(共32张PPT)
第一节 共价键
课时作业1——共价键
基础训练
课前预习
基础训练
课堂练习
形成成键原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠而
形成
HH的a键的形成
H
H-C1的a键的形成
→一③
Cl-Cl的σ键的形成
以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操
特征作,共价键电子云的图形不变,这种特征称为轴
对称;σ键的强度较大
形成
由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成
pp8-8-8号
p-pm键的形成
π键的电子云具有镜面对称性,即每个π键
的电子云由两块组成,分别位于由两原子核
特征构成平面的两侧,如果以它们之间包含原子
核的平面为镜面,它们互为镜像;π键不能旋
转;不如σ键牢固,较易断裂共价键
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．下列说法正确的是( D )
A．σ键强度小，容易断裂，而π键强度较大，不易断裂
B．所有共价键都具有方向性
C．含有共价键的化合物一定是共价化合物
D．两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键
解析：形成σ键的原子轨道的重叠程度比π键大，形成的共价键强，不易断裂，A项错误；s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性，B项错误；氢氧化钠是离子化合物，含有氢氧共价键，C项错误；两个原子之间形成共价键时，单键为σ键，双键或三键中只有一个σ键，D项正确。
2．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( B )
A．H2
B．HCl
C．Cl2
D．F2
解析：H2中的σ键为s?s
σ键，HCl中的σ键为s?p
σ键，Cl2、F2中的σ键均为p?p
σ键。
3．下列关于共价键的说法正确的是( C )
A．MgCl2分子中存在3个共价键
B．N2分子中有2个σ键，1个π键
C．两个原子形成共价键时至少有1个σ键
D．σ键的强度大，所以比较活泼
解析：MgCl2是离子化合物，Mg2＋和Cl－间是离子键，不存在共价键，A项错误；N2分子中有3个化学键，其中有1个σ键、2个π键，B项错误；两个原子形成共价键时，首先有一个σ键，其余为π键，C项正确；σ键的重叠程度比π键的大，不易断裂，比较稳定，D项错误。
4．下列说法不正确的是( D )
A．双键、三键中都含有π键
B．成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固
C．因每个原子未成对的电子数是一定的，故与其配对的原子个数也一定
D．所有原子轨道在空间中都有自己的方向性
解析：s轨道为球形，无方向性。
5．下列反应能说明σ键比π键牢固的是( B )
A．CH4＋Cl2―→CH3Cl＋HCl
B．CH2===CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br
C．2H2＋O2===2H2O
D．H2＋Cl2===2HCl
解析：碳碳双键由1个σ键和1个π键组成，CH2===CH2发生加成反应时π键断裂，说明σ键比π键牢固。
6．下列化学式及结构式中成键情况，不合理的是( D )
解析：由共价键的饱和性可知：C、Si都形成4个共价键，H形成1个共价键，N形成3个共价键，O、S、Se都形成2个共价键。
7．下列反应中，有机物化学键的断裂只涉及π键断裂的是( B )
A．CH4的燃烧
B．C2H4与Cl2的加成反应
C．CH4与Cl2的取代反应
D．C2H4被酸性KMnO4溶液氧化
解析：有机物的燃烧和被酸性KMnO4溶液氧化，断裂了所有的化学键，包括单键和双键，CH4与Cl2的取代反应只有单键断裂。
8．下列对HBr、H2、NH3、C2H4中共价键存在类型的判断正确的是( D )
A．都有σ键，没有π键
B．都有π键，没有σ键
C．都既有σ键，又有π键
D．除C2H4外，都只有σ键
解析：先写出四种分子的结构式：
，只有C2H4中既存在单键又存在双键，其余分子中都只有单键，故只有C2H4中存在π键，其余分子中都只有σ键。
9．下列说法正确的是( C )
A．π键是由两个p轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的
B．σ键是镜面对称的，而π键是轴对称的
C．乙烷分子中只含σ键，而乙烯分子中含有σ键和π键
D．H2分子中只含σ键，而Cl2分子中含有σ键和π键
