第2章 微粒间相互作用与物质性质
第1节 共价键模型
第1课时 共价键
基础过关练
题组一 共价键的形成与特征
1.下列说法中错误的是 ( )
A.S原子有两个未成对电子,能形成2个共价键
B.分子中的共价键数不一定等于该元素原子的价电子数
C.成键后体系能量降低,趋于稳定
D.F原子可以形成H2F、H2F2,也可能形成H3F
2.(经典题)氢气分子的形成过程示意图如下:
下列说法不正确的是( )
A.在①~⑤中,体系能量由高到低的顺序是①>②>⑤>③>④
B.由①到④,电子在核间出现的概率增大
C.由④到⑤,必须吸收外界的能量
D.氢原子的s轨道形成共价键时没有方向性
题组二 极性键、非极性键
3.(教材习题改编)下列物质中,既含有极性共价键,又含有非极性共价键的是( )
A.CCl4 B.CO2 C.NH4Cl D.C2H4
4.气体分子中的极性键在红外线的照射下,易像弹簧一样做伸缩和弯曲运动,从而产生热量而造成温室效应。下列不属于温室气体的是( )
A.N2 B.N2O C.CH4 D.CO2
5.下面是甲烷与氯气在光照条件下的反应,下列有关说法正确的是 ( )
A.反应过程中氯气分子中极性键断裂
B.甲烷分子中存在非极性键
C.反应中有极性键的断裂和形成
D.该反应是复分解反应
题组三 σ键和π键
6.下列分子中既含σ键又含π键的化合物是( )
A.N2 B.C3H8 C.C2H6O D.CO2
7.具有下列电子排布式的原子中,不能形成π键的是( )
A.1s22s22p63s23p4 B.1s22s22p3
C.1s22s22p63s1 D.1s22s22p2
8.(易错题)下列关于σ键和π键的说法中,正确的是( )
A.σ键和π键都可以绕键轴旋转
B.气体单质分子中一定有σ键,可能含π键
C.HCHO分子中σ键与π键的数目之比为1∶3
D.键中σ键比π键重叠程度大,故键中σ键强于π键
9.石灰氮(CaCN2)是一种氮肥,与土壤中的H2O反应生成氰胺(),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H+[····]2-H+
B.1个分子中含3个σ键
C.分子中σ键与π键的个数之比为2∶1
D.已知CO(NH2)2中含有CO键,1个CO(NH2)2分子中含有2个π键
能力提升练
题组一 共价键的综合考查
1.某有机化学试剂(如图所示)常用于制备磺胺类药物、抗癌药等。下列有关说法正确的是( )
A.该分子中存在极性键和非极性键
B.该分子中C、N之间形成的共价键,共用电子对偏向N原子
C.分子内σ键与π键数目之比为1∶1
D.分子中所有原子共面
2.“固态双铍化合物(双铍烯)”被誉为2023年最“炫”分子,结构如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.双铍烯中铍只形成极性键
B.基态铍原子核外电子占据的最高能级电子云轮廓图为哑铃形
C.1个双铍烯分子中含有9个C—H 键
D.双铍烯的分子式为C10H10Be2
3.设NA为阿伏加德罗常数的值,回答下列问题:
(1)1 mol CO2中含有的σ键数目为 ,π键数目为 。
(2)已知CO、CN-与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为 。
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼可用作火箭燃料,燃烧时发生反应:N2O4(l)+2N2H4(l)3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 038.7 kJ·mol-1,若该反应中有4 mol N—H键断裂,则形成的π键有 mol。
(4)CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序
是 。
题组二 σ键和π键的判断与比较
4.下列关于σ键和π键的说法中错误的是( )
A.s-s σ键与s-p σ键的电子云形状的对称性相同
B.所有的σ键的强度都比π键的大
C.H原子只能形成σ键而O原子可以形成σ键和π键
D.H2O2中只有σ键没有π键
5.(不定项)下图为氯及其化合物的“价—类”二维图。下列说法错误的是( )
