第1课时 共价键
学习目标 1.了解共价键的形成、本质、特征和分类。2.了解σ键和π键的形成及特点。3.会判断σ键和π键、极性键和非极性键。
一、共价键的形成、特征和类型
1.共价键的形成及本质
(1)概念:原子间通过 形成的化学键。
(2)形成过程(以H2为例)
氢原子形成氢分子时,随着两个原子逐渐接近,它们的原子轨道相互重叠,使电子在核间区域出现的概率 ,原子核对两个电子都产生吸引作用,使体系的能量 ,形成共价键。
(3)本质
高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的 。
(4)形成元素
通常是电负性相同或差值小的 元素原子之间。
(5)表示方法
①用电子式表示:
HCl: H︰︰ H2O: H︰︰H
②用结构式表示:
N2:;CO2:;
HClO: H—O—Cl
③共价键形成过程的电子式:
如H2O:2H×+··H
2.共价键的特征
特征 概念 作用
每个原子所能形成共价键的 或以共价键连接的 是一定的 决定了各种原子形成分子时相互结合的 关系
在形成共价键时,原子轨道重叠得 ,电子在核间出现的概率 ,所形成的共价键就 。共价键将尽可能沿着 的方向形成,这就是共价键的方向性 决定了分子的
3.共价键的类型
(1)σ键与π键
①σ键:原子轨道以“ ”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键称为σ键。
②π键:原子轨道以“ ”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键称为π键。
(2)极性键和非极性键
①非极性键
同种元素的两个原子,它们吸引电子的能力 ,参与成键的原子都不显 ,这样形成的共价键叫做非极性共价键。
②极性键
不同元素的两个原子吸引电子的能力 ,共用的电子必然偏向于吸引电子能力 的原子一侧,该原子带部分 电荷另一个原子带部分 电荷,这样形成的共价键叫做极性共价键。
③键的极性应用
键的极性是解释和 物质性质、判断反应 部位和反应 的常用工具。
(3)单键、双键和三键
按共用电子对数目,共价键可分为单键如:H—H键、双键如:和三键如:N≡N。
1.下列关于共价键的理解不正确的是 ( )
A.由图可知氢分子中两个氢原子的核间距为0.074 nm
B.H2O2分子中既有极性键又有非极性键
C.氢分子中共价键没有方向性
D.形成共价键后共用电子只在两个原子核之间出现
2.(2023·内江六中高二上月考)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的加成反应中C2H4只涉及π键断裂
3.下列关于共价键的饱和性和方向性的叙述中,不正确的是 ( )
A.成键原子一定的未成对电子数决定了共价键具有饱和性
B.共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的
C.分子的空间结构与共价键的方向性密切相关
D.共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关
二、σ键和π键的比较与判断
1.σ键和π键的比较
σ键 π键
成键示意 图(常见 类型)
原子轨道 重叠方式 沿键轴方向 (“头碰头”)重叠 沿键轴方向平行 重叠(“肩并肩”)
原子轨道 重叠程度 大 小
键的强度 较大 较小
化学活泼性 不活泼 活泼
成键规 律判断 共价单键是σ键;共价双键中一个是σ键,另一个是π键,共价三键中一个是σ键,另两个是π键
实例 CH4、OH-含有σ键,中既含有σ键又含有π键
2.σ键和π键的判断
(1)依据共价键的类型判断
共价键类型
(2)依据共价分子的组成判断σ键
ABx型分子或原子团中,含σ键的数目为x;如H2O中含2个σ键,NH3中含3个σ键,C中含3个σ键,S中含4个σ键。
3.理解σ键和π键的注意点
(1)两原子之间可以只形成σ键,但不能只形成π键,即多原子分子中一定有σ键,可能有π键。
(2)以形成σ键的两个原子核的连线为轴,任意一个原子可以绕轴旋转,并不会破坏σ键。以形成π键的两个原子核的连线为轴,任意一个原子不能单独旋转。
(3)通常情况下,σ键比π键牢固,π键容易断裂,如乙烯、乙炔的化学性质比乙烷活泼,但N2中的π键由于电子云重叠程度大,π键牢固,故N2中的π键不易断裂,不易发生加成反应和氧化反应。
4.在N2F2分子中,所有原子均符合8电子稳定结构,则该分子中两个氮原子之间的键型构成是 ( )
A.仅有一个σ键
B.仅有一个π键
C.一个σ键,一个π键
D.一个σ键,两个π键
5.(2023·华中师大附中高二期中)下列关于化学键的说法不正确的是 ( )
A.乙烯分子中含有5个σ键,1个π键
B.σ键可以绕键轴旋转,π键不能绕键轴旋转
C.在气体单质中,一定有σ键,可能有π键
D.s-pσ键和p-pσ键电子云都是轴对称
6.下列说法不正确的是 ( )
A.σ键比π键重叠程度大,所以C2H4中σ键强于π键
B.两个原子形成共价键时,形成的σ键数只能为1
C.N2分子中有1个σ键,2个π键
D.HClO分子中有s p σ键和p p π键
7.回答下列问题。
(1)已知CO和CN-与N2结构相似,CO分子内σ键与π键数目之比为 。HCN分子中σ键与π键数目之比为 。
(2)乙烯分子中σ键与π键的数目之比为 。
1.下列说法中不正确的是 ( )
A.共价键的方向性是由成键原子的轨道的方向性决定的
B.成键原子间原子轨道重叠越多,共价键越牢固
C.因每个原子未成对电子数是一定的,故配对原子个数也一定
D.所有原子轨道在空间都有自己的方向性
2.下列说法正确的是 ( )
A.p轨道之间以“肩并肩”的方式重叠可形成σ键
B.共价键是两个原子轨道以“头碰头”的方式重叠而成的
C.氮气分子中氮氮三键属于极性键
D.CO2分子中有两个σ键和两个π键,且均是通过p轨道相互重叠而成的
3.从σ键、π键的形成方式角度分析,下列分子中存在的共价键类型完全相同的是 ( )
A.CH4与NH3 B.C2H6与C2H4
C.H2与Cl2 D.Cl2与N2