解析：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，A项错误；σ键是轴对称的，而π键是镜面对称的，B项错误；分子中所有的单键都是σ键，双键及叁键中均有一个σ键，其余均为π键，C项正确，D项错误。
10．下列分子中既不存在s－p
σ键，也不存在p－p
π键的是( D )
A．HCl
B．HF
C．SO2
D．SCl2
解析：A、B中都是s?p
σ键，C、D中均是p?p成键，但SO2中存在π键，SCl2中只存在σ键，故D正确。
11．设NA为阿伏加德罗常数值，下列说法错误的是( D )
A．NA个氨气分子中含有3
mol
σ键
B．18
g水中含有2NA个O—H键
C．NA个氮气中含2
mol
π键
D．22.4
L
CO2中一定含有2
mol
π键
解析：D项，因为未说明是标准状况，所以22.4
L
CO2的物质的量未知，含有π键的物质的量也无法得知。
12．下列关于σ键和π键的理解不正确的是( C )
A．σ键一般能单独形成，而π键一般不能单独形成
B．σ键可以绕键轴旋转，而π键一定不能绕键轴旋转
C．CH3—CH3、CH2===CH2、CH≡CH中的σ键都是C—C键
D．碳碳双键中有1个σ键、1个π键，碳碳叁键中有1个σ键、2个π键
解析：C项，三种物质中σ键为C—C键和C—H键，C项错误。
二、非选择题(共52分)
13．(10分)有三种物质AC2、B2C2、AD4，在常温下分别为气体、固体和液体。元素A的最高正价和最低负价的绝对值相等；元素B的单质能在C的气态单质中剧烈燃烧，火焰呈黄色，并生成淡黄色固体B2C2；元素D的负一价阴离子电子层结构与氩原子相同。则：
(1)A、B、C、D的元素名称分别为碳、钠、氧、氯。
(2)AD4分子中含有的σ键类型为p?p键(选填“s－s”“s－p”或“p－p”)。
(3)D的负一价阴离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，B2C2属离子化合物(填“离子”或“共价”)。
解析：(1)焰色呈黄色，说明有钠元素，则淡黄色固体为Na2O2，所以元素B为Na元素，元素C为O元素。“元素D的负一价阴离子电子层结构与氩原子相同”，知D为Cl元素。“元素A的最高正价和最低负价的绝对值相等”，可知A为ⅣA族元素，又由于AC2是气体，所以AC2是二氧化碳(ⅣA族Si及其以下元素形成的AC2常温下均为固体)，即A是C元素。(2)CCl4中只有σ键，且其类型为p?p
σ键。
14．(10分)有A、B、C、D、E五种元素，已知：
①它们分别位于3个不同的短周期，核电荷数依次增大。
②E元素的电离能(kJ·mol－1)数据见下表：
I1
I2
I3
I4
……
496
4
562
6
912
9
543
……
③A、E分别都能与D按原子个数比1∶1或2∶1形成化合物。
④B、C分别都能与D按原子个数比1∶1或1∶2形成化合物。
(1)写出两种只含有A、B、D、E四种元素的无水盐的化学式：NaHCO3、CH3COONa(或其他有机酸的盐)。
(2)B2A2分子中存在3个σ键和2个π键。
(3)分别写出③和④中按原子个数比1∶1和1∶2形成的化合物的化学式：H2O2、Na2O2、CO2、NO2。
解析：根据五种元素分别位于3个不同的短周期，且核电荷数依次增大，可知A为H元素；根据E的电离能数据可知E为第ⅠA族的碱金属元素，为Na元素；H、Na分别都能与O形成原子个数比为1∶1或2∶1的化合物，所以D为O元素；原子序数比O小且与O可以按照原子个数比1∶1或1∶2形成化合物的元素为C元素和N元素，所以B、C分别为C元素和N元素。
15．(11分)如图所示是甲烷和白磷(P4)分子的空间结构示意图，请你把认为是化学键的改为实线(在图上改即可)。把碳原子涂成实心小圆球。甲烷分子的空间结构是甲(填“甲”或“乙”)图。从图中可看出，每个甲烷分子中有4对共用电子对，而白磷分子中形成6个共价键。
答案：如图所示
解析：甲烷分子中C原子和4个H原子分别共用一对电子，白磷分子中P原子和其他3个P原子分别共用一对电子。
16．(11分)(1)如下图所示，写出下列共价键的名称，并各举一例说明含有这些共价键类型的物质。
答案：
①
②
③
④
⑤
化学键类型
s－s
σ键
s－p
σ键
p－p
σ键
pz－pz
π键
py－py
π键
举例
H2
HCl
Cl2
N2
N2
(2)某有机物分子的结构简式为CH2===CHCOOH，该分子中有8个σ键，2个π键。
(3)用电子式表示Cl2、NH3、H2S、CO2分子的形成过程。
答案：Cl2：?·＋·?→
H2S：2H·＋··→HH
CO2：··＋2··→··C··
解析：(2)
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，C===C和C===O分别有1个π键。
