考点5 共价键
【核心考点梳理】
考点一、共价键的形成与特征
1．共价键的形成
(1)概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。
(2)成键的粒子：一般为非金属原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。
(3)本质：原子间通过共用电子对(即原子轨道重叠)产生的强烈作用。
2．共价键的特征
(1)饱和性
按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。
(2)方向性
除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。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。如图所示。
【典型例题】
例1．（2022秋·四川内江·高二四川省内江市第六中学校考阶段练习）下列说法正确的是
A．若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的方向性
B．s轨道和p轨道重叠可以形成π键
C．共价键都具有方向性
D．C2H4与Cl2的加成反应C2H4只涉及π键断裂
例2．（2022春·天津静海·高二校考期中）所有共价键都有方向性和饱和性吗？根据成键原子轨道举出反例_______。
考点二、共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)
1．σ键
形成 由两个原子的s轨道或p轨道“头碰头”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，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称；σ键的强度较大
2.π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键的电子云具有镜面对称性，即每个π键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像；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、一个π键；共价三键由一个σ键和两个π键组成。
【典型例题】
例1．（2023秋·全国·高二假期作业）某有机物的结构简式为，则该有机物分子中含有键和键的数目分别为
A．6、3 B．7、3 C．7、4 D．6、4
例2．（2022秋·广东广州·高二执信中学校考期中）香蕉是我们喜爱的水果之一，香蕉产于南方，到北方之前是未成熟的，但买到的却是成熟的香蕉，这是因为喷洒了催熟剂的缘故。其中乙烯就是一种常用的催熟剂，下列对于乙烯中化学键的分析中正确的是
A．在乙烯分子中有一个σ键、一个π键
B．乙烯在发生加成反应时，断裂的是碳原子间的σ键
C．乙烯可以在一定条件下制得氯乙烯，在该过程断裂的是C-H σ键
D．乙烯分子中的σ键关于镜面对称
例3．（2022秋·湖南长沙·高二湖南师大附中校考阶段练习）如图是已经合成的最著名的硫-氮化合物分子的结构。下列说法不正确的是
A．该物质的分子式为
B．该物质分子中只含有极性共价键
C．该物质熔融状态时不能导电
D．1mol该物质的分子中含10mol σ键
【核心归纳】
共价键的分类
【必备知识基础练】
1．（2022·吉林·梅河口市第五中学高二期中）火药制备是我国古代闻名世界的化学工艺，原理为。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是
A．K+的结构示意图：
B．在元素周期表中K元素、S元素均在p区
C．O元素位于周期表中第二周期第IVA族
D．CO2的结构式为：O=C=O且σ键与键个数比为1:1
2．（2022·辽宁实验中学高二阶段练习）下列说法正确的是
A．原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的
B．电子的运动状态可从能层、能级、轨道3个方面进行描述
C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键
D．1个乙烯分子中含有4个σ键，1个π键
3．（2022·辽宁沈阳·高二阶段练习）下列关于σ键和π键的说法中，错误的是
A．所有的σ键的强度都比π键大
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．s—sσ键与s—pσ键的电子云形状的对称性相同
D．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转
4．（2022秋·四川雅安·高二雅安中学校考期中）下列说法不正确的是
A．σ键是轴对称的，π键是镜像对称的
B．在气体单质中，一定有σ键，可能有π键
C．两个原子间形成共价键时，最多有一个σ键
