2.1 共价键模型 （5大题型专项训练）化学鲁科版选择性必修2

2.1 共价键模型 题型01 共价键的概念与本质 题型02 共价键的特征 题型03 σ键与π键的判断及计算 题型04 极性键与非极性键的判断方法 题型05 键长、键能和键角 题型01 共价键的概念与本质 概念 原子间通过 形成的化学键 本质 成键原子相互接近，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成 形成元素 通常是电负性相同或差值小的 元素原子 表示方法 用一条短线表示由 对共用电子所形成的共价键，如H—H、H—Cl；“===”表示原子间共用 对电子所形成的共价键；“≡”表示原子间共用 对电子所形成的共价键 【典例1】下列叙述中不正确的是 A．1mol乙烯分子中含有键 B．中两个Cl原子形成共价键，轨道重叠示意图为： C．的键角小于是因为孤电子对之间的斥力更大 D．对羟基苯甲醛的熔沸点比邻羟基苯甲醛的高，是因为对羟基苯甲醛形成分子间氢键，而邻羟基苯甲醛形成分子内氢键 【变式1-1】下列化学用语表述不正确的是 A．键形成的轨道重叠示意图： B．电子式： C．的空间构型：直线形 D．基态Cr原子的价层电子排布式： 题型02 共价键的特征 特征 概念 作用 饱和性 每个原子所能形成共价键的 或以共价键连接的 是一定的 共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时互相结合的 关系 方向性 共价键将尽可能沿着 的方向形成，即共价键具有方向性。在形成共价键时，原子轨道重叠得 ，电子在核间出现的概率大，所形成的共价键就 共价键的方向性决定分子的 【典例2】下列说法正确的是 ①共价键的特征是具有饱和性和方向性   ②共价化合物中一定含共价键，一定不含离子键 ③H2O的非直线结构是由共价键的饱和性决定的   ④分子中不一定存在共价键 ⑤烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中的σ键比烯烃中的σ键稳定 A．①②④ B．①⑤ C．②③④ D．①③⑤ 【变式2-1】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 【变式2-2】下列关于共价键的说法不正确的是 A．分子中共用电子对偏向S，是因为S的电负性比H大 B．分子中有一个键，两个键 C．两个原子形成共价键时只能有一个键 D．共价键都有饱和性和方向性 题型03 σ键与π键的判断及计算 1.σ键与π键的比较 键类型 σ键 π键 原子轨道 重叠方式 沿键轴方向“ ”重叠 沿键轴方向“ ”重叠 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 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 分类 s­s、s­p、p­p p­p 化学活泼性 不活泼 较活泼 稳定性 一般来说σ键比π键 ，但不是绝对的 2.σ键和π键的判断 一般规律：共价单键是σ键；共价双键中有 个σ键，另 个是π键；共价三键由 个σ键和 个π键组成。 【典例3】下列常见分子中σ键、π键判断正确的是 A．CN-与N2结构相似，CH2=CHCN分子中σ键与π键数目之比为1∶1 B．CO与N2结构相似，CO分子中σ键与π键数目之比为2∶1 C．与结构相似，1 mol 中含有的π键数目为2NA D．已知反应：N2O4(l)+2N2H4(l)=3N2(g)+4H2O(l)，若反应中有4 mol N—H断裂，则形成的π键数目为6NA 【变式3-1】下列说法不正确的是 A．σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键强 B．s—sσ键与s—pσ键的电子云形状对称性相同 C．丙烯(CH3—CH=CH2)分子有8个σ键1个π键 D．N2分子中有1个σ键，2个π键；CH4中4个C—H键的键能不相同 【变式3-2】1mol分子中σ键的数目为 A．7 B．12 C．13 D．14 【变式3-3】下列分子中的键数目多于键的是 A． B． C． D．HCOOH 题型04 极性键与非极性键的判断方法 1．共价键的分类 分类标准 类型 共用电子对数 单键、双键、三键 共用电子是否偏移 极性键、非极性键 原子轨道重叠方式 σ键、π键 2．极性键和非极性键的判断 根据形成化学键的原子种类是否相同：相同原子之间形成的共价键为 键；不同原子之间形成的共价键为 键 【典例4】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．NH4Cl B．Na2O2 C．