内容正文:
专题01 共价键类型与分子稳定性分析
1. 掌握 σ 键、π 键的形成原理与特征,理解键能、键长、键角对分子稳定性的影响,区分共价键类型。
2.能通过物质结构示意图判断共价键类型,运用键参数分析分子稳定性差异,提升微观结构与宏观性质关联的推理能力。
一、共价键的形成与性质
1.共价键特征
特征
概念
作用
存在情况
性
每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的
饱和性决定了分子的组成
所有的共价键都具有饱和性
性
在形成共价键时,原子轨道重叠的越多,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
方向性决定了分子的空间结构
并不是所有共价键都具有方向性
2.共价键形成条件:通常电负性相同或差值较小的非金属元素原子之间形成共价键,大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。
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
由成键原子的s轨道或p轨道重叠形成
类型
s-s型
s-p型
p-p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
p-p π键
特征
π键的电子云形状与σ键的电子云形状有明显差别: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;π键不能旋转;不如σ键牢固,较易断裂
③判断σ键、π键的一般规律
共价单键为 键;共价双键中有一个 键,另一个是 键;共价三键由一个 键和两个 键构成。
4.极性键和非极性键
分类依据
具体类型
核心特征
典型示例
成键原子轨道重叠方式
σ 键
沿键轴方向 “头碰头” 重叠,重叠程度大,键能高,可自由旋转
H₂(s-s)、HCl(s-pₓ)、C-C
π 键
垂直键轴方向 “肩并肩” 重叠,重叠程度小,键能低,不可自由旋转
C=C(1 个 σ+1 个 π)、
C≡C(1 个 σ+2 个 π)
成键原子电负性差异
极性共价键
原子电负性不同,电子对偏向电负性大的原子,键有极性
HCl、H₂O、NH₃
非极性共价键
原子电负性相同(或差异极小),电子对不偏移,键无极性
H₂、O₂、N₂、C-C
成键电子对来源
普通共价键
成键原子各提供 1 个电子形成共用电子对
H₂O、CO₂
配位共价键
1 个原子提供孤电子对,另 1 个原子提供空轨道,电子对由单方提供
NH₄⁺(N→H⁺)、[Cu(NH₃)₄]²⁺
成键电子对数目
单键
1 对共用电子对,仅含 σ 键
H-Cl、CH₃-CH₃
双键
2 对共用电子对,含 1 个 σ 键 和1 个 π 键
C=C、O=C=O
三键
3 对共用电子对,含 1 个 σ 键 和2 个 π 键
C≡C、N≡N
2、 共价键的键参数
1.键参数
键参数类型
定义
对分子性质的影响
典型示例
键能
气态基态原子形成 1mol 化学键释放的最低能量(或断裂 1mol 化学键吸收的能量)
键能越大,化学键越稳定,分子越难分解,化学性质越不活泼
H-H 键能 436kJ/mol,O=O 键能 498kJ/mol
键长
成键原子原子核间的平均距离
键长越短,化学键键能通常越大,分子稳定性越强(同类型化学键对比)
C-C 键长 154pm,C=C 键长 134pm,C≡C 键长 120pm
键角
多原子分子中,两个相邻化学键之间的夹角
决定分子的空间构型,进而影响分子的极性、溶解性、熔沸点等物理化学性质
H₂O 键角 104.5°(V 形),CO₂键角 180°(直线形),NH3键角 107°(三角锥形)
2.几组概念对比
易混点
本质差异
典型案例辨析
共价键极性vs分 子稳定性
极性是电子对偏移程度,稳定性由键能决定
H-F(极性强、稳定)vsH-I (极性强、不稳定)
分子间作用力vs 共价键
分子间作用力(氢键、范德华力)影响物理性质(沸 点);共价键影响化学稳定性(分解难易)
H₂O沸点高(氢键),但稳 定性由O-H键能决定
分子稳定vs物
质活泼性
稳定性是分子是否易分解;活泼性是是否易发生反应
(如O2含稳定O=O键,但O原子活性高,具强氧化性)
O₂稳定但活泼, N2稳定且
不活泼
3.键参数对分子性质的影响:
题型01 共价键和键参数概念的理解
【典例】(24-25高二下·浙江宁波·期中)由O、F、I组成化学式为的化合物,能体现其成键结构的片段如图所示。下列说法正确的是
A.图中O代表I原子 B.该化合物中I原子不存在孤对电子
C.该化合物中不存在过氧键 D.该化合物中所有碘氧键键长相等
【变式】(24-25高二下·广西防城港·期中)下列分子中,即含有键又有键的是
A. B. C. D.
题型02 共价键的分类
【典例】回答下列问题:
(1)有以下物质:A.HF B. C. D. E. F. G. H。 I.HCN J. K.HCHO
①只含有σ键的是 (填字母,下同);
②既含有σ键又含有π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水分子是而不是,是因为共价键具有 性;水分子的键角接近104.5°,是因为共价键具有 性。
(2)碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂,其结构如图所示。下列有关该物质的说法正确的是_______(填字母)。
A.分子式为 B.1个分子中含6个σ键
C.分子中只有极性键 D.8.6g该物质完全燃烧得到
【变式】1mol分子中σ键的数目为
A.7 B.12 C.13 D.14
题型03 共价键参数的应用
【典例】(24-25高二下·上海·期末)甲醇的分子结构如图所示。已知某些共价键的键能:
化学键
H-H
C—H
H-O
C-O
C=O
键能()
436
413
463
351
745
甲醇分子中的键长a、b、c从长到短的顺序为 。
【变式】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
题型04 共价键的类型和键参数的应用
【典例】(24-25高二下·广西来宾·阶段练习)回答下列问题。
(1)中的化学键从形成过程来看,属于 (填“σ”或“π”)键,从其极性来看属于 键。
(2)已知与结构相似,推算HCN分子中σ键与π键数目之比为 。
(3)利用CO可以合成化工原料,分子的结构式为,每个分子内含有的σ键、π键数目为_______(填字母)。
A.4个σ键 B.2个σ键、2个π键
C.2个σ键、1个π键 D.3个σ键、1个π键
(4)Si、S、P形成的气态氢化物的稳定性的从大到小的顺序是 ,从键长和键能的角度解释原因: 。
(5)已知几种常见化学键的键能如表:
化学键
键能/
368
498
226
x
①上述共价键中极性最强的是 。
A. B. C. D.
②已知1mol单质硅含有键,含键,试计算:完全燃烧放出的热量约为 kJ。
【变式】回答下列问题:
(1)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(如图所示),可由石墨剥离而成,具有很好的应用前景。
①石墨烯中的化学键是 (填“极性”或“非极性”)键。
②石墨烯中的键角为 。
(2)碳和硅的相关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
化学键
键能/
356
413
336
226
318
452
①硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是 。
②的稳定性小于,更易生成氧化物,原因是 。
【巩固训练】
1.(24-25高二下·山东泰安·期末)下列关于化学键的叙述错误的是
A.熔融时只破坏离子键 B.碘晶体升华时未破坏分子内的共价键
C.所有铵盐一定既含有共价键又含有离子键 D.与中所含化学键类型完全相同
2.下列关于水分子的说法不正确的是
A.水分子间存在π键 B.水分子中含极性键
C.水分子是V形结构 D.水分子是极性分子
3.(24-25高二下·山东·阶段练习)下列关于化学键的说法正确的是
A.两个p轨道不能形成σ键,只能形成π键
B.氢键是一种具有方向性、饱和性的化学键
C.σ键的电子云图形是轴对称的,π键的电子云图形是镜面对称的
D.CO属于极性分子,分子中存在由p轨道“头碰头”形成的π键
4.(24-25高二下·山东枣庄·阶段练习)下列关于物质性质或结构的说法不正确的是
A.硬度:金刚石>碳化硅>晶体硅
B.相对分子质量相同的乙酸和丙醇沸点:乙酸>丙醇
C.沸点:
D.[Cu(NH3)4(H2O)2]2+中H-N-H的键角小于NH3中H-N-H的键角
5.(24-25高二下·广东广州·期中)已知黑火药爆炸时的反应为,下列有关说法正确的是
A.CO2是电解质
B.N原子间以共价三键结合,键能大,故N2化学性质很稳定
C.上述化学方程式涉及元素的电负性:N>O>S
D.KNO3与K2S晶体中,微粒间的作用力完全相同
6.(24-25高二下·河北邢台·期末)下列说法中,错误的是
A.键能越大,断开化学键所需能量越多
B.键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得
C.键角仅由成键原子的种类决定,与分子空间结构无关
D.共价键的饱和性决定了分子中原子的成键数目
7.(24-25高二下·甘肃临夏·期末)乙烷、丙烯和乙炔是重要的有机化工原料。下列有关说法错误的是
A.乙炔中键与键数目比为 B.分子中键的数目:丙烯乙烷乙炔
C.丙烯和乙炔可用的溶液鉴别 D.含碳质量分数大小:乙烷丙烯乙炔
8.(24-25高二下·四川广安·期末)下列化学用语表述正确的是
A.的电子式:
B.丙烯的结构简式:
C.分子中键的形成:
D.的空间填充模型:
9.请回答下列问题。
(1)下列物质分子中既有σ键,又有π键的是 。
①HCl ②H2O ③N2 ④C2H2 ⑤C2H4
(2)分子中,σ键和π键比例为 。
(3)已知反应N2O4(l)+2N2H4(l)=3N2(g)+4H2O(l),若该反应中有4 mol N-H键断裂,则形成的π键的数目为 。
10.锂—磷酸氧铜电池正极的活性物质是,可通过下列反应制备:。回答下列问题:
(1)上述化学方程式中涉及第二周期元素的第一电离能由小到大的顺序是 ,涉及第三周期元素的电负性由小到大的顺序是 。
(2)写出基态的第三能层的电子排布式 ,若核外电子空间运动状态有15种,则该离子处于 (填“基”或“激发”)态。
(3)晶体内不存在 。(填序号)
①离子键 ②极性共价键 ③非极性共价键 ④配位键 ⑤范德华力
(4)氨基乙酸铜的分子结构如图,氮原子的杂化方式为 ,键角 键角(填“>”“<”“=”)
(5)氨基乙酸与丙酸相对分子质量几乎相等,但氨基乙酸的熔、沸点远高于丙酸。主要原因:一是氨基乙酸能形成内盐;二是 。
11.(24-25高二下·上海·期末)实验室常用氯化钯()溶液检验,发生反应为:
(1)标准状况下,含键数目为___________。
A. B. C.2mol D.1mol
(2)STP下,同体积的与某物质所含键数目相同,该物质可能是___________。
A. B. C. D.
(3)分子中键类型是___________。
A.s-s B.s-p C. D.
12.(24-25高二下·河南周口·期中)H、N、O可以两两组合或三者组合形成化合物,如等。试根据有关信息完成下列问题:
(1)易溶于的原因是 。
(2)键角: (填“>”或“<”);其原因为 。
(3)的结构式是 。中氮元素的化合价是 ,简要说明原因: 。
(4)晶体中微粒间的作用力有 (填标号)。
①离子键 ②极性共价键 ③非极性共价键 ④配位键
【强化训练】
1.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)钠及其化合物的部分转化关系如图。设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.反应①生成的气体,每11.2L(标准状况)含原子的数目为
B.反应②中2.3gNa完全反应生成的产物中含非极性键的数目为
C.反应③中与足量反应转移电子的数目为
D.溶液中,的数目为
2.(2025·福建·高考真题)福建科研团队用掺杂非铁催化剂实现温和条件下热催化合成氨。下列说法错误的是
A.含有共价键 B.Fe在元素周期表p区
C.氨的工业合成是人工固氮 D.氨是制备多种含氮化合物的基础原料
3.(2025·江西·高考真题)乙烯是植物激素,可以催熟果实。植物体内乙烯的生物合成反应为:
阿伏加德罗常数的值为,下列说法正确的是
A.中键的数目为 B.中π电子的数目为
C.中孤电子对的数目为 D.消耗,产物中杂化C原子数目为
4.(2025·江西·高考真题)下列说法正确的是
A.键长: B.沸点: C.键能: D.键角:
5.(2025·重庆·高考真题)三种氮氧化物的结构如下所示:
下列说法正确的是
A.氮氮键的键能: B.熔点:
C.分子的极性: D.的键角:
6.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)可用于水的杀菌消毒,遇水发生反应:。下列说法正确的是
A.反应中各分子的键均为键
B.反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形
