专题3 第3单元 第1课时 共价键的形成及类型-【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（苏教版2019）

化学　选择性必修2[SJ] 第三单元　共价键　共价晶体 第一课时　共价键的形成及类型 　　1.能结合实例描述共价键的成键特征及其本质。2.能分析不同类型的共价键对物质化学性质的影响。3.能举例说明共价键的极性及其应用。 一　共价键的形成及特征 1．形成 通常情况下，吸引电子能力相近的原子之间通过共用电子对形成共价键。 2．成键本质 当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子云密度增加，体系的能量降低。 3．特征 (1)饱和性 成键过程中，每种元素的原子有几个未成对电子，通常就只能和几个自旋方向相反的电子成键。故在共价分子中，每个原子形成共价键的数目是一定的。 (2)方向性 成键时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键，且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会越多，体系的能量下降也就越多，形成的共价键越牢固。 [注意]　s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性。 二　共价键的类型 1．σ键和π键 (1)分类依据：成键原子的原子轨道重叠方式。 (2)σ键和π键的比较 类型 σ键 π键 原子轨道重叠方式 原子轨道沿核间连线方向以“头碰头”方式重叠 原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩”方式重叠 重叠程度 大 小 成键规律判断 共价单键是σ键，双键中一个是σ键，一个是π键，三键中一个是σ键，另外两个是π键 2.非极性键和极性键 (1)非极性键 两个成键原子吸引电子的能力相同，共用电子对不发生偏移。 (2)极性键 ①两个成键原子吸引电子的能力不同，共用电子对发生偏移。 ②在极性键中，成键原子吸引电子的能力差别越大，共用电子对的偏移程度越大，共价键的极性越强。 ③通常可以根据元素的电负性差值来判断键的极性强弱。一般情况下，两种成键元素间的电负性差值越大，它们形成的共价键的极性就越强，例如：键的极性由强到弱的顺序排列为F—H>O—H>N—H>C—H。 3．配位键 (1)形成：由一个原子提供孤电子对与另一个有空轨道可接受电子的原子形成的共价键。 (2)表示：常用“→”表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如NH的结构式可表示为 ，但NH中4个N—H键是完全相同的。 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)形成共价键后体系的能量降低，趋于稳定。(　　) (2)共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的。(　　) (3)两个原子之间形成共价键时，至少有一个π键。(　　) (4)非极性键只存在于单质分子中。(　　) (5)任意两个原子都能形成配位键。(　　) (6)1 mol丙酮()中含有的σ键个数为10NA。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 2．原子间形成分子时，决定各原子相互结合的数量关系的是(　　) A．共价键的方向性 B．共价键的饱和性 C．形成共价键原子的大小 D．共价键的稳定性 答案：B 解析：原子间形成分子时，形成了共价键，共价键具有饱和性和方向性，方向性决定分子的空间结构，饱和性则决定分子中各原子的数量关系。 3．关于共价键，下列说法不正确的是(　　) A．共价键只存在于非金属元素形成的单质或化合物中 B．共价键的形成是由于原子间形成了共用电子对 C．成键的两原子间原子轨道重叠程度越大，共价键越牢固 D．由于共价键具有饱和性，所以不存在H3、H2Cl等分子 答案：A 解析：共价键也存在于金属元素形成的化合物中，如Na2O2中有非极性共价键，NaOH中有极性共价键，AlCl3、AlBr3、BeCl2中都是共价键。 4．下列有关σ键和π键的判断不正确的是(　　) A．不是所有的共价键都有方向性 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 答案：C 解析：s­s σ键无方向性，A正确；在含有共价键的分子中一定有σ键，可能有π键，如HCl、N2等，B正确；共价三键中有一个为σ键，另外两个为π键，故乙炔(H—C≡C—H)分子中有2个C—H σ键，C≡C键中有1个σ键、2个π键，C错误。 