第二章 第一节 第一节 共价键（讲义及解析）-2024-2025学年高二化学选择性必修2（人教版2019）

选修二.物质结构与性质(周星星·化学） 第二章 分子结构与性质 第一节 共价键 一、共价键 1．共价键的形成 (1)概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键 (2)成键的粒子：一般为非金属原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子 (3)成键的实质：原子间通过共用电子对(即原子轨道重叠)产生的强烈作用 (4)成键条件：非金属元素的原子最外层未达到饱和状态(即8电子稳定结构)，相互间通过共用电子对形成共价键 ①同种或不同种非金属元素的原子的结合，如：H2、O2、CO2、H2O ②部分金属元素的原子和非金属原子结合，如：AlCl3、BeCl2 (5)存在范围 ①非金属单质分子(稀有气体除外)，如：H2、O2、N2、Cl2 ②非金属形成的化合物中，如：CO2、H2O、H2SO4、NH3、CH4 ③部分离子化合物中，如：NaOH、Na2SO4、NH4NO3 ④某些金属和非金属形成的化合物中，如：AlCl3、BeCl2 (6)共价键表示方法 ①用电子式表示：用小黑点(或×)表示最外层电子，如： ②用结构式表示：用一根短线来表示一对共用电子对，如：H－H (7)共价键的形成过程 ①用电子式表示H2的形成过程： ②用原子轨道描述氢原子形成氢分子的过程 原子轨道在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了 2．共价键的特征 (1)饱和性：按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性，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H3、H2Cl、Cl3等分子，水的分子式是H2O而不能是OH或H3O或HO2等 ①用电子排布图表示HF分子中共用电子对的形成如下： ②氢、卤原子只有一个未成对电子，只形成1个价键：－H、－X ③氧、硫原子有2个未成对电子，总是形成两个价键：＝O或－O－ ④氮原子有3个未成对电子，与C、H等电负性比氮小的元素的原子成键时总是形成三个价键 ⑤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 (2)方向性：除s轨道是球形对称外，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，原子轨道重叠的愈多，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，所以共价键具有方向性，如图所示： ①共价键的方向性决定了分子的立体构型 ②并不是所有共价键都具有方向性，如两个s电子形成共价键时就没有方向性 3．共价键的分类 【对点训练1】 1．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．共价键原子的大小 D．共价键的稳定性 2．下列表示原子间形成共价键的化学用语正确的是(　　) A． B． C． D． 3．下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是(　　) A．H2O2(过氧化氢)：H—O===O—H B．N2H4(肼)： C．C2H5SH(乙硫醇)： D．SiHCl3(三氯氢硅)： 4．下列物质的化学式和结构式中，从成键情况看不合理的是(　　) A．CH3N： B．CH4S： C．CH2SeO： D．CH4Si： 5．对三硫化四磷分子的结构研究表明，该分子中没有不饱和键，且各原子的最外层均已达到了8个电子的稳定结构。则一个三硫化四磷分子中含有的共价键个数是(　　) A．7个 B．9个 C．19个 D．不能确定 二、共价键类型——σ键和π键(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类) 1．σ键 (1)σ键的形成：沿键轴(两原子核的连线)方向以“头碰头”的方式发生原子轨道重叠，轨道重叠部分呈圆柱形对称沿着键轴分布，具有轴对称特征的共价键称为σ键 (2)σ键的类型：根据成键电子原子轨道的不同，σ键可分为s－s σ键、s－p σ键、p－p σ键 ①s－s σ键：两个成键原子均提供s轨道形成的共价键 ②s－p σ键：两个成键原子分别提供s轨道和p轨道形成的共价键 ③p－p σ键：两个成键原子均提供p轨道形成的共价键 (3)σ键的特征 ①以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称 ②形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强的稳定性 (4)σ键的存在：共价单键为σ键；共价双键和共价三键中存在一个σ键 2．