2.1 共价键 -【固本强基】2024-2025学年高二化学同步精品讲与练（人教版2019选择性必修2）

第二章 分子结构与性质 第一节　共价键 模块导航：[学习目标]→[思维导图]→[核心知识梳理]→[典例分析]→[基础达标训练]→ [能力提升训练] [学习目标]　 1．了解共价键的主要类型σ键和π键。 2．了解σ键和π键的明显差别和一般规律。 3．理解键长、键能、键角等键参数的概念。 4．能运用键参数说明简单分子的某些性质。 [思维导图] [核心知识梳理]　 一、共价键 1．共价键的定义和特征 (1)定义：原子间通过共用电子对所形成的相互作用。 (2)特征：饱和性——决定分子的组成；方向性——决定分子的空间结构。 2．共价键的类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类) (1)σ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 (2)π键 形成 由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的 p­p 型 特征 ①每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称；②π键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂 (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 3．典型有机物的化学键类型 (1)乙烷的化学键 乙烷的结构简式是CH3CH3，在乙烷分子中，每个碳原子与3个氢原子形成3个σ键，2个碳原子之间形成1个σ键，所以1个乙烷分子中共有7个σ键。 (2)乙烯的化学键 乙烯的结构简式是CH2===CH2，在乙烯分子中，每个碳原子与2个氢原子形成2个σ键，2个碳原子之间形成1个σ键和1个π键，所以1个乙烯分子中共有5个σ键和1个π键。 (3)乙炔的化学键 乙炔的结构简式是CH≡CH，在乙炔分子中，每个碳原子与1个氢原子形成1个σ键，2个碳原子之间形成1个σ键和2个π键，所以1个乙炔分子中共有3个σ键和2个π键。 (4)苯的化学键 苯的分子式是C6H6，结构简式为。苯分子中的6个碳原子都以σ键与氢原子结合，每个碳原子以2个σ键与其他碳原子形成环状结构，同时，每个碳原子各有一个垂直于分子平面的p轨道，形成了一个以6个碳原子为中心的π键(称为大π键)。苯的这种结构，使任意两个相邻碳原子间形成的共价键的键能和键长完全相同。 二、键参数——键能、键长与键角 1．概念和特点 键参数 概念 特点 键能 气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值 键能越大，键越稳定 键长 构成化学键的两个原子的核间距 键长越短，键能越大，键越稳定 键角 在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角 多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性，决定分子的空间结构 2．对物质性质的影响 3．共价键参数与分子的性质 (1)一般来讲，形成共价键的两原子半径之和越小，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。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，因此，稳定性HF＞HCl＞HBr＞HI。 (2)键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。 (3)键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键角是描述分子空间结构的参数。一般来说，如果知道分子中的键角，这个分子的空间结构就确定了。 (4)键能与化学反应的能量变化关系： ①化学反应过程中，旧键断裂吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，则反应为吸热反应，吸热反应使反应体系的能量增加，故规定反应的热量变化ΔH为“＋”。 化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量小于新键形成放出的总能量，则反应为放热反应，放热反应使反应体系的能量降低，故规定反应的热量变化ΔH为“－”。 ②利用键能计算反应的热量变化：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。 [典例分析] 　知识点一　共价键的形成、特征和类型 [典例1]下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是 ①HCl   ②H2O   ③N2    ④H2O2    ⑤C2H4    ⑥C2H2 A．①②③ B．③⑤⑥ C．①③⑥ D．③④⑤⑥ 【答案】B 【详解】①HCl的结构式为：H—Cl，只含σ键； ②H2O的结构式为：H—O—H，只含σ键； ③N2的结构式为：，既含σ键，也含π键； ④H2O2的结构式为：H—O—O—H，只含σ键； ⑤C2H4的结构式为： ，既含σ键，也含π键； ⑥C2H2的结构式为：H—C≡C—H，既含σ键，也含π键； 综上所述，③⑤⑥符合题意，故B正确； 故选B。 [变式1]关于σ键和π键的说法中正确的是 A．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转 B．所有σ键的强度都比π键的强度大 C．HCl和Cl2中的共价键类型均为s-sσ键 D．杂化轨道只用于形成σ键 【答案】A 【详解】A．σ键为轴对称，π键为镜面对称，所以σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转，A正确； B．σ键不一定比π键强度大，如氮气中σ键的强度比π键强度小，B错误； C．H-Cl是氢原子1s轨道与氯原子3p轨道“头碰头”形成的，是s-pσ键，C错误； D．杂化轨道可用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子，D错误； 答案选A。 [变式2]下图是键的形成过程示意图，下列相关叙述中不正确的是 A．原子核对核外电子的吸引力促使两个原子轨道相互靠拢 B．两个原子的p轨道以“肩并肩”的方式重叠形成π键 C．每个π键有两个重叠区域，它们互为镜像，称为镜面对称 D．每个π键有一个重叠区域，其电子云密度最大，将两个原子核“黏结”在一起 【答案】D 【详解】A．从题图可知，原子核对核外电子的吸引力促使两个原子轨道相互靠拢，A正确； B．原子核对核外电子的吸引力促使两个原子轨道相互靠拢，两个原子的p轨道以“肩并肩”的方式重叠形成π键，B正确； C．从题图可知，每个π键有两个重叠区域，它们互为镜像，称为镜面对称，C正确； D．每个π键有两个重叠区域，在平面上下呈镜面对称，即有两个密度较大的重叠区域，负电荷中心吸引两个原子核，使两个原子靠近到一定距离时，核与核的正电荷、核外电子与核外电子间排斥力与吸引力相等，形成了π键，D错误。 答案选D。 [变式3]设为阿伏加德罗常数的值。下列说法中错误的是 A．分子中键和键数目之比为 B．中含有键数目为 C．中含有键 D．与中所含键数目相等 【答案】C 【详解】A．分子中含有1个碳碳双键，4个C-H单键，键和键数目之比为5:1，A正确； B．H2O的结构式H-O-H，则1molH2O中含有σ键数目为2NA，B正确； C．中含有键，C错误； D．的结构式，N2的结构式，与中所含键数目相等，D正确； 故答案为：C。 知识点二　 键参数及其应用 [典例2]关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是 A．键长越长，键能越大，共价化合物越稳定 B．通过反应物和生成物分子中键能数据可以粗略预测反应热的大小 C．键长： D．分子中的键角： 【答案】A 【详解】A．键长越长，键能越小，共价化合物越不稳定，A错误； B．反应的焓变等于反应物的总键能与生成物总键能的差，通过反应物和生成物分子中键能数据可以粗略预测反应热的大小，B正确； C．原子半径：，所以键长：，C正确； D．分子为直线形，键角为，分子为V形，键角为，键角：，D正确； 故选A。 [变式1]下列说法错误的是 A．键能是衡量化学键稳定性的参数之一，键能越大，则化学键就越牢固 B．键长与共价键的稳定性没有关系 C．键角是两个相邻共价键之间的夹角，多原子分子的键角一定，说明共价键有方向性 D．共价键是通过原子轨道重叠并共用电子对而形成的，所以共价键有饱和性 【答案】B 【详解】A．键能指气态分子中化学键解离成气态原子所吸收的能量，键能越大，意味着化学键越稳定，越不容易被打断，A正确； B．键长是形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，往往键能越大，共价键越稳定，B错误； C．相邻两个共价键之间的夹角称为键角，多原子分子的键角一定，说明共价键具有方向性，C正确。 D．元素的原子形成共价键时，当一个原子的所有未成对电子和另一些原子中自旋方向相反的未成对电子配对成键后，就不再跟其他原子的未成对电子配对成键，例如分子中，O原子有两个未成对电子，它只能跟两个H原子的未成对电子配对，因此，共价键具有饱和性，D正确； 故选B。 [变式2]下列有关共价键参数的比较中，不正确的是 A．键能： B．键长： C．分子中的键角： D．乙烯分子中碳碳键的键能：键>键 【答案】C 【详解】A．键能：单键<双键<三键，键能：，故A项正确； B．同一主族元素，从上到下，原子半径增大，原子半径：，键长：，故B项正确； C．分子中O和中C都采取不等性杂化，分子中O上有两对孤电子对，分子中C上没有孤电子对，且电子对之间斥力大小顺序如下：孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对，分子中的键角：，分子中键角为105º，分子中键角为109º28´，故C项错误； D．键为“头碰头”重叠形成，强度大，键为“肩并肩”重叠形成，强度小，乙烯分子中碳碳键的键能：键>键，故D项正确； 答案选C。 [变式3]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 【详解】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。 [基础达标训练] 1．下列分子中存在键的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据单键均为σ键，双键为一个σ键一个π键，三键为一个σ键2个π键，据此分析解题： A．