5．地球表面约71%被水资源覆盖，水的总储量约为1.386×1018 m3。氢能源是未来人类的重要能源，氢能源的来源之一是水的分解。请回答下列问题： (1)水的分子式是H2O而不是H3O、H4O等，说明共价键具有________性。 (2)氢、氧元素可以形成两种化合物，分子式分别为H2O、H2O2，H2O2分子中________(填“含”或“不含”)π键，H2O和H2O2分子中的σ键数目之比为________。 (3)在合适的催化剂作用下，利用太阳能可使水分解。写出水在太阳能的作用下分解的化学方程式：__________________________________，该反应所涉及的物质中，只含有σ键的是________，既含有σ键又含有π键的是________。 答案：(1)饱和　(2)不含　2∶3 (3)2H2O2H2↑＋O2↑　H2O、H2　O2 知识点一　共价键的特征 1．饱和性 共价键的饱和性决定了各种原子相互结合形成分子时的数量关系，即决定了分子组成。如H原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H2Cl、Cl3分子等。 以HF分子为例，共用电子对的形成过程用轨道表示式表示为： 因此，F原子与H原子间只能形成1个共价键，所形成的简单化合物为HF。同理，O原子与2个H原子形成2对共用电子对，2个N原子间形成3对共用电子对。 2．方向性 根据原子轨道最大重叠原理，在形成共价键时，原子总是尽可能沿着原子轨道最大重叠的方向成键。原子轨道重叠越多，共价键越稳定。由于原子轨道在空间有一定取向，除了s轨道呈球形对称外，p、d、f轨道在空间都有一定的伸展方向。在形成共价键时，除了s轨道与s轨道之间可以在任何方向上达到最大限度的重叠外，p、d、f轨道的重叠，只有沿着一定的方向才能发生最大限度的重叠，故共价键具有方向性。 比如，几种轨道形成稳定的共价键的几种重叠方式如图所示(s轨道与p轨道、p轨道与p轨道重叠时一定是按图中的取向发生重叠，若按其他方向重叠，则重叠程度小，不能形成牢固的共价键)。 (1)两原子形成共价键时，既存在共用电子对对两原子核的吸引作用，同时也存在两原子间的排斥作用。 (2)共价键的饱和性决定着每个原子能形成共价键的数目。 (3)原子轨道重叠的角度决定着共价键的方向性，共价键的方向性决定了分子的空间结构。 (4)形成共价键后体系能量降低，稳定性增强。 1．硫化氢(H2S)分子中两个共价键的夹角接近90°，其原因是(　　) ①共价键的饱和性　②S原子的电子排布　③共价键的方向性　④S原子中p轨道的伸展方向 A．①② B．①③ C．②③ D．③④ 答案：D 解析：S原子的外围电子排布式是3s23p4，有2个未成对电子，并且分布在相互垂直的3p轨道中，当与两个H原子配对成键时，形成的两个共价键间夹角接近90°，这体现了共价键的方向性，这是由轨道的伸展方向决定的。 2．下列说法正确的是(　　) A．若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的饱和性 B．H3O＋的存在，说明共价键不应有饱和性 C．所有共价键都有方向性 D．H2O和H2S的空间结构一样，是由共价键的饱和性决定的 答案：A 解析：当H2O分子遇到H＋时，H2O中O提供的孤电子对与H＋形成配位键而结合成H3O＋，并未违背共价键的饱和性。H2分子中的s轨道成键时，因s轨道为球形，故H2分子中的H—H共价键无方向性。H2O和H2S的空间结构一样，是由共价键的方向性决定的。 知识点二　共价键的类型 1．共价键的分类 (1)按成键方式不同，共价键可分为σ键和π键。 (2)按共用电子对偏向情况，共价键可分为极性键和非极性键。 2．共价键极性的判断方法 3．σ键与π键的比较 类型 σ键 π键 轨道重叠方式 “头碰头” “肩并肩” 电子云形状 轴对称 镜面对称 强度大小 大 小 能量高低 较低 较高 活泼性 不活泼 活泼 存在情况 可以单独存在，并存在于任何含共价键的粒子中 不能单独存在，可存在于双键和三键中 正确认识σ键和π键 (1)σ键与π键的实质相同，都是由共用电子对形成的化学键。 (2)σ键与π键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同。 (3)由于s轨道没有方向性，所以两个s轨道只能形成σ键，不能形成π键。 (4)两个原子之间可以只形成σ键，但不能只形成π键。 4．配位键与共价键的区别与联系 (1)配位键一定是共价键，但共价键不一定是配位键。