第1节 共价键模型
发
展
目
标
体
系
构
建
1.认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键，了解共价键具有饱和性和方向性。2.知道根据原子轨道的重叠方式，共价键可分为σ键和π键等类型；知道共价键可分为极性和非极性共价键。3.共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。
一、共价键的形成与特征
1．共价键的形成
(1)氢分子中H—H键的形成
当两个氢原子(核外电子的自旋方向相反)相互接近到一定距离时，两个1s轨道发生重叠，电子在两原子核之间出现的概率增大，每个氢原子的原子核都会同时对自身和对方的1s轨道上的电子产生吸引作用，体系的能量达到最低状态。
(2)共价键的概念
原子间通过共用电子形成的化学键称为共价键。
(3)共价键的本质
当成键原子相互接近时，由于电子在两个原子核之间出现的概率增大，使得它们同时受到两个原子核的吸引，从而导致体系能量降低，形成化学键。即：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电性作用是共价键的本质。
微点拨：共价键的本质是电性作用，但这种电性作用是不能用经典的静电理论来解释的，它是通过量子力学用原子轨道的重叠来说明的。
(4)共价键的形成条件
①形成共价键的条件：电负性相同或差值小的非金属元素原子之间形成的化学键。
②形成共价键的微粒：共价键成键的微粒是原子。既可以是相同元素的原子，也可以是不同元素的原子。
(5)共价键的表示方法
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。
共价单键：如H—H键、Cl—Cl键、O—H键等。
共价双键：如O===O键、C===O键等。
共价三键：如N≡N键等。
2．共价键的特征
(1)饱和性：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，即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，这称为共价键的饱和性。显然，共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。如氨分子的结构可表示为。
(2)方向性：共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，即共价键具有方向性。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。共价键的方向性决定着分子的空间结构。
二、共价键的类型
1．σ键与π键
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。
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。
2．极性键和非极性键
按两原子核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。
形成元素
电子对偏移
原子电性
非极性键
同种元素
因两原子电负性相同，共用电子对不偏移
两原子均不显电性
极性键
不同元素
电子对偏向电负性大的原子
电负性较大的原子显负电性
三、键参数
1．键长
两个成键原子的原子核间的距离(简称核间距)叫作该化学键的键长。一般而言，化学键的键长愈短，化学键就愈强，键就愈牢固。键长是影响分子空间结构的因素之一。键长的数值可以通过晶体X射线衍射实验进行测定，也可以通过理论计算求得。
2．键角
在多原子分子中，两个化学键的夹角叫作键角。键角也常用于描述多原子分子的空间结构。例如，二氧化碳分子中两个碳氧键(C===O)的夹角为180°，所以二氧化碳分子呈直线形；水分子中两个氢氧键(H—O)的夹角为104.5°，所以水分子不呈直线形而呈角形；氨分子中每两个氮氢键(N—H)的夹角均为107.3°，所以氨分子呈三角锥形。
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。
键能的大小可以定量地表示化学键的强弱。键能愈大，断开时需要的能量就愈多，这个化学键就愈牢固；反之，键能愈小，断开时需要的能量就愈少，这个化学键就愈不牢固。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)共价键只存在于共价化合物中。
(×)
(2)金属元素和非金属元素间一定不能形成共价键。
(×)
(3)非极性键只存在于单质分子中。
(×)
(4)离子化合物中既可能含有极性键也可能含有非极性键。
(√)
2．下列不属于共价键成键因素的是( )
A．共用电子在两原子核之间高概率出现
B．成键原子的原子轨道在空间重叠