17．(10分)有A、B、C、D、E五种元素，其中A、B、C属于同一周期，A原子最外层p能级的电子数等于次外层的电子总数；B原子最外层中有两个不成对的电子；D、E原子核内各自的质子数与中子数相等；B元素可分别与A、C、D、E生成RB2型化合物，并知在DB2中，D与B的质量比为7∶8；在EB2中E与B的质量比为1∶1。试回答：
(1)写出D原子的电子排布式1s22s22p63s23p2。
(2)B、C两元素的第一电离能较大的元素是N(填写元素符号)。
(3)C与氢形成的离子化合物CH5的电子式是。
(4)C的单质中π键的数目为2，B、D两元素的气态氢化物的稳定性大小关系为H2O>SiH4(填写化学式)。
解析：根据题意，A为碳元素，B为氧元素，C为氮元素，D为硅元素，E为硫元素。
(1)根据电子排布规律，硅原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2。
(2)氧原子的电子排布式为1s22s22p4，氮原子的电子排布式为1s22s22p3。氮原子的2p轨道处于半充满稳定状态，第一电离能比氧原子的大。
(3)C的氢化物为NH3，NH5应该是NH4H，其电子式如下：
(4)N2分子中含1个σ键和2个π键；由于氧的非金属性比硅的非金属性强，所以两元素形成的氢化物的稳定性：H2O>SiH4。
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6(共30张PPT)
第一节 共价键
课时作业2——键参数、等电子原理
基础训练
课前预习
基础训练
课堂练习
在水中的溶分子解离能分子的价
分子熔点/℃沸点/℃
解度(室温)kJ·mo1-电子总数
CO|-205.05-191.492.3mL
075
210.00|-195.81
6
mI
946键参数、等电子原理
一、选择题(每小题4分，共44分)
1．下列说法正确的是( A )
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键和π键的重叠程度一样多，只是重叠的方向不同
解析：键能越大，断键时消耗的能量越多，物质越稳定，A项正确；键长越长，化学键越容易断裂，分子越不牢固，B项错误；键角决定分子的空间结构，与分子的稳定性关系不大，C项错误；σ键的重叠程度大于π键，π键是肩并肩重叠，σ键是头碰头重叠，D项错误。
2．下列各组粒子不能互称为等电子体的是( C )
A．CO和NO
B．O3和SO2
C．CO2和NO
D．SCN－和N
解析：C项中，CO2与NO具有相同的原子总数，但价电子总数不同，CO2的为16，而NO的为18，故二者不能互称为等电子体。
3．下列说法正确的是( B )
A．分子中化学键键能越大，键长越长，则分子越稳定
B．元素周期表中第ⅠA族和第ⅦA族元素原子间可能形成共价键
C．水分子的结构式可表示为H—O—H，分子中键角为180°
D．H—O键的键能为463
kJ·mol－1，即18
g
H2O分解成H2和O2时吸收的能量为2×463
kJ
解析：A项，分子中化学键键能越大，键长越短，分子越稳定，错误；B项，元素周期表中第ⅠA族元素有金属元素和非金属元素，第ⅦA族元素是非金属元素，非金属元素与非金属元素原子间能形成共价键，正确；C项，水分子中键角为105°，错误；D项，ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能，由于未给出H—H键和O===O键的键能，故无法求出反应吸收的能量，错误。
4．已知CN－与N2结构相似，可推算出HCN分子中σ键与π键的数目之比为( C )
A．1∶3
B．2∶1
C．1∶1
D．1∶2
解析：CN－与N2结构相似，C原子与N原子之间形成三键，则HCN分子的结构式为H—C≡N，三键中含有1个σ键、2个π键，单键属于σ键，故HCN分子中σ键与π键的数目之比为2∶2＝1∶1。
5．已知X—X、Y—Y、Z—Z键的键长分别为198
pm、74
pm、154
pm，则它们单质分子的稳定性大小关系为( D )
A．X2>Y2>Z2
B．Z2>Y2>X2
C．Y2>X2>Z2
D．Y2>Z2>X2
解析：共价键的键长越短，键能越大，共价键越稳定，因此稳定性：Y2>Z2>X2。
6．对比以下几个反应式：
Cl＋Cl―→Cl2 ΔH1＝－247
kJ/mol；
O＋O―→O2 ΔH2＝－493
kJ/mol；
N＋N―→N2 ΔH3＝－946
kJ/mol。
可以得出的结论是( A )
A．在常温下氮气比氧气和氯气稳定
B．氮、氧和氯的单质常温下为气体
C．氮、氧和氯都是双原子分子
D．氮气、氧气和氯气的密度不同
解析：原子结合成分子时释放的能量越多，表示形成的共价键越牢固，含有该键的分子越稳定，分子的稳定性与物质的物理性质无关，A项正确。
7.最近意大利罗马大学的Fulvio