配位键与普通共价键只是在形成过程上有所不同：配位键的共用电子对是由某个原子单方面提供的，普通共价键的共用电子对是成键双方共同提供的。 (2)同普通共价键一样，配位键可以存在于分子中(如H2SO4)，也可以存在于离子之中(如NH)。 3．下列说法对σ键和π键的认识不正确的是(　　) A．分子中只要含有共价键，则至少含有一个σ键 B．s­s σ键、p­p σ键与s­p σ键都是轴对称的 C．p­p σ键和p­p π键的重叠方式是相同的 D．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者 答案：C 解析：单键为σ键，双键和三键中均含1个σ键，所以分子中只要含有共价键，则至少含有一个σ键，故A正确；因s­s σ键、p­p σ键与s­p σ键的电子云均为“头碰头”重叠，则为轴对称，故B正确；p­p σ键是“头碰头”重叠，而p­p π键是“肩并肩”重叠，故C错误；π键不稳定，易断裂，则含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者，故D正确。 4．下列关于共价键的叙述中，不正确的是(　　) A．由不同元素原子形成的共价键一定是极性键 B．由同种元素的两个原子形成的双原子分子中的共价键一定是非极性键 C．化合物中不可能含有非极性键 D．当氧原子与氟原子形成共价键时，共用电子对偏向氟原子一方 答案：C 解析：不同元素的原子吸引电子的能力不同，形成极性键；同种元素的原子形成的双原子分子中，两原子吸引电子的能力相同，形成非极性键；某些化合物中，如Na2O2、H2O2中均含有非极性键；氟原子吸引电子的能力强于氧原子，二者成键时共用电子对偏向氟原子。 5．若X、Y两种粒子之间可形成配位键，则下列说法正确的是(　　) A．X、Y只能是分子 B．X、Y只能是离子 C．若X提供空轨道，则Y至少要提供一对孤电子对 D．若X提供空轨道，则配位键表示为X→Y 答案：C 解析：形成配位键的两种微粒可以均是分子或者均是离子，还可以一种是分子、一种是离子，但必须是一种微粒提供空轨道、另一种微粒提供孤电子对，A、B错误，C正确；配位键中箭头应该指向提供空轨道的X，D错误。 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 难度 ★ ★ ★★ ★★ ★★ ★ ★ ★ 对点 共价键的形成 σ键、π键的比较 σ键的重叠方式、共价键的类型、配位键 共价键的方向性和饱和性 原子轨道重叠方式 σ键和π键的比较 物质中所含共价键的类型 化学键的综合考查 题号 9 10 11 12 13 14 15 难度 ★ ★ ★ ★★★ ★ ★ ★★ 对点 配位键的形成条件 物质中所含共价键的数目 物质中所含共价键的类型及数目 物质推断、物质中所含共价键的类型及数目 物质中所含共价键的类型 元素推断、物质中所含化学键及电子式的书写 物质中所含共价键的类型及数目 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形成的 B．形成共价键的原子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，就会和几个自旋方向相反的未成对电子成键 D．共价键不属于电性作用 答案：D 解析：形成共价键时，原子核对共用电子对有吸引作用，同时原子核与原子核之间、电子与电子之间存在排斥作用，即共价键属于电性作用，D错误。 2．下列关于σ键和π键的理解不正确的是(　　) A．σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转 B．H2分子中的σ键是s­s σ键，HClO分子中的σ键都是p­p σ键 C．C2H4分子和N2H4分子中都含有5个σ键 D．σ键以“头碰头”方式重叠，π键以“肩并肩”方式重叠 答案：B 解析：σ键为轴对称，π键为镜面对称，则σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转，故A正确；H只有1s轨道上的电子，O的2p轨道上的电子与H的1s轨道上的电子以“头碰头”方式重叠形成s­p σ键，故B错误；乙烯分子中氢原子和碳原子之间存在共价单键，为σ键，碳原子与碳原子之间存在共价双键，有1个σ键和1个π键，则C2H4分子中有5个σ键和1个π键，N2H4中只有5个共价单键，即含有5个σ键，故C正确；π键为p电子“肩并肩”重叠形成，而σ键为s或p电子“头碰头”重叠形成，故D正确。 3．(2024·南宁市高三第一次摸底测试)下列说法错误的是(　　) A．化学键包括离子键、共价键、金属键和氢键 B．