4.下列物质的分子中既有σ键又有π键,并含有非极性键的是 ( )
①NH3 ②N2 ③H2O ④HCl ⑤C2H4 ⑥C2H2
A.②⑤⑥ B.①②⑤⑥
C.②③④ D.②④⑥
5.指明下列化学键类型的名称,并各举一例含有这种价键类型的物质。
化学键类型 举例
(1) , 。
(2) , 。
(3) , 。
(4) , 。
(5) , 。
第1课时 共价键
一、1.(1)共用电子 (2)增大 下降 (3)电性作用 (4)非金属 2.总数 原子数目 数量 多 大 牢固 电子出现概率最大 空间结构 3.(1)①头碰头 ②肩并肩 (2)①相同 电性 ②不同 大 负 正 ③预测 活性 产物
对点训练
1.D [由题图可知,两个氢原子相互靠近的过程中,在相距0.074 nm时体系能量最低,体系最稳定,此时形成稳定的氢分子,A项正确;H2O2分子中既存在H—O极性键,又存在O—O非极性键,B项正确;氢分子中两个氢原子的未成对电子均为1 s电子,s轨道在空间呈球形对称,故s轨道之间的重叠不具有方向性,C项正确;形成共价键后共用电子在两个原子核之间出现的概率增大,并不是只在两个原子核之间出现,D项错误。]
2.D [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;s轨道和p轨道只能头碰头重叠,只能形成σ键,故B错误;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;C2H4与Cl2的加成反应只有C2H4中π键断裂其他σ键不断裂,故D正确。]
3.D [原子的未成对电子一旦配对成键,一般不再与其他原子的未成对电子配对成键,故共价键具有饱和性,这一饱和性也就决定了原子成键时最多连接的原子数,故A项正确;形成共价键时,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,这种成键的方向性与分子的空间结构密切相关,故B、C项正确;共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度无关,D项不正确。]
二、对点训练
4.C [由题给条件所有原子均符合8电子稳定结构可知,其结构式应为F—NN—F,则两个氮原子之间为氮氮双键,含有一个σ键,一个π键。]
5.C [碳碳双键中一个是π键,一个是σ键,碳氢单键是σ键,所以乙烯分子中有5个σ键,1个π键,A正确;σ键为轴对称,可以绕键轴旋转,π键呈镜面对称,无法绕键轴旋转,B正确;气体单质中可能不存在化学键,如稀有气体单质中,C错误;s-p σ键和p-p σ键电子云都是轴对称的,D正确。]
6.D [σ键的原子轨道采用“头碰头”方式重叠成键,π键的原子轨道采用“肩并肩”方式重叠成键,前者比后者重叠程度大,所以C2H4中σ键强于π键,A项正确;两个原子可能形成单键、双键或三键,单键为σ键,双键中有1个σ键和1个π键,三键中有1个σ键和2个π键,是共价键,B项正确;N2分子中有1个σ键,2个π键,C项正确;HClO分子的结构为H—O—Cl,H—O键为s p σ键,O—Cl键为p p σ键,D项错误。]
7.(1)1∶2 1∶1 (2)5∶1
解析 (1)N2的结构式为N≡N,推知CO的结构式为C≡O,含有1个σ键、2个π键;CN-的结构式为[C≡N]-,HCN分子的结构式为H—C≡N,HCN分子中σ键与π键均为2个。(2)C2H4的结构式为。单键为σ键,双键中有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。
课堂达标训练
1.D [形成共价键时,原子轨道重叠的程度越多,共价键越牢固,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,故A、B正确;在共价键的形成过程中,一个原子含有几个未成对电子,通常就能与其他原子的未成对电子配对形成几个共价键,每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定的,所以与其配对的原子个数也一定,这是共价键的饱和性,故C正确;s轨道呈球形,没有方向性,故D错误。]
2.D [共价键的成键方式是由原子轨道的重叠方式决定的,以“肩并肩”的方式重叠而成的是π键,以“头碰头”的方式重叠而成的是σ键,A、B选项均错误。氮气分子中的氮氮三键由相同元素的原子形成,属于非极性键,C错误;CO2的结构式为OCO,根据共价键的成键规律可知,该分子中有两个σ键和两个π键,D选项正确。]
3.A [CH4和NH3分子中全是s p σ键,A正确;C2H6只存在σ键,而C2H4存在σ键和π键,B错误;H2为s s σ键,Cl2为p p σ键,C错误;Cl2中只存在σ键,而N2中存在σ键和π键,D错误。]
4.A [①NH3中只存在H—N键,只有σ键,故错误;②N2的结构式为N≡N,含有σ键和π键,N与N之间为非极性键,故正确;③H2O中只存在H—O键,即只有σ键,故错误;④HCl的结构式为H—Cl,只存在σ键,故错误;⑤C2H4中的氢原子和碳原子之间存在共价单键、碳碳之间存在共价双键,含有σ键和π键,C与C之间为非极性键,故正确;⑥C2H2中的氢原子和碳原子之间存在共价单键、碳碳之间存在共价三键,所以含有σ键和π键,C与C之间为非极性键,故正确。]
5.(1)s s σ键 H2 (2)s p σ键 HCl (3)p p σ键 Cl2
(4)pz pz π键 C2H4 (5)py py π键 N2
解析 共价键具有方向性,以“头碰头”形成的共价键为σ键、“肩并肩”形成的共价键为π键,由此可知(1)、(2)、(3)形成的为σ键,(4)、(5)形成的为π键,以上所举例物质合理即可。(共65张PPT)
第 节 共价键模型
第 章 微粒间相互作用与物质性质
第 课时 共价键
2
1
1
1.了解共价键的形成、本质、特征和分类。
2.了解σ键和π键的形成及特点。
3.会判断σ键和π键、极性键和非极性键。
学习目标
一、共价键的形成、特征和类型
二、σ键和π键的比较与判断
目
