第2章 第1节 第1课时 共价键 课后达标 素养提升-【优学精讲】2024-2025学年高中化学选择性必修2教用Word(人教版)

1．下列关于共价键的描述正确的是(　　) A．两个原子的单电子若自旋平行，则两两配对可形成共价键 B．原子轨道具有一定的伸展方向，所形成的共价键都具有方向性 C．形成共价键后体系的能量降低，趋于稳定 D．气体单质中一定存在σ键，可能存在π键 解析：选C。A.两个原子的单电子若自旋相反，则两两配对可形成共价键，A错误；B.s电子在形成共价键时，没有方向性，B错误；D.稀有气体为单原子分子，没有化学键，D错误。 2．下列有关σ键和π键的说法错误的是(　　) A．HClO分子中有s­p σ键和p­p π键 B．当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键 C．σ键的特征是轴对称，π键的特征是镜面对称 D．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者 解析：选A。A.HClO的结构式为H—O—Cl，H—O为s­p σ键，O—Cl为p­p σ键，A错误。B.原子形成分子时，优先“头碰头”重叠，先形成σ键，可能形成π键，B正确。C.σ键是“头碰头”重叠形成的，可沿键轴自由旋转，为轴对称；而π键由两个p轨道“肩并肩”重叠形成，重叠程度小，为镜面对称，C正确。D.π键不稳定，易断裂，故含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者，D正确。 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)： 解析：选A。由共价键的饱和性可知，C、Si原子均形成4个共价键，H原子形成1个共价键，N原子形成3个共价键，O、S原子均形成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．在下列化学反应所断裂的共价键中，仅仅断裂σ键的是　(　　) A．N2＋3H22NH3 B．2C2H2＋5O22H2O＋4CO2 C．Cl2＋H22HCl D．C2H4＋H2C2H6 解析：选C。氮气中π键断裂，故A不选；乙炔和氧气中π键断裂，故B不选；氯气和氢气中均为σ键断裂，故C选；乙烯中π键断裂，故D不选。 5．(2024·沈阳高二检测)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C2H2 B．HBr与HCl C．H2与Cl2 D．Cl2与N2 解析：选B。A.CH4分子中只存在σ键，C2H2分子中存在σ键和π键，共价键类型不完全相同，故A不符合题意；B.HBr与HCl分子中的共价键均是s轨道与p轨道形成的s­p σ键，故B符合题意；C.H2分子中存在s­s σ键，Cl2分子中存在p­p σ键，共价键类型不完全相同，故C不符合题意；D.Cl2分子中只存在σ键，N2分子中存在σ键和π键，共价键类型不完全相同，故D不符合题意。 6．下列说法不正确的是(　　) A．氢原子只能形成σ键，氧原子可以形成σ键和π键 B．氧原子可以形成H2O、H2O2，也可以形成H3O C．共价键的成键原子可以是非金属原子，也可以是金属原子 D．s­s σ键和s­p σ键的电子云形状的对称性相同 解析：选B。A.氢原子只有一个s轨道，只能形成σ键，氧原子有s轨道和p轨道，可以形成σ键和π键，故A正确；B.氧原子可以形成H2O、H2O2，也可以形成H3O＋，但不能形成H3O，故B错误；C.共价键的成键原子可以是非金属原子，也可以是金属原子，如AlCl3中Al原子与Cl原子之间形成的是共价键，故C正确；D.σ键是原子轨道“头碰头”重叠形成的，轴对称，故s­s σ键与s­p σ键的电子云形状的对称性相同，故D正确。 7．下列对分子中σ键的原子轨道重叠方式的分析不正确的是(　　) 选项 A B C D 分子 H2 HI F2 ClF σ键的原子轨道重叠方式 两个氢原子的s轨道重叠 氢原子的s轨道和碘原子的p轨道重叠 一个氟原子的s轨道和另一个氟原子的p轨道重叠 氯原子的p轨道和氟原子的p轨道重叠 解析：选C。A.H2 中的σ键全部是s轨道以“头碰头”的方式重叠形成的，A正确；B.HI中的σ键是氢原子提供s轨道，碘原子提供p轨道，以“头碰头”的方式重叠形成的，B正确；C.F2中的σ键全部是p轨道以“头碰头”的方式重叠形成的，C不正确；D.ClF中的σ键全部是p轨道以“头碰头”的方式重叠形成的，D正确。 8．我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，反应为HCHO＋O2CO2＋H2O。下列有关说法不正确的是(　　) A．H2O中含有s­p σ键 B．1 mol CO2分子中有2 mol π键 C．HCHO分子中既含有σ键又含有π键 D．每生成1.8 g H2O，有0.4 mol π键断裂 解析：选D。每生成1.8 g (0.1 mol) H2O，有0.2 mol π 键断裂。 9．(1)如下图所示的分子中，有________个σ键，________个π键。 (2)碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如右图所示。下列有关该物质的说法正确的是________(填字母)。 A．分子式为C3H2O3 B．分子中含6个σ键 C．分子中只有极性键 D．8.6 g该物质完全燃烧得到6.72 L CO2 (3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成另一种氮的氢化物。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是N2O4＋2N2H43N2＋4H2O。若该反应中有4 mol N—H断裂，则形成的π键的物质的量为________mol。 解析：(1)该分子中有6个C—H、2个C—C、1个C===C、1个C≡C，单键均为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，三键中含有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。(2)A项，由碳酸亚乙烯酯的结构及C、O原子的成键特点可知，该物质的分子式为C3H2O3；B项，分子中C===O和C===C 各含有1个σ键，C—O和C—H都是σ键，故1个分子中含有8个σ键；C项，该物质分子中C===O、C—O和C—H都是极性键，而C===C是非极性键；D项，8.6 g该物质的物质的量为0.1 mol，完全燃烧生成0.3 mol CO2，在标准状况下的体积为6.72 L，但题目未指明CO2是否处于标准状况。(3)反应中有4 mol N—H断裂，即有1 mol N2H4参加反应，生成1.5 mol N2，形成的π键的物质的量为3 mol。 答案：(1)10　3　(2)A　(3)3 10．有三种物质AC2、B2C2、AD4，在常温下分别为气体、固体和液体。元素A的最高正化合价和最低负化合价的绝对值相等；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－1 价阴离子能层结构与氩原子相同。 (1)A、B、C、D的元素名称分别为________、________、________、________。 (2)AD4分子中含有的σ键类型为________(填“s­s”“s­p”或“p­p”)σ键。 (3)AC2分子中含有________个σ键，________个π键。 (4)D的－1价阴离子的电子排布式为____________，B2C2属于________(填“离子”或“共价”)化合物。 解析：(1)焰色呈黄色，说明有钠元素，淡黄色固体为Na2O2，所以B为Na元素，C为O元素；由元素D的－1价阴离子能层结构与氩原子相同可知，D为Cl元素；由元素A的最高正化合价和最低负化合价的绝对值相等可知，A为第ⅣA族元素或H，又由于AC2在常温下是气体，所以AC2是二氧化碳，即A是C元素。(2)CCl4分子中含有的σ键类型为p­p σ键。 答案：(1)碳　钠　氧　氯 (2)p­p　(3)2　2　(4)1s22s22p63s23p6　离子 11．(2024·东营利津中学高二月考)由元素周期表中前10号元素中的几种组成的物质T和X有如下图所示的转化。X不稳定，易分解。下列说法正确的是(　　) A．为使该转化成功进行，Y可以是酸性KMnO4溶液 B．1 mol T分子和1 mol X分子中含有π键的数目均为2NA(用NA表示阿伏加德罗常数的值) C．X分子中含有的σ键个数是T分子中含有的σ键个数的2倍 D．T分子中只含有极性键，X分子中既含有极性键又含有非极性键 解析：选A。由题图可知，T为HCHO，X不稳定，易分解，X为H2CO3，Y为氧化剂。酸性KMnO4溶液能将HCHO氧化为碳酸，Y可以是酸性高锰酸钾溶液，A正确；在HCHO分子和H2CO3分子结构中都含有1个碳氧双键，双键中含有1个σ键和1个π键，故1 mol T分子和1 mol X分子中含有π键的数目均为NA，B错误；在X(H2CO3)分子中含有5个σ键，在T(HCHO)分子中含有3个σ键，不是2倍关系，C错误；在X(H2CO3)分子中只含有极性键，D错误。 12．大气中存在一种潜在的温室气体SF5—CF3(结构如下图)，虽然其数量有限，但它是已知气体中吸热最高的。下列关于 SF5—CF3 的说法正确的是(　　) A．分子中既有σ键又有π键 B．S原子最外层为8电子稳定结构 C．CH4也是一种温室气体，分子中只含有σ键 D．1 mol SF5—CF3分子中有8 mol σ键 解析：选C。该分子中只有共价单键，故分子中只有σ键，故A错误；由该分子的结构式可知，S原子最外层不是8电子稳定结构，故B错误；CH4也是一种温室气体，分子中只含有σ键，故C正确；1 mol SF5—CF3分子中有9 mol σ键，故D错误。 13．(2024·山东高二质检)石灰氮(主要成分为CaCN2)是一种氮肥，与土壤中的H2O反应生成氰胺(H2N—C≡N)，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 B．1个H2N—C≡N分子中含有3个σ键 C．H2N—C≡N分子中σ键与π键的数目之比为2∶1 D．已知CO(NH2)2中含有C===O，1个CO(NH2)2分子中含有2个π键 解析：选C。H2O是共价化合物，电子式为，A项错误；共价单键是σ键，共价三键中有1个σ键、2个π键，故1个H2N—C≡N分子中含有4个σ键、2个π键，B项错误，C项正确；CO(NH2)2的结构简式为，故1个CO(NH2)2 分子中含有1个π键，D项错误。 14．N2的结构可以表示为，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，·表示对应原子提供的电子。下列说法错误的是(　　) A．N2分子与CO分子中都含σ键和π键 B．N2分子与CO分子中的π键不完全相同 C．电负性：C<O D．N2分子中含有2个π键，CO分子中含有1个π键 解析：选D。从题图可以看出，N2分子与CO分子均含有1个σ键和2个π键，A项正确、D项错误；N2分子中的π键是由每个氮原子各提供一个p电子以“肩并肩”方式重叠形成的，而CO分子中的一个π键是由O原子单方面提供电子对形成的，二者π键不完全相同，B项正确；同一周期主族元素从左到右，电负性逐渐增大，故电负性：C<O，C项正确。 15．Ⅰ.a、b、c、d是四种由短周期元素构成的中性粒子，它们都有14个电子，且都是通过共价键形成的物质。请回答下列问题： (1)a是单核粒子，a单质可用作半导体材料，a粒子的电子排布式为__________________________________________________。 (2)b是双核粒子，常温下为无色无味气体，人吸入气体b后容易引起中毒，b分子内所含共价键有__________个σ键，__________个π键。 (3)c是双核粒子且是一种单质，写出c的电子式：______________________。c分子中所含共价键的类型为__________。 (4)d是四核粒子，结构式为______________；d分子内所含共价键有__________个σ键，________个π键；σ键与π键的强度大小关系为σ键________(填“＞”或“＜”)π键，原因是__________________。 Ⅱ.防晒霜之所以能有效地减轻紫外线对人体的伤害，是因为它所含的有效成分的分子中含有π键，这些有效成分的分子中的π键的电子可在吸收紫外线后被激发，从而阻挡部分紫外线对皮肤的伤害。据此回答下列问题。 (1)①H2、②CO2、③H2O2、④HCN中，分子中所有原子都满足最外层为8电子稳定结构的是__________，分子中含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是________，分子中既含有极性键又含有非极性键的是__________。 (2)下列物质中没有防晒效果的是________(填字母)。 A．对氨基苯甲酸() B．羟基丙酮() C．肉桂酸(C6H5—CH===CH—COOH) D．乙醇 解析：Ⅰ.(1)a是单核粒子，a单质可用作半导体材料，含14个电子，a是Si。(2)b是双核粒子，含14个电子，常温下为无色无味气体，能使人中毒，可确定b为CO，结构式为C≡O，分子中含有1个σ键、2个π键。(3)c是双核粒子且是一种单质，每个原子有7个电子，故c为N2，电子式为N⋮⋮N，分子中所含共价键类型为σ键和π键。(4)d是四核粒子，即4个原子共有14个电子，只能是C2H2，结构式为H—C≡C—H，分子中含有3个σ键和2个π键，σ键中原子轨道重叠程度大，故σ键的强度大于π键。 Ⅱ.(1)分子中所有原子都满足最外层为8电子稳定结构，应排除含氢化合物，②符合；分子中含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键，应含有H原子与其他原子形成的共价键，③④符合；③中含O—H极性键和O—O非极性键。(2)乙醇的结构简式为CH3CH2OH，只有σ键，不具有防晒效果；其他物质分子中均含π键，所以均具有防晒效果。 答案：Ⅰ.(1)1s22s22p63s23p2{或[Ne]3s23p2} (2)1　2　(3)N⋮⋮N　σ键和π键 (4)H—C≡C—H　3　2　＞　σ键中原子轨道的重叠程度比π键中原子轨道的重叠程度大，形成的共价键强 Ⅱ.(1)②　③④　③　(2)D 学科网（北京）股份有限公司 $