A.a物质的s-p σ键电子云图:
B.b物质的p-p σ键电子云轮廓图:
C.只有HCl分子,而不可能有H2Cl分子,这表明共价键有饱和性
D.d分子中形成的共价键为s-s σ键和p-p σ键
6.某有机物的结构简式为,该分子中σ键与π键的个数比为( )
A.19∶3 B.13∶3 C.17∶3 D.16∶3
答案与分层梯度式解析
第2章 微粒间相互作用与物质性质
第1节 共价键模型
第1课时 共价键
基础过关练
1.D 基态S原子的价电子排布式为3s23p4,有两个未成对电子,能形成2个共价键,原子形成共价键的数目不一定等于原子的价电子数,A、B正确;共价键成键后放出能量,体系的能量降低,趋于稳定,C正确;根据共价键的饱和性可知,F原子只能形成1个共价键,只存在HF分子,D错误。
2.A 根据图中的纵坐标分析,体系能量由高到低的顺序是①>⑤>②>③>④,A错误;由①到④,氢原子的核间距减小,两原子逐渐接近,它们的原子轨道会相互重叠,电子在核间出现的概率增大,B正确;体系能量⑤>④,由④到⑤,必须吸收外界的能量,C正确;s轨道是球形对称的,形成共价键时不存在方向性,D正确。
3.D CCl4中只含有极性共价键,A不符合题意;CO2中只含有极性共价键,B不符合题意;NH4Cl中含有离子键和极性共价键,C不符合题意;C2H4中既含有极性共价键,又含有非极性共价键,D符合题意。
4.A N2中N与N形成非极性共价键,不含极性键,N2不属于温室气体,A符合题意;N2O中N与O形成极性共价键,CH4中C与H形成极性共价键,CO2中C与O形成极性共价键,N2O、CH4、CO2均为温室气体,B、C、D不符合题意。
5.C
A、B错误,C正确;该反应是取代反应,D错误。
6.D N2不是化合物,A错误;C3H8、C2H6O分子中只含σ键,不含π键,B、C错误;CO2的结构式为OCO,1个CO2分子中含有2个σ键和2个π键,D正确。
知识归纳 σ键与π键的区别
(1)σ键能单独形成,而π键不能单独形成。
(2)同一个分子中,σ键一般比π键强度大。
7.C 根据电子排布式可知,四种原子分别是S、N、Na、C,其中Na是活泼金属,在化学反应中易失去最外层的一个电子,能形成离子键,而π键是共价键的一种,S、N、C均能形成π键,故选C。
8.D σ键的电子云呈轴对称,π键的电子云呈镜面对称,π键不能绕键轴旋转,A错误;稀有气体分子是单原子分子,既不含σ键也不含π键,B错误;HCHO分子中σ键与π键的数目之比为3∶1,C错误;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,所以键中σ键强于π键,D正确。
9.C H2O是共价化合物,电子式为H×·×·H,A错误;单键都是σ键,1个三键中含有1个σ键和2个π键,则1个分子中含4个σ键,B错误;1个分子中含4个σ键和2个π键,故σ键与π键的个数之比为2∶1,C正确;1个CO(NH2)2分子中只有1个双键,其余为单键,故1个CO(NH2)2分子中含有1个π键,D错误。
能力提升练
1.B 该分子中只存在极性键,A错误;N的电负性大于C,该分子中C、N之间形成的共价键,共用电子对偏向N原子,B正确;1个该分子中含4个σ键和2个π键,故分子内σ键与π键数目之比为2∶1,C错误;分子内存在氨基,分子中所有原子不可能共面,D错误。
2.D
3.答案 (1)2NA 2NA (2)1∶2 (3)3 (4)HF>H2O>NH3>CH4
解析 (1)CO2的结构式是OCO,1个CO2分子中有2个碳氧双键,
一个双键中有1个σ键和1个π键,则1 mol CO2中含有的σ键数目为2NA,π键数目为2NA。
(2)N2的结构式是,一个键中含1个σ键和 2个π键,已知CO、CN-与N2结构相似,则CO分子内σ键与π键个数之比为1∶2。
(3)产物中只有N2中含有π键;1个肼(N2H4)分子中含有4个N—H键,有4 mol N—H键断裂,则消耗1 mol N2H4,生成1.5 mol N2,形成的π键有3 mol。
(4)同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,原子吸引电子的能力增强,所以CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是HF>H2O>NH3>CH4。