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CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
一、共价键的形成、特征和类型
对点训练
1.共价键的形成及本质
(1)概念：原子间通过__________形成的化学键。
(2)形成过程(以H2为例)
共用电子
氢原子形成氢分子时，随着两个原子逐渐接近，它们的原子轨道相互重叠，使电子在核间区域出现的概率______，原子核对两个电子都产生吸引作用，使体系的能量______，形成共价键。
(3)本质
高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的__________。
(4)形成元素
通常是电负性相同或差值小的________元素原子之间。
增大
下降
电性作用
非金属
(5)表示方法
①用电子式表示：
②用结构式表示：
③共价键形成过程的电子式：
如H2O：
2.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 决定了各种原子形成分子时相互结合的______关系
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____，所形成的共价键就______。共价键将尽可能沿着__________________的方向形成，这就是共价键的方向性 决定了分子的__________
总数
原子数目
数量
多
大
牢固
电子出现概率最大
空间结构
3.共价键的类型
(1)σ键与π键
①σ键：原子轨道以“________”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键称为σ键。
②π键：原子轨道以“________”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键称为π键。
头碰头
肩并肩
(2)极性键和非极性键
①非极性键
同种元素的两个原子，它们吸引电子的能力______，参与成键的原子都不显______，这样形成的共价键叫做非极性共价键。
②极性键
不同元素的两个原子吸引电子的能力______，共用的电子必然偏向于吸引电子能力____的原子一侧，该原子带部分____电荷另一个原子带部分____电荷，这样形成的共价键叫做极性共价键。
③键的极性应用
键的极性是解释和______物质性质、判断反应______部位和反应______的常用工具。
相同
电性
不同
大
负
正
预测
活性
产物
1.下列关于共价键的理解不正确的是( )
A.由图可知氢分子中两个氢原子的核间距为0.074 nm
B.H2O2分子中既有极性键又有非极性键
C.氢分子中共价键没有方向性
D.形成共价键后共用电子只在两个原子核之间出现
D
解析 由题图可知，两个氢原子相互靠近的过程中，在相距0.074 nm时体系能量最低，体系最稳定，此时形成稳定的氢分子，A项正确；H2O2分子中既存在H—O极性键，又存在O—O非极性键，B项正确；氢分子中两个氢原子的未成对电子均为1 s电子，s轨道在空间呈球形对称，故s轨道之间的重叠不具有方向性，C项正确；形成共价键后共用电子在两个原子核之间出现的概率增大，并不是只在两个原子核之间出现，D项错误。
2.(2023·内江六中高二上月考)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的加成反应中C2H4只涉及π键断裂
解析 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；s轨道和p轨道只能头碰头重叠，只能形成σ键，故B错误；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；C2H4与Cl2的加成反应只有C2H4中π键断裂其他σ键不断裂，故D正确。
D
3.下列关于共价键的饱和性和方向性的叙述中，不正确的是( )
A.成键原子一定的未成对电子数决定了共价键具有饱和性
B.共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的
C.分子的空间结构与共价键的方向性密切相关
D.共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关
D
解析 原子的未成对电子一旦配对成键，一般不再与其他原子的未成对电子配对成键，故共价键具有饱和性，这一饱和性也就决定了原子成键时最多连接的原子数，故A项正确；形成共价键时，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，这种成键的方向性与分子的空间结构密切相关，故B、C项正确；共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度无关，D项不正确。
二、σ键和π键的比较与判断
对点训练
1.σ键和π键的比较
3.理解σ键和π键的注意点
(1)两原子之间可以只形成σ键，但不能只形成π键，即多原子分子中一定有σ键，可能有π键。
(2)以形成σ键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并不会破坏σ键。以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子不能单独旋转。
(3)通常情况下，σ键比π键牢固，π键容易断裂，如乙烯、乙炔的化学性质比乙烷活泼，但N2中的π键由于电子云重叠程度大，π键牢固，故N2中的π键不易断裂，不易发生加成反应和氧化反应。
4.在N2F2分子中，所有原子均符合8电子稳定结构，则该分子中两个氮原子之间的键型构成是( )
A.仅有一个σ键 B.仅有一个π键
C.一个σ键，一个π键 D.一个σ键，两个π键
解析 由题给条件所有原子均符合8电子稳定结构可知，其结构式应为F—N===N—F，则两个氮原子之间为氮氮双键，含有一个σ键，一个π键。
C
5.(2023·华中师大附中高二期中)下列关于化学键的说法不正确的是( )
