2.1 共价键 同步练习（含答案）2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第一节　共价键
课时1　共价键的形成与特征
1 (江苏卷)反应NH4Cl＋NaNO2===NaCl＋N2↑＋2H2O放热且产生气体，可用于冬天石油开采。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是(　　)
A. 中子数为18的氯原子：Cl B. N2的结构式：N===N
C. Na＋的结构示意图： D. H2O的电子式：
2 (2024南京第五高级中学期中)下列关于共价键的说法正确的是(　　)
A. 键能是衡量化学键强度的物理量
B. 键长是指形成共价键的两个原子之间的间距
C. 两个原子形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，键能越大
D. 单键一般比双键的键能更大
3 从电负性的角度来判断下列元素的原子之间易形成共价键的是(　　)
A. Na和Cl B. H和C
C. K和F D. Ca和O
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(　　)
①HCl　②H2O　③N2　④H2O2　⑤C2H4　⑥C2H2
A. ①②③ B. ③④⑤⑥
C. ①③⑥ D. ③⑤⑥
5 下列各组物质中既存在σ键又存在π键的是(　　)
A. Cl2 B. 乙烯 C. CaCl2 D. H2O2
6 下列说法正确的是(　　)
A. 若把H2O写成H3O，则违背了共价键的饱和性
B. H3O＋的存在说明共价键不应有饱和性
C. 所有共价键都有方向性
D. 两个原子轨道发生重叠后，两核中的电子不仅存在于两核之间，还会绕两核运动
7 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，都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
8 含巯基(—SH)有机化合物Ⅰ是重金属元素汞的解毒剂，化合物Ⅱ是一种强酸。下列说法不正确的是(　　)
A. 在Ⅱ中各原子最外层均有8电子
B. 在Ⅱ中含有σ键和π键
C. 在Ⅰ中存在离子键与共价键
D. 在Ⅱ中硫氧键的键能不完全相同
9 下列关于σ键和π键的理解不正确的是(　　)
A. 含有π键的分子在进行化学反应时，分子中的π键比σ键活泼
B. 在有些分子中，共价键可能只含有π键而没有σ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. 当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键
10 (扬州中学期中)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列关于常见分子中σ键、π键的判断正确的是(　　)
A. C与O结构相似，1 mol O中含有的π键数目为2NA
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. CN－与N2结构相似，CH2 ===CHCN分子中σ键与π键数目之比为1∶1
D. 已知反应N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(l)，若该反应中有4 mol N—H断裂，则形成的π键数目为6NA
11 下列对分子中σ键重叠方式的分析不正确的是(　　)
选项 分子 σ键重叠方式
A H2 两个氢原子的s轨道重叠
B HCl 氢原子的s轨道和氯原子的p轨道重叠
C Cl2 一个氯原子的s轨道和另一个氯原子的p轨道重叠
D ClF 氯原子的p轨道和氟原子的p轨道重叠
12 (1) 如图所示的分子中，有________个σ键，________个π键。
(2) X、Y、Z是元素周期表中的短周期元素，其中X、Y同周期，Y、Z同主族，Y原子最外层p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数，X原子最外层的p能级中只有一个轨道填充了2个电子，而且这三种元素可以形成化合物YX2、ZX2。根据上述信息回答下列问题。
①写出下列元素符号：X________，Y________，Z________。
②YX2分子中含________个σ键和________个π键。
13 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) 下列物质中：
①MgCl2　②Na2O2　③CS2　④NaOH　⑤H2
只存在极性键的是________(填序号，下同)，只存在非极性键的是________，只存在离子键的是________，既存在离子键又存在极性共价键的是________，既存在离子键又存在非极性共价键的是________。
(4) 1 mol 中含有________mol σ键。
14 X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其原子序数依次增大。X元素的一种核素的质量数为12，中子数为6；Y元素是动植物生长不可缺少的、构成蛋白质的重要元素；Z的基态原子核外9个原子轨道上填充了电子且有2个未成对电子，与X、Y不同族；W是一种常见元素，可以形成三种氧化物，其中一种氧化物是具有磁性的黑色晶体。回答下列问题。
(1) Y2分子中存在的σ键和π键个数之比为________。
(2) X元素的一种氧化物XO和XY－与Y2结构相似，X、Y与氢元素形成的一种化合物HXY分子中σ键和π键数目之比为________。
(3) 写出X的单质与Z的最高价氧化物对应水化物的浓溶液反应的化学方程式：______________________________________。