π键 氮分子形成示意图 氮分子的2个px单电子沿着x－x轴方向形成p－p σ键后，由于py、pz原子轨道垂直于px所在的平面，py、pz的单电子不可能再沿着(y，z)轴的方向以“头碰头”形成σ键，而只能是以“肩并肩”的方式重叠，我们把这种以“肩并肩”的方式重叠的共价键叫π键 (1)π键的形成：由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成，重叠形成的电子云由两块形成，分别位于两原子核构成的平面两侧，互为镜像而具有镜像对称特征的共价键称为π键，形成π键的电子称为π电子，p轨道和p轨道形成π键的过程如图所示 (2)π键的特征 ①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，这种特征称为镜面对称 ②形成π键时原子轨道重叠程度比形成σ键时小，π键没有σ键牢固 ③以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子并不能单独旋转，π键不能旋转，若旋转则会破坏π键 (3)π键的存在：π键通常存在于双键或三键中 注意 ①s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因s轨道是球形的，故s轨道与s轨道形成σ键时，无方向性。两个s轨道只能形成σ键，不能形成π键 ③两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键 ④σ键和π键总称价键轨道，但分子形成共价键时，先形成σ键后才形成π键 3．判断σ键、π键的一般规律 共价单键为σ键；共价双键中有一个σ键，另一个是π键；共价三键由一个σ键和两个π键构成 观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构回答 (1)乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键组成？ 乙烷分子由7个σ键组成；乙烯分子由5个σ键和1个π键组成；乙炔分子由3个σ键和2个π键组成 (2)乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼呢？ 乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含有1个和2个π键，π键原子轨道重叠程度小，不稳定，容易断裂。而乙烷中没有π键，σ键稳定，不易断裂 4．σ键与π键的比较 键的类型 比较项目 σ键 π键 概念 形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠 形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“肩并肩”的方式重叠 原子轨道重叠方式 头碰头 肩并肩 原子轨道重叠部位 两原子核之间，在键轴处 键轴上方和下方，键轴处为零 原子轨道重叠程度 大 小 特征(电子云形状) 原子轨道重叠部分沿键轴呈轴对称 原子轨道重叠部分分别位于两原子核构成平面的两侧，呈镜面对称 类型 s－s σ键、s－p σ键、p－p σ键 p－p π键 键的性质 σ键可沿键轴自由旋转，不易断裂 π键不能旋转，易断裂 键的强度 较大 较小 化学活泼性 不活泼 活泼 示意图 存在的情况 能单独存在，可存在于任何含共价键的分子中 不能单独存在，必须与σ键共存，可存在于双键和三键中 【对点训练2】 1．下列有关σ键和π键的说法错误的是(　　) A．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者 B．当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键 C．有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键 D．在分子中，化学键可能只有π键而没有σ键 2．在N2F2分子中，所有原子均符合8电子稳定结构，则该分子中两个氮原子之间的键型构成是(　　) A．仅有一个σ键 B．仅有一个π键 C．一个σ键，一个π键 D．一个σ键，两个π键 3. 下列分子既不存在s-p σ键，也不存在p-p π键的是(　　) A．HCl B．HF C．SO2 D．SCl2 4．根据氢原子和氟原子的核外电子排布，对F2和HF分子中形成的共价键描述正确的是(　　) A．两者都为s－s σ键 B．两者都为p－p σ键 C．前者为p－p σ键，后者为s－p σ键 D．前者为s－s σ键，后者为s－p σ键 5．有以下物质：①HF ②Cl2 ③H2O ④N2 ⑤C2H4 ⑥C2H6 ⑦H2 ⑧H2O2 ⑨HCN(H—C≡N)。 (1)只有σ键的是 (填序号，下同)；既有σ键又有π键的是 。 (2)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是 。 (3)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p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 。 三、键参数——键能、键长与键角 1．键能 (1)概念：气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。键能通常是298.15 K、100 kPa条件下的标准值，单位是kJ·mol－1 (2)意义：共价键的键能越大，共价键就越不容易断裂，成键原子间的结合就越牢固。结构相似的分子，键能越大，分子越稳定 (3)共价键强弱的判断：成键原子的原子半径越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定 (4)键能的应用 ①判断共价键的稳定性：原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，释放能量越多，所形成的共价键键能越大，共价键越稳定 ②判断分子的稳定性：一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定 ③计算化学反应的反应热：在化学反应中，旧化学键的断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，因此反应焓变与键能的关系为ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和 ΔH＜0时，为放热反应；ΔH＞0时，为吸热反应 2．键长 (1)概念：构成化学键的两个原子的核间距，因此原子半径决定共价键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短 (2)键长的应用：一般共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定，分子越稳定 (3)键长的比较方法 ①根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短 ②根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长＞双键键长＞三键键长 3．键角 (1)概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角 (2)应用：在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角影响着共价分子的空间结构 (3)常见分子的键角与分子空间结构 化学式 键角图解 键角 空间结构 CO2 180° 直线形 NH3 107°18′ 三角锥形 H2O 104.5° V形 BF3 120° 平面三角形 CH4 109°28′ 正四面体形 注意 ①并不是所有共价键都存在三个键参数，如双原子分子中不存在键角 ②由分子构成的物质，其熔沸点与共价键的键长和键能无关 ③并非所有的共价键都满足“键长越小，键能越大” 如卤素单质分子中的键长：F—F＜Cl—Cl，但键能F—F＜Cl—Cl ④键长和键角的数值可以通过晶体的X射线衍射实验获得 【对点训练3】 1．键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述正确的是(　　) A．键角是描述分子空间结构的重要参数 B．因为H—O的键能小于H—F的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱 C．H—F的键长是H—X中最长的 D．碳碳三键和碳碳双键的键能分别是单键键能的3倍和2倍 2．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p－p σ键 D．H－F的键能是H－X中最小的 3．能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是(　　) A．任意两个键的夹角为120° B．B—F是非极性共价键 C．三个B—F的键能相同 D．三个B—F的键长相等 4．下列事实不能用键能的大小来解释的是(　　) A．N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化学反应 C．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱 D．F2比O2更容易与H2反应 5．已知N2＋O2===2NO为吸热反应，ΔH＝＋180 kJ·mol－1，其中N≡N、O==O的键能分别为946 kJ·mol－1、498 kJ·mol－1，则N—O的键能为(　　) A．1 264 kJ·mol－1 B．