A.乙烯分子中含有5个σ键，1个π键
B.σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转
C.在气体单质中，一定有σ键，可能有π键
D.s－pσ键和p－pσ键电子云都是轴对称
解析 碳碳双键中一个是π键，一个是σ键，碳氢单键是σ键，所以乙烯分子中有5个σ键，1个π键，A正确；σ键为轴对称，可以绕键轴旋转，π键呈镜面对称，无法绕键轴旋转，B正确；气体单质中可能不存在化学键，如稀有气体单质中，C错误；s－p σ键和p－p σ键电子云都是轴对称的，D正确。
C
6.下列说法不正确的是( )
A.σ键比π键重叠程度大，所以C2H4中σ键强于π键
B.两个原子形成共价键时，形成的σ键数只能为1
C.N2分子中有1个σ键，2个π键
D.HClO分子中有s－p σ键和p－p π键
D
解析 σ键的原子轨道采用“头碰头”方式重叠成键，π键的原子轨道采用“肩并肩”方式重叠成键，前者比后者重叠程度大，所以C2H4中σ键强于π键，A项正确；两个原子可能形成单键、双键或三键，单键为σ键，双键中有1个σ键和1个π键，三键中有1个σ键和2个π键，是共价键，B项正确；N2分子中有1个σ键，2个π键，C项正确；HClO分子的结构为H—O—Cl，H—O键为s－p σ键，O—Cl键为p－p σ键，D项错误。
7.回答下列问题。
(1)已知CO和CN－与N2结构相似，CO分子内σ键与π键数目之比为________。HCN分子中σ键与π键数目之比为________。
(2)乙烯分子中σ键与π键的数目之比为____________________________。
1∶2
1∶1
5∶1
课堂达标训练
1.下列说法中不正确的是( )
A.共价键的方向性是由成键原子的轨道的方向性决定的
B.成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固
C.因每个原子未成对电子数是一定的，故配对原子个数也一定
D.所有原子轨道在空间都有自己的方向性
D
解析 形成共价键时，原子轨道重叠的程度越多，共价键越牢固，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，故A、B正确；在共价键的形成过程中，一个原子含有几个未成对电子，通常就能与其他原子的未成对电子配对形成几个共价键，每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定的，所以与其配对的原子个数也一定，这是共价键的饱和性，故C正确；s轨道呈球形，没有方向性，故D错误。
2.下列说法正确的是( )
A.p轨道之间以“肩并肩”的方式重叠可形成σ键
B.共价键是两个原子轨道以“头碰头”的方式重叠而成的
C.氮气分子中氮氮三键属于极性键
D.CO2分子中有两个σ键和两个π键，且均是通过p轨道相互重叠而成的
D
解析 共价键的成键方式是由原子轨道的重叠方式决定的，以“肩并肩”的方式重叠而成的是π键，以“头碰头”的方式重叠而成的是σ键，A、B选项均错误。氮气分子中的氮氮三键由相同元素的原子形成，属于非极性键，C错误；CO2的结构式为O===C===O，根据共价键的成键规律可知，该分子中有两个σ键和两个π键，D选项正确。
3.从σ键、π键的形成方式角度分析，下列分子中存在的共价键类型完全相同的是( )
A.CH4与NH3 B.C2H6与C2H4 C.H2与Cl2 D.Cl2与N2
解析 CH4和NH3分子中全是s－p σ键，A正确；C2H6只存在σ键，而C2H4存在σ键和π键，B错误；H2为s－s σ键，Cl2为p－p σ键，C错误；Cl2中只存在σ键，而N2中存在σ键和π键，D错误。
A
4.下列物质的分子中既有σ键又有π键，并含有非极性键的是( )
①NH3 ②N2 ③H2O ④HCl ⑤C2H4 ⑥C2H2
A.②⑤⑥ B.①②⑤⑥
C.②③④ D.②④⑥
A
解析 ①NH3中只存在H—N键，只有σ键，故错误；②N2的结构式为N≡N，含有σ键和π键，N与N之间为非极性键，故正确；③H2O中只存在H—O键，即只有σ键，故错误；④HCl的结构式为H—Cl，只存在σ键，故错误；⑤C2H4中的氢原子和碳原子之间存在共价单键、碳碳之间存在共价双键，含有σ键和π键，C与C之间为非极性键，故正确；⑥C2H2中的氢原子和碳原子之间存在共价单键、碳碳之间存在共价三键，所以含有σ键和π键，C与C之间为非极性键，故正确。
5.指明下列化学键类型的名称，并各举一例含有这种价键类型的物质。
化学键类型 举例
(1)______________，______________。
(2) ______________，_____________。
(3) ______________，_____________。
(4) ______________，_____________。
(5) _______________，____________。
s－s σ键
H2
s－p σ键
HCl
p－p σ键
Cl2
pz－pz π键
C2H4
py－py π键
N2
解析 共价键具有方向性，以“头碰头”形成的共价键为σ键、“肩并肩”形成的共价键为π键，由此可知(1)、(2)、(3)形成的为σ键，(4)、(5)形成的为π键，以上所举例物质合理即可。
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
1.相距很远的两个氢原子相互逐渐接近，在这一过程中体系能量将( )
A.先变大后变小 B.先变小后变大
C.逐渐变小 D.逐渐增大
解析 当两个原子靠近时，由于原子核对电子的吸引作用能量降低，当靠近到一定程度，又会因为原子核的排斥作用，能量升高。
B
2.下列说法正确的是( )
A.Cl2是双原子分子，H2S是三原子分子，这是由共价键的方向性决定的
B.H2O与H2S的空间结构一样是由共价键的饱和性决定的
C.并非所有的共价键都有方向性
D.两原子轨道发生重叠后，电子在两核间出现的概率减小