(4) W的基态原子的价层电子排布式为________________。
(5) X元素的一种单质是一种由单层X原子构成的平面结构新型材料，下图中，1号X与相邻X形成σ键的个数为________。
课时2　共价键的参数——键能、键长与键角
1 (苏州期中)下列能够用键能的大小解释的是(　　)
A. 常温常压下，氯气呈气态而溴单质呈液态
B. 硝酸是挥发性酸，硫酸是难挥发性的酸
C. 稀有气体一般难发生化学反应
D. 氮气在常温下很稳定，化学性质不活泼
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中最长的
D. 碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍
3 下列说法不正确的是(　　)
A. 稀有气体一般难发生化学反应，是因为分子中键能较大
B. 已知石墨转化为金刚石要吸热，则等量的石墨与金刚石相比总键能大
C. HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱，与共价键的键能大小有关
D. 共价单键的键能越大，一般键长越短
4 (2025苏州期末)氨硼烷(NH3BH3)、钛铁合金(TiFe)、甲醇(CH3OH)均是应用潜力较大的储氢载体。下列说法正确的是(　　)
A. 原子半径：r(B)B. 电负性：χ(C)>χ(O)
C. 甲醇分子中键角：H—C—H>C—O—H
D. 基态原子最外层电子数n：n(Ti)>n(Fe)
5 (2024淮安期末)X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素，X和Z基态原子L层上均有2个未成对电子，Z与W同主族。下列说法正确的是(　　)
A. 键角：WZ＜WZ B. 原子半径：X＜Y
C. 第一电离能：I1(Z)＞I1(Y) D. 氧化物对应水化物的酸性：Y＜W
6 (2024泰州期末)铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]是常用的食品添加剂。下列判断正确的是(　　)
A. 原子半径：r(Al)C. 第一电离能：I1(N)7 下列有关性质的比较中，正确的是(　　)
A. 微粒半径：O2-＜F－＜Na＋＜Li＋
B. 第一电离能：He＜Ne＜Ar
C. 共价键的键能：C—C＜C===C＜C≡C
D. 分子中的键角：CH4＞H2O＞CO2
8 羰基硫(O===C===S)是一种粮食熏蒸剂，能防止某些害虫和真菌危害。羰基硫的氢解反应为COS(g)＋H2(g) H2S(g)＋CO(g)，相关键能如下表所示。下列说法错误的是(　　)
化学键 H—H C===O(COS) C===S H—S C≡O
E/(kJ/mol) 436 745 580 339 1 076
A. 反应过程中有极性键的断裂与形成 B. C===O比C===S稳定
C. 反应物能量之和大于生成物能量之和 D. 该反应的焓变ΔH＝＋7 kJ/mol
9 三氯化磷分子的空间结构不是平面正三角形，下列理由叙述正确的是(　　)
A. PCl3分子中3个共价键的键角均相等
B. PCl3分子中P—Cl属于极性共价键
C. PCl3分子中3个共价键的键长均相等
D. PCl3分子中P—Cl的3个键角都是100.1°
10 (2025镇江学情检测)HCl与O2在催化剂加热条件下可产生气态产物：4HCl＋O22Cl2＋2H2O，已知某些化学键的键能数据如表。该反应的热化学方程式正确的是(　　)
化学键 H—Cl O===O Cl—Cl H—O
键能/(kJ/mol) 431 498 243 463
A. 4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－116 kJ/mol
B. 4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋116 kJ/mol
C. 4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－116 kJ/mol
D. 2HCl＋O2(g)===Cl2(g)＋H2O　ΔH＝－58 kJ/mol
11 按要求回答下列问题。
(1) 研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。Co基态原子核外电子排布式为______________________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是________，基态原子核外未成对电子数较多的是________。二氧化碳中σ键和π键数目之比为________，甲醇和水中的氢氧键更易断裂的是________(填化学式)。
(2) 我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl。
①氮原子的价层电子排布图(即轨道表示式)为____________________。
②元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示。
其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是______________
_______________________；氮元素的E1呈现异常的原因是___________________
__________________________________。
12 某些化学键的键能如下表所示(单位：kJ/mol)。
化学键 H—H Br—Br I—I Cl—Cl H—Cl H—I H—Br H—F