D．BF3分子中原子的最外层电子数不全是8
5．（2022秋·陕西西安·高二长安一中校考期中）下列物质中只含有共价键的化合物是
A．H2O B．Na2O2 C．NH4Cl D．N2
6．（2022秋·四川乐山·高二四川省峨眉第二中学校校考阶段练习）X、Y两元素可形成型共价化合物，则X、Y最外层的电子排布最不可能是
A．X： Y： B．X： Y：
C．X： Y： D．X： Y：
7．（2022春·高二单元测试）下列有关σ键和π键的说法错误的是
A．在某些分子中，化学键可能只有π键而没有σ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
8．(1)指出下图所表示的共价键类型的名称,并列举含有该共价键的一种物质,写出其分子式。
① 键, ; ② 键, ;
③ 键, ; ④ 键, ; ⑤ 键, 。
(2)某有机化合物分子的结构简式为
CH2CHCOOH,该分子中有 个σ键, 个π键,有 种极性键, (填“有”或“没有”)非极性键。
【关键能力提升练】
9．（2022春·高二单元测试）下列关于有机化合物中化学键的说法不正确的是
A．烷烃中的化学键均为σ键
B．CH3CH2Br中C—H键的极性比C—Br键的极性弱
C．乙烯分子中含有极性键和非极性键
D．1个丙炔分子中含有5个σ键和3个π键
10．（2022秋·湖北武汉·高二校联考期中）据《化学工程杂志》最近报道，科学家利用和创造一种复合光催化剂，可快速分解世界上最难降解污染物M。M由4种短周期主族元素组成，R、X、Y、Z的原子序数依次增大，在暗室中Z单质和同温同压下密度最小的气体剧烈反应。M的结构式如图所示：
下列叙述错误的是
A．原子半径： B．最高正价：
C．简单氢化物稳定性： D．M是含极性键和非极性键的共价化合物
11．（2022春·新疆塔城·高二乌苏市第一中学校考阶段练习）下列有关化学键类型的判断正确的是
A．共价化合物中也可以存在离子键
B．全部由非金属元素构成的化合物也可以存在离子键
C．已知乙烯的结构式为CH2=CH2，则分子中存在4个σ键(C－H)和2个π键(C=C)
D．乙烷分子中6个C－H键都为σ键，1个C－C键为π键
12．（2022·高二课时练习）化合物X是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式为，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．X分子中只有极性键，没有非极性键
B．1个X分子中的共用电子对数目为11
C．分子中所含的键数目为
D．X是共价化合物
13．分析下列化学式中画有横线的元素,选出符合要求的物质填空(填序号)。
A.NH3 B.H2O C.HCl D.CH4 E.C2H6 F.N2
(1)所有的价层电子都参与形成共价键的是 ;
(2)只有一个价层电子参与形成共价键的是 ;
(3)最外层有未参与成键的电子对的是 ;
(4)既有σ键又有π键的是 。
14.(1)判断1 mol下列含碳化合物中σ键的数目。
①CO2 ;②乙醛 ;
③CH3COOH ;④CO(NH2)2 。
(2)已知CO和CN-与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为 。HCN分子中σ键与π键数目之比为 。
(3)C、H元素形成的某化合物分子中共有16个电子,该分子中σ键与π键的个数比为 。
15．（2022·全国·高二专题练习）按要求回答问题
(1)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为_______NA。
(2)CS2分子中，共价键的类型有_______。
(3)Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有_______ mol σ键。
(4)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材料，图中，1号C与相邻C形成σ键的个数为_______。
【学科素养拔高练】
16．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。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。b的化学式为 ,人吸入气体b后容易引起中毒,是因为 而使人中毒。
(3)c是双核粒子且是一种单质,写出其电子式: 。c分子中所含共价键的类型为 (填“极性键”或“非极性键”),c单质常温下性质稳定,不易发生反应,原因是 。
(4)d是四核粒子,其结构式为 ;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 。 考点5 共价键
【核心考点梳理】
考点一、共价键的形成与特征
1．共价键的形成
(1)概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。