解析 Cl2是双原子分子，H2S是三原子分子，这是由共价键的饱和性决定的，A不正确；H2O与H2S的空间结构一样是由中心原子含有的孤电子对决定的，与共价键的饱和性无关系，B不正确；例如氢气中的共价键没有方向性，C正确；两原子轨道发生重叠后，电子在两核间出现的概率增大，D不正确。
C
3.下列物质的分子中既含有极性键，又含有非极性键的是( )
A.CO2 B.H2O C.N2H4 D.H2
C
4.下列有关σ键和π键的说法错误的是( )
A.通常情况下，含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者
B.当原子形成分子(稀有气体除外)时，首先形成σ键，可能形成π键
C.有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键
D.分子中的化学键可能只有π键，而没有σ键
解析 π键一般不稳定，易断裂，故通常情况下，含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者，A项正确；原子形成分子时，原子轨道优先以“头碰头”的方式重叠，即先形成σ键，剩余原子轨道可能形成π键，则分子中存在π键时一定存在σ键，B项正确，D项错误；有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键，如氢原子，C项正确。
D
5.下列有关σ键的说法错误的是( )
A.如果电子云图像是由两个s电子重叠形成的即形成s－s σ键
B.s电子与p电子形成s－p σ键
C.p电子和p电子不能形成σ键
D.HCl分子里含一个s－p σ键
解析 σ键是指由两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠而形成的共价键；包括s－s σ键、s－p σ键、p－p σ键等类型，C描述不正确。
C
6.H2S分子中两个共价键的夹角为92°，其原因是( )
A.共价键的饱和性 B.S原子的电子排布
C.共价键的方向性 D.S原子中s轨道的形状
解析 由硫原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4，可知其有两个未成对电子，且分布在互相垂直的两个p轨道中，当一个氢原子的1s轨道上的电子与硫原子的p轨道上的电子配对成键时，另一个氢原子的1s轨道上的电子只能与硫原子的另一个p轨道上的电子配对成键，从而使得键角为92°，这体现了共价键的方向性。
C
7.下列有关化学键类型的判断不正确的是( )
A.s－s σ键与s－p σ键的对称性相同
B.分子中含有共价键，则至少含有一个σ键
C.已知乙炔的结构式为H—C≡C—H，则乙炔分子中存在2个σ键(C—H键)和3个π键(C≡C键)
D.乙烷分子中只存在σ键，即6个C—H键和1个C—C键都为σ键，不存在π键
C
8.下列不属于共价键成键因素的是( )
A.共用电子
B.成键原子的原子轨道发生重叠
C.形成化学键，体系能量降低，趋于稳定
D.两原子体积大小要适中
解析 共价键是原子间通过共用电子对形成的化学键。两原子形成共价键时原子轨道发生重叠，使电子在核间区域出现的概率增大，原子核对两个电子都产生吸引作用，使体系的能量逐渐下降，但对成键原子体积的大小没有要求。综上所述，D项符合题意。
D
9.下列关于化学键的说法，认识错误的有几个( )
①s－s σ键与s－p σ键的电子云对称性不同
②π键不能单独存在，一定要和σ键共存
③含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同
④两个非金属元素的原子之间形成的化学键都是共价键
⑤分子中含有共价键，则一定只含有一个σ键
⑥成键的原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固
⑦1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子，是由共价键的饱和性决定的
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
B
解析 ①s－s σ键与s－p σ键的对称性相同，均为轴对称，①项错误；②分子中可以只含σ键，π键不能单独存在，一定要和σ键共存，②项正确；③π键不稳定，易断裂，含有π键的化合物化学性质较活泼，与只含σ键的化合物的化学性质不同，③项正确；④非金属原子常以共用电子对形成化学键，两个非金属元素的原子之间形成的化学键都是共价键，④项正确；⑤分子中含有共价键，不一定只含有一个σ键，如水分子中含有2个σ键，⑤项错误；⑥成键的原子间原子轨道重叠越多，成键原子间的距离越小，共价键越牢固，⑥项正确；⑦N原子最外层有5个电子，有三个未成对电子，1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子，是由共价键的饱和性决定的，⑦项正确。
10.下列共价键：①H—H、②H—F、③H—O、④N—H、⑤P—H中，共价键的极性按由小到大的顺序排列的是( )
A.①②③④⑤ B.⑤④③②① C.①⑤④③② D.②③④⑤①
解析 同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大，与氢元素形成共价键时，共价键的极性增强，则极性：N—H＜H—O＜H—F；同主族元素从上到下电负性逐渐减小，与氢元素形成共价键时，共价键的极性减弱，则极性：N—H＞P—H；H—H键属于非极性键，则共价键的极性由小到大的顺序为①⑤④③②。
C
C
12.P元素的价电子排布式为3s23p3，P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5，对此判断正确的是( )
A.磷原子最外层有三个未成对电子，故只能结合三个氯原子形成PCl3
B.PCl3分子中的P—Cl键含有π键
C.PCl5分子中的P—Cl键都是π键
D.磷原子最外层有三个未成对电子，但是能形成PCl5，说明传统的价键理论存在缺陷
D
13.完成下列各题。
(1)关于乙醇分子的说法正确的是____________(填字母)。
A.分子中共含有8个极性键 B.分子中不含非极性键