C.键长小于H—O键长
D.HClO分子中Cl的价电子层有2个孤电子对
7.(24-25高二下·浙江温州·期末)下列化学用语表述正确的是
A.乙烯的球棍模型:
B.用电子式表示的形成过程:
C.基态铬原子的价层电子轨道表示式:
D.用电子云轮廓图表示Cl-Cl的键的形成示意图:
8.(24-25高二下·山东淄博·期末)下列化学过程的表达正确的是
A.用电子式表示HCl的形成过程:
B.丙烯的加聚反应:
C.用电子云轮廓图示意p—pσ键的形成:
D.腺苷三磷酸(ATP)水解时磷酸酐键断裂过程的能量变化表示为:
9.(24-25高二下·山东济南·期末)短周期同主族元素X和Y可形成常见化合物M。基态X原子最外层电子数是其内层的3倍。已知M固态时有无限长链形式(β-M)和三聚形式(γ-M),能体现β-M成键结构的片段及γ-M的结构如图所示。下列说法正确的是
A.1molγ-M中含9molσ键 B.β-M中Y原子无孤对电子
C.β-M中所有化学键键长相等 D.β-M和γ-M的晶体类型不同
10.(24-25高二下·山东日照·期末)氮元素在物质结构中展现出丰富的多样性。回答下列问题:
(1)基态氮原子价电子的轨道表示式为 ;HCN分子中H-C键的类型为 (填标号)。
A.s-s σ键 B.s-p σ键 C.p-p σ键 D.s-sp σ键
(2)已知尿素分子为平面形,结构模型如图所示,其分子中存在的大π键表示为 ;键角H-N-H大小比较: (填“>”“<”或“=”)。
(3)尿素常温下为固体而丙酮()为液体,从结构角度解释原因: 。
(4)中心离子的VSEPR模型为 ,该配离子中含有的作用力为 (填标号)。
A.离子键 B.共价键 C.配位键 D.氢键
(5)乙二胺()与均可以与铜离子形成配离子,若将溶液中加入过量乙二胺,会发生配体取代反应,则离子方程式为 。
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专题01 共价键类型与分子稳定性分析
1. 掌握 σ 键、π 键的形成原理与特征,理解键能、键长、键角对分子稳定性的影响,区分共价键类型。
2.能通过物质结构示意图判断共价键类型,运用键参数分析分子稳定性差异,提升微观结构与宏观性质关联的推理能力。
一、共价键的形成与性质
1.共价键特征
特征
概念
作用
存在情况
饱和性
每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的
饱和性决定了分子的组成
所有的共价键都具有饱和性
方向性
在形成共价键时,原子轨道重叠的越多,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
方向性决定了分子的空间结构
并不是所有共价键都具有方向性
2.共价键形成条件:通常电负性相同或差值较小的非金属元素原子之间形成共价键,大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。
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
由成键原子的s轨道或p轨道重叠形成
类型
s-s型
s-p型
p-p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
p-p π键
特征
π键的电子云形状与σ键的电子云形状有明显差别: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;π键不能旋转;不如σ键牢固,较易断裂
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。
4.极性键和非极性键
分类依据
具体类型
核心特征
典型示例
成键原子轨道重叠方式
σ 键
沿键轴方向 “头碰头” 重叠,重叠程度大,键能高,可自由旋转
H₂(s-s)、HCl(s-pₓ)、C-C
π 键
垂直键轴方向 “肩并肩” 重叠,重叠程度小,键能低,不可自由旋转
C=C(1 个 σ+1 个 π)、
C≡C(1 个 σ+2 个 π)
成键原子电负性差异
极性共价键
原子电负性不同,电子对偏向电负性大的原子,键有极性
HCl、H₂O、NH₃
非极性共价键
原子电负性相同(或差异极小),电子对不偏移,键无极性
H₂、O₂、N₂、C-C
成键电子对来源
普通共价键
成键原子各提供 1 个电子形成共用电子对
H₂O、CO₂
配位共价键
1 个原子提供孤电子对,另 1 个原子提供空轨道,电子对由单方提供
NH₄⁺(N→H⁺)、[Cu(NH₃)₄]²⁺
成键电子对数目
单键
1 对共用电子对,仅含 σ 键
H-Cl、CH₃-CH₃
双键
2 对共用电子对,含 1 个 σ 键 和1 个 π 键
C=C、O=C=O
三键
3 对共用电子对,含 1 个 σ 键 和2 个 π 键
C≡C、N≡N
2、 共价键的键参数
1.键参数
键参数类型
定义
对分子性质的影响
典型示例
键能
气态基态原子形成 1mol 化学键释放的最低能量(或断裂 1mol 化学键吸收的能量)
键能越大,化学键越稳定,分子越难分解,化学性质越不活泼
H-H 键能 436kJ/mol,O=O 键能 498kJ/mol
键长
成键原子原子核间的平均距离
键长越短,化学键键能通常越大,分子稳定性越强(同类型化学键对比)
C-C 键长 154pm,C=C 键长 134pm,C≡C 键长 120pm
键角
多原子分子中,两个相邻化学键之间的夹角
决定分子的空间构型,进而影响分子的极性、溶解性、熔沸点等物理化学性质
H₂O 键角 104.5°(V 形),CO₂键角 180°(直线形),NH3键角 107°(三角锥形)
2.几组概念对比
易混点
本质差异
典型案例辨析
共价键极性vs分 子稳定性
极性是电子对偏移程度,稳定性由键能决定
H-F(极性强、稳定)vsH-I (极性强、不稳定)
分子间作用力vs 共价键
分子间作用力(氢键、范德华力)影响物理性质(沸 点);共价键影响化学稳定性(分解难易)
H₂O沸点高(氢键),但稳 定性由O-H键能决定
分子稳定vs物
质活泼性
稳定性是分子是否易分解;活泼性是是否易发生反应
(如O2含稳定O=O键,但O原子活性高,具强氧化性)
O₂稳定但活泼, N2稳定且
不活泼
3.键参数对分子性质的影响:
题型01 共价键和键参数概念的理解
【典例】(24-25高二下·浙江宁波·期中)由O、F、I组成化学式为的化合物,能体现其成键结构的片段如图所示。下列说法正确的是
A.图中O代表I原子 B.该化合物中I原子不存在孤对电子