632 kJ·mol－1 C．316 kJ·mol－1 D．1 624 kJ·mol－1 1．下列说法正确的是(　　) A．含有共价键的化合物一定是共价化合物 B．由共价键形成的分子一定是共价化合物 C．分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物 D．只有非金属原子间才能形成共价键 2．下列不属于共价键成键因素的是(　　) A．共用电子对在两原子核之间高概率出现 B．共用的电子必须配对 C．成键后体系能量降低，趋于稳定 D．两原子体积大小要适中 3．下列各组物质中，所有化学键都是共价键的是(　　) A．H2S和Na2O2 B．H2O2和CaF2 C．NH3和N2 D．HNO3和NaCl 4．下列电子式书写错误的是(　　) A．甲烷　 B．氟化钠　 C．过氧化氢　 D．BF3　 5．下图表示氢原子的电子云重叠示意图。以下各种说法中错误的是(　　) A．图中电子云重叠意味着电子在核间出现的机会多 B．氢原子的核外的s轨道重叠形成共价键 C．氢原子的核外电子呈云雾状，在两核间分布得密一些，将两核吸引 D．氢原子之间形成σ键，s-s σ键没有方向性 6．下列说法正确的是(　　) A．Cl2是双原子分子，H2S是三原子分子，这是由共价键的方向性决定的 B．H2O与H2S的空间结构一样是由共价键的饱和性决定的 C．并非所有的共价键都有方向性 D．两原子轨道发生重叠后，电子在两核间出现的概率减小 7．下列对于乙烯中化学键的分析中正确的是(　　) A．在乙烯分子中有一个σ键、一个π键 B．乙烯在发生加成反应时，断裂的是碳原子间的σ键 C．乙烯可以在一定条件下制得氯乙烯，在该过程断裂的是C—H σ键 D．乙烯分子中的σ键关于镜面对称 8．下列说法正确的是(　　) A．π键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的 B．σ键是镜面对称，而π键是轴对称 C．乙烷分子中的共价键全为σ键，而乙烯分子中含σ键和π键 D．H2分子中只含σ键，而Cl2分子中还含π键 9．关于σ键和π键的形成过程，下列说法不正确的是(　　) A．HCl分子中的σ键为两个s轨道“头碰头”重叠形成 B．N2分子中的π键为p-p π键，π键不能绕键轴旋转 C．CH4中的碳原子为sp3杂化，4个sp3杂化轨道分别与氢原子s轨道形成σ键 D．乙烯(CH2==CH2)中的碳碳之间形成了1个σ键和1个π键 10．下列分子中存在的共价键类型完全相同(从σ键、π键的形成方式角度分析)的是(　　) A．CH4与NH3 B．C2H6与C2H4 C．H2与Cl2 D．Cl2与N2 11．具有下列电子排布式的原子中，不能形成π键的是(　　) A．1s22s22p63s23p4 B．1s22s22p3 C．1s22s22p63s1 D．1s22s22p2 12．下列物质中σ键和π键数目比为1∶2的是(　　) A．O2 B．HCN C．CO2 D．N2 13．P元素的价电子排布为3s23p3，P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5，对此判断正确的是(　　) A．磷原子最外层有三个未成对电子，故只能结合三个氯原子形成PCl3 B．PCl3分子中的P—Cl键含有π键 C．PCl5分子中的P—Cl键都是π键 D．磷原子最外层有三个未成对电子，但是能形成PCl5，说明传统的价键理论存在缺陷 14．丁烯二酸(HOOCCH===CHCOOH)分子结构中含有σ键、π键的个数分别是(　　) A．4个σ键，1个π键 B．11个σ键、3个π键 C．4个σ键、3个π键 D．9个σ键、5个π键 15．关于键长、键能和键角，下列说法错误的是(　　) A．键角是描述分子空间结构的重要参数 B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C．C==C键能等于C—C键能的2倍 D．因为O—H的键能小于H—F的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强 16．氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，性质与卤素相似，下列叙述正确的是(　　) A．不和氢氧化钠溶液发生反应 B．分子中N≡C的键长大于C≡C的键长 C．分子中既有极性键，又有非极性键 D．分子中含有2个σ键和4个π键 17．H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g)⇋2HI(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) 已知：(a、b、c均大于零) A．H2、I2和HI分子中的化学键都是非极性共价键 B．断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a) kJ C．相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)总能量小于2 mol HI (g)的总能量 D．向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量为2a kJ 18．下列有关化学键类型的叙述正确的是(　　) A．化合物NH5所有原子最外层均满足2个或8个电子的稳定结构，则1 mol NH5中含有5NA个N—H σ键(NA表示阿伏加德罗常数的值) B．乙烯酮的结构简式为CH2==C==O，其分子中含有极性共价键和非极性共价键，且σ键与π键数目之比为1∶1 C．已知乙炔的结构式为H—C≡C—H，则乙炔中存在2个σ键(C—H)和3个π键(C≡C) D．乙烷分子中只存在σ键，不存在π键 19．回答下列问题。 (1)1 mol CO2中含有的σ键数目为________ (2)HCN的结构式为H—C≡N，则该分子中σ键与π键数目之比为___________ (3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应为N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)，若该反应中有4 mol N—H键断裂，则形成的π键有________ mol (4)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子，该分子中σ键与π键的个数比为___________ (5)1 mol乙醛分子中含σ键的数目为________，1个CO(NH2)2分子中含有σ键的个数为________ (6)如下图所示的分子中，有________个σ键，________个π键 (7)X、Y、Z是元素周期表中的短周期元素，其中X、Y同周期，Y、Z同主族，Y原子最外层p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数，X原子最外层的p能级中只有一个轨道填充了2个电子，而且这三种元素可以形成化合物YX2、ZX2。根据上述信息回答下列问题： ①写出下列元素符号：X________，Y________，Z________ ②YX2分子中含________个σ键，含________个π键 20．a、b、c、d为四种由短周期元素组成的中性粒子，它们都有14个电子，且b、c、d都是共价型分子。回答下列问题： (1)a单质可由原子直接构成，a单质可用作半导体材料，其原子核外电子排布式为_____________________ (2)b是双核化合物，常温下为无色无味气体，b的化学式为__________，人一旦吸入b气体后，就易引起中毒，是因为_______________________________________________________________________而中毒 (3)c是双核单质，写出其电子式_________，c分子中所含共价键的类型为__________(填“极性键”或“非极性键”) (4)d是四核化合物，其结构式为____________________；d分子内所含σ键的数目是_____，π键的数目是______，σ键的强度比π键的强度________，原因是______________________________________________ 21．有三种物质AC2、B2C2、AD4，元素A在自然界中形成的物质种类最多；元素B的单质能在C的气态单质中剧烈燃烧，火焰呈黄色，并生成淡黄色固体B2C2；元素D的负一价阴离子的电子层结构与氩原子相同，则： (1)A、B、C、D的元素名称分别是________、________、________、________ (2)AD4分子中含有的共价键类型为________(填“σ键”或“π键”) (3)D的负一价阴离子的电子排布式为________，B2C2的电子式为________，属于 (填“离子化合物”或“共价化合物”) 22．根据氢气分子的形成过程示意图(如下图)回答问题： (1)H—H的键长为 ，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是 。 (2)下列说法中正确的是________(填字母)。 A．氢气分子中含有一个π键 B．由①到④，电子在核间出现的几率增大 C．由④到⑤，必须消耗外界的能量 D．氢气分子中含有一个极性共价键 (3)几种常见化学键的键能如下表： 化学键 Si—O H—O O==O Si—Si Si—C 键能/(kJ·mol－1) 460 464 498 176 x 请回答下列问题： ①比较Si—Si与Si—C的键能大小：x________(填“>”“<”或“＝”)176。 ②H2被称为21世纪人类最理想的燃料，而更有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。