C.分子中只含σ键 D.分子中含有1个π键
C
(2)分析下列化学式中划有横线的元素，选出符合要求的物质编号，填写在横线上。
A.C2H4 B.H2S C.HBr D.CH4
E.C2H6 F.O2 G.NH3
①所有的价电子都参与形成共价键的是____________________；
②只有一个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___________________________________。
ADE
C
BCFG
AF
解析 C2H4分子中1个C原子与2个H原子形成2个σ键，与另1个C原子形成1个σ键和1个π键，所有价电子都参与成键；H2S中S原子与2个H原子形成2个σ键，还有2对未成键电子；HBr分子中Br原子与1个H原子形成1个σ键，还有3对未成键的电子；CH4分子中C原子与4个H原子形成4个σ键，所有价电子都参与成键；C2H6分子中1个C原子分别与3个H原子及另1个C原子形成4个σ键，所有价电子都参与成键；O2分子中1个O原子与另1个O原子形成1个σ键和1个π键，还有2对未成键的电子；NH3分子中1个N原子与3个H原子形成3个σ键，还有1对未成键的电子。
(1)甲分子中有________个σ键，________个π键。
(2)乙分子中有________个σ键，________个π键，________(填“有”或“没有”)非极性键。
7
3
8
2
有
解析 (1)甲分子中除5条单键全是σ键外，双键中1个是σ键，另1个是π键，三键中1个是σ键，另2个是π键。故该有机物分子中σ键总数为7，π键总数为3。(2)乙分子中有3个C—H σ键，2个C—C σ键，2个C—O σ键，1个O—H σ键，即8个σ键；C===C和C===O键中分别有1个π键；有C===C、C—C非极性键。
(3)丙分子中碳原子形成____________个σ键，________个π键。
(4)丁分子中σ键与π键的数目之比为________。
3
1
2∶1
解析 (3)丙分子中C与O原子之间形成1个σ键和1个π键，C与两个Cl原子之间分别形成1个σ键，故碳原子形成3个σ键，1个π键。(4)丁分子中含有1个C===C键和1个C≡N键；3个C—H键和1个C—C键，故丁分子中共有6个σ键和3个π键，数目之比为2∶1。
B级 素养培优练
15.如图所示的分子中含有σ键和π键的数目分别为( )
C
A.13 2 B.10 2
C.10 3 D.9 3
解析 题述分子中含有6个C—H键、2个C—C键、1个C===C键、1个C≡C键、单键中只含有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，故C项正确。
C
解析 铵盐是离子化合物，含有离子键，但其全部由非金属元素组成，A项错误；稀有气体单质是单原子分子，不存在化学键，B项错误；丙炔中存在4个C—H键，1个C—C键和1个碳碳三键，而碳碳三键中含有1个σ键，2个π键，故丙炔中存在6个σ键和2个π键，C项正确；乙烷中存在C—H σ键和C—C σ键，不存在π键，D项错误。
17.回答下列问题。
(1)有以下物质：A.HF B.Br2 C.H2O D.N2 E.C2H4 F.C2H6 G.H2 H.H2O2 I.H—C≡N J.CO2 K.HCHO
①既含有极性键，又含有非极性键的是_____________________________；
②既有σ键又有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H2O而不是H3O，是因为共价键具有________性。
EFH
DEIJK
ACEFHIK
饱和
(2)溴化碘(IBr)的化学性质类似于卤素单质，溴化碘的电子式是______________。
溴化碘和水反应生成了HBr和一种三原子分子M，M分子的电子式为_________。
(3)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2化学式相似，但结构和性质有很大不同。
①碳和硅在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是__________________________________________________________________。
②CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不形成上述π键。从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成π键，而Si、O原子间不能形成上述π键_____________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________。
碳原子和硅原子有4个价电子，难以通过得到或失去电子达到稳定结构
C、O的原子半径相差较小，C、O原子能充分接近，p－p轨道肩并肩重叠程度较大，可形成较稳定的π键。而Si、O原子半径相差较大，Si、O原子间距离较大，p－p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的π键第2章 作业7 共价键
(分值:80分)
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意(1~12题,每小题4分)
1.相距很远的两个氢原子相互逐渐接近,在这一过程中体系能量将 ( )
先变大后变小 先变小后变大
逐渐变小 逐渐增大
2.下列说法正确的是 ( )
Cl2是双原子分子,H2S是三原子分子,这是由共价键的方向性决定的
H2O与H2S的空间结构一样是由共价键的饱和性决定的
并非所有的共价键都有方向性
两原子轨道发生重叠后,电子在两核间出现的概率减小
3.下列物质的分子中既含有极性键,又含有非极性键的是 ( )
CO2 H2O
N2H4 H2
4.下列有关σ键和π键的说法错误的是 ( )
通常情况下,含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者