C．成键后体系能量降低，趋于稳定
D．两原子核体积大小要适中
D [成键原子的原子轨道在空间重叠，形成稳定的共价键后体系能量降低，共用电子在两原子核之间高概率出现是共价键的成键因素，A、B、C正确；成键原子的原子核体积的大小对共价键的形成没有影响，D错误。]
3．下列关于共价键的说法不正确的是( )
A．H2S分子中两个共价键的键角接近90°的原因是共价键有方向性
B．N2分子中有1个σ键、2个π键
C．两个原子形成共价键时至少有1个σ键，可能还有其他键
D．在双键中，σ键的键能小于π键的键能
D [共价键是原子之间通过共用电子对形成的，所以共价键有方向性和饱和性，A正确；N2分子中存在NN键，则有1个σ键和2个π键，B正确；σ键是原子轨道以“头碰头”方式形成的，两个原子之间只能形成一个σ键，C正确；σ键是原子轨道以“头碰头”方式重叠形成的，π键是原子轨道以“肩并肩”方式重叠形成的，σ键原子轨道重叠程度大于π键，因此σ键的键能大于π键的键能，D错误。]
σ键与π键(素养养成——宏观辨识与微观探析)
如图所示表示成键的两种方式。
1．哪种成键方式电子云重叠程度大？
提示：头碰头。
2．σ键与π键哪个更牢固？
提示：σ键。
1．σ键
(1)σ键：形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠，这种共价键叫σ键。
(2)σ键的类型：根据成键电子原子轨道的不同，σ键可分为s?s
σ键、s?p
σ键、p?p
σ键。
①s?s
σ键：两个成键原子均提供s原子轨道形成的共价键，如H2分子中σ键的形成过程：
②s?p
σ键：两个成键原子分别提供s轨道和p轨道形成的共价键，如HCl分子中σ键的形成过程：
③p?p
σ键：两个成键原子均提供p原子轨道形成的共价键，如Cl2分子中σ键的形成过程：
(3)σ键的特征
①以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键电子云图形不变，这种特征称为轴对称。
②形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强的稳定性。
(4)σ键的存在：共价单键为σ键；共价双键和共价三键中存在σ键(通常含一个σ键)。
2．π键
(1)π键：形成共价键的未成对电子的原子轨道，采取“肩并肩”的方式重叠，这种共价键叫π键。
(2)p?p
π键的形成过程
(3)π键的特征
①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，这种特征称为镜面对称。
②形成π键时原子轨道重叠程度比形成σ键时小，π键没有σ键牢固。
(4)π键的存在：π键通常存在于双键或三键中。
【例1】 下列关于σ键和π键的理解不正确的是( )
A．σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成
B．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转
C．双键中一定有一个σ键和一个π键，三键中一定有一个σ键和两个π键
D．气体单质中一定存在σ键，可能存在π键
D [共价单键中只含σ键，共价双键和共价三键中含π键和σ键，所以π键一定不能单独形成，A正确；σ键为轴对称，π键为镜面对称，则σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转，B正确；双键中一定有一个σ键和一个π键，三键中一定有一个σ键和两个π键，C正确；稀有气体是单原子分子，分子中不存在共价键，也就不存在σ键，所以气体单质中不一定存在σ键，D错误。]
要正确理解共价键需要从物质分类、形成元素以及成键方式等多方面来分析，尤其是一些特例，在平时的学习中应多留心，注意在理解的基础上记忆这些特殊的例子，以便迅速准确进行有关概念的辨析。如大多数铵盐是只含有非金属元素的离子化合物[少数铵盐含有金属元素，如?NH4?2Cr2O7]，稀有气体单质不存在化学键。
1．下列物质的分子中既有σ键又有π键的是( )
①HCl ②H2O ③N2 ④H2O2 ⑤C2H4 ⑥C2H2
A．①②③
B．③④⑤⑥
C．①③⑥
D．③⑤⑥
D [当两个原子间能形成多个共用电子对时，先形成一个σ键，另外的原子轨道只能形成π键。HCl中只有一个H—Cl
σ键；H2O中含有两个H—O
σ键；H2O2中含有两个H—O
σ键和一个O—O
σ键；N2中含有三个共价键：一个为σ键，两个为π键；C2H4中，碳原子与碳原子之间有两个共价键，一个为σ键，一个为π键，另外有四个C—H
σ键；C2H2中，碳原子与碳原子之间有三个共价键，一个为σ键，两个为π键，另外有两个C—H
σ键。]
2．下列说法中正确的是( )
A．由分子组成的物质中一定存在共价键