C.该化合物中不存在过氧键 D.该化合物中所有碘氧键键长相等
【答案】C
【分析】由图中信息可知,白色的小球可形成2个共价键,灰色的小球只形成1个共价键,黑色的大球形成了4个共价键,根据O、F、I的电负性大小(F最大、I最小)及其价电子数可以判断,白色的小球代表O原子、灰色的小球代表F原子,黑色的大球代表I原子。
【详解】A.由分析可知,白球代表氧原子、灰球代表氟原子,黑色的大球代表I原子,A错误;
B.由电负性可知,化合物中氟元素的化合价为-1价、氧元素的化合价为-2价,由化合价代数和为0可知,碘元素的化合价为+5价,则化合物中碘原子与1个氟原子、与2个氧原子均形成单键,与1个氧原子形成双键,碘原子的价电子数(7)与形成共价键的数目不相等,说明碘原子存在孤对电子,B错误;
C.根据该化合物结构片段可知,每个I原子与3个O原子形成共价键,根据均摊法可以判断必须有2个O原子分别与2个I原子成键,才能确定该化合物化学式为,因此,该化合物中不存在过氧键,C正确;
D.由图可知,化合物中存在碘氧单键和碘氧双键,单键和双键的键长不相等,所以碘氧键键长不相等,D错误;
故答案选C。
【变式】(24-25高二下·广西防城港·期中)下列分子中,即含有键又有键的是
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】单键都是键,双键中一个键,一个键,三键中一个键,两个键。
【详解】A.CH4只有单键,A不符合题意;
B.H2O只有单键,B不符合题意;
C.,只有单键,C不符合题意;
D.CO2的C=O双键包含1个σ键和1个π键,D符合题意;
故选D。
题型02 共价键的分类
【典例】回答下列问题:
(1)有以下物质:A.HF B. C. D. E. F. G. H。 I.HCN J. K.HCHO
①只含有σ键的是 (填字母,下同);
②既含有σ键又含有π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水分子是而不是,是因为共价键具有 性;水分子的键角接近104.5°,是因为共价键具有 性。
(2)碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂,其结构如图所示。下列有关该物质的说法正确的是_______(填字母)。
A.分子式为 B.1个分子中含6个σ键
C.分子中只有极性键 D.8.6g该物质完全燃烧得到
【答案】(1) A、B、C、F、G、H D、E、I、J、K A、C、E、F、H、I、K 饱和 方向
(2)A
【分析】
判断化学键类型的方法有:1个单键含1个键;1个双键中含有1个键和1个键;1个三键中有1个键和2个键;则以下物质中化学键的结构式为:A.HF:;B.:;C.:;D.:;E.:;F.:;G.:;H.:; I.HCN:;J.:;K.HCHO:;据此分析解答。
【详解】(1)①只含有σ键,则结构中只含有单键结构,则符合的有:A、B、C、F、G、H;
②既含有σ键又含有π键,则结构中可能含双键或叁键结构,则符合的有:D、E、I、J、K;
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键以“头碰头”方式重叠构建而成的有:A、C、E、F、H、I、K;
④水分子是而不是,是因为共价键具有饱和性,氧原子有两个未成对电子,最多只能形成两个共价键,O原子共用2个H原子后,O原子达到8电子稳定结构;氧原子通过杂化形成四个杂化轨道,其中两个与氢原子成键,两个容纳孤对电子,由于孤对电子的排斥作用导致键角变小,最终达到104.5°,使水分子成为V形结构。
(2)碳酸亚乙烯酯的结构为,内含酯基和碳碳双键结构,具有酯和烯烃的性质,则有关该物质的说法中正确的是:
A.由碳酸亚乙烯酯的结构及原子的成键特点,可知该物质的分子式为,A正确;
B.分子中和各含有1个键,和都是键,故1个分子中含有8个键,B错误;
C.碳酸亚乙烯酯分子中、和都是极性键,是非极性键,C错误;
D.8.6g碳酸亚乙烯酯的物质的量为0.1mol,完全燃烧后生成,在标准状况下其体积为6.72L,但题目未指明是否处于标准状况,无法得到具体体积,D错误;
故答案为:A。
【变式】1mol分子中σ键的数目为
A.7 B.12 C.13 D.14
【答案】C
【详解】
单键都是σ键,双键中含1个σ键和1个π键,由图易得1 mol分子中,含有6 molC-H σ键、5 molC-O σ键、2 molC-C σ键,则共含σ键的数目为13NA,故选C。
题型03 共价键参数的应用
【典例】(24-25高二下·上海·期末)甲醇的分子结构如图所示。已知某些共价键的键能:
化学键
H-H
C—H
H-O
C-O
C=O
键能()
436
413
463
351
745
甲醇分子中的键长a、b、c从长到短的顺序为 。
【答案】
【分析】甲醇的结构简式为CH3OH,根据分子结构及化学键知识可知:键a为C-H键,键b为C-O键,键c为O-H键。一般来说,共价键的键能越大,化学键越稳定,键长越短。这是因为键能大意味着原子间结合得更牢固,原子间的距离(即键长)就更短。
【详解】已知C-H键能为413,C-O键能为351,O-H键能为463,键能大小关系为:;根据键能与键长的关系,键能越小,键长越长,所以键长关系为:。
【变式】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.氮气(N2)的稳定性源于其N≡N三键的高键能,因此可以用键能解释,A不符合题意;
B.稀有气体为单原子分子,无化学键,其稳定性由原子自身电子层结构决定,与键能无关,B符合题意;
C.HF到HI的稳定性减弱是由于H-X键能逐渐减小(F到I原子半径增大,键长变长),可用键能解释,C不符合题意;
D.HF比H2O稳定是因为H-F键能(568 kJ/mol)大于O-H键能(464 kJ/mol),可用键能解释,D不符合题意;
故选B。
题型04 共价键的类型和键参数的应用
【典例】(24-25高二下·广西来宾·阶段练习)回答下列问题。
(1)中的化学键从形成过程来看,属于 (填“σ”或“π”)键,从其极性来看属于 键。
(2)已知与结构相似,推算HCN分子中σ键与π键数目之比为 。
(3)利用CO可以合成化工原料,分子的结构式为,每个分子内含有的σ键、π键数目为_______(填字母)。
A.4个σ键 B.2个σ键、2个π键
C.2个σ键、1个π键 D.3个σ键、1个π键
(4)Si、S、P形成的气态氢化物的稳定性的从大到小的顺序是 ,从键长和键能的角度解释原因: 。
(5)已知几种常见化学键的键能如表:
化学键
键能/
368
498
226
x
①上述共价键中极性最强的是 。
A. B. C. D.
②已知1mol单质硅含有键,含键,试计算:完全燃烧放出的热量约为 kJ。
【答案】(1) σ 极性
(2)1:1
(3)D
(4) 原子半径,键长,故键能:
(5) A 522
【详解】(1)CH4中的化学键为单键,该共价键为σ键;C、H原子吸引电子能力不同,所以二者形成的化学键为极性键;
(2)N2分子中N与N之间形成氮氮三键,其中有一根为σ键,两根为π键,CN-与N2结构相似,同时考虑到HCN分子中H—C的σ键,故HCN分子中σ键与π键数目之比为1:1;
(3)
COCl2分子的结构式为:,分子中含有2个单键和1个双键,则COCl2分子内含有3个σ键、1个π键,故答案为:D;
(4)Si、S、P非金属性S>P>Si,形成的气态氢化物的稳定性的从大到小的顺序为:H2S>PH3>SiH4,从键长和键能的角度解释原因是:原子半径,键长,故键能:;
(5)①共价键的极性强弱与成键元素电负性差值有关,在选项中,Si-O的电负性差值最大,故极性最强;答案为A;
②1molSi完全燃烧生成1molSiO2,已知1mol单质硅含有2molSi-Si键,1molSiO2含4molSi-O键,则ΔH=2×226kJ•mol-1+1×498kJ•mol-1-4×368kJ•mol-1=-522kJ•mol-1,则1molSi完全燃烧放出的热量约为522kJ。
【变式】回答下列问题:
(1)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(如图所示),可由石墨剥离而成,具有很好的应用前景。
①石墨烯中的化学键是 (填“极性”或“非极性”)键。
②石墨烯中的键角为 。
(2)碳和硅的相关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
化学键
键能/
356
413
336
226
318
452
①硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是 。
②的稳定性小于,更易生成氧化物,原因是 。
【答案】(1) 非极性 120°
(2) C—C键和C—H键的键能较大,所形成的烷烃稳定,而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较小,易断裂,导致长链硅烷难以形成 Si—H键的键能小于C—H键的键能,的稳定性小于的稳定性;C—H键的键能大于C—O键的键能,C—H键比C—O键稳定,而Si—H键的键能却远小于Si—O键的键能,所以Si—H键不稳定而倾向于形成更稳定的Si—O键
【详解】(1)①由题意可知石墨烯就是石墨中的一层,石墨是碳元素的一种单质,分子中只存在C—C键,属于非极性键;
②根据石墨烯的结构可知,石墨烯中的键角为120°(正六边形的内角)。
(2)①硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是C—C键和C—H键的键能较大,所形成的烷烃稳定,而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较小,易断裂,导致长链硅烷难以形成;
②键能越大,含有该键的物质越稳定,该物质越易形成。的稳定性小于,原因是Si—H键的键能小于C—H键的键能,的稳定性小于的稳定性;C—H键的键能大于C—O键的键能,C—H键比C—O键稳定,而Si—H键的键能却远小于Si—O键的键能,所以Si—H键不稳定而倾向于形成更稳定的Si—O键。
【巩固训练】
1.(24-25高二下·山东泰安·期末)下列关于化学键的叙述错误的是
A.熔融时只破坏离子键 B.碘晶体升华时未破坏分子内的共价键
C.所有铵盐一定既含有共价键又含有离子键 D.与中所含化学键类型完全相同
【答案】D
【详解】A.硫酸钠熔融时离解为Na+和,仅破坏离子键,未破坏内部的共价键,A正确;
B.碘升华是物理变化,破坏分子间作用力,分子内的共价键未被破坏,B正确;
C.铵盐均含NH(含N-H共价键)和酸根离子,二者通过离子键结合,因此一定既含有共价键又含有离子键,C正确;
D.Na2O2含离子键和O-O共价键,而MgCl2仅含离子键,两者化学键类型不同,D错误;
故选D。
2.下列关于水分子的说法不正确的是
A.水分子间存在π键 B.水分子中含极性键
C.水分子是V形结构 D.水分子是极性分子
【答案】A
【详解】A.水分子间的作用力为氢键和范德华力,不存在π键(π键存在于同一分子内的双键或三键中),A错误;
B.水分子中的O-H键是极性共价键,B正确;
C.水分子的中心O原子有2对成键电子对和2对孤电子对,其空间构型为V形,C正确;
D.水分子结构不对称,正负电荷中心不重合,为极性分子,D正确;
故选A。
3.(24-25高二下·山东·阶段练习)下列关于化学键的说法正确的是
A.两个p轨道不能形成σ键,只能形成π键
B.氢键是一种具有方向性、饱和性的化学键
C.σ键的电子云图形是轴对称的,π键的电子云图形是镜面对称的
D.CO属于极性分子,分子中存在由p轨道“头碰头”形成的π键
【答案】C
【详解】A.两个p轨道“头碰头”形成σ键,“肩并肩”形成π键,则两个p轨道既能形成σ键,又能形成π键,A不正确;
B.氢键虽然具有方向性、饱和性,但它的作用强度远小于化学键,对物质性质的影响与化学键不同,所以它不属于化学键,而属于分子间作用力,B不正确;
C.形成σ键的原子轨道“头碰头”重叠,所以电子云图形是轴对称的,形成π键的原子轨道“肩并肩”重叠,所以电子云图形是镜面对称的,C正确;
D.CO为直线形分子,正负电荷重心不重合,属于极性分子,分子中存在由p轨道“头碰头”形成的σ键、“肩并肩”形成的π键,D不正确;
故选C。
4.(24-25高二下·山东枣庄·阶段练习)下列关于物质性质或结构的说法不正确的是
A.硬度:金刚石>碳化硅>晶体硅
B.相对分子质量相同的乙酸和丙醇沸点:乙酸>丙醇
C.沸点:
D.[Cu(NH3)4(H2O)2]2+中H-N-H的键角小于NH3中H-N-H的键角
【答案】D
【详解】A.金刚石、碳化硅、晶体硅均为原子晶体,原子半径C<Si,键长C-C<C-Si<Si-Si,键能越大硬度越高,A正确;
B.乙酸和丙醇相对分子质量均为60,但乙酸能形成更强的氢键(羧酸氢键强于醇),沸点更高,B正确;
C.H2O因分子间氢键数目多,沸点最高;HF氢键强度高但数目少,沸点仍高于HCl,C正确;
D.NH3作为配体时,孤电子对参与配位,孤电子对排斥减少,键角增大,而游离NH3含有一对孤对电子,键角小于该配合物,D错误;
故选D。
5.(24-25高二下·广东广州·期中)已知黑火药爆炸时的反应为,下列有关说法正确的是
A.CO2是电解质
B.N原子间以共价三键结合,键能大,故N2化学性质很稳定
C.上述化学方程式涉及元素的电负性:N>O>S
D.KNO3与K2S晶体中,微粒间的作用力完全相同
【答案】B
【详解】A.CO2溶于水生成H2CO3,但CO2本身不能直接离解成离子,属于非电解质,A错误;
B.N2分子中N原子以共价三键结合,键能大,断裂需要较高能量,因此N2化学性质稳定,B正确;
C.电负性顺序应为O>N>S,C错误;
D.KNO3晶体中内部存在共价键,而K2S晶体中仅有离子键,作用力不完全相同,D错误;
故选B。
6.(24-25高二下·河北邢台·期末)下列说法中,错误的是
A.键能越大,断开化学键所需能量越多
B.键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得
C.键角仅由成键原子的种类决定,与分子空间结构无关
D.共价键的饱和性决定了分子中原子的成键数目
【答案】C
【详解】A.键能是断开1mol化学键所需的能量,键能越大,所需能量越多,故A正确;
B.X射线衍射实验可测定晶体结构,包括键长和键角,故B正确;
C.键角不仅由成键原子种类决定,还与分子空间结构有关,故C错误;
D.共价键的饱和性指原子成键数目固定,如C形成4个键,故D正确;
答案选C。
7.(24-25高二下·甘肃临夏·期末)乙烷、丙烯和乙炔是重要的有机化工原料。下列有关说法错误的是
A.乙炔中键与键数目比为 B.分子中键的数目:丙烯乙烷乙炔
C.丙烯和乙炔可用的溶液鉴别 D.含碳质量分数大小:乙烷丙烯乙炔
【答案】C
【详解】A.乙炔中每个碳碳三键包含1个σ键和2个π键,两个C-H单键各含1个σ键,总共有3个σ键和2个π键,比例为3:2。A正确。
B.丙烯分子中有8个σ键(6个C-H键和2个碳碳σ键),乙烷有7个σ键(6个C-H键和1个碳碳σ键),乙炔有3个σ键(2个C-H键和1个碳碳σ键)。σ键数目顺序为丙烯>乙烷>乙炔。B正确。
C.丙烯和乙炔均能与Br₂的CCl4溶液发生加成反应,使溶液褪色,无法通过此方法鉴别。C错误。
D.乙烷、丙烯、乙炔的最简式分别为CH3、CH2、CH,所以含碳质量分数顺序为乙烷<丙烯<乙炔。D正确。
故答案选C。
8.(24-25高二下·四川广安·期末)下列化学用语表述正确的是
A.的电子式:
B.丙烯的结构简式:
C.分子中键的形成:
D.的空间填充模型:
【答案】A
【详解】
A.是共价化合物,其结构式为O=C=O,碳原子和氧原子之间有2对电子,氧原子上有2对孤电子对,电子式为,A正确;
B.丙烯存在碳碳双键,结构简式为,B错误;
C.分子中p轨道头碰头重叠形成σ键,图中表示肩并肩形成的π键,C错误;
D.甲烷为正四面体的空间构型,而CH3Cl是用一个氯原子取代了甲烷中的一个H原子,碳原子采取sp3杂化,也为四面体的空间构型,空间填充模型为,D错误;
故答案为A。
9.请回答下列问题。
(1)下列物质分子中既有σ键,又有π键的是 。
①HCl ②H2O ③N2 ④C2H2 ⑤C2H4
(2)分子中,σ键和π键比例为 。
(3)已知反应N2O4(l)+2N2H4(l)=3N2(g)+4H2O(l),若该反应中有4 mol N-H键断裂,则形成的π键的数目为 。
【答案】(1)③④⑤
(2)9∶1
(3)3NA
【详解】(1)
单键全是σ键,双键中有1个σ键、1个π键;三键中有1个σ键、2个π键。①HCl的结构式为H-Cl,只有1个σ键;②H2O分子的结构式为H-O-H,只有2个σ键;③N2的结构式为N≡N,含1个σ键、2个π键;④C2H2的结构式为H-C≡C-H,有3个σ键,2个π键;⑤C2H4的结构式为,有5个σ键,1个π键;既有σ键,又有π键的是③④⑤;
(2)共价单键是σ键,共价双键中含有1个π键1个σ键,又分子两边的单键碳原子还分别含有2个C-H键,所以σ键和π键比例为9∶1
(3)若该反应中有4 mol N-H键断裂,则生成1.5 mol氮气,N2分子中含1个σ键、2个π键,则形成π键的数目是3NA。
10.锂—磷酸氧铜电池正极的活性物质是,可通过下列反应制备:。回答下列问题:
(1)上述化学方程式中涉及第二周期元素的第一电离能由小到大的顺序是 ,涉及第三周期元素的电负性由小到大的顺序是 。
(2)写出基态的第三能层的电子排布式 ,若核外电子空间运动状态有15种,则该离子处于 (填“基”或“激发”)态。
(3)晶体内不存在 。(填序号)
①离子键 ②极性共价键 ③非极性共价键 ④配位键 ⑤范德华力
(4)氨基乙酸铜的分子结构如图,氮原子的杂化方式为 ,键角 键角(填“>”“<”“=”)
(5)氨基乙酸与丙酸相对分子质量几乎相等,但氨基乙酸的熔、沸点远高于丙酸。主要原因:一是氨基乙酸能形成内盐;二是 。
【答案】(1)
(2) 激发
(3)③⑤
(4)
(5)氨基乙酸的存在也会使分子间产生氢键或分子数相同时,氨基乙酸形成的分子间氢键数目比丙酸形成的分子间氢键数目多
【详解】(1)上述化学方程式中涉及第二周期元素为N、O,同周期元素由左向右第一电离能呈增大趋势,N原子的2p轨道处于半充满状态,比较稳定,难以失去电子,其第一电离能大于相邻元素,则N、O元素第一电离能由小到大的顺序为:;
涉及第三周期元素为Na、P、S,同周期元素由左向右电负性逐渐增大,因此电负性由小到大的顺序是:。
(2)Cu原子序数为29,根据构造理论知,基态铜原子第三能层的电子排布式3s23p63d10;
基态的核外电子排布式为:,空间运动状态种类等于原子轨道数,即有1+1+3+1+3+5=14种,但此时核外电子空间运动状态有15种,则该离子处于激发态。
(3)(NH4)2SO4晶体中,存在硫酸根和铵根之间形成的离子键,O和S、N和H形成的极性共价键,H和NH3形成的配位键,不存在非极性共价键和范德华力,故选③⑤。
(4)氨基中N形成3个键还有1对孤对电子,氮原子的杂化类型为sp3;
的中心原子C原子为sp3杂化,的中心原子C原子为sp2杂化,因此键角<键角。
(5)氨基乙酸的熔、沸点远高于丙酸。主要原因:一是氨基乙酸能形成内盐;二是氨基乙酸的存在也会使分子间产生氢键或分子数相同时,氨基乙酸形成的分子间氢键数目比丙酸形成的分子间氢键数目多。
11.(24-25高二下·上海·期末)实验室常用氯化钯()溶液检验,发生反应为:
(1)标准状况下,含键数目为___________。
A. B. C.2mol D.1mol
(2)STP下,同体积的与某物质所含键数目相同,该物质可能是___________。
A. B. C. D.
(3)分子中键类型是___________。
A.s-s B.s-p C. D.