当原子形成分子(稀有气体除外)时,首先形成σ键,可能形成π键
有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键,不能形成π键
分子中的化学键可能只有π键,而没有σ键
5.下列有关σ键的说法错误的是 ( )
如果电子云图像是由两个s电子重叠形成的即形成s s σ键
s电子与p电子形成s p σ键
p电子和p电子不能形成σ键
HCl分子里含一个s p σ键
6.H2S分子中两个共价键的夹角为92°,其原因是 ( )
共价键的饱和性
S原子的电子排布
共价键的方向性
S原子中s轨道的形状
7.下列有关化学键类型的判断不正确的是 ( )
s s σ键与s p σ键的对称性相同
分子中含有共价键,则至少含有一个σ键
已知乙炔的结构式为H—C≡C—H,则乙炔分子中存在2个σ键(C—H键)和3个π键(C≡C键)
乙烷分子中只存在σ键,即6个C—H键和1个C—C键都为σ键,不存在π键
8.下列不属于共价键成键因素的是 ( )
共用电子
成键原子的原子轨道发生重叠
形成化学键,体系能量降低,趋于稳定
两原子体积大小要适中
9.下列关于化学键的说法,认识错误的有几个 ( )
①s s σ键与s p σ键的电子云对称性不同
②π键不能单独存在,一定要和σ键共存
③含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同
④两个非金属元素的原子之间形成的化学键都是共价键
⑤分子中含有共价键,则一定只含有一个σ键
⑥成键的原子间原子轨道重叠越多,共价键越牢固
⑦1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子,是由共价键的饱和性决定的
1个 2个
3个 4个
10.下列共价键:①H—H、②H—F、③H—O、④N—H、⑤P—H中,共价键的极性按由小到大的顺序排列的是 ( )
①②③④⑤ ⑤④③②①
①⑤④③② ②③④⑤①
11.石灰氮(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 ( )
H2O的电子式为H+[︰︰]2-H+
1个H2N—C≡N分子中含3个σ键
H2N—C≡N分子中σ键与π键的个数之比为2∶1
已知CO(NH2)2中含有CO,1个CO(NH2)2分子中含有2个π键
12.P元素的价电子排布式为3s23p3,P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5,对此判断正确的是 ( )
磷原子最外层有三个未成对电子,故只能结合三个氯原子形成PCl3
PCl3分子中的P—Cl键含有π键
PCl5分子中的P—Cl键都是π键
磷原子最外层有三个未成对电子,但是能形成PCl5,说明传统的价键理论存在缺陷
13.(6分)完成下列各题。
(1)(2分)关于乙醇分子的说法正确的是 (填字母)。
A.分子中共含有8个极性键
B.分子中不含非极性键
C.分子中只含σ键
D.分子中含有1个π键
(2)(4分)分析下列化学式中划有横线的元素,选出符合要求的物质编号,填写在横线上。
A.C2H4 B.H2S C.HBr D.CH4
E.C2H6 F.O2 G.NH3
①所有的价电子都参与形成共价键的是 ;
②只有一个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.(8分)甲、乙、丙、丁四种有机物的结构如下:
甲:CH2CH—C≡CH
乙:
丙:COCl2()
丁:CH2CHCN
(1)(2分)甲分子中有 个σ键, 个π键。
(2)(3分)乙分子中有 个σ键, 个π键, (填“有”或“没有”)非极性键。
(3)(2分)丙分子中碳原子形成 个σ键, 个π键。
(4)(1分)丁分子中σ键与π键的数目之比为 。
B级 素养培优练
(15~16题,每小题4分)
15.如图所示的分子中含有σ键和π键的数目分别为 ( )
13 2 10 2
10 3 9 3
16.下列有关化学键类型的叙述正确的是 ( )
全部由非金属元素组成的化合物中不可能存在离子键
所有物质中都存在化学键
已知丙炔的结构式为,则丙炔中存在6个σ键和2个π键
乙烷分子中既存在σ键,也存在π键
17.(10分)回答下列问题。
(1)(4分)有以下物质:A.HF B.Br2 C.H2O
D.N2 E.C2H4 F.C2H6 G.H2 H.H2O2
I.H—C≡N J.CO2 K.HCHO
①既含有极性键,又含有非极性键的是 ;
②既有σ键又有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H2O而不是H3O,是因为共价键具有 性。
(2)(2分)溴化碘(IBr)的化学性质类似于卤素单质,溴化碘的电子式是 。溴化碘和水反应生成了HBr和一种三原子分子M,M分子的电子式为 。
(3)(4分)C、Si为同一主族的元素,CO2和SiO2化学式相似,但结构和性质有很大不同。
①碳和硅在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是
。
②CO2中C与O原子间形成σ键和π键,SiO2中Si与O原子间不形成上述π键。从原子半径大小的角度分析,为何C、O原子间能形成π键,而Si、O原子间不能形成上述π键 。
作业7 共价键
1.B [当两个原子靠近时,由于原子核对电子的吸引作用能量降低,当靠近到一定程度,又会因为原子核的排斥作用,能量升高。]
2.C [Cl2是双原子分子,H2S是三原子分子,这是由共价键的饱和性决定的,A不正确;H2O与H2S的空间结构一样是由中心原子含有的孤电子对决定的,与共价键的饱和性无关系,B不正确;例如氢气中的共价键没有方向性,C正确;两原子轨道发生重叠后,电子在两核间出现的概率增大,D不正确。]
3.C [判断极性键和非极性键的标准是成键原子是否为同种元素的原子。CO2(OCO)、H2O(H—O—H)分子中只有极性键;H2分子中只有非极性键;N2H4分子的结构式为,既有极性键,又有非极性键。]