4.B s-s σ键与s-p σ键都是轴对称,所以s-s σ键与s-p σ键的电子云形状的对称性相同,故A正确;N2中σ键的强度比π键的小,故B错误;氢原子的1s轨道只有1个未成对电子,只能形成σ键,氧原子的2p轨道有2个未成对电子,可以形成σ键和π键,故C正确;H2O2分子中只有单键,即只有σ键没有π键,故D正确。
5.BD HCl分子中s-p σ键的电子云图为,A正确;为π键电子云轮廓图,B错误;Cl原子最外层有7个电子,H原子最外层有1个电子,各有一个未成对电子,因此只有HCl分子,而不可能有H2Cl分子,这表明共价键有饱和性,C正确;HClO的结构式为
H—O—Cl,分子中含有H—O键和O—Cl键,分别属于s-p σ键和p-p σ键,D错误。
6.A 单键全是σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,该有机物的结构式为,该分子中含有σ键的数目为19,π键的数目为3,选A。
3第2课时 键参数
基础过关练
题组一 键参数——键长、键角、键能
1.下列曲线表示的变化趋势错误的是( )
2.下列比较错误的是 ( )
A.离子半径:Li+>H-
B.键能:C—C>C—Si
C.键长:N—N>NN
D.H2O与CH4分子中的键角:CH4>H2O
3.下列比较正确的是( )
A.键能:N—N>NN>
B.极性:H—F
C.键长:C—F>C—Br>C—I
D.键角:CO2>CH4>NH3
4.0.2%~0.5%的过氧乙酸(化学式为CH3COOOH,结构式如图所示)溶液是一种杀菌的高效消毒剂,下列关于该化合物的说法正确的是( )
A.C—C键的键长等于成键两原子的半径之和
B.C—H的键能小于H2O中H—O的键能
C.键长:<
D.该分子中σ键和π键的数目之比为9∶1
题组二 键参数对物质性质的影响
5.下列事实不能用键能的大小来解释的是( )
A.N元素的电负性较大,但N2的化学性质很稳定
B.稀有气体一般难发生化学反应
C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
D.F2比O2更容易与H2反应
6.下列有关共价键的键参数的说法不正确的是 ( )
A.CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大
B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长
C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小
D.分子中共价键的键能越大,分子的熔、沸点越高
7.(1)防晒霜是指添加了能阻隔或吸收紫外线的防晒剂从而防止肌肤被晒黑、晒伤的化妆品。有研究表明分子结构中含有π键的物质能吸收紫外线,日常生活中用的防晒霜的成分中包含对氨基苯甲酸()或羟基丙酮(),它们能防晒的原因是 。
(2)在大气中存在一种潜在的温室气体SF5—CF3,该气体分子中含有 (填“σ键”或“π键”)。
(3)元素的非金属性N>P,为什么N2的化学性质非常稳定,而白磷(P4)的化学性质非常活泼 说明理由: 。
能力提升练
题组一 键能与反应热的计算
1.(经典题)已知几种共价键的键能如下:
化学键 H—N Cl—Cl H—Cl
键能/ (kJ·mol-1) 391 946 243 431
下列说法错误的是( )
A.键能:>N N>N—N
B.H(g)+Cl(g)HCl(g) ΔH=-431 kJ·mol-1
C.1 mol气态氯原子的能量低于0.5 mol Cl2的能量
D.2NH3(g)+3Cl2(g) N2(g)+6HCl(g) ΔH=-457 kJ·mol-1
2.对比以下几个反应式:
H(g)+H(g) H2(g) ΔH1=-436 kJ/mol;
O(g)+O(g) O2(g) ΔH2=-493 kJ/mol;
Cl(g)+Cl(g) Cl2(g) ΔH3=-247 kJ/mol;
N(g)+N(g) N2(g) ΔH4=-946 kJ/mol。
则下列叙述正确的是( )
A.N—N键的键能为×946 kJ/mol≈315.3 kJ/mol
B.氮分子中的共价键比氢分子中共价键的键长短