(2)成键的粒子：一般为非金属原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。
(3)本质：原子间通过共用电子对(即原子轨道重叠)产生的强烈作用。
2．共价键的特征
(1)饱和性
按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。
(2)方向性
除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。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。如图所示。
【典型例题】
例1．（2022秋·四川内江·高二四川省内江市第六中学校考阶段练习）下列说法正确的是
A．若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的方向性
B．s轨道和p轨道重叠可以形成π键
C．共价键都具有方向性
D．C2H4与Cl2的加成反应C2H4只涉及π键断裂
【答案】D
【解析】A．硫原子最外层只有两个未成对电子，根据共价键的饱和性，其氢化物只能是H2S，写成H3S分子，违背了共价键的饱和性，故A错误；
B．s轨道和p轨道只能头碰头重叠，只能形成σ键，故B错误；
C．s轨道和s轨道形成的σ键没有方向性，因s电子云为球形，故H2分子中的H-H无方向性，故C错误；
D．C2H4与Cl2的加成反应只有C2H4种π键断裂其他σ键不断裂，故D正确；
答案选D
例2．（2022春·天津静海·高二校考期中）所有共价键都有方向性和饱和性吗？根据成键原子轨道举出反例_______。
【答案】所有的共价键都有饱和性，但并不是所有的共价键都有方向性，如s-s σ键就没有方向性。
【解析】所有的共价键都有饱和性，但并不是所有的共价键都有方向性，如s-s σ键就没有方向性。
考点二、共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)
1．σ键
形成 由两个原子的s轨道或p轨道“头碰头”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，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称；σ键的强度较大
2.π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键的电子云具有镜面对称性，即每个π键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像；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、一个π键；共价三键由一个σ键和两个π键组成。
【典型例题】
例1．（2023秋·全国·高二假期作业）某有机物的结构简式为，则该有机物分子中含有键和键的数目分别为
A．6、3 B．7、3 C．7、4 D．6、4
【答案】B
【解析】单键全部为键，双键中有1个键和1个键，三键中有1个键和2个键，故该有机物分子中键总数为7，键总数为3，B项正确。
例2．（2022秋·广东广州·高二执信中学校考期中）香蕉是我们喜爱的水果之一，香蕉产于南方，到北方之前是未成熟的，但买到的却是成熟的香蕉，这是因为喷洒了催熟剂的缘故。其中乙烯就是一种常用的催熟剂，下列对于乙烯中化学键的分析中正确的是
A．在乙烯分子中有一个σ键、一个π键
B．乙烯在发生加成反应时，断裂的是碳原子间的σ键
C．乙烯可以在一定条件下制得氯乙烯，在该过程断裂的是C-H σ键
D．乙烯分子中的σ键关于镜面对称
【答案】C
【详解】
A．在乙烯分子中存在4个C—H σ键和1个C—C σ键，同时还含有1个C—C π键，A项错误；
B．由于σ键要比π键稳定，故乙烯在发生加成反应时断裂的是C—C π键，B项错误；
C．由乙烯制得氯乙烯可看作是乙烯中的一个氢原子被氯原子取代，故断裂的是C—H σ键，C项正确；
D．σ键是轴对称，D项错误。
故选C。
例3．（2022秋·湖南长沙·高二湖南师大附中校考阶段练习）如图是已经合成的最著名的硫-氮化合物分子的结构。下列说法不正确的是
A．该物质的分子式为
B．该物质分子中只含有极性共价键
C．该物质熔融状态时不能导电
D．1mol该物质的分子中含10mol σ键
【答案】B
【解析】A．由题图知该物质有4个S，4个N，分子式为，A正确；
B．该物质的分子中既有极性键(N-S)又有非极性键(S-S)，B错误；
C．该物质只含共价键，为共价化合物，熔融状态时不能导电，C正确；
D．由图可知，1mol该分子中含10mol 键，D正确；
故答案为：B。
【核心归纳】
共价键的分类
【必备知识基础练】
1．（2022·吉林·梅河口市第五中学高二期中）火药制备是我国古代闻名世界的化学工艺，原理为。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是