H2中只存在H-H单键，故不存在π键，A不符合题意； B．NH3中只存在N-H单键，故不存在π键，B不符合题意； C．N2中只存在N≡N三键，为一个σ键2个π键，C符合题意； D．HCl中只存在H-Cl单键，故不存在π键，D不符合题意； 故选C。 2．下列关于共价键的说法正确的是 A．H2O和H2O2分子内的共价键均是s-p键 B．N2分子内的共价键电子云形状均是镜面对称 C．H2、Cl2、HCl分子内的键均无方向性 D．共价化合物一定含键，可能含键 【答案】D 【详解】A．H2O2分子内的共价键还有p-p σ键，故A错误； B．N2分子内的共价键包括σ键和π键，所以其电子云形状既有镜面对称也有轴对称，故B错误； C．Cl2、HCl分子内的σ键均有方向性，故C错误； D．共价化合物一定含键，可能含键，比如氢气只有含键，而氧气、氮气含有键，也含有键，故D正确。 综上所述，答案为D。 3．下列关于共价键的叙述，正确的是 A．键键能一定比键键能大，且键与键电子云均为镜面对称 B．键的键长比键长，键的键能是键的两倍 C．分子中有键不一定有键，有键则一定有键 D．含有键的数目为 【答案】C 【详解】A．键为“头碰头”方式重叠形成的，为轴对称，键为“肩并肩”方式重叠形成的，为镜面对称，A错误； B．键的键长比键长，键的键能大于键的键能且小于其两倍，B错误； C．键能单独存在，而键不能单独存在；分子中有键不一定有键，有键则一定有键，C正确； D．氮氮三键中含有1个键和2个键，含有键的数目为，D错误； 故选C。 4．共价键参数：键能，键长，键角。其中，决定共价键强弱的重要参数是 A．键长和键角 B．键能和键角 C．键能和键长 D．键能、键长和键角 【答案】C 【详解】键能指气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量，键能越大，意味着化学键越稳定，越不容易被破坏。键长是形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，往往键能越大,共价键越稳定。键能和键长是决定共价键强弱的重要参数。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，故答案为C。 5．某有机物的结构简式为，则该有机物分子中含有键和键的数目分别为 A．6、3 B．7、3 C．7、4 D．6、4 【答案】B 【详解】单键全部为键，双键中有1个键和1个键，三键中有1个键和2个键，故该有机物分子中键总数为7，键总数为3，B项正确。 6．下列说法中，错误的是 A．同种原子形成的分子，两个原子之间的化学键一定是共价键 B．两个非金属元素的原子之间形成的化学键一定是共价键 C．不论含氧酸还是无氧酸，分子内原子间的化学键都是共价键 D．凡是不含金属元素的化合物一定只含有共价键 【答案】D 【详解】A．同种原子形成的分子，两个原子之间不存在电子的得失，形成的化学键一定是共价键，A正确； B．两个非金属元素的原子之间只能通过共用电子对形成化学键，因此一定是共价键，B正确； C．不论含氧酸还是无氧酸，均是共价化合物，因此分子内原子间的化学键都是共价键，C正确； D．凡是不含金属元素的化合物不一定只含有共价键，例如铵盐等含有离子键，D错误； 答案选D。 7．共价键、离子键、金属键、分子间作用力都是微粒间的作用力，含有以上两种作用力的晶体是 A．SiO2 B．CCl4 C．NaCl D．金刚石 【答案】B 【详解】A．SiO2属于原子晶体，只含有共价键，故A错误； B．CCl4属于分子晶体，分子间含有分子间作用力，C和Cl之间以共价键的形式结合，故B正确； C．NaCl属于离子晶体，只含离子键，故C错误； D．金刚石属于原子晶体，只含共价键，故D错误。 故选B。 8．下列叙述中，正确的是 A．P4和NO2都是共价化合物 B．CaCl2中既有离子键，又有共价键 C．共价化合物中一定含有共价键 D．不含共价键的物质一定是离子化合物 【答案】C 【详解】A．P4为单质，不是化合物，故A错误； B．CaCl2中只含离子键，属于离子化合物，故B错误； C．共价化合物中一定且只含有共价键，故C正确； D．不含共价键的物质也可能是单质，如稀有气体，故D错误。 故选：C。 9．下列有关δ键与π键说法中，错误的是 A．氮分子中的化学键是1个σ键，2个π键 B．δ键与π键的对称性相同 C．分子中含有共价键，则至少含有一个δ键 D．含有π键的化合物与只含δ键的化合物的化学性质不同 【答案】B 【详解】A．氮气中含有氮氮三键，所以含有1个δ键，2个π键，A项正确； B．π键有三个对称面，一条二重旋转轴，一个对称中心，δ键有无数个对称面，一条∞旋转轴，一个对称中心，B项错误； C．共价单键为δ键，双键和三键中均含1个δ键，则分子中含有共价键，则至少含有一个δ键，C项正确； D．含有π键的化合物，化学键易断裂，性质较活泼，含δ键的化合物性质稳定，则化学性质不同，D项正确； 答案选B。 10．下列说法不正确的是 A．乙烯中C=C键的键能小于乙烷中C-C键的键能的2倍 B．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转 C．在气体单质中，一定有σ键，可能有π键 D．HClO中有s-p σ键和p-pσ键 【答案】C 【详解】A．