Cacace
等人获得了极具理论研究意义的N4分子。N4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，下列说法正确的是( B )
A．N4属于一种新型的化合物
B．N4与N2互为同素异形体
C．N4沸点比P4(白磷)高
D．1
mol
N4气体转变为N2将吸收882
kJ热量
解析：N4属于一种新型的单质，与N2互为同素异形体，其结构与白磷结构类似，白磷的相对分子质量大于N4，所以白磷沸点高。1
mol
N4中含6
mol
N—N，断键时需吸收1
002
kJ热量，生成1
mol
N2时放出942
kJ热量，所以1
mol
N4气体转变为2
mol
N2将放出882
kJ热量。
8．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 )
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．分子只含有2个σ键和4个π键
D．不和NaOH溶液反应
解析：三键中有一个σ键，两个π键，π键易断裂而发生加成反应，A项正确；N比C原子半径小，N≡C比C≡C键长短，更比C—C键长短，B项错误；(CN)2分子含一个C—C
σ键，2个C—N
σ键，故σ键有3个，C项错误；(CN)2与Cl2性质相似，可与NaOH溶液反应，D项错误。
9．根据下表列出的各化学键的键能数据，判断下列分子中最稳定的是( D )
化学键
H—H
H—Cl
H—I
Cl—Cl
Br—Br
键能/(kJ·mol－1)
436
431
297
243
193
A.Cl2
B．Br2
C．HCl
D．H2
解析：共价键的键能越大，共价键越牢固，构成的分子越稳定。由于H—H键的键能最大，因此H2最稳定。
10．根据π键的成键特征，可判断出C===C键的键能与C—C键的键能的大小关系为( C )
A．C===C键的键能等于C—C键键能的两倍
B．C===C键的键能大于C—C键键能的两倍
C．C===C键的键能小于C—C键键能的两倍
D．无法确定
解析：C===C键中有一个π键和一个σ键，由于π键的键能比σ键的键能小，所以C===C键的键能小于C—C键键能的两倍。
11．从实验测得不同物质中氧—氧键之间的键长和键能数据如下表：
氧—氧键数据
O
O
O2
O
键长/(×10－12
m)
149
128
121
112
键能/kJ·mol－1
X
Y
Z＝497.3
W＝628
其中X、Y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导键能的大小顺序为W>Z>Y>X。该规律是( B )
A．成键时电子数越多，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
解析：电子数由多到少的顺序为O>O>O2>O，键能大小顺序为W>Z>Y>X，A项错误；这些微粒都是O成键，无偏移，D项错误。
二、非选择题(共56分)
12．(12分)最初，原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是N2和CO；N2O和CO2。
(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，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，它们也具有相似的结构。在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有SO2、O3。
解析：(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中，N2与CO均有14个电子，N2O与CO2均有22个电子。(2)依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即可互称为等电子体，NO的原子数为3，各原子最外层电子数之和为5＋6×2＋1＝18，SO2、O3的原子数均为3，各原子最外层电子数之和均为6×3＝18。
13．(11分)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四种常见元素，其相关信息如下表：
元素
相关信息
X
X的基态原子核外3个能级上有电子，且每个能级上的电子数相等
Y
常温常压下，Y单质是淡黄色固体，常在火山口附近沉积
Z
Z和Y同周期，Z的电负性大于Y
W
W的一种核素的质量数为63，中子数为34
(1)Z位于元素周期表第三周期第ⅦA族，Y的氢化物的空间构型是V形。
(2)XY2是一种常用的溶剂，XY2的分子中存在2个σ键。在H—Y、H—Z两种共价键中，键的极性较强的是H—Cl，键长较长的是H—S。