C.氧分子中氧原子是以共价单键结合的
D.氮分子比氯分子稳定
3.已知H—H键的键能为a kJ·mol-1,
I—I键的键能为b kJ· mol-1,一定条件下发生反应:H2(g)+I2(g)
2HI(g) ΔH=-c kJ· mol-1(c>0)。下列说法正确的是( )
A.断开1 mol Br—Br键所需的能量小于b kJ
B.上述反应中,反应物的总能量低于生成物的总能量
C.向密闭容器中加入2 mol H2(g)和1 mol I2(g),充分反应后放出的热量大于c kJ
D.断开2 mol H—I键所需的能量为(a+b+c) kJ
题组二 键参数的综合考查
4.下列有关化学键知识的比较肯定错误的是( )
A.键能:C—N<<
B.键长:I—I>Br—Br>Cl—Cl
C.分子中的键角:H2O>CO2
D.相同元素原子间形成的共价键键能:σ键>π键
5.(易错题)键参数是分析化学键性质的重要参考。下列有关叙述正确的是( )
A.键的键能是C—C键的键能的2倍
B.甲烷和白磷(P4)分子的空间结构均为正四面体,因此键角相等
C.CO2中C与O原子间可形成π键,但SiO2中Si与O原子间不能形成π键,是因为Si的原子半径较大
D.C—H键的键长小于C—F键,C—F键更易断裂,所以用作不粘锅涂层的聚四氟乙烯的化学稳定性低于聚乙烯
6.(不定项)(经典题)元素周期表前四周期的一部分如图,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述正确的是( )
A.X、Z元素都能形成双原子分子
B.W、Y、R元素的单质分子内都存在非极性键
C.最简单氢化物的稳定性:X>W>Y
D.键长:X—H答案与分层梯度式解析
第2课时 键参数
基础过关练
B O、S、Se元素属于同一主族元素,从上到下,元素电负性依次减弱,则O、S、Se元素的电负性随原子序数增大而减小,A正确;F元素没有正化合价,B错误;原子半径:FH—Br,则键能:H—F>H—Cl>H—Br,C正确;CH4、NH3、H2O的键角分别为109°28'、107.3°、104.5°,原子序数:CA 电子层结构相同,核电荷数越大半径越小,则离子半径:H->Li+,A错误;碳的原子半径小于硅,键长:C—Si>C—C,所以键能:C—C>
C—Si,B正确;键长:N—N>NN,C正确;H2O的键角为104.5°,CH4的键角为109°28',所以键角:CH4>H2O,D正确。
3.D 同种元素原子形成的共价键键能大小的一般规律:三键>双键>单键,A错误;通常,形成共价键的原子电负性差值越大,键的极性越强,电负性F>N>C,故极性:H—CCH4>NH3,D正确。
4.B 键长是指两个形成共价键的原子的原子核间的距离,A错误;原子半径:OH—O,则键能:C—H,C错误;单键均为σ键,一个双键中含一个σ键和一个π键,则该分子中σ键和π键的数目之比为8∶1,D错误。
5.B 由于键的键能很大,破坏键需要很高的能量,所以N2的化学性质很稳定,A不符合题意;稀有气体分子均为单原子分子,分子中不含化学键,B符合题意;F、Cl、Br、I原子半径逐渐增大,其氢化物中的化学键键长逐渐增长,键能逐渐减小,所以HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱,C不符合题意;由于H—F键的键能大于H—O键,所以F2比O2更容易与H2反应,D不符合题意。
6.D CH4、C2H4、CO2的键角分别为109°28'、120°、180°,依次增大,A正确;因为F、Cl、Br的原子半径依次增大,故与H原子形成共价键的键长依次增长,B正确;O、S、Se的原子半径依次增大,故与H原子形成共价键的键长依次增长,键能依次减小,C正确;分子的熔、沸点高低与共价键的键能大小无关,D错误。
7.答案 (1)分子中含有π键,能够有效吸收紫外线
(2)σ键
(3)N2分子中存在键,键键能大,破坏键需要很高的能量;而白磷分子中的P—P键的键能较小,化学性质较活泼
解析 (1)对氨基苯甲酸和羟基丙酮中均含有,中含有π键,含有π键的物质能吸收紫外线。
(2)SF5—CF3分子中只有共价单键,则分子中只有σ键。
能力提升练