试计算：每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为 ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为 。 答案及解析 【对点训练1】 1．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，饱和性则决定原子形成分子时相互结合的数量关系，B正确。 2．D。解析：H2O2为共价化合物，电子式不应带“[]”，不为阴、阳离子，选项A错误；HF为共价化合物，电子式不应带“[]”，不为阴、阳离子，选项B错误；NH3为共价化合物，结构式中未共用的孤电子对不用画出，选项C错误；H2O为共价化合物，氢氧原子各形成一对共用电子对，选项D正确。 3．A。解析：由共价键的饱和性可知：C、Si均形成4个共价键，H形成1个共价键，N形成3个共价键，O、S均形成2个共价键。A项中O原子间是双键，且每个氧原子与1个氢原子再形成1个单键，即每个氧原子形成3个共价键，与其饱和性不相符。 4．D。解析：根据价键理论，C、Si需要形成四个价键，N、P形成三个价键，O、Se形成两个价键，H、Cl、F、Br形成一个价键。 5．B。解析：三硫化四磷分子中没有不饱和键，且各原子的最外层均已达到了8电子的稳定结构，P元素可形成3个共价键，S元素可形成2个共价键，因此一个三硫化四磷分子中含有的共价键个数为＝9个。 【对点训练2】 1．D。解析：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A正确；原子形成分子，优先头碰头重叠，则先形成σ键，可能形成π键，故B正确；单键为σ键，而双键、三键中有σ键和π键，则有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键，如HCl，故C正确；共价键中一定含σ键，则在分子中，化学键可能只有σ键，而没有π键，故D错误。 2．C。解析：由题给条件所有原子均符合8电子稳定结构可知，其结构式应为F—N==N—F，则两个氮原子之间为氮氮双键，含有一个σ键，一个π键。 3．D解析　共价键是两个原子轨道以“头碰头”或“肩并肩”重叠形成的，s和p轨道以“头碰头”重叠可形成s-p σ键，p轨道之间以“头碰头”重叠可形成p-p σ键，p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成p-p π键。HCl分子中存在s-p σ键，故A错误；HF分子中存在s-p σ键，故B错误；SO2分子中存在p-p σ键和p-p π键，故C错误；SCl2分子中只存在p-p σ键，故D正确。 4．C。解析：H原子的1个电子排布在1s轨道，F原子的最外层7个电子排布在2s、2p轨道，F2分子中共价键是p－p σ键，而HF分子中是H原子的1s轨道与F原子的2p轨道“头碰头”重叠，形成s－p σ键。 5．(1)①②③⑥⑦⑧　④⑤⑨ (2)⑦ (3)①③⑤⑥⑧⑨ (4)②④⑤⑥⑧⑨ 解析　(1)单键只有σ键，双键或三键才含有π键，故只有σ键的是①②③⑥⑦⑧；既有σ键又有π键的是④⑤⑨。 (2)H原子只有s轨道，题给物质中含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的只有H2。 (3)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的有①③⑤⑥⑧⑨。 (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，说明构成这种σ键的原子中一定没有H原子，故正确答案为②④⑤⑥⑧⑨。 【对点训练3】 1．A 解析　当物质分子内有多个化学键时，化学键之间的夹角叫键角，它反映了分子内原子的空间分布情况，因此键角是描述分子空间结构的重要参数，A正确；O2分子内两个O原子形成2对共用电子对，结合力强，断裂吸收的能量高，而F2内的2个F原子形成1对共用电子对，结合力相对O2来说弱，断裂吸收的能量低，因此与H2反应F2更容易发生反应，而O2相对来说弱，即F2比O2与H2反应的能力强，B错误 2．A。解析：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s－p σ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。 3．A。解析：当键角为120°时，BF3的空间结构为平面三角形，故分子中四个原子共面。 4．B。解析：由于N2分子中存在三键，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，其氢化物中的化学键键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以热稳定性逐渐减弱；由于H—F的键能大于H—O，所以二者相比较，更容易生成HF。 