A．K+的结构示意图：
B．在元素周期表中K元素、S元素均在p区
C．O元素位于周期表中第二周期第IVA族
D．CO2的结构式为：O=C=O且σ键与键个数比为1:1
【答案】D
【详解】
A．K+的质子数为19、核外电子数为18，其离子结构示意图为，故A错误；
B．K位于第ⅠA族，位于s区，S位于第ⅥA族，在p区，故B错误；
C．O位于第二周期ⅥA族，故C错误；
D．1个双键含1个σ键和1个键，故CO2的σ键与键个数比为1:1，故D正确；
故选D。
2．（2022·辽宁实验中学高二阶段练习）下列说法正确的是
A．原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的
B．电子的运动状态可从能层、能级、轨道3个方面进行描述
C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键
D．1个乙烯分子中含有4个σ键，1个π键
【答案】A
【详解】
A．原子轨道和电子云都用来描述电子运动状态而不是表示电子运动轨迹，即都是用来形象描述电子运动状态的，故A正确；
B．决定电子运动状态有四个量：主量子数、角量子数、磁量子数、自旋量子数，所以电子的运动状态可从能层、能级、轨道、自旋方向4个方面进行描述，故B错误；
C．气体单质中，不一定有σ键，例如稀有气体，可能有π键，例如氮气等，故C错误；
D．乙烯的结构简式为CH2=CH2，1个乙烯分子中含有5个σ键，1个π键，故D错误；
故选A。
3．（2022·辽宁沈阳·高二阶段练习）下列关于σ键和π键的说法中，错误的是
A．所有的σ键的强度都比π键大
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．s—sσ键与s—pσ键的电子云形状的对称性相同
D．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转
【答案】A
【详解】
A．一般情况下，σ键的强度比π键大，但也有特殊情况，如N≡N中σ键的强度比π键小，A错误；
B．σ键电子云重叠程度较大，是原子轨道“头碰头”式重叠，π键电子云重叠程度较小，是原子轨道“肩并肩”式重叠，B正确；
C．σ键有方向性，；两个成键原子必须沿着对称轴方向接近，才能达到最大重叠，s—sσ键与s—pσ键都是轴对称的，C正确；
D．σ键为单键，可以绕键轴旋转，π键在双键、叁键中存在，不能绕键轴旋转，D正确；
答案选A。
4．（2022秋·四川雅安·高二雅安中学校考期中）下列说法不正确的是
A．σ键是轴对称的，π键是镜像对称的
B．在气体单质中，一定有σ键，可能有π键
C．两个原子间形成共价键时，最多有一个σ键
D．BF3分子中原子的最外层电子数不全是8
【答案】B
【解析】A．σ键是轴对称的，π键是镜像对称的，A正确；
B．在稀有气体中，没有化学键，B错误；
C．两个原子间形成共价键时，最多有一个σ键，C正确；
D．BF3分子中B原子的最外层电子数为6，D正确；
故选B。
5．（2022秋·陕西西安·高二长安一中校考期中）下列物质中只含有共价键的化合物是
A．H2O B．Na2O2 C．NH4Cl D．N2
【答案】A
【解析】A． 由氢、氧两种元素组成，分子内氢氧原子之间由共价键结合，属于共价化合物，A正确；
B． 由钠、氧两种元素组成，由钠离子和过氧根离子构成，含离子键，过氧根内含共价键，B错误；
C． 由铵根离子和氯离子构成，含离子键，铵根离子内含共价键，C错误；
D． 由氧元素组成，属于单质，分子内含共价键，不属于共价化合物，D错误；
答案选A。
6．（2022秋·四川乐山·高二四川省峨眉第二中学校校考阶段练习）X、Y两元素可形成型共价化合物，则X、Y最外层的电子排布最不可能是
A．X： Y： B．X： Y：
C．X： Y： D．X： Y：
【答案】C
【分析】根据题中X、Y两元素可形成型共价化合物可知，本题考查原子核外电子排布及共价化合物判断，运用原子的电子排布规律及元素的判断、元素的电负性分析。
【解析】A．X为Al，Y为Cl，二者可形成共价化合物，故A不符合题意；
B．X为S，Y为O，二者可形成共价化合物，故B不符合题意；
C．X为Ga，Y为F，二者可形成离子化合物，故C符合题意；
D．X为N，Y为H，二者可形成共价化合物，故D不符合题意；
故选C。
7．（2022春·高二单元测试）下列有关σ键和π键的说法错误的是
A．在某些分子中，化学键可能只有π键而没有σ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
【答案】A
【解析】A．共价键中一定含σ键，则在分子中，化学键可能只有σ键，而没有π键，A错误；
B．原子形成分子，优先头碰头重叠，则先形成σ键，可能形成π键，B正确；
C．σ键是“头碰头”重叠形成，可沿键轴自由旋转，为轴对称；而π键是由两个p电子“肩并肩”重叠形成，重叠程度小，为镜像对称，C正确；