B．由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
C．已知乙炔的结构简式为H—C≡C—H，则乙炔中存在2个σ键(C—H)和3个π键(C≡C)
D．两个非金属元素原子间不可能形成离子键
D [由分子组成的物质也可能是稀有气体，稀有气体为单原子分子，不存在化学键，A项错误；由非金属元素组成的化合物如NH4Cl，则是离子化合物，B项错误；共价单键都为σ键，而共价三键中有1个为σ键，另外2个为π键，故乙炔(H—C≡C—H)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；两个非金属元素原子间不可能得失电子形成离子键，只能通过共用电子对形成共价键，D项正确。]
键参数(素养养成——宏观辨识与微观探析)
1．键长、键角、键能对分子有什么影响？
提示：①键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子的化学性质就越稳定。
②键长和键角共同决定分子的空间结构。
2．H—F键的键能：565
kJ·mol－1，H—Cl键的键能：431
kJ·mol－1，H—I键的键能：297
kJ·mol－1；从上述数据分析三种分子中哪一种最稳定？
提示：H—F键的键能最大，HF最稳定。
1．键参数
键参数
概念
对分子的影响
键能
在1×105Pa、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(单位：kJ·mol－1)
键能越大，键越牢固，含该键的分子越稳定
键长
两个成键原子的原子核间的距离(单位：nm)
键长越短，键能越大，键越牢固
键角
分子中相邻键之间的夹角(单位：度)
与分子的空间结构有密切联系
2.共价键的键能与化学反应热
(1)化学反应的实质：化学反应的实质就是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。
(2)化学反应过程有能量变化：反应物和生成物中化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。
(3)放热反应和吸热反应
①放热反应：旧键断裂消耗的总能量小于新键形成放出的总能量。
②吸热反应：旧键断裂消耗的总能量大于新键形成放出的总能量。
(4)反应热(ΔH)与键能的关系
ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。
注意：ΔH<0时，为放热反应；ΔH>0时，为吸热反应。
【例2】 从实验测得不同物质中氧氧键的键长和键能的数据：
氧氧键数据
O
O
O2
O
键长/10－12m
149
128
121
112
键能/(kJ·mol－1)
x
y
z＝494
w＝628
其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>x。该规律性是( )
A．成键的电子数越多，键能越大
B．键长越长，键能越小
C．成键所用的电子数越少，键能越大
D．成键时电子对越偏移，键能越大
B [观察表中数据发现，O2与O的键能大者键长短，O中O—O键键长比O中的长，所以键能要小。按键长(O—O)由短而长的顺序为Oz>y>x。]
1．下列说法能说明BF3分子中的4个原子位于同一平面上的是( )
A．任意两个B—F键间的夹角都相等
B．3个B—F键键能相等
C．3个B—F键键长相等
D．任意两个B—F键间的夹角都是120°
D [键参数中，键能和键长是用于判断共价键稳定性的依据，而键角是判断分子立体构型的依据。3个B—F键间的夹角均为120°时，正好构成一个以B原子为中心的平面结构，因此BF3中4个原子共平面。]
2．化学反应可视为旧键的断裂和新键的形成过程。化学键的键能是形成化学键时释放的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：P—P：198；P—O：360；O===O：498。反应P4(白磷)＋3O2===P4O6的反应热ΔH为( )
A．－1
638
kJ·mol－1
B．＋1
638
kJ·mol－1
C．－126
kJ·mol－1
D．＋126
kJ·mol－1
A [反应中的键能包括：断裂1
mol
P4和3
mol
O2分子中共价键吸收的能量和形成1
mol
P4O6中共价键放出的能量。由各物质的分子结构知1
mol
P4含6
mol
P—P键，3
mol
O2含3
mol
O===O键，1
mol
P4O6含12
mol
P—O键，化学反应的反应热ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。故ΔH＝(198
kJ·mol－1×6＋498
kJ·mol－1×3)－360
kJ·mol－1×12＝－1
638
kJ·mol－1。]