【答案】(1)A
(2)CD
(3)B
【详解】(1)一个CO2分子中含有2个π键,标准状况下22.4LCO2的物质的量为,含有π键的数目为,故选A;
(2)一个CO2分子中含有2个π键,同体积的与某物质所含键数目相同,说明1个分子里含2个π键;
A.中均为σ键,不含π键,,A错误;
B.含有一个碳碳双键,故含1个π键,B错误;
C.含有一个碳碳三键,故含2个π键,C正确;
D.含有两个碳碳双键,故含2个π键,D正确;
故选CD;
(3)HCl中H原子的s轨道与Cl原子的p轨道形成s-pσ键,故答案为B。
12.(24-25高二下·河南周口·期中)H、N、O可以两两组合或三者组合形成化合物,如等。试根据有关信息完成下列问题:
(1)易溶于的原因是 。
(2)键角: (填“>”或“<”);其原因为 。
(3)的结构式是 。中氮元素的化合价是 ,简要说明原因: 。
(4)晶体中微粒间的作用力有 (填标号)。
①离子键 ②极性共价键 ③非极性共价键 ④配位键
【答案】(1)为极性分子,而为极性溶剂,“相似相溶”,且能与水形成分子间氢键
(2) > 和的中心原子都是杂化,中心原子N上有1对孤电子对,中心原子O上有2对孤电子对,孤电子对数越多,对成键电子对的斥力越大,键角被压缩得越小
(3) -2价 N-N键为非极性键,而N-H键为极性键,共用电子对偏向N,故N为-2价(或氮的电负性大于氢)
(4)①②④
【详解】(1)氨分子和水分子都是极性分子,氨分子与水分子形成氢键,生成一水合氨;
(2)NH3中心原子价层电子对数,含有1个孤电子对,而H2O中心原子价层电子对数,含有2个孤电子对,H2O中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大,因此H2O的键角小于NH3;
(3)
N2H4中每个N与两个H原子形成共价键,其结构式为;N的电负性大于H,中氮元素表现负化合价,根据化学式中正负化合价代数和为0,H为+1价,可得N化合价为-2价;
(4)NH4NO3是离子化合物,与微粒间的作用力为离子键,中N-H之间是极性共价键和配位键,中N、O之间是极性共价键,故选①②④。
【强化训练】
1.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)钠及其化合物的部分转化关系如图。设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.反应①生成的气体,每11.2L(标准状况)含原子的数目为
B.反应②中2.3gNa完全反应生成的产物中含非极性键的数目为
C.反应③中与足量反应转移电子的数目为
D.溶液中,的数目为
【答案】A
【详解】A.反应①电解熔融NaCl生成,标准状况下11.2L为0.5mol,含0.5×2=1mol原子,即,A正确;
B.2.3g Na(0.1mol)与氧气加热反应生成0.05mol,每个含1个O-O非极性键,所以非极性键数目为,B错误;
C.与水反应生成氢氧化钠和氧气,化学方程式为,1mol与水反应转移1mol电子,数目为,C错误;
D.ClO⁻在水中会水解,故数目小于,D错误;
故选A。
2.(2025·福建·高考真题)福建科研团队用掺杂非铁催化剂实现温和条件下热催化合成氨。下列说法错误的是
A.含有共价键 B.Fe在元素周期表p区
C.氨的工业合成是人工固氮 D.氨是制备多种含氮化合物的基础原料
【答案】B
【详解】A.分子中含有碳碳共价键,A正确;
B.铁为26号元素,基态Fe原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2,处于d区,B错误;
C.氨的工业合成是将游离态氮转化为化合物氨气,为人工固氮,C正确;
D.氨中含氮元素,是制备多种含氮化合物的基础工业原料,D正确;
故选B。
3.(2025·江西·高考真题)乙烯是植物激素,可以催熟果实。植物体内乙烯的生物合成反应为:
阿伏加德罗常数的值为,下列说法正确的是
A.中键的数目为 B.中π电子的数目为
C.中孤电子对的数目为 D.消耗,产物中杂化C原子数目为
【答案】D
【详解】A.未指明标准状况,无法确定其物质的量,A错误;
B.HCN结构式为H-C≡N,C≡N三键含2个π键,每个π键2电子,故每个HCN分子含4个π电子,0.1 mol HCN含0.4 NAπ电子,B错误;
C.H2O中心原子孤电子对数为=2,9 g H2O为=0.5 mol,0.5 mol水含1 NA孤电子对,C错误;
D.该反应中消耗1 mol O2生成2 mol HCN和2 mol CO2。HCN中C为sp杂化(2个σ键),CO2中C为sp杂化(2个σ键),共4 mol sp杂化C原子,数目为4 NA,D正确;
故选D。
4.(2025·江西·高考真题)下列说法正确的是
A.键长: B.沸点: C.键能: D.键角:
【答案】B
【详解】A.CO中C原子和O原子通过三键相连,CO2中C原子和O原子通过双键相连,三键的键长小于双键,则键长:,A错误;
B.HI分子量大于HCl,范德华力更强,沸点更高,则沸点:,B正确;
C.N2中存在氮氮三键,O2中存在氧氧双键,三键的键能比双键大,则键能:,C错误;
D.中心N原子价层电子对数为4+ =4,N原子为sp3杂化,中心N原子价层电子对数为3+ =3,N原子为sp2杂化,则键角:,D错误;
故选B。
5.(2025·重庆·高考真题)三种氮氧化物的结构如下所示:
下列说法正确的是
A.氮氮键的键能: B.熔点:
C.分子的极性: D.的键角:
【答案】A
【详解】A.由图中数据可知,氮氮键的键长:,则氮氮键的键能:,A正确;
B.二者均为分子构成的物质,分子间作用力:,熔点:,B错误;
C.为对称的平面结构,极性较弱,而结构不对称,正负电荷中心不能重合,属于典型的极性分子,故分子极性::,C错误;
D.结构为,中心原子N存在对孤对电子,中心原子N为杂化,受孤对电子影响,键角略小于120°;而中心原子N的孤对电子为,价电子数为3,也是杂化,没有孤对电子的影响,故键角,D错误;
故选A。
6.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)可用于水的杀菌消毒,遇水发生反应:。下列说法正确的是
A.反应中各分子的键均为键
B.反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形
C.键长小于H—O键长
D.HClO分子中Cl的价电子层有2个孤电子对
【答案】B
【详解】A.H2O中的H-O键是s-sp3 σ键,而非p-pσ键,A错误;
B.根据价层电子对互斥理论,Cl2O中O原子周围的孤电子对数为(6-2×1)=2,还含有2个成键电子对,因此其VSEPR模型为四面体形;H2O中O原子周围的孤电子对数为(6-2×1)=2,还含有2个成键电子对,因此其VSEPR模型为四面体形;HClO中O原子周围的孤电子对数为(6-2×1)=2,还含有2个成键电子对,因此其VSEPR模型为四面体形;反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形,B正确;
C.Cl的原子半径大于H,Cl-O键长应大于H-O键长,因此C错误;
D.HClO中Cl的最外层电子数为7,其1个价电子与O形成共价键,剩余6个价电子形成3对孤电子对,D错误;
故答案选B。
7.(24-25高二下·浙江温州·期末)下列化学用语表述正确的是
A.乙烯的球棍模型:
B.用电子式表示的形成过程:
C.基态铬原子的价层电子轨道表示式:
D.用电子云轮廓图表示Cl-Cl的键的形成示意图:
【答案】C
【详解】A.球棍模型用小棍连接原子,图中表示的是乙烯()的空间填充模型,A错误;
B.属于共价化合物,其电子式为,用电子式表示的形成过程应为+,B错误;
C.Cr为24号元素,基态铬原子的价层电子排布式为,结合泡利原理和洪特规则可确定其轨道表示式为,C正确;
D.Cl2中的Cl-Cl键属于p-p键,由两个Cl原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道“头碰头”重叠而形成,3p轨道是哑铃形而非球形,图中的电子云轮廓图表示的是H-H的键的形成示意图,Cl-Cl的键的形成示意图为,D错误;
故选C。
8.(24-25高二下·山东淄博·期末)下列化学过程的表达正确的是
A.用电子式表示HCl的形成过程:
B.丙烯的加聚反应:
C.用电子云轮廓图示意p—pσ键的形成:
D.腺苷三磷酸(ATP)水解时磷酸酐键断裂过程的能量变化表示为:
【答案】C
【详解】
A. 是共价化合物,在形成过程中没有电子的得失,用电子式表示HCl的形成过程为,故A错误;
B.丙烯加聚反应的产物结构简式应该是,故B错误;
C.p-pσ键的形成是两个p 轨道以 “头碰头” 的方式重叠:,故C正确;
D.ATP水解释放能量,形成ATP吸收能量,故D错误;
故选C。
9.(24-25高二下·山东济南·期末)短周期同主族元素X和Y可形成常见化合物M。基态X原子最外层电子数是其内层的3倍。已知M固态时有无限长链形式(β-M)和三聚形式(γ-M),能体现β-M成键结构的片段及γ-M的结构如图所示。下列说法正确的是
A.1molγ-M中含9molσ键 B.β-M中Y原子无孤对电子
C.β-M中所有化学键键长相等 D.β-M和γ-M的晶体类型不同
【答案】B
【分析】基态X原子最外层电子数是其内层的3倍,则X为8号元素O,X和Y为短周期同主族元素,则Y为S,M属于硫的氧化物,结合图知M为SO3。
【详解】A.由图知,三聚形式(γ-M)中含3个S和9个O,每个S形成两个硫氧双键(双键中一个键、一个键)和两个硫氧单键,则1molγ-M中共含12molσ键,A错误;
B.β-M中,每个S形成两个硫氧双键和两个硫氧单键,硫原子无孤对电子,B正确;
C.β-M的链状结构中,氧原子有两种,一种为连接两个硫原子的“桥氧”,它与硫原子形成了S-O键,另一种是只与一个硫原子相连的“端基氧”,它与硫原子形成了S=O键,两种硫氧键的键长不同,C错误;
D.无论是无限长链形式(β-M)还是三聚形式(γ-M),都是三氧化硫的不同形态,三氧化硫是由分子构成的,属于分子晶体,二者的晶体类型相同,D错误;
故选B。
10.(24-25高二下·山东日照·期末)氮元素在物质结构中展现出丰富的多样性。回答下列问题:
(1)基态氮原子价电子的轨道表示式为 ;HCN分子中H-C键的类型为 (填标号)。
A.s-s σ键 B.s-p σ键 C.p-p σ键 D.s-sp σ键
(2)已知尿素分子为平面形,结构模型如图所示,其分子中存在的大π键表示为 ;键角H-N-H大小比较: (填“>”“<”或“=”)。
(3)尿素常温下为固体而丙酮()为液体,从结构角度解释原因: 。
(4)中心离子的VSEPR模型为 ,该配离子中含有的作用力为 (填标号)。
A.离子键 B.共价键 C.配位键 D.氢键
(5)乙二胺()与均可以与铜离子形成配离子,若将溶液中加入过量乙二胺,会发生配体取代反应,则离子方程式为 。
【答案】(1) D
(2) <
(3)尿素可以形成分子间氢键
(4) 正八面体构型 BC
(5)
【详解】(1)
基态氮原子的价电子轨道表示式为:;HCN分子中H-C键的形成为:H原子的s轨道与C原子的sp杂化轨道重合形成的s-sp σ键。
(2)尿素的分子结构中,C原子与其之间相连的两个氮原子和一个氧原子形成一个四中心六电子的离域大π键:;键角H-N-H大小比较:中的氮原子杂化方式为sp3, 所以其键角较小,键角H-N-H大小比较:<。
(3)尿素可以形成分子间氢键,而丙酮分子间无法形成氢键,所以常温下尿素的熔点更高一些。
(4)中心离子形成六个配位键,所以中心离子的VSEPR模型为正八面体构型;该配离子中包含共价键和配位键。
(5)
根据乙二胺的结构特点可知,一个乙二胺分子中有两个氮原子可以与铜离子进行配位,所以其化学方程式为: 。
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