内容正文:
第2章 微粒间相互作用与物质性质
第1节 共价键模型
第1课时 共价键
基础过关练
题组一 共价键的形成与特征
1.下列说法中错误的是 ( )
A.S原子有两个未成对电子,能形成2个共价键
B.分子中的共价键数不一定等于该元素原子的价电子数
C.成键后体系能量降低,趋于稳定
D.F原子可以形成H2F、H2F2,也可能形成H3F
2.(经典题)氢气分子的形成过程示意图如下:
下列说法不正确的是( )
A.在①~⑤中,体系能量由高到低的顺序是①>②>⑤>③>④
B.由①到④,电子在核间出现的概率增大
C.由④到⑤,必须吸收外界的能量
D.氢原子的s轨道形成共价键时没有方向性
题组二 极性键、非极性键
3.(教材习题改编)下列物质中,既含有极性共价键,又含有非极性共价键的是( )
A.CCl4 B.CO2 C.NH4Cl D.C2H4
4.气体分子中的极性键在红外线的照射下,易像弹簧一样做伸缩和弯曲运动,从而产生热量而造成温室效应。下列不属于温室气体的是( )
A.N2 B.N2O C.CH4 D.CO2
5.下面是甲烷与氯气在光照条件下的反应,下列有关说法正确的是 ( )
A.反应过程中氯气分子中极性键断裂
B.甲烷分子中存在非极性键
C.反应中有极性键的断裂和形成
D.该反应是复分解反应
题组三 σ键和π键
6.下列分子中既含σ键又含π键的化合物是( )
A.N2 B.C3H8 C.C2H6O D.CO2
7.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
8.(易错题)下列关于σ键和π键的说法中,正确的是( )
A.σ键和π键都可以绕键轴旋转
B.气体单质分子中一定有σ键,可能含π键
C.HCHO分子中σ键与π键的数目之比为1∶3
D.键中σ键比π键重叠程度大,故键中σ键强于π键
9.石灰氮(CaCN2)是一种氮肥,与土壤中的H2O反应生成氰胺(),氰胺可进一步转化为尿素[CO(NH2)2]。下列有关说法正确的是( )
A.H2O的电子式为H+[····]2-H+
B.1个分子中含3个σ键
C.分子中σ键与π键的个数之比为2∶1
D.已知CO(NH2)2中含有CO键,1个CO(NH2)2分子中含有2个π键
能力提升练
题组一 共价键的综合考查
1.某有机化学试剂(如图所示)常用于制备磺胺类药物、抗癌药等。下列有关说法正确的是( )
A.该分子中存在极性键和非极性键
B.该分子中C、N之间形成的共价键,共用电子对偏向N原子
C.分子内σ键与π键数目之比为1∶1
D.分子中所有原子共面
2.“固态双铍化合物(双铍烯)”被誉为2023年最“炫”分子,结构如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.双铍烯中铍只形成极性键
B.基态铍原子核外电子占据的最高能级电子云轮廓图为哑铃形
C.1个双铍烯分子中含有9个C—H 键
D.双铍烯的分子式为C10H10Be2
3.设NA为阿伏加德罗常数的值,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、CN-与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为 。
(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 。
题组二 σ键和π键的判断与比较
4.下列关于σ键和π键的说法中错误的是( )
A.s-s σ键与s-p σ键的电子云形状的对称性相同
B.所有的σ键的强度都比π键的大
C.H原子只能形成σ键而O原子可以形成σ键和π键
D.H2O2中只有σ键没有π键
5.(不定项)下图为氯及其化合物的“价—类”二维图。下列说法错误的是( )
A.a物质的s-p σ键电子云图:
B.b物质的p-p σ键电子云轮廓图:
C.只有HCl分子,而不可能有H2Cl分子,这表明共价键有饱和性
D.d分子中形成的共价键为s-s σ键和p-p σ键
6.某有机物的结构简式为,该分子中σ键与π键的个数比为( )
A.19∶3 B.13∶3 C.17∶3 D.16∶3
答案与分层梯度式解析
第2章 微粒间相互作用与物质性质
第1节 共价键模型
第1课时 共价键
基础过关练
1.D 基态S原子的价电子排布式为3s23p4,有两个未成对电子,能形成2个共价键,原子形成共价键的数目不一定等于原子的价电子数,A、B正确;共价键成键后放出能量,体系的能量降低,趋于稳定,C正确;根据共价键的饱和性可知,F原子只能形成1个共价键,只存在HF分子,D错误。