C 键长:三键<双键<单键,通常键长越短,键能越大,所以键能:>N N>N—N,A正确;原子与原子之间形成化学键放出能量,H(g)+Cl(g) HCl(g) ΔH=-431 kJ·mol-1,B正确;1 mol气态氯原子形成0.5 mol Cl2放出能量,则1 mol气态氯原子的能量高于0.5 mol Cl2的能量,C错误;2NH3(g)+3Cl2(g) N2(g)+6HCl(g) ΔH=6E(N—H)+3E(Cl—Cl)-E()-6E(H—Cl)=-457 kJ·
mol-1,D正确。
D 一个键中含有一个σ键和两个π键,N—N键为σ键,
键的键能不等于N—N键键能的3倍,A错误;氢原子的半径小,键的键长比H—H键的键长长,B错误;O2分子中氧原子间以共价双键结合,C错误;键能越大,分子越稳定,N2分子中共价键的键能比Cl2分子的大,则N2分子比Cl2分子稳定,D正确。
D 一般,原子半径越小,形成共价键的键长越短,键能越大,则断开1 mol Br—Br键所需的能量大于b kJ,A错误;由热化学方程式可知,该反应是放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,B错误;该反应为可逆反应,可逆反应不可能完全进行,则向密闭容器中加入
2 mol H2(g)和1 mol I2(g)充分反应后放出的热量小于c kJ,C错误;设H—I键的键能为x kJ·mol-1,ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,则-c kJ·mol-1=(a+b) kJ·mol-1-2x kJ·mol-1,解得x=,即断开2 mol H—I键所需的能量为(a+b+c) kJ,D正确。
4.C C、N原子间形成的化学键的键能:C—N<<,A正确;原子半径:I>Br>Cl,则键长:I—I>Br—Br>Cl—Cl,B正确;H2O分子中的键角是104.5°,CO2分子中的键角是180°,则键角:H2O5.C 键的键能不是C—C键的键能的2倍,A项错误;甲烷的键角是109°28',白磷的键角为60°,B项错误;Si的原子半径较大,难与O以“肩并肩”的方式相互重叠形成π键,C项正确;F的非金属性强,F与C原子形成C—F键时共用电子对偏向F,使C—F键的键能大于C—H键,且能用作不粘锅涂层,说明聚四氟乙烯耐高温,化学性质稳定,D项错误。
6.A 由元素在周期表中的相对位置可知,X为N元素,W为P元素,Y为S元素,R为Ar元素,Z为Br元素。N2和Br2都是双原子分子,故A正确;Ar为单原子分子,分子中不存在共价键,故B错误;同周期主族元素,从左到右非金属性依次增强,最简单氢化物的稳定性依次增强,则稳定性:PH3P—H,故D错误。
2(共26张PPT)
必备知识 清单破
知识点 1 共价键的形成与特征
第1节 共价键模型
1.氢分子中共价键(H—H)的形成
形成过程 能量变化
相距较远时 体系的能量等于两个氢原子
的能量之和
逐渐接近时 电子在核间区域出现的概率
增大,体系能量逐渐降低
形成共价键 当两个氢原子的核间距为0.0
74 nm时体系能量最低,两个
氢原子各提供一个电子以自
旋状态不同的方式相互配对,
即形成共价键
注意事项 形成共价键的氢原子不能无限靠近,因为靠得过近时,原子核以及电子之间的排
斥作用会导致体系能量上升,分子不稳定。
2.共价键
(1)概念:原子间通过共用电子形成的化学键。
(2)形成元素:通常,电负性相同或差值小的非金属元素原子之间形成共价键。
(3)表示方法:人们常常用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键。
单键:如H—H键、Cl—Cl键等。
双键:如O O 键、 C O键等。
三键:如 键等。
定义 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
原因 每个原子所能提供的未成对电子的数目是
一定的,因此在共价键形成的过程中,一个原
子中的一个未成对电子与另一个原子中的
一个未成对电子配对成键后,一般来说就不
能再与其他原子的未成对电子配对成键了
3.共价键的特征
(1)饱和性
应用 决定了各种原子形成分子时相互结合的数
量关系。如:两个氯原子之间可形成一个共
价键结合为氯分子,表示为Cl—Cl;氮分子可
表示为 ;氨分子可表示为
(2)方向性
定义 共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的
方向形成
原因 除s轨道是球形对称外,其他原子轨道都具有
一定的空间取向。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
1.σ键与π键:按原子轨道重叠方式将共价键分为σ键与π键。【具体内容见定点1】
2.极性键和非极性键:按两原子间的共用电子对是否偏移可将共价键分为极性键和非极性
键。
(1)非极性键
①概念:共用电子对不偏向于其中任何一个原子,参与成键的原子都不显电性,这样形成的共
价键叫非极性共价键,简称非极性键。
②成键元素:同种元素的两原子。
知识点 2 共价键的类型
(2)极性键
①概念:共用电子对偏向于吸引电子能力大的原子一侧,这个原子因附近电子出现的概率较
大而带部分负电荷,而另一个原子则带部分正电荷,这样形成的共价键叫极性共价键,简称极
性键。
②成键元素:不同元素的原子。
③分类:强极性键和弱极性键。
④应用:共价键的极性强弱可以解释和预测物质性质、判断反应活性部位和反应产物。
1.键参数
(1)键长:两个成键原子的原子核间的距离。
(2)键角:在多原子分子中,两个化学键的夹角。常用于描述多原子分子的空间结构,下表为常
见分子的键角及空间结构:
知识点 3 键参数
分子 键角 空间结构
CO2 180° 直线形
H2O 104.5° 角形(也称V形)
NH3 107.3° 三角锥形
(3)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原子所吸收的能量称为A—B键的键能,常用EA—B表示。
2.键参数的应用【具体内容见定点2】
3.分子光谱
(1)概念:分子从一种能级改变到另一种能级时吸收或发射的光谱。
(2)影响因素:键长、键角和电荷分布等。
(3)应用:测定和鉴别分子结构。
知识辨析
1.原子轨道在空间都具有方向性,这种说法正确吗
2.若把H2S写成H3S,违背了共价键的饱和性,这种说法正确吗
3.HCl分子中的H—Cl键的极性小于H2S分子中的H—S键的极性,这种说法正确吗
4.在乙烷分子中,只含有极性共价键,不含非极性共价键,这种说法正确吗
5.π键是由两个p轨道“头碰头”重叠形成的,这种说法正确吗
6.H—Cl键的键能为431.8 kJ·mol-1,故HCl分解成1 mol H2和1 mol Cl2时,吸收的能量为863.6 kJ,
这种说法正确吗
一语破的
1.不正确。s轨道是球形对称的,没有方向性。
2.正确。S原子有两个未成对电子,根据共价键的饱和性,形成的氢化物为H2S。
3.不正确。电负性:Cl>S,HCl分子中的H—Cl键的极性大于H2S分子中的H—S键的极性。
4.不正确。CH3CH3中既含有C—C非极性共价键,又含有C—H极性共价键。
5.不正确。原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为σ键,以“肩并肩”方式相
互重叠形成的共价键为π键。
6.不正确。H—Cl键的键能为431.8 kJ·mol-1,2 mol HCl分解成2 mol H(g)和2 mol Cl(g)时,吸收
的能量为863.6 kJ,2 mol H(g)和2 mol Cl(g)分别结合成1 mol H2和1 mol Cl2时,还要释放能量。
1.σ键:原子轨道以“头碰头”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。
(1)分类
①s-s σ键:两个成键原子均提供s轨道形成的共价键,如H—H键的形成:
②s-p σ键:一个原子提供s轨道,一个原子提供p轨道形成的共价键,如H—F键的形成:
关键能力 定点破
定点 1 深度理解σ键与π键
③p-p σ键:两个成键原子均提供p轨道形成的共价键,如F—F键的形成:
(2)特征
①轴对称:以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作,共价键的电子云的图形不变。
②强度大:形成σ键的原子轨道重叠程度较大,有较强的稳定性。
2.π键:原子轨道以“肩并肩”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。
(1)p-p π键(以N2分子为例)
(2)特征
①镜面对称:每个 π键的电子云由两块组成,它们互为镜像,这种特征称为镜面对称。
②强度小:形成π键时,原子轨道重叠程度小,一般π键没有σ键牢固。
③不能旋转:以形成π键的两原子核的连线为轴,任意一个原子并不能单独旋转,若单独旋转则
会破坏π键,如以py-py π键为例,若旋转其中一个成键原子,则两个原子的py轨道不再平行,也就
破坏了形成的π键。
3.σ键与π键的判断方法
σ键 π键
是否能单独形成 可以 不可以
特征 轴对称 镜面对称
原子轨道重叠方式 “头碰头” 重叠 “肩并肩”
重叠
原子轨道重叠程度 大 小
键的强度 一般较大 一般较小
4.σ键与π键的区别
典例 下列关于σ键与π键的说法正确的是 ( )
A.σ键是原子轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键,π键是原子轨道以“肩并肩”方式重
叠形成的共价键
B. 描述的
是π键的形成过程
C.原子轨道以“头碰头”方式相互重叠比以“肩并肩”方式相互重叠的程度小,所以σ键比π
键活泼
D. 可以表示N2分子中σ键和π键存在的情况
A
思路点拨 明确σ键和π键的含义是解答该题的关键,注意原子轨道以“头碰头”方式相互
重叠形成σ键,原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠形成π键。σ键与π键比较:σ键原子轨道重叠程度比π键原子轨道重叠程度大,所以一般σ键比π键牢固,在化学反应中π键易发生断
裂。另外,单键只含σ键,而双键和三键中均既含σ键又含π键。
解析 从电子云的相互重叠方式来看,如果两个原子的成键轨道以“头碰头”方式相互重
叠,形成的共价键为σ键,如果两个原子的成键轨道以“肩并肩”方式相互重叠,形成的共价
键为π键,A项正确;选项中描述的是“头碰头”方式的相互重叠,所以形成的是σ键,B项错误;σ键的原子轨道相互重叠程度大于π键,所以一般σ键更稳定,C项错误;中间位置形成的是σ
键,其他位置形成的是π键,D项错误。
深度分析 N2的形成过程
氮原子的2p轨道上有3个未成对电子,当两个氮原子结合成分子时,若两个氮原子的2px轨道
以“头碰头”的方式相互重叠,则相互平行的2pz轨道和2py轨道只能以“肩并肩”的方式重叠,
这样便形成了氮氮三键,如图所示:
1.键长的应用
(1)判断分子的稳定性
一般来说,键长越短,化学键越强,键越牢固。
(2)键长是影响分子空间结构的因素之一。
定点 2 键参数的应用
拓展链接 键长的判断方法
①根据原子半径判断:在其他条件相同时,成键原子的半径越小,键长越短。
②根据共用电子对数判断:相同的两原子形成共价键时,单键键长>双键键长>三键键长。
2.键能的应用
(1)判断化学键的强弱
表示共价键的强弱,键能越大,断开时需要的能量就越多,化学键就越牢固。
(2)判断分子的稳定性
组成和结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越稳定。如C—H键的键能大于Si—H键
的键能,所以CH4比SiH4稳定。
(3)判断物质在化学反应过程中的能量变化
在化学反应中,旧化学键的断裂吸收能量,新化学键的形成放出能量,因此反应焓变与键能的
关系为ΔH=∑E反应物-∑E生成物。
3.键参数对物质性质的影响
典例 下列说法不正确的是 ( )
A.C—H键比Si—H键的键长短,故CH4分子比SiH4分子稳定
B.键角:NH3>H2O
C.H—Cl键的键能比H—Br键大,HCl的热稳定性比HBr高
D.C C键的键能比C—C键大,碳碳双键比碳碳单键稳定
D
思路点拨 一般来说,键长越短,键能越大,共价键越稳定,分子越稳定。
解析 C、Si是同一主族元素,原子半径:C需吸收的能量就越高,含有该化学键的物质的稳定性就越强,所以CH4分子比SiH4分子稳定,故
A正确;H2O中两个H—O键的夹角为104.5°,NH3中每两个N—H键的夹角为107.3°,所以键角:H
2O的键能比H—Br键大,HCl的热稳定性比HBr高,故C正确;C C键的键能比C—C键大,但C C
中一个是σ键,另一个是π键,π键不牢固,所以碳碳双键不如碳碳单键稳定,故D不正确。