(3)写出W元素的原子核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1。
解析：由题中信息可知，X为C，Y为S，Z为Cl，W为Cu。(1)Cl元素位于元素周期表的第三周期第ⅦA族，H2S分子的空间构型为V形。(2)CS2的结构式为S===C===S，从其结构式不难看出，CS2分子中有2个σ键和2个π键。根据元素周期律的相关知识，非金属性越强的元素原子与氢原子形成的共价键的极性越强，键长越短，可推知H—S、H—Cl中键的极性较强的为H—Cl，键长较长的为H—S。
14．(14分)已知键能、键长部分数据如下表：
(1)下列推断正确的是A、C、D(填字母，下同)。
A．稳定性：HF>HCl>HBr>HI
B．氧化性：I2>Br2>Cl2
C．沸点：H2O>NH3
D．还原性：HI>HBr>HCl>HF
(2)下列有关推断正确的是A。
A．同种元素形成的共价键稳定性：三键>双键>单键
B．同种元素形成双键键能一定小于单键的2倍
C．键长越短，键能一定越大
D．氢化物的键能越大，其稳定性一定越强
(3)在相同条件下，将乙烯、乙炔以同速率通入等体积同浓度的溴的四氯化碳溶液中，下列观察到的现象正确的是C。
A．前者和后者同时褪色
B．前者后褪色，后者先褪色
C．前者先褪色，后者后褪色
D．无法判断
(4)在HX(X代表卤素)分子中，键长最短的是HF，最长的是HI；O—O键的键长大于(填“大于”“小于”或“等于”)O===O键的键长。
解析：(1)根据表中数据，同主族气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；由表格数据知，EH—O>EN—H，又因为rOHBr>HCl>HF，D项正确。(2)由碳碳键的数据知A项正确；由O—O键、O===O键的键能知，B项错误；C—H键的键长大于N—H键的键长，但是N—H键的键能反而较小，C项错误；由C—H、N—H的键能知，CH4的键能较大，而稳定性较弱，D项错误。(3)乙烯断裂一个π键，键能为(615－347.7)
kJ·mol－1＝267.3
kJ·mol－1，乙炔断裂2个π键总键能为(812－347.7)
kJ·mol－1＝464.3
kJ·mol－1，说明乙炔断裂两个π键难于乙烯断裂一个π键，C项正确。
15．(9分)已知某些共价键的键能如表所示，试回答下列问题：
共价键
键能/(kJ·mol－1)
共价键
键能/(kJ·mol－1)
H—H
436
O—H
467
Cl—Cl
243
N≡N
945
C—H
413
H—Cl
431
(1)H—H键的键能为什么比Cl—Cl键的键能大？
(2)已知H2O在2
000
℃时有5%的分子分解，而CH4在1
000
℃时可能完全分解为C和H2，试解释其中的原因。
(3)试解释氮气能在空气中稳定存在的原因。
答案：(1)H原子的半径比Cl原子的半径小，故H—H键的键长比Cl—Cl键的键长短，H—H键的键能比Cl—Cl键的键能大。
(2)O—H键比C—H键的键能大，故H2O比CH4稳定。
(3)N2分子中存在氮氮叁键，键能大，故结构稳定。
解析：解答本题可根据键参数与分子性质间的关系分析：共价键的键长越短，键能越大，共价键越牢固。
16．(10分)O3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3的分子结构如右图所示，呈V形，两个键的夹角为116.5°，三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个共价键；中间O原子提供两个电子，旁边两个O原子各提供一个电子，构成一个特殊的化学键——三个O原子均等地享有这些电子。请回答：
(1)臭氧与氧气互为同素异形体。
(2)下列分子与O3分子的结构最相似的是C。
A．H2O
B．CO2
C．SO2
D．BeCl2
(3)分子中某原子有一对或几对没有跟其他原子共用的价电子叫孤电子对，那么O3分子有5对孤电子对。
(4)O3中“特殊的化学键”是π键(填“σ”或“π”)。
解析：臭氧与氧气是氧元素形成的两种不同单质，两者互为同素异形体；互为等电子体的分子在结构上是相似的，O3分子和SO2分子的原子总数相同、价电子总数相同，满足等电子体条件；结合O原子的结构和“三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个共价键，中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供一个电子，形成特殊的化学键”，可知O3分子共有5对孤电子对；两原子间只能有一个σ键，其他的键应该是π键，故“特殊的化学键”是π键。
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