5．B。解析：反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，即946 kJ·mol－1＋ 498 kJ·mol－1－2x＝180 kJ·mol－1，解得x＝632 kJ·mol－1。 1．C。解析：在离子化合物中也有共价键，如NaOH；由不同元素的原子形成的共价键分子是共价化合物，由相同元素的原子形成的共价键分子是单质，如H2、Cl2等；对于D项，也存在金属元素的原子与非金属元素的原子间形成共价键的化合物，如AlCl3等。 2．D。解析：两原子形成共价键时，电子云发生重叠，即电子在两核之间出现的概率更大；两原子电子云重叠越多，键越牢固，体系的能量也越低；原子的体积大小与能否形成共价键无必然联系。 3．C。解析：A项，Na2O2中既有离子键又有O—O共价键，不正确；B项，CaF2中只有离子键，不正确；D项，NaCl属于离子化合物，没有共价键。 4．D。解析：甲烷为共价化合物，碳原子与氢原子之间形成1对电子对，A正确；氟化钠为离子化合物，钠原子失去1个电子变为钠离子，而氟原子得到1个电子最外层变为8电子，带有1个单位的负电荷，B正确；过氧化氢为共价化合物，两个氧原子成键形成1对电子对，氧原子与氢原子形成1对电子对，C正确；三氟化硼是共价化合物，没有电子的得失，D错误。 5．C。解析：电子云是对核外电子运动状态的一种形象描述，并不是指电子呈云雾状，图中“小黑点”的疏密只表示电子出现概率的大小，A正确；氢原子的核外的s轨道重叠形成共价键，B正确；根据A中分析可知C错误；因s轨道是球形的，故s轨道和s轨道形成σ键时，无方向性，即s-s σ键没有方向性，D正确。 6．C。解析：Cl2是双原子分子，H2S是三原子分子，这是由共价键的饱和性决定的，A不正确；H2O与H2S的空间结构一样是由中心原子含有的孤电子对决定的，与共价键的饱和性无关系，B不正确；例如氢气中的共价键没有方向性，C正确；两原子轨道发生重叠后，电子在两核间出现的概率增大，D不正确。 7．C。解析：在乙烯分子中存在4个C—H σ键和1个C—C σ键，同时还含有1个C—C π键，A错误；由于σ键要比π键稳定，故乙烯在发生加成反应时断裂的是C—C π键，B错误；由乙烯制得氯乙烯可看作是乙烯中的一个氢原子被氯原子取代，故断裂的是C—H σ键，C正确；σ键是轴对称，D错误。 8．C。解析：π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的，故A错误；σ键是轴对称，而π键是镜面对称，故B错误；乙烷分子的结构简式为CH3CH3，分子中全为σ键，而乙烯分子的结构简式为CH2===CH2，分子中含σ键和π键，故C正确；H2分子、Cl2分子中的共价键都为单键，分子中只含σ键，故D错误。 9．A。解析：HCl分子中的σ键由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“头碰头”重叠形成，故A错误；N2分子中p轨道与p轨道通过“肩并肩”重叠形成p-p π键，π键为镜面对称，不能绕键轴旋转，故B正确；CH4中的碳原子为sp3杂化，碳原子的4个sp3杂化轨道分别与氢原子s轨道重叠，形成C—H σ键，故C正确；CH2==CH2中的碳碳之间形成双键，双键中有1个σ键和1个π键，故D正确。 10．A。解析：分子中全是s-p σ键，A正确；C2H6只存在σ键，而C2H4存在σ键和π键，B错误；H2为s-s σ键，Cl2为p-p σ键，C错误；Cl2中只存在σ键，而N2中存在σ键和π键，D错误。 11．C。解析：根据电子排布式可知四种原子分别是S、N、Na、C，其中Na是活泼金属，在化学反应中易失去一个电子，形成的是离子键，而π键是共价键中的一种，S、N、C均能形成π键。 12．D。解析：O2的结构式是O===O，分子中σ键和π键数目比为1∶1，A错误；HCN的结构式是H—C≡N，分子中σ键和π键数目比为1∶1，B错误；CO2的结构式是O===C===O，分子中σ键和π键数目比为1∶1，C错误；N2的结构式是N≡N，分子中σ键和π键数目比为1∶2，D正确。 13．D。解析：PCl3的电子式为，P—Cl键都是σ键。PCl5分子中有5个P—Cl σ键，这违背了传统价键理论饱和性原则，说明传统价键理论不能解释PCl5的结构，即传统价键理论存在缺陷。 14．B。解析：分子中含有1个C===C、2个C===O、2个C—H、2个C—O、2个C—C和2个O—H键，其中C===C、C===O含有1个σ键和1个π键，则分子中含有11个σ键和3个π键。 15．C。解析：C==C由一个σ键和一个π键构成，C—C为σ键，二者键能不是2倍的关系，C项错误；原子半径：O＞F，键长：O—H＞H—F，键能：H—O＜H—F，形成化学键时放出的能量：H—O＜H—F，化学键H—F更稳定，O2、F2跟H2反应的能力F2更强，D项正确。 16．C。