1．共价键是有饱和性和方向性的，下列关于共价键这两个特征的叙述中不正确的是( )
A．共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的
B．共价键的方向性是由成键原子的轨道的方向性决定的
C．共价键的方向性决定了分子的空间结构
D．共价键的方向性与原子轨道的重叠程度有关
D [共价键的方向性与原子轨道的伸展方向有关。]
2．根据氢原子和氟原子的核外电子排布，下列对F2和HF分子中形成的共价键描述正确的是( )
A．两者都为s?s
σ键
B．两者都为p?p
σ键
C．前者为p?p
σ键，后者为s?p
σ键
D．前者为s?s
σ键，后者为s?p
σ键
C [H原子的核外电子排布式为1s1，F原子的核外电子排布式为1s22s22p5，形成共价键时，F为2p电子参与成键，H为1s电子参与成键，则F2分子中形成的共价键为p?p
σ键，HF分子中形成的共价键为s?p
σ键，C正确。]
3．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键的键能小于H—F键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱
C．水分子可表示为H—O—H，分子中的键角为180°
D．H—O键的键能为467
kJ·mol－1，即18
g
H2O分解成H2和O2时，消耗的能量为2×467
kJ
A [H—O键、H—F键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定，O2、F2与H2反应的能力逐渐增强，B项错误；水分子呈角形，键角为104.5°，C项错误；H—O键的键能为467
kJ·mol－1，指的是断开1
mol
H—O键形成气态氢原子和气态氧原子所需吸收的能量为467
kJ,18
g
H2O即1
mol
H2O中含2
mol
H—O键，断开时需吸收2×467
kJ的能量形成气态氢原子和气态氧原子，再进一步形成H2和O2时，还会释放出一部分能量，D项错误。]
4．断开1
mol化学键形成气态原子所需要的能量用E表示。结合表中信息判断下列说法不正确的是( )
共价键
H—H
F—F
H—F
H—Cl
H—I
E/(kJ·mol－1)
436
157
568
432
298
A．432
kJ·mol－1>E(H—Br)>298
kJ·mol－1
B．表中最稳定的共价键是H—F键
C．键的极性：H—F>H—Cl>H—I
D．H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝＋25
kJ·mol－1
D [键长越短，键能越大，共价键越稳定，键长可以通过原子半径进行比较，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，则H—Br键的键能在H—Cl键和H—I键之间，A正确；键能越大，共价键越稳定，表中H—F键的键能最大，因此H—F键最稳定，B正确；元素非金属性越强，得电子能力越强，电子对越偏向此元素，形成共价键的极性越强，即极性：H—F>H—Cl>H—I，C正确；根据反应热和键能的关系，ΔH＝(436＋157－2×568)kJ·mol－1＝－543
kJ·mol－1，D错误。]
5．A、B、C、D、E、F为6种短周期主族元素，它们的核电荷数依次递增。已知B原子核外最外层电子数是次外层电子数的两倍，电子总数是E原子电子总数的；F是同周期主族元素中原子半径最小的元素；D2－与E2＋的电子层结构相同；B与D可以形成三原子化合物甲；A是非金属元素，且A、C、F可形成离子化合物乙。
请回答下列问题：
(1)F元素的名称是________，E的元素符号是________。
(2)写出化合物乙的电子式：___________________。
(3)化合物甲有________个σ键和________个π键。
(4)B、C、D三种元素对应的气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序是_____________________________________________________。
[解析] A、B、C、D、E、F为6种短周期主族元素，它们的核电荷数依次递增，B原子核外最外层电子数是次外层电子数的两倍，则B为C元素；B原子核外电子总数是E原子核外电子总数的，则E为Mg元素；F是同周期主族元素中原子半径最小的元素，则F为Cl元素；D2－与E2＋的电子层结构相同，则D为O元素，C为N元素；B与D可以形成三原子化合物甲，则甲为CO2；A是非金属元素，且A与N、Cl元素可形成离子化合物乙，则乙为NH4Cl，所以A为H元素。
(1)根据上述分析可知，F为Cl元素，元素名称是氯，E为镁元素，元素符号为Mg。