碳碳双键中一个是π键，一个是σ键，碳碳单键是σ键，π键的键能一般小于σ键，所以乙烯中C=C键的键能小于乙烷中C-C键的键能的2倍，A正确； B．σ键为轴对称，可以绕键轴旋转，π键呈镜面对称，无法绕键轴旋转，B正确； C．气体单质中可能不存在化学键，如稀有气体单质中，C错误； D．H的电子排布式为1s1，O的价电子排布式为2s23p4，有2个未成对p电子，Cl的价电子排布式为3s23p5，有1个未成对p电子，则HClO分子内氧原子分别和氢、氯原子共用1对电子对，O-H为s-p σ键、O-Cl为p-pσ键，D正确； 答案为C。 [能力提升训练] 11．下列有关说法不正确的是 A．、、分子中的键角依次增大 B．、、分子中的键长依次增大 C．、、分子中的键能依次减小 D．、、分子的稳定性依次减弱 【答案】A 【详解】A．、、分别为正四面体形(109°28′)、三角锥形(107°)、直线形(180°)，故A错误； B．原子半径越大，形成的共价键的键长越大，Cl、Br、I的原子半径依次增大，所以与H形成的共价键的键长依次增大，故B正确； C．非金属性越强，形成的共价键越稳定，共价键的键能越大，则、、分子中的键能依次减小，故C正确； D．非金属性O>P>Si，则简单氢化物的稳定性：H2O>PH3>SiH4，故D正确； 故选：A。 12．下列说法正确的是 A．已知键键能为，故氮氮三键的键能为 B．键键能为键键能为，故比稳定 C．某元素原子最外层有1个电子，它跟卤素原子相结合时，所形成的化学键为离子键 D．键键长为，其含义为H、F两原子核间的平均间距 【答案】D 【详解】A．氮氮单键中只含有键，氨氮三键中含有2个键和1个键，键与键键能不同，氮氮三键的键能不为，故A错误； B．键能越大，化学键越牢固，键键能为，键键能为，所以H2比F2稳定，故B错误； C．原子最外层有1个电子，可能为H原子，与卤素原子相结合时，所形成的化学键为共价键，故C错误； D．键长是指形成共价键的两个原子的原子核间的平均距离，故D正确； 故选：D。 13．氰气的化学式为，结构式为，其性质与卤素气体单质相似，氰气可用于有机合成、制农药，也可用作消毒、杀虫的熏蒸剂等。下列叙述正确的是 A．在所有气体单质分子中，一定有键，可能有键 B．氰气分子中键的键长大于键的键长 C．1个氰气分子中含有3个键和4个键 D．不能与氢氧化钠溶液发生反应 【答案】C 【详解】A．稀有气体为单原子分子，不存在化学键，A错误； B．成键原子半径越小，键长越短，氮原子半径小于碳原子半径，故键比键的键长短，B错误； C．单键为σ键、三键为1个σ键和2个π键，氰气的结构式为，1个氰气分子中含有3个σ键和4个π键，C正确； D．卤素单质能与氢氧化钠溶液反应，氰气性质与卤素气体单质相似，则氰气能与氢氧化钠溶液反应，D错误； 答案选C。 14．下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是 A．： B．： C．： D．： 【答案】A 【分析】由共价键的饱和性可知：C、Si均形成4个共价键，H、Cl均形成1个共价键，N形成3个共价键，O、S均形成2个共价键。 【详解】A．O原子的最外层有6个电子，只能形成2个共价键，在H2O2中，1个O已经与1个H形成1个单键，则两个氧原子间只能形成1个共价键，选项中的结构与共价键的饱和性不相符，A符合题意； B．在N2H4分子中，每个N原子共形成3个共价键，与共价键的饱和性相符，B不符合题意； C．在C2H5SH分子中，C形成4个共价键，S形成2个共价键，H形成1个共价键，与共价键饱和性相符，C不符合题意； D．在SiHCl3中，Si形成4个共价键，H、Cl各形成1个共价键，与共价键的饱和性相符，D不符合题意； 故选A。 15．下列说法正确的是 A．若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的方向性 B．s轨道和p轨道重叠可以形成π键 C．共价键都具有方向性 D．C2H4与Cl2的加成反应C2H4只涉及π键断裂 【答案】D 【详解】A．硫原子最外层只有两个未成对电子，根据共价键的饱和性，其氢化物只能是H2S，写成H3S分子，违背了共价键的饱和性，故A错误； B．s轨道和p轨道只能头碰头重叠，只能形成σ键，故B错误； C．s轨道和s轨道形成的σ键没有方向性，因s电子云为球形，故H2分子中的H-H无方向性，故C错误； D．C2H4与Cl2的加成反应只有C2H4中π键断裂其他σ键不断裂，故D正确； 答案选D。 16．下列关于键和键的说法中，不正确的是 A．键和键不能同时存在于同一个分子中 B．键是原子轨道“头碰头”重叠而成，键是原子轨道“肩并肩”重叠而成 C．乙烯分子中含有5个键和1个键 D．分子中存在键，分子中存在键 【答案】A 【详解】A．键是指共用电子对的原子轨道采用“头碰头”重叠方式形成的共价键，而键则是指共用电子对的原子轨道采用“头碰头”重叠方式形成的共价键，故键和键能同时存在于同一个分子中，例如CO2，C2H4等分子中就既有键又有键，A错误； B．键是指共用电子对的原子轨道采用“头碰头”重叠方式形成的共价键，而键则是指共用电子对的原子轨道采用“头碰头”重叠方式形成的共价键，B正确； C．根据单键均为键，双键是一个键和一个键，故乙烯分子中含有5个键和1个键，C正确； D．根据单键均为键，三键是一个键和两个键，分子中存在键，分子中存在键，D正确； 故答案为：A。 17．下列说法错误的是 A．电子云中小黑点多的地方，电子出现的几率大 B．Cl原子最高能级为，最高能层为L C．