H2O2 D．CH4 【变式4-1】已知下列反应： ① ② ③ ④ 有极性键断裂的反应是 A．①② B．①②③ C．①②③④ D．①③ 【变式4-2】下列化学反应中，既有离子键、极性键、非极性键断裂，又有离子键、极性键、非极性键形成的是 A．2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 B．Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑ C．2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O D．NH4Cl+NaOH=NaCl+NH3↑+H2O 【变式4-3】下列物质中既含有离子键又含有非极性共价键的是 A． B． C． D． 题型05 键长、键能和键角 1．键参数的基本概念 键参数 概念 作用 键长 两个成键原子的 间的距离 两原子间键长愈短，化学键就愈 ，键就愈 。 键角 在多原子分子中，两个 的夹角 键角是影响分子空间结构的重要因素 键能 在1×105 Pa、298 K条件下，断开1 mol AB(g)分子中的化学键，使其分别生成 A原子和 B原子所吸收的能量，用EA—B表示 键能的大小可以定量地表示化学键的 。键能愈大，化学键就愈 ，含有该键的分子就愈 2．常见分子的键角及空间结构 分子的空间结构 键角 实例 正四面体形 109°28′ CH4、CCl4 60° 白磷(P4) 平面形 120° 苯、乙烯、SO3、BF3 三角锥形 107.3° NH3 角形 104°28′ H2O 直线形 180° CO2、CS2、CH≡CH 3．键参数与分子性质的关系 【典例5】下列关于键长、键角和键能的说法中，不正确的是 A．键角是描述分子立体结构的重要参数 B．键长的大小与成键原子的半径有关 C．键能越大，键长越长，共价键越牢固 D．利用键能数据，可估算化学反应的能量变化 【变式5-1】下列各项比较中前者高于(或大于或强于)后者的是 A．CC和C-C的键长 B．BF3和CH4中心原子的价层电子对数 C．Si-O和C-O的键能 D．对羟基苯甲醛( )和邻羟基苯甲醛( )的沸点 【变式5-2】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键的键能小于H—F键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱 C．AB2型分子的键角均为180° D．H—O键的键能为462.8 kJ·mol-1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗的能量为2×462.8 kJ / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.1 共价键模型 题型01 共价键的概念与本质 题型02 共价键的特征 题型03 σ键与π键的判断及计算 题型04 极性键与非极性键的判断方法 题型05 键长、键能和键角 题型01 共价键的概念与本质 概念 原子间通过共用电子形成的化学键 本质 成键原子相互接近，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 形成元素 通常是电负性相同或差值小的非金属元素原子 表示方法 用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键，如H—H、H—Cl；“===”表示原子间共用两对电子所形成的共价键；“≡”表示原子间共用三对电子所形成的共价键 【典例1】下列叙述中不正确的是 A．1mol乙烯分子中含有键 B．中两个Cl原子形成共价键，轨道重叠示意图为： C．的键角小于是因为孤电子对之间的斥力更大 D．对羟基苯甲醛的熔沸点比邻羟基苯甲醛的高，是因为对羟基苯甲醛形成分子间氢键，而邻羟基苯甲醛形成分子内氢键 【答案】B 【详解】A．乙烯结构式：，所以1mol乙烯中有键，A正确； B．氯气中的氯氯共价键是键，轨道“头碰头”重叠，不是“肩并肩”重叠，B错误； C．水分子中有2对孤电子对，氨气中有1对孤电子对，孤电子对之间的斥力更大，所以水分子的键角小于氨气分子的键角，C正确； D．形成分子间氢键会使物质熔沸点升高，对羟基苯甲醛形成分子间氢键，而邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，所以对羟基苯甲醛的熔沸点比邻羟基苯甲醛的高，D正确； 故选B。 【变式1-1】下列化学用语表述不正确的是 A．键形成的轨道重叠示意图： B．电子式： C．的空间构型：直线形 D．