2.A 根据图中的纵坐标分析,体系能量由高到低的顺序是①>⑤>②>③>④,A错误;由①到④,氢原子的核间距减小,两原子逐渐接近,它们的原子轨道会相互重叠,电子在核间出现的概率增大,B正确;体系能量⑤>④,由④到⑤,必须吸收外界的能量,C正确;s轨道是球形对称的,形成共价键时不存在方向性,D正确。
3.D CCl4中只含有极性共价键,A不符合题意;CO2中只含有极性共价键,B不符合题意;NH4Cl中含有离子键和极性共价键,C不符合题意;C2H4中既含有极性共价键,又含有非极性共价键,D符合题意。
4.A N2中N与N形成非极性共价键,不含极性键,N2不属于温室气体,A符合题意;N2O中N与O形成极性共价键,CH4中C与H形成极性共价键,CO2中C与O形成极性共价键,N2O、CH4、CO2均为温室气体,B、C、D不符合题意。
5.C
A、B错误,C正确;该反应是取代反应,D错误。
6.D N2不是化合物,A错误;C3H8、C2H6O分子中只含σ键,不含π键,B、C错误;CO2的结构式为OCO,1个CO2分子中含有2个σ键和2个π键,D正确。
知识归纳 σ键与π键的区别
(1)σ键能单独形成,而π键不能单独形成。
(2)同一个分子中,σ键一般比π键强度大。
7.C 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最外层的一个电子,能形成离子键,而π键是共价键的一种,S、N、C均能形成π键,故选C。
8.D σ键的电子云呈轴对称,π键的电子云呈镜面对称,π键不能绕键轴旋转,A错误;稀有气体分子是单原子分子,既不含σ键也不含π键,B错误;HCHO分子中σ键与π键的数目之比为3∶1,C错误;σ键的原子轨道采用“头碰头”方式重叠成键,π键的原子轨道采用“肩并肩”方式重叠成键,前者比后者重叠程度大,所以键中σ键强于π键,D正确。
9.C H2O是共价化合物,电子式为H×·×·H,A错误;单键都是σ键,1个三键中含有1个σ键和2个π键,则1个分子中含4个σ键,B错误;1个分子中含4个σ键和2个π键,故σ键与π键的个数之比为2∶1,C正确;1个CO(NH2)2分子中只有1个双键,其余为单键,故1个CO(NH2)2分子中含有1个π键,D错误。
能力提升练
1.B 该分子中只存在极性键,A错误;N的电负性大于C,该分子中C、N之间形成的共价键,共用电子对偏向N原子,B正确;1个该分子中含4个σ键和2个π键,故分子内σ键与π键数目之比为2∶1,C错误;分子内存在氨基,分子中所有原子不可能共面,D错误。
2.D
3.答案 (1)2NA 2NA (2)1∶2 (3)3 (4)HF>H2O>NH3>CH4
解析 (1)CO2的结构式是OCO,1个CO2分子中有2个碳氧双键,
一个双键中有1个σ键和1个π键,则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,一个键中含1个σ键和 2个π键,已知CO、CN-与N2结构相似,则CO分子内σ键与π键个数之比为1∶2。
(3)产物中只有N2中含有π键;1个肼(N2H4)分子中含有4个N—H键,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)同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,原子吸引电子的能力增强,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。
4.B s-s σ键与s-p σ键都是轴对称,所以s-s σ键与s-p σ键的电子云形状的对称性相同,故A正确;N2中σ键的强度比π键的小,故B错误;氢原子的1s轨道只有1个未成对电子,只能形成σ键,氧原子的2p轨道有2个未成对电子,可以形成σ键和π键,故C正确;H2O2分子中只有单键,即只有σ键没有π键,故D正确。
5.BD HCl分子中s-p σ键的电子云图为,A正确;为π键电子云轮廓图,B错误;Cl原子最外层有7个电子,H原子最外层有1个电子,各有一个未成对电子,因此只有HCl分子,而不可能有H2Cl分子,这表明共价键有饱和性,C正确;HClO的结构式为
H—O—Cl,分子中含有H—O键和O—Cl键,分别属于s-p σ键和p-p σ键,D错误。
6.A 单键全是σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,该有机物的结构式为,该分子中含有σ键的数目为19,π键的数目为3,选A。
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