中有2个键和2个键，键的类型为键 D．中，键比键稳定 【答案】B 【详解】A．电子云代表电子在空间出现的几率，电子云密度越大，电子出现的几率越大，故A正确； B．Cl原子价电子排布式为3s23p5，最高能级为3p能级，最高能层是M层，故B错误； C．二氧化碳中的σ键是碳原子与氧原子p轨道上电子头碰头重叠，形成p-pσ键，故C正确； D．σ键是电子云头碰头重叠，重叠程度大，π键是肩并肩重叠，重叠程度小，键比键稳定，故D正确； 答案选B。 18．已知各共价键的键能(一定条件下，气态原子生成1mol化学键放出的热量)如表所示，下列说法不正确的是 共价键 H－H F－F H－F H－Cl H－I 键能E/(kJ•mol-1) 436 157 568 431 298 A．化学键的稳定性：H－I＜H－Cl＜H－F B．表中最易断裂的共价键是F－F键 C．H2(g)+F2(g)═2HF(g)          △H=+25kJ•mol-1 D．431kJ•mol-1＞E(H－Br)＞298kJ•mol⁻1 【答案】C 【详解】A．键能越大越稳定，化学键的稳定性：H－I＜H－Cl＜H－F，故A正确； B．表中，F-F键能最小，最易断裂的共价键是F－F键，故B正确； C．焓变=反应物总键能-生成物总键能，H2(g)+F2(g)═2HF(g) △H=436+157-568×2=-543kJ•mol-1，故C错误； D．由H-F、H-Cl、H-I的键能可知，卤素的非金属性越强，对应氢卤键的键能越大，431kJ•mol-1＞E(H－Br)＞298kJ•mol⁻1，故D正确； 选C。 19．下列各组比较项目包含的数据关系中，前者比后者大的是 A．CH4分子与P4分子中的键角 B．C2H2与C6H6分子中碳碳键键长 C．氨水与氯水中微粒种数 D．H2O2与O2分子中氧氧键键能 【答案】A 【详解】A．CH4分子与P4分子均为正四面体构型，CH4分子中的C与4个H形成正四面体构型，键角109°28′,P4分子中4个P也形成正四面体构型，但P在四面体顶点，键角为60°，CH4分子的键角大于P4分子的键角，A正确； B．C2H2中含有碳碳三键，苯分子中的碳碳键强度介于单键与双键之间，碳碳三键键长更短，B错误； C．氨水中含有NH3、NH3∙H2O、H2O、H+、OH-、，共6种粒子，氯水中含有Cl2、H2O、OH-、Cl-、ClO-、HClO、H+等7种粒子，C错误； D．H2O2中的氧氧键为单键，O2分子中氧氧键为双键，单键键能比双键键能低，D错误； 故选A。 20．设为阿伏加德罗常数的值。下列关于常见分子中键、键的判断正确的是 A．与结构相似，中含有的键数目为 B．与结构相似，分子中键与键数目之比为 C．与结构相似，分子中键与键数目之比为 D．已知反应，若该反应中有键断裂，则形成的键数目为 【答案】A 【详解】A．叁键含有1个σ键2个π键；与结构相似，所以一个中含有一个三键，因此中含有个键，A正确； B．与结构相似，则一个分子中含有一个三键，分子中键与键数目之比为，B错误； C．与结构相似，1个分子中含有一个键和一个键，因此1个分子中含有6个σ键和3个π键，σ键与π键的数目之比为，C错误； D．若该反应中有键断裂，即参与反应，则生成，中含有键，故形成π键的数目是，D错误。 故选A。 21．下列有关性质的比较中，正确的是 A．微粒半径：O2-＜F-＜Na+＜Li+ B．第一电离能：He＜Ne＜Ar C．共价键的键能：C－C＜C=C＜C≡C D．分子中的键角：CH4＞H2O＞CO2 【答案】C 【详解】A．核外电子层数越多离子半径越大，核外电子排布相同时离子半径随原子序数的增大而减小，因此离子半径O2-＞F-＞Na+＞Li+，故A错误； B．同一主族元素从上到下，第一电离逐渐减小，则第一电离能：He＞Ne＞Ar，故B错误； C．碳碳单键的键能小于碳碳双键的键能，碳碳双键的键能小于碳碳三键的键能，即共价键的键能：C－C＜C=C＜C≡C，故C正确； D．甲烷是正四面体结构，水是V形结构，二氧化碳是直线形结构，所以分子中的键角：CO2＞CH4＞H2O，故D错误； 故选C。 22．下列说法不正确的是 A．一般而言，化学键键长越短，键能越小，断开时需要的能量越少 B．共价键具有饱和性 C．两个p轨道可以形成 π 键，也可以形成 σ 键 D．键长和键角数值可通过晶体的X射线衍射实验获得 【答案】A 【详解】A．一般而言，化学键键长越短，化学键愈强，键愈牢固，断开时需要的能量越多，A错误； B．共价键的特征是具有饱和性和方向性，B正确； C．两个p轨道可以形成 π 键，也可以形成 σ 键，如O原子就可以形成σ 键和π 键，C正确； D．通过晶体的X射线衍射实验可以测定分子结构中的键长和键角的数值，D正确； 故选A。 23．下列关于σ键和π键的说法，不正确的是 A．σ键和π键不能同时存在于同一个分子中 B．σ键由原子轨道“头碰头”重叠而成，π键由原子轨道“肩并肩”重叠而成 C．乙烯分子中含有5个σ键和1个π键 D．氢分子中存在σ键，氮分子中存在σ键和π键 【答案】A 【详解】A．σ键可以和π键同时存在，例如氮气中含有一个σ键和两个π键，选项A不正确； B．σ键由原子轨道“头碰头”重叠而成，π键由原子轨道“肩并肩”重叠而成，选项B正确； C．乙烯分子中含有4个碳氢键，一个碳碳双键，碳碳双键中有一个σ键和一个π键，因此乙烯分子中含有5个σ键和一个π键，选项C正确； D．