4.D [π键一般不稳定,易断裂,故通常情况下,含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者,A项正确;原子形成分子时,原子轨道优先以“头碰头”的方式重叠,即先形成σ键,剩余原子轨道可能形成π键,则分子中存在π键时一定存在σ键,B项正确,D项错误;有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键,不能形成π键,如氢原子,C项正确。]
5.C [σ键是指由两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠而形成的共价键;包括s s σ键、s p σ键、p p σ键等类型,C描述不正确。]
6.C [由硫原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4,可知其有两个未成对电子,且分布在互相垂直的两个p轨道中,当一个氢原子的1s轨道上的电子与硫原子的p轨道上的电子配对成键时,另一个氢原子的1s轨道上的电子只能与硫原子的另一个p轨道上的电子配对成键,从而使得键角为92°,这体现了共价键的方向性。]
7.C [s s σ键、s p σ键均为轴对称,A项正确;在含有共价键的分子中一定有σ键,可能有π键,如HCl、N2等,B项正确;共价三键中一个为σ键,另外两个为π键,故乙炔(H—C≡C—H)分子中有2个C—H σ键,C≡C键中有1个σ键、2个π键,C项错误;单键都为σ键,乙烷分子结构式为,其中6个C—H键和1个C—C键都为σ键,D项正确。]
8.D [共价键是原子间通过共用电子对形成的化学键。两原子形成共价键时原子轨道发生重叠,使电子在核间区域出现的概率增大,原子核对两个电子都产生吸引作用,使体系的能量逐渐下降,但对成键原子体积的大小没有要求。综上所述,D项符合题意。]
9.B [①s s σ键与s p σ键的对称性相同,均为轴对称,①项错误;②分子中可以只含σ键,π键不能单独存在,一定要和σ键共存,②项正确;③π键不稳定,易断裂,含有π键的化合物化学性质较活泼,与只含σ键的化合物的化学性质不同,③项正确;④非金属原子常以共用电子对形成化学键,两个非金属元素的原子之间形成的化学键都是共价键,④项正确;⑤分子中含有共价键,不一定只含有一个σ键,如水分子中含有2个σ键,⑤项错误;⑥成键的原子间原子轨道重叠越多,成键原子间的距离越小,共价键越牢固,⑥项正确;⑦N原子最外层有5个电子,有三个未成对电子,1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子,是由共价键的饱和性决定的,⑦项正确。]
10.C [同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,与氢元素形成共价键时,共价键的极性增强,则极性:N—HP—H;H—H键属于非极性键,则共价键的极性由小到大的顺序为①⑤④③②。]
11.C [H2O的电子式为H︰︰H,A错误;H2N—C≡N的结构式为,含有4个σ键,2个π键,σ键与π键个数比为2∶1,B错误,C正确;尿素CO(NH2)2的结构式为,分子中含有1个π键,D错误。]
12.D [PCl3的电子式为︰︰︰︰,P—Cl键都是σ键。PCl5分子中有5个P—Cl σ键,这违背了传统价键理论饱和性原则,说明传统价键理论不能解释PCl5的结构,即传统价键理论存在缺陷。]
13.(1)C (2)①ADE ②C ③BCFG ④AF
解析 (1)乙醇的结构式为,共含有8个共价键,其中C—H、C—O、O—H键为极性键,共7个,C—C键为非极性键。由于全为单键,故无π键。(2)C2H4分子中1个C原子与2个H原子形成2个σ键,与另1个C原子形成1个σ键和1个π键,所有价电子都参与成键;H2S中S原子与2个H原子形成2个σ键,还有2对未成键电子;HBr分子中Br原子与1个H原子形成1个σ键,还有3对未成键的电子;CH4分子中C原子与4个H原子形成4个σ键,所有价电子都参与成键;C2H6分子中1个C原子分别与3个H原子及另1个C原子形成4个σ键,所有价电子都参与成键;O2分子中1个O原子与另1个O原子形成1个σ键和1个π键,还有2对未成键的电子;NH3分子中1个N原子与3个H原子形成3个σ键,还有1对未成键的电子。
14.(1)7 3 (2)8 2 有 (3)3 1 (4)2∶1
解析 (1)甲分子中除5条单键全是σ键外,双键中1个是σ键,另1个是π键,三键中1个是σ键,另2个是π键。故该有机物分子中σ键总数为7,π键总数为3。(2)乙分子中有3个C—H σ键,2个C—C σ键,2个C—O σ键,1个O—H σ键,即8个σ键;CC和CO键中分别有1个π键;有CC、C—C非极性键。(3)丙分子中C与O原子之间形成1个σ键和1个π键,C与两个Cl原子之间分别形成1个σ键,故碳原子形成3个σ键,1个π键。(4)丁分子中含有1个CC键和1个C≡N键;3个C—H键和1个C—C键,故丁分子中共有6个σ键和3个π键,数目之比为2∶1。
15.C [题述分子中含有6个C—H键、2个C—C键、1个CC键、1个C≡C键、单键中只含有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,故C项正确。]
16. C [铵盐是离子化合物,含有离子键,但其全部由非金属元素组成,A项错误;稀有气体单质是单原子分子,不存在化学键,B项错误;丙炔中存在4个C—H键,1个C—C键和1个碳碳三键,而碳碳三键中含有1个σ键,2个π键,故丙炔中存在6个σ键和2个π键,C项正确;乙烷中存在C—H σ键和C—C σ键,不存在π键,D项错误。]
17.(1)①EFH ②DEIJK ③ACEFHIK ④饱和
(2)︰︰︰ H︰︰︰
(3)①碳原子和硅原子有4个价电子,难以通过得到或失去电子达到稳定结构
②C、O的原子半径相差较小,C、O原子能充分接近,p-p轨道肩并肩重叠程度较大,可形成较稳定的π键。而Si、O原子半径相差较大,Si、O原子间距离较大,p-p轨道肩并肩重叠程度较小,不能形成稳定的π键