键能 436 193 151 243 431 297 363 565
根据表中数据回答下列问题。
(1) 下列物质本身具有的能量最低的是________(填字母，下同)。
A. H2 B. Cl2 C. Br2 D. I2
(2) 下列氢化物中，最稳定的是________。
A. HF B. HCl C. HBr D. HI
(3) 反应X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4) 1 mol Cl2在一定条件下与等物质的量的H2反应，放出的热量是________kJ。相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与H2反应，当消耗等物质的量的H2时，放出的热量最多的是________。
第一节　共价键
课时1　共价键的形成与特征
1. D　中子数为18的氯原子应表示为Cl，A错误；N2分子中N与N之间形成三键，结构式为N≡N，B错误；Na＋的结构示意图为，C错误；H2O为共价化合物，每个H原子和O原子之间共用一个电子对，D正确。
2. C　键能和键长是衡量化学键强度的物理量，A错误；键长是指形成共价键的两个原子之间的核间距，B错误；两个原子形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，键越稳定，键能越大，C正确；单键一般比双键的键能要小，D错误。
3. B
4. D　①HCl的结构式为H—Cl，所以只存在σ键，错误；②H2O中只存在H—O，即只有σ键，错误；③N2的结构式为N≡N，含有σ键和π键，N与N之间为非极性键，正确；④H2O2中存在H—O和O—O键，只有σ键，错误；⑤C2H4的中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，正确；⑥C2H2的中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，正确。 综上所述，③⑤⑥符合题意，选D。
5. B　Cl2中只存在σ键，A错误；乙烯中既存在σ键又存在π键，B正确；CaCl2中只存在离子键，C错误；H2O2中只存在σ键，D错误。
6. A　7. C
8. A　在Ⅱ中，S原子形成6个共价键，则S原子最外层有12个电子， H原子的最外层电子数为2，A错误；在Ⅱ中，共价单键都是σ键，共价双键中，有1个σ键和1个π键，B正确；在Ⅰ中，非金属原子间形成的化学键都是共价键，Na＋与阴离子间形成离子键，C正确；在Ⅱ中，硫氧键有单键和双键之分，二者的键能不相同，D正确。
9. B　一般情况下，同一分子中的π键不如σ键牢固，反应时比较容易断裂，A正确；在共价单键中只含有σ键，而含有π键的分子中一定含有σ键，B错误、D正确；氢原子、氟原子等与其他原子形成分子时只能形成σ键，C正确。
10. A
11. C　氢气全部是s轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的，A正确；氯化氢中氢原子提供s轨道电子，氯原子提供p轨道电子，B正确；氯气全部是由p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的，C错误；ClF全部是由p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的，D正确。
12. (1) 10　3　(2) ①O　C　Si　②2　2
13. (1) 3　(2) σ键、π键　(3) ③　⑤　①　④ ②　(4) 24
解析：(1) HCHO的结构简式为，单键为σ键，双键中有1个σ键，因此1 mol HCHO中σ键数目为3NA。(2) CS2的结构简式为S===C===S，双键由σ键和π键构成。(3) ①MgCl2是离子化合物，Mg2+与2个Cl－之间以离子键结合，只存在离子键。②Na2O2是离子化合物，2个Na＋与O之间以离子键结合，O中2个O原子之间以非极性共价键结合，故Na2O2中存在离子键、非极性共价键。 ③CS2是共价化合物，其结构式是S===C===S，分子中只存在极性共价键。④NaOH是离子化合物，Na＋与OH－之间以离子键结合，在OH－中H、O原子之间以极性键结合，故NaOH中含有离子键、极性共价键。⑤H2是由分子构成的非金属单质，在H2中2个H原子之间以非极性键H—H结合，故H2中只含非极性键。
14. (1) 1∶2　(2) 1∶1
(3) C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
(4) 3d64s2　(5) 3
解析：X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其原子序数依次增大。X元素的一种核素的质量数为12，中子数为6，质子数为12－6＝6，X为C；Y元素是动植物生长不可缺少的、构成蛋白质的重要元素，Y为N；Z的基态原子核外9个原子轨道上填充了电子且有2个未成对电子，与X、Y不同族，Z为S；W是一种常见元素，可以形成3种氧化物，其中一种氧化物是具有磁性的黑色晶体即四氧化三铁，W为Fe，据此分析。(1) Y2分子为N2，N2的结构式为N≡N，1个N2分子中有1个σ键和2个π键，σ键和π键数目之比为1∶2。(2) C元素的一种氧化物CO和CN－与N2结构相似，可推知CN－的结构式为[C≡N]－，HCN的结构式为H—C≡N，单键为σ键、三键为1个σ键和2个π键，σ键和π键数目之比为2∶2＝1∶1。(3) S的最高价氧化物对应水化物的浓溶液为浓硫酸，碳与浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化碳、二氧化硫和水。(4) W为Fe，原子序数为26，其基态原子的价层电子排布式为3d64s2。(5) 由题图可看出，每个碳原子能与3个碳原子形成单键，故能形成3个σ键。
课时2　共价键的参数——键能、键长与键角
1. D　氯气的相对分子质量比溴单质的小，所以氯气的沸点比溴单质的低，故常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液态，与键能无关，A不符合题意；硝酸的分子间作用力小，沸点低，是挥发性酸，硫酸的分子间作用力大，沸点高，是难挥发性酸，挥发性属于物理性质，与键能的大小无关，B不符合题意；稀有气体为单原子分子，原子都形成稳定结构，稀有气体一般难发生化学反应，与键能无关，C不符合题意；氮气分子中N≡N的键能大，故在常温下很稳定，化学性质不活泼，D符合题意。
2. A　3. A
4. C　B、N为同周期主族元素，从左到右原子半径依次减小，原子半径r(B)>r(N)，A错误；C、O为同周期主族元素，从左到右非金属性依次增强，电负性依次增大，B错误；CH3OH中碳为四面体结构，C—O—H为V形结构，由于孤电子对对成键电子对的排斥作用，使得键角比四面体小，所以甲醇分子中键角H—C—H>C—O—H，C正确；基态Ti、Fe原子最外层电子数n均为2，即n(Ti)＝n(Fe)，D错误。
5. A　根据题意推出X为碳、Z为氧，Y为氮；Z与W同主族，W为硫；SO、SO中硫均为sp3杂化，但是SO中存在1个孤电子对，孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力，故键角WZ＜WZ，A正确；N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能N>O，C错误；没有说明是否为最高价氧化物对应的水化物，不能判断酸性强弱，D错误。
6. C　同一周期自左向右，主族元素的原子半径逐渐减小，原子半径r(Al)>r(S)，A错误；同一主族自上而下，原子电负性减小，电负性χ(O)>χ(S)，B错误；第一电离能I1(N)7. C　相同电子层结构的离子，原子序数越大，离子半径越小，A错误；同一主族元素从上到下，第一电离逐渐减小，B错误；碳碳单键的键能小于碳碳双键的键能，碳碳双键的键能小于碳碳三键的键能，即共价键的键能C—C＜C===C＜C≡C，C正确；甲烷是正四面体形结构，水是V形，二氧化碳是直线形，所以分子中的键角CO2＞CH4＞H2O，D错误。
8. C　反应过程中C===S断裂，S—H、C≡O形成，有极性键的断裂与形成，A正确；由表可知，C===O键能比C===S键能大，C===O比C===S稳定，B正确；ΔH＝∑(反应物键能)－∑(生成物键能)＝(745＋580＋436)－(1 076＋2×339)＝＋7 kJ/mol，吸热反应，反应物能量之和小于生成物，C错误，D正确。
9. D
10. C　反应的化学方程式为4HCl＋O22Cl2＋2H2O，ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能＝[(431×4＋498)－(243×2＋463×4)]kJ/mol＝－116 kJ/mol，则热化学方程式为4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－116 kJ/mol。故选C。
11. (1) 1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2　O　Mn　1∶1　H2O
(2) ①　②同周期主族元素随核电荷数的增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大　基态N原子的2p轨道为半充满状态，相对稳定，故不易结合一个电子
解析：(1) Co是27号元素，位于元素周期表中第四周期Ⅷ族，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；同周期主族元素从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，故Mn的第一电离能小于Se，同主族元素从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，故Se的第一电离能小于O，则第一电离能Mn＜O；O基态原子的价电子排布式为2s22p4，所以其核外未成对电子数是2，而Mn基态原子的价电子排布式为3d54s2，所以其核外未成对电子数是5，则核外未成对电子数较多的是Mn；二氧化碳中有2个σ键和2个π键，则σ键和π键数目之比为1∶1；H2O中O—H的极性比CH3OH中的大，更易断裂。
12. (1) A　(2) A　(3) 放热　(4) 183　Cl2
解析：(1) 根据表格中的数据可知，题给四种单质中，H—H键能最大，断裂时吸收的能量越多，越难以断裂，所以H—H最稳定，故选项中H2具有的能量最低，选A。(2) 键能越大，物质越稳定，题给四种化合物中，H—F键能最大，故HF最稳定，选A。(3) X2＋H2===2HX，ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，Cl2＋H2===2HCl　ΔH＝243 kJ/mol＋436 kJ/mol－431 kJ/mol×2＝ －183 kJ/mol，Br2＋H2===2HBr　ΔH＝193 kJ/mol＋436 kJ/mol－363 kJ/mol×2＝ －97 kJ/mol，I2＋H2===2HI　ΔH＝151 kJ/mol＋436 kJ/mol－297 kJ/mol×2＝ －7 kJ/mol，所以X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是放热反应。(4) 通过(3)中计算可知，Cl2、Br2、I2分别消耗等物质的量的H2时，放出热量最多的是Cl2。