氢气中含有一个氢氢键，而氮气中含有三个氮氮键，三个氮氮键中有一个σ键和两个π键，选项D正确； 答案选A。 24．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 【详解】A．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，A不符合题意； B． 稀有气体都为单原子分子，分子内部没有化学键，因此不能用键能的大小来解释,B符合题意； C． 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，C不符合题意； D． 由于H—F键的键能大于H—O键，所以稳定性：HF>H2O,D不符合题意。 答案选B。 25．回答下列问题： (1)1 mol CO2中含有的σ键数目为 ，π键数目为 。 (2)已知CO和CN-与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为 。CH2=CHCN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：N2O4(l)＋2N2H4(l)=3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH=-1 038.7 kJ·mol-1.若该反应中有4 mol N—H键断裂，则形成的π键有 mol。 (4)CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是 。 【答案】(1) 2NA 2NA (2) 1∶2 2∶1 (3)3 (4)HF、H2O、NH3、CH4 【详解】（1）CO2的结构式是O=C=O，1个二氧化碳分子中有2个碳氧双键，每个双键中有1个σ键和1个π键，1 mol CO2中含有的σ键数目为2NA，π键数目为2NA。 （2）N2的结构式是NN，每个三键中有1个σ键和2个π键，已知CO和CN-与N2结构相似，则CO分子内存在CO键，σ键与π键个数之比为1∶2；CH2=CHCN 分子的结构式是，分子中有6个σ键和3个π键，σ键与π键数目之比为2∶1。 （3）N2的结构式是NN，每个三键中有1个σ键和2个π键，产物中只有N2含有π键；肼(N2H4)分子中含有4个N—H键。燃烧时发生的反应：N2O4(l)＋2N2H4(l)=3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH=-1 038.7 kJ·mol-1，若该反应中有4 mol N—H键断裂，则消耗1 mol N2H4，生成1.5 mol N2，形成的π键有3 mol。 （4）同周期元素从左到右电负性增强，原子吸引电子能力增强，所以CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是HF、H2O、NH3、CH4。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 分子结构与性质 第一节　共价键 模块导航：[学习目标]→[思维导图]→[核心知识梳理]→[典例分析]→[基础达标训练]→ [能力提升训练] [学习目标]　 1．了解共价键的主要类型σ键和π键。 2．了解σ键和π键的明显差别和一般规律。 3．理解键长、键能、键角等键参数的概念。 4．能运用键参数说明简单分子的某些性质。 [思维导图] [核心知识梳理]　 一、共价键 1．共价键的定义和特征 (1)定义：原子间通过 所形成的相互作用。 (2)特征：饱和性——决定分子的 ；方向性——决定分子的 。 2．共价键的类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类) (1)σ键 形成 成键原子的s轨道或p轨道“ ”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 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 对称 (2)π键 形成 由两个原子的p轨道“ ”重叠形成的 p­p 型 特征 ①每个π键的电子云由两块组成，它们互为 ，这种特征称为 对称；②π键不能旋转；不如σ键牢固，较易 (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 键；共价双键中一个是 键，一个是 键；共价三键中一个是 键，两个是 键 3．典型有机物的化学键类型 (1)乙烷的化学键 乙烷的结构简式是CH3CH3，在乙烷分子中，每个碳原子与3个氢原子形成3个σ键，2个碳原子之间形成1个σ键，所以1个乙烷分子中共有7个σ键。 (2)乙烯的化学键 乙烯的结构简式是CH2===CH2，在乙烯分子中，每个碳原子与2个氢原子形成2个σ键，2个碳原子之间形成1个σ键和1个π键，所以1个乙烯分子中共有5个σ键和1个π键。 (3)乙炔的化学键 乙炔的结构简式是CH≡CH，在乙炔分子中，每个碳原子与1个氢原子形成1个σ键，2个碳原子之间形成1个σ键和2个π键，所以1个乙炔分子中共有3个σ键和2个π键。 (4)苯的化学键 苯的分子式是C6H6，结构简式为。苯分子中的6个碳原子都以σ键与氢原子结合，每个碳原子以2个σ键与其他碳原子形成环状结构，同时，每个碳原子各有一个垂直于分子平面的p轨道，形成了一个以6个碳原子为中心的π键(称为大π键)。