p­pσ键电子云轮廓图： C．H2O分子中只含极性共价键 D．在NH和[Cu(NH3)4]2＋中都存在配位键 答案：A 解析：氢键不属于化学键，A错误；p­pσ键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的，可表示为，B正确；H2O分子中为H—O极性共价键，C正确；NH中的N原子有孤电子对，氢离子有空轨道，二者可形成配位键，[Cu(NH3)4]2＋中的Cu2＋有空轨道，NH3中的N原子有孤电子对，二者可形成配位键，D正确。 4．下列说法正确的是(　　) A．所有的原子轨道都具有一定的伸展方向，因此所有的共价键都具有方向性 B．某原子跟其他原子形成共价键时，其共价键数一定等于该元素原子的外围电子数 C．基态C原子有两个未成对电子，所以最多只能形成2个共价键 D．1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子，是由共价键的饱和性决定的 答案：D 解析：只有2个s原子轨道重叠形成的共价键没有方向性，其他原子轨道重叠形成的共价键都有方向性，故A错误；非金属元素的原子形成的共价键数目一般等于该原子的外围电子数，不能说一定等于该元素原子的外围电子数，故B错误；CH4分子中，C原子与H原子形成了4个共价键，C错误；N原子最外层2p轨道上共有3个未成对电子，1个N原子可以与3个H原子结合形成NH3，此时共价键饱和，D正确。 5．观察下面原子轨道重叠情况，下列说法正确的是(　　) A．s轨道与p轨道取向适当时发生重叠可形成σ键(如图甲) B．s轨道与p轨道取向适当时发生重叠可形成π键(如图乙) C．在图甲中，阴影区域的电子云最稀疏 D．只有s轨道与p轨道可形成σ键，p轨道之间只能形成π键 答案：A 解析：s轨道与p轨道不能形成π键，故B错误；图甲中的阴影区域应是电子云最密集的地方，故C错误；p轨道之间如果以“头碰头”形式重叠可形成σ键，若为“肩并肩”形式重叠则形成π键，故D错误。 6．对σ键和π键的认识不正确的是(　　) A．σ键和π键不属于共价键，是另一种化学键 B．p­p π键的电子云为镜面对称图形 C．σ键可以单独存在，π键不可以单独存在 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 答案：A 解析：σ键和π键都是共价键。 7．下列物质的分子中既有σ键又有π键，并含有非极性键的是(　　) ①NH3　②N2　③H2O　④HCl　⑤C2H4　⑥C2H2 A．②⑤⑥ B．①⑤⑥ C．②③④ D．②④⑥ 答案：A 8．下列关于化学键的说法正确的是(　　) A．s­s σ键与s­p σ键的电子云对称性不同 B．物质只有发生化学变化时才会有化学键的断裂 C．成键的原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固 D．非金属元素之间形成的化合物中只含有共价键 答案：C 解析：s­s σ键与s­p σ键的电子云图形都是轴对称的，A错误；有的物质溶于水或加热熔融时也会有化学键的断裂，B错误；NH4Cl中不仅含有共价键，还有离子键，D错误。 9．下列不能形成配位键的组合是(　　) A．Ag＋、NH3 B．H2O、H＋ C．Co3＋、CO D．Ag＋、H＋ 答案：D 解析：配位键的形成条件必须是一方能提供孤电子对，另一方能提供空轨道，A、B、C三项中，Ag＋、H＋、Co3＋能提供空轨道，NH3、H2O、CO能提供孤电子对，所以能形成配位键，而D项Ag＋与H＋都只能提供空轨道，而无法提供孤电子对，所以不能形成配位键。 10．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。 11．硝基胍的结构简式如图所示(“→”是一种特殊的共价单键，属于σ键)。下列说法正确的是(　　) A．硝基胍分子中只含极性键，不含非极性键 B．N原子间只能形成σ键 C．硝基胍分子中σ键与π键的个数比是5∶1 D．10.4 g硝基胍中约含有11×6.02×1023个原子 答案：C 解析：分子中N—N键为非极性键，A错误；N原子间可以形成σ键和π键，B错误；硝基胍的分子式为CN4H4O2，相对分子质量为104，10.4 g该物质的物质的量为0.1 mol，约含有0.1×11×6.02×1023个原子，D错误。 12．由短周期前10号元素组成的物质T和X，有如图所示的转化。X不稳定，易分解。下列有关说法正确的是(　　) A．T转化为X的过程中，断裂和形成的共价键类型相同 B．等物质的量的T、X分子中含有π键的数目均为NA 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．