2019-2020学年第二学期高中化学人教版化学选修3章节突破：2．1 共价键【解析】

人教版化学选修3：

——《共价键》章节突破

一、键参数——键能、键长、键角
(1)键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。
①单位：kJ·mol－1，用EA—B表示(鲁科版)。如
H—H键的键能为436.0kJ·mol－1，N≡N键的键能为946kJ·mol－1。
②应为气态基态原子：保证释放能量最低。
③键能为衡量共价键稳定性的参数：键能越大，即形成化学键时释放的能量越多，形成的化学键越牢固。
④结构相似的分子中，化学键键能越大，分子越稳定。
(2)键长：形成共价键的两个原子的核间距为键长。
①因成键时原子轨道发生重叠，键长小于成键原子的原子半径和。
②键长是衡量共价键稳定性的另一个参数。
③键长越短，键能越大，共价键越稳定。
(3)键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键间的夹角称为键角。
①键角决定了分子的空间构型。
②多原子分子中共价键间形成键角，表明共价键具有方向性。
③常见分子中的键角：CO2分子中的键角为180°，为直线形分子；H2O分子中键角为105°，为角形(V形)分子；CH4分子中键角为109°28′，为正四面体形分子。

二、等电子原理
(1)原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似化学键特征，它们的许多性质是相近的。此原理称为等电子原理。满足等电子原理的分子称为等电子体。
注意：等电子体的价电子总数相同，而组成原子核外电子总数不一定相同。
(2)CO分子和N2分子具有相同原子总数、相同的价电子数，是等电子分子，其性质对比如下：

(3)常见等电子体
类型 实例 空间构型
二原子10电子的等电子体 N2，CO，NO＋，C22－，CN－ 直线形
三原子16电子的等电子体 CO2，CS2，N2O，NCO－，NO2＋，N3－，NCS－，BeCl2(g) 直线形
三原子18电子的等电子体 NO2－，O3，SO2 V形
四原子24电子的等电子体 NO3－，CO32－，BO33－，CS32－，BF3，SO3(g) 平面三角形
五原子32电子的等电子体 SiF4，CCl4，BF4－，SO42－，PO43－ 四个σ键，正四面体形
七原子48电子的等电子体 SF6，PF6－，SiF62－，AlF63－ 六个σ键，正八面体
(4)等电子原理的应用
①判断一些简单分子或离子的立体构型。
②利用等电子体在性质上的相似性制造新材料。
③利用等电子原理针对某物质找等电子体。

题型1　化学键与化合物类型
【例1】　下列有关化学键的叙述，正确的是(　　)
A．离子化合物中一定含有离子键
B．单质分子中均不存在化学键
C．含有极性键的分子一定是极性分子
D．含有共价键的化合物一定是共价化合物
【解析】　离子化合物中一定含有离子键，A正确；只有单原子分子的单质分子中不含化学键，B错误；CO2分子含有极性键，但CO2是非极性分子，故C错误；NaOH等离子化合物含有共价键，却是离子化合物，不是共价化合物，D错误。
【答案】　A
题型2　共价键
【例2】　下列不属于共价键成键因素的是(　　)
A．共用电子对在两原子核之间高概率出现
B．共用的电子必须配对
C．成键后体系能量降低，趋于稳定
D．两原子体积大小要适中
【解析】　两原子形成共价键时，电子云发生重叠，即电子在两核之间出现的机会更多；两原子电子云重叠越多，键越牢固，体系的能量也越低；原子的体积大小与能否形成共价键无必然联系。故选D。
【答案】　D
【点悟】　本题主要考查学生对共价键成键因素的掌握情况。
题型3　σ键和π键
【例3】　下列说法中，不正确的是(　　)
A．σ键比π键的重叠程度大，形成的共价键强度大
B．两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键
C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键
D．N2分子中有一个σ键、2个π键
【解析】　本题考查的是σ键、π键的区别与联系。从原子轨道重叠程度看，π键轨道的重叠程度比σ键轨道的重叠程度小，故π键的稳定性弱于σ键；在气体单质分子中一般存在σ键(如Cl2、H2)、π键(如N2中存在σ键和π键)，稀有气体为单原子分子，不存在化学键。故正确答案为C。
【答案】　C
题型4　键能的计算
【例4】　已知H2(g)＋Br2(l)＝2HBr(g)；ΔH＝－72 kJ/mol蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ，其它相关数据如下表：
H2(g) Br2(g) HBr(g)
1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ 436 a 369
则表中a为(　　)
A．404　　　　　　　　B．260
C．230 D．200
【解析】　此题旨在考查反应过程的实质是“旧键的断裂和新键的形成”及反应热的计算，ΔH＝E断 － E形，因此在H2(g) ＋ Br2(l) ＝ 2HBr中据表中给出的数据建立方程为：－72＝(436＋a＋30) － (2×369)
解之得 a＝200
故答案选“D”。
【答案】　D
题型5　键长的比较
【例5】　氰气分子式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，性质与卤素相似。下列叙述正确的是(　　)
A．在一定条件下可发生加成反应
B．分子中N≡C键的键长大于C—C键的键长
C．分子中含有2个σ键和4个π键
D．不和氢氧化钠溶液发生反应
【解析】　成键原子半径越大，键长越大，N原子半径小于C，故N≡C键比C—C的键长小；(CN)2分子中应含3个σ键和4个π键；由(CN)2与卤素性质相似知D错。
【答案】　A
【点悟】　由成键原子的原子半径和电子云重叠程度来比较键长，由原子形成的共价键数目(单、双、三键)来判断σ键和π键。(CN)2与NaOH溶液反应的方程式为：(CN)2＋2NaOH＝NaCN＋NaCNO＋H2O。
题型6　键角与分子构型
【例6】　能说明BF3分子的4个原子在同一平面的理由是(　　)
A．两个键之间夹角为120°
B．B—F键为极性共价键
C．3个B—F键的键能相同
D．3个B—F键的键长相等
【解析】　当F—B—F键角为120°时，BF3分子中的4个原子共面且构成平面三角形。B、C、D 3种说法虽正确，但不是说明BF3四原子共面的原因。
【答案】　A
【点悟】　键角是共价键具有方向性的有力证明，也是判断分子空间构型的主要因素。
题型7　化学键的形成与断裂
【例7】　下列化学反应中，既有离子键、极性共价键、非极性共价键的断裂，又有离子键、极性共价键、非极性共价键形成的是(　　)
A．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
B．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑
C．CaC2＋2H2O―→Ca(OH)2＋C2H2↑
D．NH4Cl＋NaOHNaCl＋NH3↑＋H2O
【解析】　A项中Na2O2与水反应时，Na＋与O22－离子之间的离子键、O22－中的非极性共价键和H2O分子中的极性共价键发生断裂，形成了生成物中Na＋与OH－之间的离子键、OH－中H与O原子间的极性共价键和O2分子中O原子间的非极性共价键。B、D项中各物质都不含有非极性共价键。C项中由CaC2→C2H2，C22－中C原子之间的非极性共价键没有断裂。
【答案】　A
【点悟】　一个化学反应的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。要能熟练地判断常见物质中的化学键类型。常见的既含有离子键又含有非极性键的化合物有Na2O2、CaC2、CH3COONa等。
题型8　等电子原理及等电子体
【例8】　由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是(　　)
A．SO2与O3 　　　　 B.CO2与NO2
C．CS2与NO2 D．PCl3与BF3
【解析】　由题中信息可知，只要算出分子中各原子的最外层电子数之和即可判断。B的最外层电子数为3；C的最外层电子数为4；N、P的最外层电子数为5；O、S的最外层电子数为6；F、Cl的最外层电子数为7。
【答案】　A
【点悟】　不同的粒子因为电子数相同而联系到一起，“等电子体”这一情景可以发散性地考查不同粒子的结构、性质、制法和用途，因此受到高考命题的青睐。