苯的这种结构，使任意两个相邻碳原子间形成的共价键的键能和键长完全相同。 二、键参数——键能、键长与键角 1．概念和特点 键参数 概念 特点 键能 气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值 键能 ，键越 键长 构成化学键的两个原子的 键长 ，键能 ，键越稳定 键角 在多原子分子中，两个 共价键之间的夹角 多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性，决定分子的空间结构 2．对物质性质的影响 3．共价键参数与分子的性质 (1)一般来讲，形成共价键的两原子半径之和越小，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。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，因此，稳定性HF＞HCl＞HBr＞HI。 (2)键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。 (3)键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键角是描述分子空间结构的参数。一般来说，如果知道分子中的键角，这个分子的空间结构就确定了。 (4)键能与化学反应的能量变化关系： ①化学反应过程中，旧键断裂吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，则反应为吸热反应，吸热反应使反应体系的能量增加，故规定反应的热量变化ΔH为“＋”。 化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量小于新键形成放出的总能量，则反应为放热反应，放热反应使反应体系的能量降低，故规定反应的热量变化ΔH为“－”。 ②利用键能计算反应的热量变化：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。 [典例分析] 　知识点一　共价键的形成、特征和类型 [典例1]下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是 ①HCl   ②H2O   ③N2    ④H2O2    ⑤C2H4    ⑥C2H2 A．①②③ B．③⑤⑥ C．①③⑥ D．③④⑤⑥ [变式1]关于σ键和π键的说法中正确的是 A．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转 B．所有σ键的强度都比π键的强度大 C．HCl和Cl2中的共价键类型均为s-sσ键 D．杂化轨道只用于形成σ键 [变式2]下图是键的形成过程示意图，下列相关叙述中不正确的是 A．原子核对核外电子的吸引力促使两个原子轨道相互靠拢 B．两个原子的p轨道以“肩并肩”的方式重叠形成π键 C．每个π键有两个重叠区域，它们互为镜像，称为镜面对称 D．每个π键有一个重叠区域，其电子云密度最大，将两个原子核“黏结”在一起 [变式3]设为阿伏加德罗常数的值。下列说法中错误的是 A．分子中键和键数目之比为 B．中含有键数目为 C．中含有键 D．与中所含键数目相等 知识点二　 键参数及其应用 [典例2]关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是 A．键长越长，键能越大，共价化合物越稳定 B．通过反应物和生成物分子中键能数据可以粗略预测反应热的大小 C．键长： D．分子中的键角： [变式1]下列说法错误的是 A．键能是衡量化学键稳定性的参数之一，键能越大，则化学键就越牢固 B．键长与共价键的稳定性没有关系 C．键角是两个相邻共价键之间的夹角，多原子分子的键角一定，说明共价键有方向性 D．共价键是通过原子轨道重叠并共用电子对而形成的，所以共价键有饱和性 [变式2]下列有关共价键参数的比较中，不正确的是 A．键能： B．键长： C．分子中的键角： D．乙烯分子中碳碳键的键能：键>键 [变式3]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 [基础达标训练] 1．下列分子中存在键的是 A． B． C． D． 2．下列关于共价键的说法正确的是 A．H2O和H2O2分子内的共价键均是s-p键 B．N2分子内的共价键电子云形状均是镜面对称 C．H2、Cl2、HCl分子内的键均无方向性 D．共价化合物一定含键，可能含键 3．下列关于共价键的叙述，正确的是 A．键键能一定比键键能大，且键与键电子云均为镜面对称 B．键的键长比键长，键的键能是键的两倍 C．分子中有键不一定有键，有键则一定有键 D．含有键的数目为 4．共价键参数：键能，键长，键角。其中，决定共价键强弱的重要参数是 A．键长和键角 B．键能和键角 C．键能和键长 D．键能、键长和键角 5．某有机物的结构简式为，则该有机物分子中含有键和键的数目分别为 A．6、3 B．7、3 C．7、4 D．6、4 6．下列说法中，错误的是 A．同种原子形成的分子，两个原子之间的化学键一定是共价键 B．两个非金属元素的原子之间形成的化学键一定是共价键 C．不论含氧酸还是无氧酸，分子内原子间的化学键都是共价键 D．凡是不含金属元素的化合物一定只含有共价键 7．共价键、离子键、金属键、分子间作用力都是微粒间的作用力，含有以上两种作用力的晶体是 A．