T分子中只含有极性键，X分子中既含有极性键又含有非极性键 答案：A 解析：由X、T的球棍模型和性质可知，T为HCHO，X为H2CO3，对比二者结构的变化可知，断裂和形成的共价键都是极性键(或σ键)，A正确；等物质的量并不一定是1 mol，B错误；X分子中含有的σ键个数为5，T分子中含有的σ键个数为3，C错误；T、X分子中均只含有极性键，无非极性键，D错误。 二、非选择题 13．现有以下物质：①HF　②Cl2　③H2O　④N2　⑤C2H4　⑥C2H6　⑦H2　⑧H2O2。 按要求回答下列问题(填序号)： (1)只含有极性键的是________；只含有非极性键的是________；既含有极性键，又含有非极性键的是________。 (2)只含有σ键的是________________；既含有σ键又含有π键的是________。 (3)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是________。 (4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是________。 答案：(1)①③　②④⑦　⑤⑥⑧ (2)①②③⑥⑦⑧　④⑤ (3)⑦　(4)②④⑤⑥⑧ 解析：(1)①中H—F键、③中H—O键属于极性键；②中Cl—Cl键、④中N≡N键、⑦中H—H键属于非极性键；⑤中C—H键属于极性键，C===C键属于非极性键，⑥中C—H键属于极性键，C—C键属于非极性键，⑧中H—O键属于极性键，O—O键属于非极性键。 (4)②中Cl—Cl键、④中N≡N键、⑤中C===C键、⑥中C—C键、⑧中O—O键都含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键。 14．下面是A～G七种元素的电子排布： ( 元 素 电 子 排 布 电 子 层 ) A B C D E F G K 1 2 2 2 2 2 2 L 4 5 6 8 8 8 M 1 3 7 试根据由上述元素组成的物质的化学式回答下列问题。 (1)写出一种常见的由非极性键形成的双原子分子：________。 (2)写出一种由极性键形成的双原子分子：________。 (3)写出一种由极性键形成的三原子分子：________。 (4)写出一种由三种元素形成的既含离子键又含共价键的化合物：________，其电子式为________________。 (5)写出一种既含离子键又含非极性键的化合物：________，其电子式为________________。 答案：(1)H2(合理即可，下同) (2)HCl　(3)HCN (4)NaOH　 (5)Na2O2　 解析：根据各原子的电子排布可推知：A为H、B为C、C为N、D为O、E为Na、F为Al、G为Cl。 (1)由同种非金属元素形成的双原子分子中含有非极性键，有H2、N2、O2、Cl2。 (2)由极性键形成的双原子分子有HCl、CO、NO。 (3)由极性键构成的三原子分子有HCN、CO2、HClO、H2O等。 15．a、b、c、d为四种由短周期元素组成的物质，它们的构成微粒(化学式)中都含有14个电子，且四种物质中均只含共价键。试回答下列问题： (1)a是单质，可用作半导体材料，则构成a物质的原子的核外电子排布式为____________。 (2)b是双核化合物，常温下为无色无味的气体，则b的化学式为________。 (3)c是双核单质，其电子式为________，c分子中所含共价键类型为________(填“极性键”或“非极性键”)。 (4)d是四核化合物，其结构式为________，1个d分子中含有________个σ键，________个π键，其中σ键的强度________(填“>”“<”或“＝”)π键的强度，原因是______________________________________________________。 答案：(1)1s22s22p63s23p2　(2)CO (3) 　非极性键 (4)H—C≡C—H　3　2　>　形成σ键的原子轨道的重叠程度比π键的大，形成的共价键强 解析：a是单质，可用作半导体材料，且化学式中含有14个电子，则a是Si；b是双核化合物，化学式中含有14个电子，且常温下为无色无味的气体，则b为CO；c是双核单质，每个原子中含有7个电子，则C为N2；d是四核化合物，即4个原子共有14个电子，则d为C2H2，C2H2的结构式为H—C≡C—H，1个C2H2分子中含有3个σ键，2个π键。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$