D．π键不稳定，易断裂，则含有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；
故选A。
8．(1)指出下图所表示的共价键类型的名称,并列举含有该共价键的一种物质,写出其分子式。
① 键, ; ② 键, ;
③ 键, ; ④ 键, ; ⑤ 键, 。
(2)某有机化合物分子的结构简式为
CH2CHCOOH,该分子中有 个σ键, 个π键,有 种极性键, (填“有”或“没有”)非极性键。
【答案】(1)①s-s σ H2 ②s-p σ HCl ③p-p σ
Cl2 ④pz-pzπ N2 ⑤py-pyπ N2 (2)8 2 4 有
【解析】(2)分子中有3个C—H σ键、2个C—C σ键、2个C—O σ键、1个O—H σ键;CC和CO中分别有1个π键;有C—H、CO、C—O、O—H 4种极性键;含有CC、C—C非极性键。
【关键能力提升练】
9．（2022春·高二单元测试）下列关于有机化合物中化学键的说法不正确的是
A．烷烃中的化学键均为σ键
B．CH3CH2Br中C—H键的极性比C—Br键的极性弱
C．乙烯分子中含有极性键和非极性键
D．1个丙炔分子中含有5个σ键和3个π键
【答案】D
【解析】A．烷烃为饱和烃，所有的化学键均为σ键，A正确；
B．溴元素的电负性强于氢原子，元素的电负性相差越大，键的极性越强，故C-H键的极性比C-Br键的极性弱，B正确；
C．乙烯中含碳碳非极性键和碳氢极性键，C正确；
D．丙炔的结构式如图：，三键中含1个σ键和2个π键，单键全部是σ键，共含6个σ键和2个π键，D错误；
故选D。
10．（2022秋·湖北武汉·高二校联考期中）据《化学工程杂志》最近报道，科学家利用和创造一种复合光催化剂，可快速分解世界上最难降解污染物M。M由4种短周期主族元素组成，R、X、Y、Z的原子序数依次增大，在暗室中Z单质和同温同压下密度最小的气体剧烈反应。M的结构式如图所示：
下列叙述错误的是
A．原子半径： B．最高正价：
C．简单氢化物稳定性： D．M是含极性键和非极性键的共价化合物
【答案】B
【分析】M由4种短周期主族元素组成，R、X、Y、Z的原子序数依次增大，在暗室中Z单质和同温同压下密度最小的气体剧烈反应，则Z为氟；X能形成4个共价键，为碳；Y能形成2个共价键，为氧；R能形成1个共价键，为氢；
【解析】A．电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；原子半径：，A正确；
B．氧氟电负性太强，没有正价，B错误；
C．同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强；同主族由上而下，金属性增强，非金属性变弱；非金属性越强，其简单氢化物稳定性越强，简单氢化物稳定性：，C正确；
D．由图可知，M中碳碳键为非极性键，；氢氧、碳氧、碳氟是极性键，故是含极性键和非极性键的共价化合物，D正确；
故选B。
11．（2022春·新疆塔城·高二乌苏市第一中学校考阶段练习）下列有关化学键类型的判断正确的是
A．共价化合物中也可以存在离子键
B．全部由非金属元素构成的化合物也可以存在离子键
C．已知乙烯的结构式为CH2=CH2，则分子中存在4个σ键(C－H)和2个π键(C=C)
D．乙烷分子中6个C－H键都为σ键，1个C－C键为π键
【答案】B
【解析】A．在共价化合物中一定不存在离子键，如HF、H2O分子中只有共价键，故A错误；
B．NH4Cl全部是由非金属元素组成的，但该化合物为离子化合物，铵根离子和氯离子之间为离子键，故B正确；
C．单键为σ键，共价双键中有一个σ键，另一个为π键，故乙烯（CH2=CH2）分子中有4个C－Hσ键，C=C键中有1个σ键、1个π键，故C错误；
D．单键为σ键，则乙烷分子中6个C－H键和1个C－C键都为σ键，故D错误；
答案选B。
12．（2022·高二课时练习）化合物X是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式为，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．X分子中只有极性键，没有非极性键
B．1个X分子中的共用电子对数目为11
C．分子中所含的键数目为
D．X是共价化合物
【答案】D
【解析】A．键是非极性键，选项A不正确；
B．根据分子的结构式可知，1个X分子中存在12对共用电子对，选项B不正确；
C．单键只含有键，一个双键中含有一个键，根据分子的结构式可知，1个X分子中存在11个键，选项C不正确；
D．X分子中只有共价键，故X是共价化合物，选项D正确；
答案选D。
13．分析下列化学式中画有横线的元素,选出符合要求的物质填空(填序号)。
A.NH3 B.H2O C.HCl D.CH4 E.C2H6 F.N2
(1)所有的价层电子都参与形成共价键的是 ;
(2)只有一个价层电子参与形成共价键的是 ;
(3)最外层有未参与成键的电子对的是 ;
(4)既有σ键又有π键的是 。
【答案】(1)D、E (2)C (3)A、B、C、F (4)F
【解析】NH3分子中N与3个H形成3个σ键,还有一对未成键电子;H2O分子中O与2个H形成2个σ键,还有两对未成键电子;HCl分子中Cl与1个H形成1个σ键,还有三对未成键电子;CH4分子中C与4个H形成4个σ键,碳原子的4个价电子全部参与成键;C2H6分子中C分别与3个H及另1个C形成4个σ键,碳原子的4个价电子都参与成键;N2分子中两个N原子之间形成1个σ键,2个π键,还各有一对未成键电子。
14.(1)判断1 mol下列含碳化合物中σ键的数目。
①CO2 ;②乙醛 ;
③CH3COOH ;④CO(NH2)2 。
(2)已知CO和CN-与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为 。HCN分子中σ键与π键数目之比为 。
(3)C、H元素形成的某化合物分子中共有16个电子,该分子中σ键与π键的个数比为 。
【答案】(1)①2NA(或1.204×1024) ②6NA(或3.612×1024) ③7NA(或4.214×1024) ④7NA(或4.214×1024) (2)1∶2 1∶1 (3)5∶1
【解析】(1)4种化合物的结构简式或结构式分别为OCO,
,,
,双键中有一个σ键和一个π键,单键全部是σ键。
(2)N2的结构式为N≡N,推知CO结构式为C≡O,含有1个σ键、2个π键;CN-结构式为[C≡N]-,HCN分子结构式为H—C≡N,HCN分子中σ键与π键均为2个。
(3)设分子式为CmHn,则6m+n=16,解之得m=2,n=4,即C2H4,结构式为。单键为σ键,双键有1个σ键和1个π键,所以一个C2H4分子中共含有5个σ键和1个π键。
15．（2022·全国·高二专题练习）按要求回答问题
(1)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为_______NA。
(2)CS2分子中，共价键的类型有_______。
(3)Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有_______ mol σ键。
(4)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材料，图中，1号C与相邻C形成σ键的个数为_______。
【答案】(1)3
(2)σ键、π键
(3)8
(4)3
【解析】(1)
HCHO的结构式为，则1 mol HCHO分子中含有3 mol σ键；故1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为3NA；
(2)
CS2分子中，C与S原子形成双键，每个双键都是含有1个σ键和1个π键，则含有的共价键类型为σ键和π键；
(3)
CO分子的电子式为∶C O∶，故1个CO分子中存在1个σ键，而Ni(CO)4中Ni与CO之间还存在4个σ键，故1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ键；
(4)
由图可看出每个碳原子能与三个碳原子形成单键，故能形成3个σ键。
【学科素养拔高练】
16．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。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。b的化学式为 ,人吸入气体b后容易引起中毒,是因为 而使人中毒。
(3)c是双核粒子且是一种单质,写出其电子式: 。c分子中所含共价键的类型为 (填“极性键”或“非极性键”),c单质常温下性质稳定,不易发生反应,原因是 。
(4)d是四核粒子,其结构式为 ;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 。
【答案】(1)1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2
(2)CO CO被吸入人体后,会与血液中的血红蛋白结合,使血红蛋白丧失输送氧气的能力
(3N 非极性键 N2分子中的共价三键键能很大,共价键很牢固
(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
【解析】由题意知,a是单核粒子,含14个电子,则a是Si,Si可作半导体材料;b是双核粒子,根据其是无色无味气体,能使人中毒,可确定b为CO,CO进入人体会与血液中的血红蛋白结合而使血红蛋白丧失输送氧气的能力,使人中毒;c是双核粒子组成的单质,每个原子有7个电子,故c为N2,N2分子的结构式为N≡N,分子中的共价键为非极性键,N2分子中的共价三键键能很大,所以N2分子很稳定;d是四核粒子,即4个原子共有14个电子,只能是C2H2,C2H2的结构式为H—C≡C—H,分子中有两个H—C σ键,一个C—C σ键,两个π键,σ键中原子轨道重叠程度大,故σ键的强度大于π键。