SiO2 B．CCl4 C．NaCl D．金刚石 8．下列叙述中，正确的是 A．P4和NO2都是共价化合物 B．CaCl2中既有离子键，又有共价键 C．共价化合物中一定含有共价键 D．不含共价键的物质一定是离子化合物 9．下列有关δ键与π键说法中，错误的是 A．氮分子中的化学键是1个σ键，2个π键 B．δ键与π键的对称性相同 C．分子中含有共价键，则至少含有一个δ键 D．含有π键的化合物与只含δ键的化合物的化学性质不同 10．下列说法不正确的是 A．乙烯中C=C键的键能小于乙烷中C-C键的键能的2倍 B．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转 C．在气体单质中，一定有σ键，可能有π键 D．HClO中有s-p σ键和p-pσ键 [能力提升训练] 11．下列有关说法不正确的是 A．、、分子中的键角依次增大 B．、、分子中的键长依次增大 C．、、分子中的键能依次减小 D．、、分子的稳定性依次减弱 12．下列说法正确的是 A．已知键键能为，故氮氮三键的键能为 B．键键能为键键能为，故比稳定 C．某元素原子最外层有1个电子，它跟卤素原子相结合时，所形成的化学键为离子键 D．键键长为，其含义为H、F两原子核间的平均间距 13．氰气的化学式为，结构式为，其性质与卤素气体单质相似，氰气可用于有机合成、制农药，也可用作消毒、杀虫的熏蒸剂等。下列叙述正确的是 A．在所有气体单质分子中，一定有键，可能有键 B．氰气分子中键的键长大于键的键长 C．1个氰气分子中含有3个键和4个键 D．不能与氢氧化钠溶液发生反应 14．下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是 A．： B．： C．： D．： 15．下列说法正确的是 A．若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的方向性 B．s轨道和p轨道重叠可以形成π键 C．共价键都具有方向性 D．C2H4与Cl2的加成反应C2H4只涉及π键断裂 16．下列关于键和键的说法中，不正确的是 A．键和键不能同时存在于同一个分子中 B．键是原子轨道“头碰头”重叠而成，键是原子轨道“肩并肩”重叠而成 C．乙烯分子中含有5个键和1个键 D．分子中存在键，分子中存在键 17．下列说法错误的是 A．电子云中小黑点多的地方，电子出现的几率大 B．Cl原子最高能级为，最高能层为L C．中有2个键和2个键，键的类型为键 D．中，键比键稳定 18．已知各共价键的键能(一定条件下，气态原子生成1mol化学键放出的热量)如表所示，下列说法不正确的是 共价键 H－H F－F H－F H－Cl H－I 键能E/(kJ•mol-1) 436 157 568 431 298 A．化学键的稳定性：H－I＜H－Cl＜H－F B．表中最易断裂的共价键是F－F键 C．H2(g)+F2(g)═2HF(g)          △H=+25kJ•mol-1 D．431kJ•mol-1＞E(H－Br)＞298kJ•mol⁻1 19．下列各组比较项目包含的数据关系中，前者比后者大的是 A．CH4分子与P4分子中的键角 B．C2H2与C6H6分子中碳碳键键长 C．氨水与氯水中微粒种数 D．H2O2与O2分子中氧氧键键能 20．设为阿伏加德罗常数的值。下列关于常见分子中键、键的判断正确的是 A．与结构相似，中含有的键数目为 B．与结构相似，分子中键与键数目之比为 C．与结构相似，分子中键与键数目之比为 D．已知反应，若该反应中有键断裂，则形成的键数目为 21．下列有关性质的比较中，正确的是 A．微粒半径：O2-＜F-＜Na+＜Li+ B．第一电离能：He＜Ne＜Ar C．共价键的键能：C－C＜C=C＜C≡C D．分子中的键角：CH4＞H2O＞CO2 22．下列说法不正确的是 A．一般而言，化学键键长越短，键能越小，断开时需要的能量越少 B．共价键具有饱和性 C．两个p轨道可以形成 π 键，也可以形成 σ 键 D．键长和键角数值可通过晶体的X射线衍射实验获得 23．下列关于σ键和π键的说法，不正确的是 A．σ键和π键不能同时存在于同一个分子中 B．σ键由原子轨道“头碰头”重叠而成，π键由原子轨道“肩并肩”重叠而成 C．乙烯分子中含有5个σ键和1个π键 D．氢分子中存在σ键，氮分子中存在σ键和π键 24．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 25．回答下列问题： (1)1 mol CO2中含有的σ键数目为 ，π键数目为 。 (2)已知CO和CN-与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为 。CH2=CHCN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：N2O4(l)＋2N2H4(l)=3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH=-1 038.7 kJ·mol-1.若该反应中有4 mol N—H键断裂，则形成的π键有 mol。 (4)CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是 。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$