(2)化合物乙为NH4Cl，是离子化合物，故其电子式为
。
(3)化合物甲为CO2，结构式为O===C===O，所以有2个σ键和2个π键。
(4)B、C、D分别为C、N、O元素，同周期元素从左到右，元素的非金属性增强，元素的非金属性越强，对应简单气态氢化物的稳定性越强，则CH4、NH3、H2O的稳定性由强到弱的顺序为H2O>NH3>CH4。
[答案] (1)氯 Mg (2)
(3)2 2
(4)H2O＞NH3＞CH4
9/12课时分层作业(六) 共价键模型
(建议用时：40分钟)
[合格过关练]
1．原子间形成分子时，决定各原子相互结合的数量关系的是( )
A．共价键的方向性
B．共价键的饱和性
C．形成共价键原子的大小
D．共价键的稳定性
B [共价键的饱和性决定了各原子相互结合的数量关系。]
2．下列说法中不正确的是( )
A．双键、三键都有π键
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σ键在空间都有自己的方向性
D [s?s
σ键无论s轨道从哪个方向重叠都相同，因此这种共价键没有方向性。]
3．比较下列共价键的形成过程，其中形成的是π键的是( )
A [选项A是2个p轨道“肩并肩”重叠形成的π键；选项B是s轨道与p轨道重叠形成的σ键；选项C是2个p轨道重叠形成的σ键；选项D是两个s轨道重叠形成的σ键。]
4．(素养题)σ键可由s轨道与s轨道、s轨道与p轨道以及p轨道与p轨道以“头碰头”方式重叠而成。则下列分子中的σ键是由s轨道与p轨道以“头碰头”方式重叠而成的是( )
A．H2
B．HCl
C．Cl2
D．F2
B [H2分子中的σ键为s?s
σ键，HCl分子中的σ键为s?p
σ键，Cl2、F2分子中的σ键均为p?p
σ键。]
5．下列说法中正确的是( )
A．双原子分子中化学键键能越大，分子越牢固
B．双原子分子中化学键键长越长，分子越牢固
C．双原子分子中化学键键角越大，分子越牢固
D．同一分子中，σ键与π键的原子轨道重叠程度一样多，只是重叠的方向不同
A [化学键键能越大，断键时消耗的能量越多，分子越牢固，A正确；化学键键长越长，越容易断裂，分子越不牢固，B错误；化学键键能决定分子的稳定性，C错误；π键是“肩并肩”重叠，σ键是“头碰头”重叠，形成σ键的原子轨道重叠程度大于π键，D错误。]
6．从键长的角度来判断下列共价键中最稳定的是( )
A．H—F
B．N—H
C．C—H
D．S—H
A [原子半径越小，与氢化合形成的共价键键长越短，键能越大，共价键越稳定。F、N、C、S4种非氢元素中，F原子的半径最小，H—F键的键长最短，故H—F键最稳定，A项正确。]
7．下列分子中，只有σ键没有π键的是( )
A．CH4
B．N2
C．CH2===CH2
D．CH≡CH
A [两原子间形成共价键，先形成σ键，然后再形成π键，即共价单键全部为σ键，共价双键、共价三键中一定含有一个σ键，其余为π键。]
8．(双选)下列说法中正确的是( )
A．键能越大，表示化学键越牢固，难以断裂
B．两原子核越近，键长越长，化学键越牢固，性质越稳定
C．破坏化学键时，消耗能量，而形成新的化学键时，则释放能量
D．键能、键长只能定性地分析化学键的特性
AC [键能越大，键长越短，化学键越牢固。]
9．下列分子中，同时含有极性键和非极性键的是( )
A．H2S
B．N2
C．CS2
D．H2O2
D [H2S和CS2仅含极性键，N2中仅含非极性键。]
10．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
B [由于N2分子中存在N≡N键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，分子内部没有化学键；卤族元素从F到I原子半径逐渐增大，其氢化物中的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性逐渐减弱；由于H—F键的键能大于H—O键的键能，所以更容易生成HF。]
11．下列分子式对应的结构式中，从成键情况看不合理的是( )
B [可根据每种元素形成的化学键数目进行判断，氮原子能形成3个共价键，碳原子和硅原子均能形成4个共价键，硫原子和氧原子均能形成2个共价键，氢原子能形成1个共价键。B项中C、Si原子均应形成4个共价键，成键情况不合理。]
12．意大利罗马大学的Fulvio
Cacace等人获得了极具理论研究意义的气态N4分子，其分子结构如图所示。已知断裂1
mol
N—N键吸收167
kJ
热量，生成1
mol
N≡N键放出942
kJ热量，根据以上信息和数据，判断下列说法正确的是( )
A．N4属于一种新型的化合物
B．N4分子中存在非极性键
C．N4分子中N—N键键角为109.5°
D．1
mol
N4转变成N2将吸收882
kJ热量
B [N4是由氮元素形成的一种单质，不是新型的化合物，A错；氮元素是活泼的非金属元素，氮元素与氮元素之间形成的是非极性键，B正确；N4分子是正四面体结构，键角是60°，C错；已知断裂1
mol
N—N键吸收167
kJ热量，生成1
mol
N≡N键放出942
kJ热量，则1
mol
N4转变成N2时的反应热ΔH＝6×167
kJ·mol－1－2×942
kJ·mol－1＝－882
kJ·mol－1，即该反应是放热反应，因此1
mol
N4转变成N2将放出882
kJ热量，D错。]
13．碳和硅的有关化学键键能如下表所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/(kJ·mol－1)
356
413
336
226
318
452
(1)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是____________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
______________________________________________________________。
(2)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
[解析] (1)C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。
(2)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却远小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。
[答案] (1)依据图表中键能数据分析，C—C键、C—H键键能大，难断裂；Si—Si键、Si—H键键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成
(2)SiH4稳定性小于CH4，更易生成氧化物，是因为C—H键键能大于C—O键的，C—H键比C—O键稳定。Si—H键键能远小于Si—O键的，不稳定，倾向于形成稳定性更强的Si—O键
14．回答下列问题：
(1)1
mol
CO2中含有的σ键数目为________________________________。
(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)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的—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)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子，该分子中σ键与π键的个数比为________。
(5)1
mol乙醛分子中含σ键的数目为________个，1个CO(NH2)2分子中含有σ键的个数为________。
(6)CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是_____________________________________________________。
[解析] (1)CO2分子内含有碳氧双键，双键中一个是σ键，另一个是π键，则1
mol
CO2中含有的σ键个数为2NA。
(2)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的结构式为H—C≡N，HCN中σ键与π键均为2个。
(3)反应中有4
mol
N—H键断裂，即有1
mol
N2H4参加反应，生成1.5
mol
N2，则形成的π键有3
mol。
(4)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。
(5)乙醛与CO(NH2)2的结构简式分别为、，故1
mol乙醛中含有σ键6NA个，1个CO(NH2)2分子中含有7个σ键。
(6)两个成键原子的电负性差别越大，它们形成共价键的极性就越大(或从非金属性强弱上来判断)。由于电负性：F＞O＞N＞C，因此四种元素与H形成的共价键的极性：F—H＞O—H＞N—H＞C—H。
[答案] (1)2NA(或1.204×1024) (2)1∶2 1∶1
(3)3 (4)5∶1 (5)6NA(或3.612×1024) 7
(6)HF＞H2O＞NH3＞CH4
[素养培优练]
15．氰气的化学式为(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．分子中既有极性键，又有非极性键
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．不与氢氧化钠溶液发生反应