基态Cr原子的价层电子排布式： 【答案】C 【详解】A．键为p轨道肩并肩形成的，A正确； B．是由钠离子和过氧根离子构成的，电子式正确，B正确； C．SO2分子中心原子S的价层电子对数为，孤电子对数为1，为sp2杂化，分子构型为V形，C错误； D．Cr为24号元素，基态Cr原子的价层电子排布式：，D正确； 故选C。 题型02 共价键的特征 特征 概念 作用 饱和性 每个原子所能形成共价键的总数或以共价键连接的原子数目是一定的 共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时互相结合的数量关系 方向性 共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，即共价键具有方向性。在形成共价键时，原子轨道重叠得多，电子在核间出现的概率大，所形成的共价键就牢固 共价键的方向性决定分子的空间结构 【典例2】下列说法正确的是 ①共价键的特征是具有饱和性和方向性   ②共价化合物中一定含共价键，一定不含离子键 ③H2O的非直线结构是由共价键的饱和性决定的   ④分子中不一定存在共价键 ⑤烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中的σ键比烯烃中的σ键稳定 A．①②④ B．①⑤ C．②③④ D．①③⑤ 【答案】A 【详解】①原子的未成对电子数目决定了该原子形成的共价键具有饱和性，形成共价键时，原子轨道重叠的程度越大越好，为了达到原子轨道的最大重叠程度，成键的方向与原子轨道的伸展方向就存在着必然的联系，则共价键的方向性是由成键原子的轨道的方向性决定的，则共价键的特征是具有饱和性和方向性，①正确； ②含有离子键的化合物为离子化合物，故共价化合物中一定含共价键，一定不含离子键，②正确； ③H2O的非直线结构是由共价键的方向性决定的，而不是由共价键的饱和性决定的，③错误； ④分子中不一定存在共价键，如稀有气体分子为单原子分子，分子中不存在任何化学键，④正确； ⑤烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烯烃中含有的π键易断裂，σ键较稳定，则烯烃比烷烃的化学性质活泼，而不是由于烷烃中的σ键比烯烃中的σ键稳定，⑤错误； 综上所述，①②④正确，故答案为A。 【变式2-1】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。 【变式2-2】下列关于共价键的说法不正确的是 A．分子中共用电子对偏向S，是因为S的电负性比H大 B．分子中有一个键，两个键 C．两个原子形成共价键时只能有一个键 D．共价键都有饱和性和方向性 【答案】D 【详解】A．硫化氢是共价化合物，硫的电负性强于氢，所以共用电子对偏向S，故A正确； B．分子中存在，则有一个键、两个键，故B正确； C．两个原子间只能形成1个键，两个原子之间形成双键时，含有一个键和一个键，两个原子之间形成三键时，含有一个键和2个键，故C正确； D．共价键形成与电子云重叠方向及数目有关，则共价键一般有方向性和饱和性，但键没有方向性，故D错误； 故选：D。 题型03 σ键与π键的判断及计算 1.σ键与π键的比较 键类型 σ键 π键 原子轨道 重叠方式 沿键轴方向“头碰头”重叠 沿键轴方向“肩并肩”重叠 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 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 分类 s­s、s­p、p­p p­p 化学活泼性 不活泼 较活泼 稳定性 一般来说σ键比π键稳定，但不是绝对的 2.σ键和π键的判断 一般规律：共价单键是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键组成。 【典例3】下列常见分子中σ键、π键判断正确的是 A．CN-与N2结构相似，CH2=CHCN分子中σ键与π键数目之比为1∶1 B．CO与N2结构相似，CO分子中σ键与π键数目之比为2∶1 C．与结构相似，1 mol 中含有的π键数目为2NA D．已知反应：N2O4(l)+2N2H4(l)=3N2(g)+4H2O(l)，若反应中有4 mol N—H断裂，则形成的π键数目为6NA 【答案】C 【分析】共价单键全是σ键，双键含1个σ键和1个π键，三键含1个σ键和2个π键，据此解答； 【详解】A．分子的结构简式为，其中含有6个σ键和3个π键，所以σ键与π键数目之比为，A错误； B．CO与结构相似，则CO分子的结构可以表示为，其中σ键与π键数目之比为，B错误； C．与结构相似，的结构为，1mol中含有的π键数目为2NA，C正确； D．若该反应中有键断裂，则生成氮气，形成π键的数目是，D错误； 故选C。 【变式3-1】下列说法不正确的是 A．σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键强 B．s—sσ键与s—pσ键的电子云形状对称性相同 C．丙烯(CH3—CH=CH2)分子有8个σ键1个π键 D．N2分子中有1个σ键，2个π键；CH4中4个C—H键的键能不相同 【答案】D 【详解】A．σ键是电子云“头碰头”的方式重叠，π键是电子云“肩并肩”的方式重叠，σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键强，A正确； B．s—sσ键与s—pσ键都是轴对称的，所以s—sσ键与s—pσ键的电子云形状对称性相同，B正确； C．单键为σ键，双键为1个σ键1个π键，丙烯(CH3—CH=CH2)分子有8个σ键1个π键，C正确； D．三键为1个σ键2个π键，N2分子结构为N≡N，有1个σ键，2个π键；CH4中4个C—H键的键能完全相同，D错误； 故选D。 【变式3-2】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。 【变式3-3】下列分子中的键数目多于键的是 A． B． C． D．HCOOH 【答案】D 【分析】共价单键均为σ键，共价双键或三键均有1个σ键，其余为π键。 【详解】 A．的结构式为，σ键和π键的个数都是2，A错误； B．的结构式为，σ键和π键的个数都是2，B错误； C．的结构式为，σ键的个数是1、π键的个数是2，C错误； D．的结构式为，σ键的个数是4、π键的个数是1，D正确； 选D。 题型04 极性键与非极性键的判断方法 1．共价键的分类 分类标准 类型 共用电子对数 单键、双键、三键 共用电子是否偏移 极性键、非极性键 原子轨道重叠方式 σ键、π键 2．极性键和非极性键的判断 根据形成化学键的原子种类是否相同：相同原子之间形成的共价键为非极性键；不同原子之间形成的共价键为极性键 【典例4】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．NH4Cl B．Na2O2 C．H2O2 D．CH4 【答案】C 【分析】同种非金属元素之间形成非极性共价键，不同非金属元素之间形成极性共价键，以此来解答。 【详解】A.氯化铵中氯离子和铵根离子之间存在离子键，铵根离子中氮原子和氢原子之间存在极性共价键，所以氯化铵是含有离子键和极性共价键的离子化合物，故A错误； B.过氧化钠中钠离子和过氧根离子之间以离子键结合，过氧根离子中氧原子和氧原子之间以非极性共价键结合，所以过氧化钠是含有非极性共价键的离子化合物，故B错误； C.双氧水分子中氢原子和氧原子之间以极性共价键结合，氧原子和氧原子之间以非极性共价键结合，所以双氧水是含有极性共价键和非极性共价键的共价化合物，故C正确； D.甲烷中氢原子和碳原子之间以极性共价键结合，所以甲烷中只含极性共价键，故D错误； 故选C。 【变式4-1】已知下列反应： ① ② ③ ④ 有极性键断裂的反应是 A．①② B．①②③ C．①②③④ D．①③ 【答案】D 【详解】①是取代反应，CH4上的H原子被Cl原子取代，有C-H极性键断裂和Cl-Cl非极性键断裂，①符合题意；②是加成反应，碳碳双键和Br-Br键断裂，都是非极性键，②不符合题意；③是加成反应，碳碳三键和H-Cl键断裂，有非极性键和极性键断裂，③符合题意；④是化合反应，H-H和Cl-Cl键断裂，都是非极性键，④不符合题意；则D正确； 故选：D。 【变式4-2】下列化学反应中，既有离子键、极性键、非极性键断裂，又有离子键、极性键、非极性键形成的是 A．2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 B．Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑ C．2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O D．NH4Cl+NaOH=NaCl+NH3↑+H2O 【答案】A 【详解】A．2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑中有离子键、极性键、非极性键断裂，又有离子键、极性键、非极性键形成，选项A选； B．该反应中没有非极性共价键的断裂和形成，选项B不选； C．该反应中没有非极性键的断裂和形成，选项C不选； D．该反应中没有非极性键的断裂和形成，选项D不选； 答案选A。 【点睛】本题考查化学键和化学反应，明确化学反应的实质为旧键断裂和新键形成及常见物质中的化学键即可解答，注意利用化学键判断的一般规律，一般金属元素与非金属元素形成离子键，同种非金属元素之间形成非极性共价键，不同非金属元素之间形成极性共价键，以此来解答。 【变式4-3】下列物质中既含有离子键又含有非极性共价键的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．由和构成，存在离子键，同时内部存在的是极性共价键，A错误； B．由和构成，只含有离子键，无共价键，B错误； C．由和构成，存在离子键，同时内部存在的是非极性共价键，C正确； D．由和构成，只含有离子键，无共价键，D错误； 故答案为：C。 题型05 键长、键能和键角 1． 键参数的基本概念 键参数 概念 作用 键长 两个成键原子的原子核间的距离 两原子间的键长愈短，化学键就愈强，键就愈牢固。 键角 在多原子分子中，两个化学键的夹角 键角是影响分子空间结构的重要因素 键能 在1×105 Pa、298 K条件下，断开1 mol AB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量，用EA—B表示 键能的大小可以定量地表示化学键的强弱。键能愈大，化学键就愈牢固，含有该键的分子就愈稳定 2． 常见分子的键角及空间结构 分子的空间结构 键角 实例 正四面体形 109°28′ CH4、CCl4 60° 白磷(P4) 平面形 120° 苯、乙烯、SO3、BF3 三角锥形 107.3° NH3 角形 104°28′ H2O 直线形 180° CO2、CS2、CH≡CH 3． 键参数与分子性质的关系 【典例5】下列关于键长、键角和键能的说法中，不正确的是 A．键角是描述分子立体结构的重要参数 B．键长的大小与成键原子的半径有关 C．键能越大，键长越长，共价键越牢固 D．利用键能数据，可估算化学反应的能量变化 【答案】C 【详解】A．键角是描述分子立体结构的重要参数，如CO2中的2个C=O键的夹角为180°，故分子为直线形分子，故A正确； B．键长的大小与成键原子的半径有关，如Cl原子半径小于I原子半径，Cl-Cl键的键长小于I-I键的键长，此外，键长还和成键数目有关，成键数目越多，键长越短，故B正确； C．键能越大，键长越短，共价键越强，共价化合物越稳定，故C错误； D．=反应物总键能-生成物总键能，利用键能数据，可估算化学反应的能量变化，故D正确； 故答案为：C。 【变式5-1】下列各项比较中前者高于(或大于或强于)后者的是 A．CC和C-C的键长 B．BF3和CH4中心原子的价层电子对数 C．Si-O和C-O的键能 D．对羟基苯甲醛( )和邻羟基苯甲醛( )的沸点 【答案】D 【详解】A．CC的键能比C-C的键能大，CC的键长比C-C的键长短，A错误； B．BF3的中心原子价层电子对数为3+(3-31)=3，CH4的中心原子价层电子对数为4+(4-41)=4，B错误； C．Si的原子半径比C的原子半径大，Si-O的键长比C-O的键长长，Si-O的键能比C-O的键能小，C错误； D．对羟基苯甲醛( )能形成分子间氢键，邻羟基苯甲醛( )能形成分子内氢键，对羟基苯甲醛的沸点比邻羟基苯甲醛的沸点高，D正确； 答案选D。 【变式5-2】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键的键能小于H—F键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱 C．AB2型分子的键角均为180° D．H—O键的键能为462.8 kJ·mol-1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗的能量为2×462.8 kJ 【答案】A 【详解】A．键角、键长、键能都是描述分子空间结构的重要参数，A正确； B．H-O键、H-F键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定，O2、F2与H2反应的能力逐渐增强，B错误； C．AB2型分子可能为直线形如CO2，键角为180°，而水分子呈V形，键角为105°，C错误； D．H-O键的键能为462.8 kJ·mol-1，指的是断开 1 mol H-O键形成气态氢原子和气态氧原子所需吸收的能量为462.8 kJ，18 g即1 mol H2O中含2 mol H-O键，断开时需吸收2×462.8 kJ的能量形成气态氢原子和气态氧原子，再进一步形成H2和O2时，还需释放出一部分能量，D错误； 答案选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $