过③、④、⑤三种方式形成化学键的物质是________。 A．Cl2 B．HCl C．N2 D．H2 (3)某有机物分子的结构简式为，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。 答案：(1)①②③　(2)D　B　A　C　(3)8　2　4　有 14．现有四种短周期元素A、B、C、D。已知：①C、D位于同一周期，A、B位于同一主族；②四种元素可以组成化合物A2C、B2C2、DC2、D2A4等；③B的简单阳离子与C的简单阴离子的核外电子排布相同；④B2C2与A2C或DC2反应均能生成气体C2，B的单质与A2C反应可生成气体A2，气体A2与气体C2混合后点燃的产物在常温常压下是一种常见的无色无味的液体。请回答下列问题： (1)写出下列元素的符号：A________、B________、C________、D________。 (2)在化合物A2C、B2C2、DC2和D2A4中，既含有离子键又含有非极性共价键的化合物的电子式为________________，按原子轨道重叠方式，其非极性键的类型是________σ键；化合物分子中键角为180°的是________(填化学式)，其结构式是____________。 (3)A2C分子的空间结构是________形，其键角____180°(填“>”“<”或“＝”)；D2A4是平面形分子，其分子中含有____个σ键，____个π键。 答案：(1)H　Na　O　C (2) 　p­p　CO2　O===C===O (3)V　<　5　1 14 学科网（北京）股份有限公司 $$