解析：氰气性质与卤素相似，能和氢氧化钠溶液发生反应，故A错误；同一周期元素中，原子半径随着原子序数的增大而减小，原子半径越大其键长越长，碳原子半径大于氮原子，所以氰分子中C≡N的键长小于C≡C的键长，故B错误；该分子的结构式为N≡C—C≡N，该分子中含有3个σ键、4个π键，故D错误。 17．B 解析：HI分子中共价键是由不同种非金属形成的，属于极性共价键，A错误；反应热等于断键吸收的能量与形成化学键放出的能量的差值，则－a＝b＋c－2x，解得x＝，所以断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a) kJ，B正确；该反应是放热反应，则相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)总能量大于2 mol HI (g)的总能量，C错误；该反应是可逆反应，则向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量小于2a kJ，D错误。 18．D 19．(1)2NA(或1.204×1024)　 (2)1∶1　 (3)3　 (4)5∶1　 (5)6NA(或3.612×1024)　7 (6)10　3　 (7)①O　C　Si　②2　2 解析：(1)CO2的结构式为O===C===O，则1 mol CO2中含有的σ键数目为2NA。(2)HCN的结构式为H—C≡N，分子中含2个σ键和2个π键，则HCN分子中σ键与π键数目之比为1∶1。(3)该反应中有4 mol N—H键断裂，则有1 mol N2H4(l)发生反应，同时生成1.5 mol N2(g)和2 mol H2O(g)，1个N2(g)分子中含有2个π键，H2O(g)分子中不含π键，故形成的π键为3 mol。(4)1个H原子含有1个电子，1个C原子含有6个电子，若C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子，则该分子为C2H4，其结构简式为CH2===CH2，故该分子中σ键与π键的个数比为5∶1。(5)乙醛的结构简式为CH3CHO，则1 mol乙醛分子中含6 mol σ键，即6NA个；CO(NH2)2的结构简式为，故1个CO(NH2)2分子中含有7个σ键。 (6)该分子中有6个C—H、2个C—C、1个C==C、1个C≡C，单键全是σ键，双键中有1个σ键和1个π键，三键中有1个σ键和2个π键，故该分子中共有10个σ键和3个π键，故选C。(7)①X、Y、Z元素的符号分别是O、C、Si。②CO2分子的结构式为O==C==O，故其中含2个σ键，含2个π键。 20．(1)1s22s22p63s23p2 (2)CO　CO一旦被吸入肺里后，会与血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白丧失输送氧气的能力 (3)　非极性键 (4)H—C≡C—H　3　2　大　形成σ键的原子轨道的重叠程度比π键的重叠程度大，形成的共价键强 解析：(1)a单质可由原子直接构成，a单质可用作半导体材料，因此是单质硅。(2)b是双核化合物，常温下为无色无味气体，则b是一氧化碳，化学式为CO。(3)c是双核单质，因此c是氮气。(4)d是四核化合物，有14个电子，d是乙炔，其结构式为H—C≡C—H。 21．(1)碳　钠　氧　氯　 (2)σ键　 (3)1s22s22p63s23p6　　离子化合物 解析：A在自然界中形成的物质种类最多，是碳元素；淡黄色固体B2C2是Na2O2，即B为Na，C为氧；元素D的负一价阴离子电子层结构与氩原子相同，D为Cl，据此回答问题。 22．(1)74 pm　①⑤②③④　(2)BC　(3)①>　②121 500 kJ　990 kJ 解析　(1)可以直接从题图上有关数据得出，H—H的键长为74 pm；体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。(2)氢气分子中含有1个σ键，A错；共价键的本质就是高概率地出现在原子间的电子与原子间的电性作用，B正确；④已经达到稳定状态，C正确；氢气分子中含有一个非极性共价键，D错。(3)①Si—Si的键长比Si—C的键长长、键能小。②由题图可知H—H的键能为436 kJ·mol－1，每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为1 000 g ÷ 2 g·mol－1× (464 kJ·mol－1×2－436 kJ·mol－1－498 kJ·mol－1×)＝121 500 kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为460 kJ·mol－1×4 mol－498 kJ·mol－1×1 mol－176 kJ·mol－1×2 mol＝990 kJ。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $$