2.1 共价键（4大题型专项训练，江苏专用）化学人教选择性必修2

函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 第一节共价键 (题型突破·举一反三) 口题型01共价键的概念与本质、特征 典例精析 【典例】D 上举-反目 【变式11】B 【变式1-2】A 【变式1-2】A 口题型02σ键与π键的判断及计算 典例精析 【典例2】D 三举一反 【变式2-1】ND 【变式2-2】oπC 【变式2-3】oπC 0题型03 极性键与非极性键的判断方法 典例精析 【典例3】C 举-反目 【变式31】A 【变式42】D 【变式43】A 1/2 学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 口题型04键长、键能和键角 典例精析 【典例4】A 举一反三 【变式41】B 【变式42】C 【变式43】A 212 第一节 共价键（题型突破·举一反三） 题型01 共价键的概念与本质 题型02 σ键与π键的判断及计算 题型03 极性键与非极性键的判断方法 题型04 键长、键能和键角 题型01 共价键的概念与本质、特征 共价键概念 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 共价键特征 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1】（25-26高二下·湖北十堰·期末）下列说法正确的是 A．所有的共价键都具有方向性 B．某原子跟其他原子形成共价键时，其共价键数一定等于该元素原子的价电子数 C．基态C原子有两个未成对电子，所以最多只能形成2个共价键 D．1个N原子最多只能与3个H原子结合形成分子，是由共价键的饱和性决定的 【变式1-1】（25-26高二上·江西南昌·阶段检测）下列说法中，正确的有 ①共价键的成键原子只能是非金属原子 ②若分子中含有π键，则一定含有σ键 ③Na2O2中含有离子键、σ键及π键 ④在所有分子中都存在化学键 ⑤碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键的3倍和2倍 ⑥键长等于成键两原子的半径之和 ⑦含有共价键的化合物一定是共价化合物 ⑧所有的σ键的强度都比π键的大 A．0句 B．1句 C．2句 D．3句 【变式1-2】（25-26高二下·山西朔州·阶段检测）下列关于共价键的描述正确的是 A．氧原子可以与氢原子形成、，不能形成 B．键一般能单独存在，键一般也能单独存在 C．中既含有极性共价键又含有非极性共价键 D．气体单质中，一定有键，可能有键 【变式1-2】（25-26高二·陕西咸阳·期中）下列关于共价键的理解不正确的是 A．共价键都具有方向性和饱和性 B．键可以绕键轴旋转，而键不能绕键轴旋转 C．分子和分子中都含有5个键 D．键以“头碰头”方式重叠，键以“肩并肩”方式重叠 题型02 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2】（25-26高二下·湖北十堰·期末）下列有关分子中所含化学键数目的说法正确的是 A．3个键、3个π键 B．4个键、3个π键 C．6个键、2个π键 D．6个键、3个π键 【变式2-1】（25-26高二上·吉林长春·期末）化合物X是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是 A．X分子中只有极性键，没有非极性键 B．X分子中共用电子对数为11 C．分子中所含σ键的数目为 D．该分子中σ键与π键数目之比为 【变式2-2】（25-26高二上·江苏·阶段检测）下列分子中，只含有键而不含有键的是 A． B． C． D． 【变式2-3】（25-26高二下·黑龙江哈尔滨·期中）下列关于键和键的说法中，错误的是 A．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 B．σ键是原子轨道“头碰头”式重叠，π键是原子轨道“肩并肩”式重叠 C．双键都是σ键 D．单键都是σ键 题型03 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3】（26-27高二上·浙江·开学考试）下列物质含有非极性共价键的强电解质是 A． B．NaOH C． D． 【变式3-1】（25-26高二上·浙江绍兴·期末）下列属于含有非极性共价键的盐类物质的是 A．Na2C2O4 B．MgBr2 C．NaCN D．CH3COOH 【变式4-2】（25-26高二下·河北保定·期中）下列物质中含有非极性共价键的是 A． B．HBr C．He D． 【变式4-3】（25-26高二上·吉林·期末）下列物质只含有极性键的是 A． B． C． D． 题型04 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4】（25-26高二上·江西南昌·期中）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．多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性 B．因为H-O的键能小于H-F的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱 C．H-F的键长是H-X(X为卤素原子)中最长的 D．碳碳三键和碳碳双键的键能分别是单键键能的3倍和2倍 【变式4-1】（25-26高二上·海南省直辖县级单位·阶段检测）下列关于键参数的说法错误的是 A．键角的大小影响分子的空间构型 B．分子中的共价键比分子中的共价键牢固 C．一般来说，原子半径越小的原子形成的共价键键长越短 D．可以利用X射线衍射实验测定共价键的键长、键角等参数 【变式4-2】（25-26高二上·河北石家庄·阶段检测）已知：丙炔(C3H4)的结构简式为，乙烯的结构简式为。下列比较中，正确的是 A．相等分子数含σ键数： B．键能： C．键长：C-C>C=C D．键角： 【变式4-3】（25-26高二下·安徽安庆·期中）键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列有关的说法中错误的是 A．键角： B．键长： C．键能：、、分子中的键能依次减小 D．乙烯分子中碳碳键的键能：σ键>π键 / 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 $ 第一节 共价键（题型突破·举一反三） 题型01 共价键的概念与本质 题型02 σ键与π键的判断及计算 题型03 极性键与非极性键的判断方法 题型04 键长、键能和键角 题型01 共价键的概念与本质、特征 共价键概念 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 共价键特征 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1】（25-26高二下·湖北十堰·期末）下列说法正确的是 A．所有的共价键都具有方向性 B．某原子跟其他原子形成共价键时，其共价键数一定等于该元素原子的价电子数 C．基态C原子有两个未成对电子，所以最多只能形成2个共价键 D．1个N原子最多只能与3个H原子结合形成分子，是由共价键的饱和性决定的 【答案】D 【解析】A．s轨道为球形对称，H2分子中s-s形成的σ键没有方向性，因此不是所有共价键都具有方向性，A错误；B．原子形成共价键的数目等于该原子的未成对电子数（含杂化后），不一定等于价电子数，如O价电子数为6，在H2O中仅形成2个共价键，B错误；C．基态C原子价电子排布为，虽只有2个未成对电子，但可通过杂化形成4个等价的单电子轨道，最多可形成4个共价键，如CH4，C错误；D．N原子最外层有5个电子，其中有3个未成对电子，根据共价键的饱和性，1个N最多与3个H结合形成NH3分子，D正确；故答案选D。 【变式1-1】（25-26高二上·江西南昌·阶段检测）下列说法中，正确的有 ①共价键的成键原子只能是非金属原子 ②若分子中含有π键，则一定含有σ键 ③Na2O2中含有离子键、σ键及π键 ④在所有分子中都存在化学键 ⑤碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键的3倍和2倍 ⑥键长等于成键两原子的半径之和 ⑦含有共价键的化合物一定是共价化合物 ⑧所有的σ键的强度都比π键的大 A．0句 B．1句 C．2句 D．3句 【答案】B 【分析】逐个分析题干中的8种说法：①错误：共价键的成键原子也可包含金属原子，如中与之间为共价键。 ②正确：共价键形成时优先以头碰头方式形成键，存在键说明分子含双键/三键，必然同时含有键。③错误：中内部为单键，仅含键，不存在键。 ④错误：稀有气体为单原子分子，不存在化学键。⑤错误：键键能小于键，因此碳碳双键键能小于单键的2倍，三键键能小于单键的3倍。⑥错误：键长是成键原子的核间距，因成键时电子云重叠，键长小于两原子半径之和。⑦错误：离子化合物也可含共价键，如属于离子化合物，其中和之间为共价键。⑧错误：不是所有键强度都大于键，如分子中键强度小于键。综上，正确的说法仅有1句。 【解析】A．逐一判断各说法可知仅有1个说法正确，A错误；B．仅②的说法正确，共1句正确，B正确；C．仅有1个说法正确，并非2句，C错误；D．仅有1个说法正确，并非3句，D错误；故选B。 【变式1-2】（25-26高二下·山西朔州·阶段检测）下列关于共价键的描述正确的是 A．氧原子可以与氢原子形成、，不能形成 B．键一般能单独存在，键一般也能单独存在 C．中既含有极性共价键又含有非极性共价键 D．气体单质中，一定有键，可能有键 【答案】A 【解析】A．氧原子最外层最多容纳8个电子，形成中性分子时，最多只能和2个氢原子形成共价键，可以形成、，不存在中性的分子，A正确；B．σ键原子轨道头碰头重叠，键稳定，可以单独存在；π键是肩并肩重叠，只能在σ键的基础上成键，不能单独存在，B错误；C．Na2O2中含有钠离子和过氧根离子，只有离子键和O-O非极性共价键，不存在极性共价键，C错误；D．稀有气体是单原子分子的气体单质，不存在化学键，因此不一定存在键，D错误；答案选A。 【变式1-2】（25-26高二·陕西咸阳·期中）下列关于共价键的理解不正确的是 A．共价键都具有方向性和饱和性 B．键可以绕键轴旋转，而键不能绕键轴旋转 C．分子和分子中都含有5个键 D．键以“头碰头”方式重叠，键以“肩并肩”方式重叠 【答案】A 【解析】A．s轨道的电子云是球形对称，相互重叠时无方向性，A错误；B．σ键以“头碰头”方式重叠，为轴对称，π键以“肩并肩”方式重叠，为镜面对称，故σ键可以绕键轴旋转，而π键不能绕键轴旋转，B正确；C．的结构式为，的结构式为，分子和分子中都含有5个σ键，C正确；D．σ键以“头碰头”方式重叠，为轴对称，π键以“肩并肩”方式重叠，为镜面对称，D正确；故答案选A。 题型02 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2】（25-26高二下·湖北十堰·期末）下列有关分子中所含化学键数目的说法正确的是 A．3个键、3个π键 B．4个键、3个π键 C．6个键、2个π键 D．6个键、3个π键 【答案】D 【解析】对于，共价单键均为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，经计算该分子共含6个σ键、3个π键，故选D。 【变式2-1】（25-26高二上·吉林长春·期末）化合物X是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是 A．X分子中只有极性键，没有非极性键 B．X分子中共用电子对数为11 C．分子中所含σ键的数目为 D．该分子中σ键与π键数目之比为 【答案】D 【解析】A．键是非极性键，故A错误；B．X分子中10个单键，1个双键，共用电子对数为12，故B错误；C．1molX分子中10个单键，1个双键，双键中含有1个σ键，所含σ键的数目为，故C错误；D．该分子中有11个σ键，1个键，数目之比为，故D正确；故答案为：D。 【变式2-2】（25-26高二上·江苏·阶段检测）下列分子中，只含有键而不含有键的是 A． B． C． D． 【答案】C 【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。 【解析】A．含氮氮三键，含有键和键，A错误；B．含碳氧双键，含有键和键，B错误；C．含碳碳单键、碳氢单键，只含有键而不含有键，C正确；D．含碳碳三键、碳氢单键，含有键和键，D错误；故选C。 【变式2-3】（25-26高二下·黑龙江哈尔滨·期中）下列关于键和键的说法中，错误的是 A．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 B．σ键是原子轨道“头碰头”式重叠，π键是原子轨道“肩并肩”式重叠 C．双键都是σ键 D．单键都是σ键 【答案】C 【解析】A．键为原子轨道“头碰头”重叠形成，电子云图形呈轴对称；键为原子轨道“肩并肩”重叠形成，电子云图形呈镜面对称，A正确；B．键的重叠方式为原子轨道“头碰头”，键的重叠方式为原子轨道“肩并肩”，B正确；C．共价双键中含有1个键和1个键，并非都是键，C错误；D．共价单键均为原子轨道“头碰头”重叠形成，都属于键，D正确；故答案为：C。 题型03 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3】（26-27高二上·浙江·开学考试）下列物质含有非极性共价键的强电解质是 A． B．NaOH C． D． 【答案】C 【解析】A．属于强电解质，仅含有离子键和极性共价键，不含非极性共价键，A不符合题意；B．属于强电解质，仅含有离子键和极性共价键，不含非极性共价键，B不符合题意；C．是离子化合物，熔融状态下完全电离，属于强电解质，其含有的过氧根中存在非极性共价键，C符合题意；D．是弱酸，属于弱电解质，且仅含有极性共价键，D不符合题意；故选C。 【变式3-1】（25-26高二上·浙江绍兴·期末）下列属于含有非极性共价键的盐类物质的是 A．Na2C2O4 B．MgBr2 C．NaCN D．CH3COOH 【答案】A 【解析】A．为草酸钠，属于盐类，其阴离子中存在两个原子之间形成的非极性共价键，A符合题意；B．为溴化镁，属于盐类，是仅含离子键的离子化合物，不含非极性共价键，B不符合题意；C．为氰化钠，属于盐类，其阴离子中与形成极性共价键，不存在非极性共价键，C不符合题意；D．为乙酸，属于羧酸类有机物，不属于盐类物质，D不符合题意；故选A。 【变式4-2】（25-26高二下·河北保定·期中）下列物质中含有非极性共价键的是 A． B．HBr C．He D． 【答案】D 【解析】A．属于离子化合物，仅含有钠离子与氧离子形成的离子键，不存在共价键，A错误；B．属于共价化合物，由氢原子和溴原子两种不同非金属原子形成极性共价键，B错误；C．是单原子分子，分子内不存在任何化学键，C错误；D．属于离子化合物，钠离子与过氧根离子之间为离子键，过氧根离子内部的两个氧原子之间形成非极性共价键，D正确；故选 D。 【变式4-3】（25-26高二上·吉林·期末）下列物质只含有极性键的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．：水分子由氧原子和氢原子通过O-H键连接，O-H键为极性键，且分子中无其他键型。A符合题意；B．：氢气分子由两个氢原子通过H-H键连接，H-H键为非极性键，不符合“只含极性键”的要求。B不符合题意；C．：氯化铵为离子化合物，与Cl-间为离子键，而内部的N-H键为极性键，因其含有离子键，不符合只含极性键的要求。C不符合题意；D．：过氧化氢分子含O-H极性键和O-O非极性键（氧原子相同），故非“只含极性键”。D不符合题意；故答案选A。 题型04 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4】（25-26高二上·江西南昌·期中）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．多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性 B．因为H-O的键能小于H-F的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱 C．H-F的键长是H-X(X为卤素原子)中最长的 D．碳碳三键和碳碳双键的键能分别是单键键能的3倍和2倍 【答案】A 【解析】A．键角是分子中相邻共价键之间的夹角，其固定性反映了共价键的方向性(原子轨道需沿特定方向重叠)，A正确；B．H-O键能小于H-F键能，但F2的键能(F-F)远小于O2(O=O)，因此F2更易解离并与H2反应，即O2、F2与H2反应的能力逐渐增强，B错误；C．已知键长是指共价键中两个原子核之间的距离，近似可以认为两个原子半径之和，因F原子半径最小，H-F的键长是H-X(X为卤素原子)中最短的，C错误；D．因双键和三键包含σ键和π键，而π键键能较低，故碳碳三键和双键的键能并非单键的3倍和2倍，D错误；故答案为：A。 【变式4-1】（25-26高二上·海南省直辖县级单位·阶段检测）下列关于键参数的说法错误的是 A．键角的大小影响分子的空间构型 B．分子中的共价键比分子中的共价键牢固 C．一般来说，原子半径越小的原子形成的共价键键长越短 D．可以利用X射线衍射实验测定共价键的键长、键角等参数 【答案】B 【解析】A．键角是分子中相邻共价键的夹角，是决定分子空间构型的核心参数之一，A正确；B．F原子半径小于O原子，因此H-F键的键长比H-O键更短，键能更大，HF分子中共价键比H2O中的共价键更牢固，B错误；C．共价键的键长是成键原子的核间距，一般情况下，原子半径越小，成键时核间距越短，键长越短，C正确；D．X射线衍射实验是测定分子结构的常用方法，可以得到共价键键长、键角等结构参数，D正确；故选B。 【变式4-2】（25-26高二上·河北石家庄·阶段检测）已知：丙炔(C3H4)的结构简式为，乙烯的结构简式为。下列比较中，正确的是 A．相等分子数含σ键数： B．键能： C．键长：C-C>C=C D．键角： 【答案】C 【解析】A．单键全为σ键，双键含1个键、三键含1个键：1个丙炔（）含6个键，1个乙烯（)含5个键，1个（结构为）含5个键，正确顺序应为，A错误；B．键能和原子半径负相关：原子半径，三键的键能随成键原子半径减小而增大，正确顺序为，B错误；C．相同原子间形成的化学键，键之间的共用电子对越多，键长越短，故键长：，C正确；D．、、均为三角锥形，中心原子电负性，中心原子电负性越小，成键电子对越远离中心原子，成键电子对斥力越小，键角越小，正确顺序为，D错误；故选C。 【变式4-3】（25-26高二下·安徽安庆·期中）键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列有关的说法中错误的是 A．键角： B．键长： C．键能：、、分子中的键能依次减小 D．乙烯分子中碳碳键的键能：σ键>π键 【答案】A 【解析】A．是直线形分子，键角为180°；是正四面体形，键角为109°28′；H2O是V形结构，键角为105°；为三角锥型，键角为107.3°，则键角：，故A错误；B．同周期元素，从左往右原子半径依次减小，则半径：Si>P>S>Cl，键长：，故B正确；C．同主族元素，从上到下原子半径依次增大，则半径：O<S<Se，键长：<<，键长越大，键能越小，则、、分子中的键能依次减小，故C正确；D．乙烯是平面型结构，含有碳碳双键，所以乙烯分子碳碳双键中有1个σ键和1个π键，原子轨道现成共价键时，σ键为p轨道头碰头的形式现成，π键为p轨道肩并肩，因此σ键键长会小于π键，所以键能大于π键，故D正确；故选A。 / 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 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