A [分子中N≡C键是极性键，C—C键是非极性键；成键原子半径越小，键长越短，N原子半径小于C原子半径，故N≡C键比C—C键的键长短；(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键；由于与卤素性质相似，故可以与氢氧化钠溶液反应。]
16．化合物A是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式为，下列说法正确的是(其中NA表示阿伏加德罗常数的值)( )
A．A分子中只含极性键，不含非极性键
B．A分子中的共用电子对数为11
C．1
mol
A分子中所含σ键的数目为10NA
D．A是共价化合物
D [N—N键是非极性键，A项不正确；A分子中含有10个共价单键，含有一个碳氧双键，故A分子中的共用电子对数为12，所含σ键的数目为11，B、C项不正确；A分子中只有共价键，故A是共价化合物，D项正确。]
17．由短周期前10号元素组成的物质T和X有如图所示的转化。X不稳定，易分解。下列有关说法正确的是( )
A．为使该转化成功进行，Y可以是酸性KMnO4溶液
B．等物质的量的T、X分子中含有π键的数目均为NA
C．X分子中含有的σ键个数是T分子中含有的σ键个数的2倍
D．T分子中只含有极性键，X分子中既含有极性键又含有非极性键
A [由球棍模型可知，T为HCHO，X不稳定，易分解，则X为H2CO3，Y为氧化剂，可以选择氧化性较强的酸性KMnO4溶液，A项正确；B项中要注意等物质的量并不一定是1
mol；X分子中含有的σ键个数为5，T分子中含有的σ键个数为3，C项错误；T、X分子均只含有极性键，无非极性键，D项错误。]
18．六氟化硫分子呈正八面体结构(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起强温室效应，下列有关六氟化硫的推测正确的是( )
A．六氟化硫中各原子均为8电子稳定结构
B．六氟化硫易燃烧生成二氧化硫
C．六氟化硫分子中含极性键、非极性键
D．S—F键是σ键，且键长、键能都相等
D [根据题图知，每个F原子和1个S原子形成1对共用电子对，每个S原子和6个F原子形成6对共用电子对，所以F原子都达到8电子稳定结构，但S原子最外层达到12电子，A错误；六氟化硫中F为－1价，S为＋6价，
S元素不能再失去电子，所以不能被氧化，故六氟化硫不易燃烧生成二氧化硫，B错误；同种原子间形成非极性键，不同种原子间形成极性键，六氟化硫分子中的S—F键均为极性键，不含非极性键，C错误；六氟化硫分子中的S—F键都是σ键，为正八面体结构，所以键长、键能都相等，D正确。]
19．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、构成蛋白质的重要组成元素；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不同族；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。
(1)Y2分子中存在的σ键和π键个数之比为________。
(2)X—H键和Y—H键属于极性共价键，其中极性较强的是________(X、Y用元素符号表示)键。X的第一电离能比Y的________(填“大”或“小”)。
(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的基态原子的价电子排布式为________________________________。
(5)已知一种Y4分子结构如图所示：断裂1
mol
Y—Y键吸收167
kJ的热量，生成1
mol
Y≡Y放出942
kJ热量。试写出由Y4气态分子变成Y2气态分子的热化学方程式：_______________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
[解析] X、Y、Z、W分别为C、N、S、Fe。(1)N2中有N≡N键，其中有1个σ键、2个π键。(2)C的非金属性比N
的弱，故C—H键和N—H键中极性较强的是N—H键。C的第一电离能比N的小。(3)C与浓硫酸加热时反应生成CO2、SO2和H2O。(4)铁的原子序数为26，其基态原子的价电子排布式为3d64s2。(5)由N4分子结构可知，1个N4分子中含有6个N—N键，故N4(g)===2N2(g) ΔH＝(167×6－942×2)kJ·mol－1＝－882
kJ·mol－1。
[答案] (1)1∶2 (2)N—H 小 (3)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O (4)3d64s2 (5)N4(g)===2N2(g) ΔH＝－882
kJ·mol－1
7/9
