课时素养评价
五 共 价 键
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括3小题,每小题6分,共18分)
1.下列原子轨道之间发生电子云重叠形成的化学键类型说法中错误的是( )
A.s轨道与s轨道一定形成
σ键
B.s轨道与p轨道一定形成
σ键
C.p轨道与p轨道可能会形成σ键
D.p轨道与p轨道一定会形成π键
【解析】选D。s轨道只可能发生“头碰头”电子云重叠形成σ键,A、B正确;p轨道与p轨道既可以发生“头碰头”电子云重叠形成σ键,也可以“肩并肩”电子云重叠形成π键,所以C正确、D错误。
【补偿训练】
(2020·郑州高二检测)根据表中的数据,从电负性的角度判断下列元素之间易形成共价键的一组是
( )
元素
Na
Mg
Al
H
C
O
Cl
电负性
0.9
1.2
1.5
2.1
2.5
3.5
3.0
①Na和Cl ②Mg和Cl ③Al和Cl ④H和O
⑤Al和O ⑥C和Cl
A.①②⑤
B.③④⑥
C.④⑤⑥
D.①②③④⑤⑥
【解析】选B。非金属元素之间易形成共价键,大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属元素的原子之间形成共价键。Na和Cl:3.0-0.9=2.1>1.7;Mg和Cl:3.0-1.2=1.8>1.7;Al和O:3.5-1.5=2.0>1.7;Al和Cl:3.0-1.5=1.5<1.7;H和O:3.5-2.1=1.4<1.7;C和Cl:3.0-2.5=0.5<1.7;故①②⑤不能形成共价键,③④⑥可形成共价键。
2.(2020·衡水高二检测)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.①③⑤
D.③⑤⑥
【解析】选D。当两个原子间能形成多对共用电子对时首先形成一个σ键,另外的原子轨道形成π键。N2中存在三键:一个σ键、两个π键,C2H4中存在碳碳双键:一个σ键、一个π键,C2H2中存在碳碳三键:一个σ键、两个π键。
【补偿训练】
1.下列说法中正确的是
( )
A.有s轨道参与形成的共价键一定形成
σ键
B.
共价键有方向性是因为成键时应尽可能沿着电子云密度最大的方向发生重叠,所有共价键均有方向性
C.与π键相比,在化学反应中,σ键先形成和先断裂
D.共价键的饱和性是指某原子跟其他原子形成共价键时,其共价键数一定等于该元素原子的价电子数
【解析】选A。s电子云为球形,所以只可能发生“头碰头”方式形成
σ键,A正确;H—H键没有方向性,B错误;在化学反应中,σ键先形成,但是后断裂,C错误;非金属元素的原子形成的共价键数目一般等于该原子最外层的未成对电子数,而不是等于该元素原子的价电子数,D错误。
2.在下列化学反应中,所断裂的共价键中,仅仅断裂σ键的是
( )
A.N2+3H22NH3
B.2C2H2+5O22H2O+4CO2
C.Cl2+H22HCl
D.C2H4+H2C2H6
【解析】选C。A项,N2:N≡N,分子中含1个σ键和2个π键;B项,C2H2:CH≡CH,分子中含1个σ键和2个π键;D项,C2H4:CH2CH2,分子中含1个σ键和1个π键。
3.香蕉是我们喜爱的水果之一,香蕉产于南方,到北方之前是未成熟的,但买到的却是成熟的香蕉,这是因为喷洒了催熟剂的缘故。其中乙烯就是一种常用的催熟剂,下列对于乙烯中化学键的分析中正确的是
( )
A.在乙烯分子中有一个σ键、一个π键
B.乙烯在发生加成反应时,断裂的是碳原子间的σ键
C.乙烯可以在一定条件下制得氯乙烯,在该过程断裂的是C—H
σ键
D.乙烯分子中的σ键关于镜面对称
【解析】选C。在乙烯分子中存在4个C—H
σ键和1个C—C
σ键,同时还含有1个C—C
π键,A错误;由于σ键要比π键稳定,故乙烯在发生加成反应时断裂的是C—C
π键,B错误;由乙烯制得氯乙烯可看作是乙烯中的一个氢原子被氯原子取代,故断裂的是C—H
σ键,C正确;σ键是轴对称,D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共12分)
4.(2020·潍坊高二检测)有A、B、C、D、E五种元素,已知:
①它们位于三个不同短周期,核电荷数依次增大。
②E元素的电离能数据见下表(单位:kJ·mol-1):I1
I2
I3
I4
……
496
4
562
6
912
9
540
……
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)写出只含有A、B、D、E四种元素的两种无水盐的化学式________、________。?
(2)1个B2A2分子中存在________个σ键,________个π键。?
(3)写出③中按原子个数比为1∶1形成的化合物的电子式:_____________。
(4)写出④中按原子个数比为1∶2形成的化合物的化学式:_____________。
【解析】依据分析可知,A为氢,B为碳,C为氮,D为氧,E为钠。(1)通过以上分析知,A是氢元素,B是碳元素,D是氧元素,E是钠元素;只含有A、B、D、E四种元素的两种无水盐为NaHCO3和CH3COONa。(2)B2A2分子是C2H2,乙炔分子中存在
3个σ键,2个π键。(3)H、Na分别与O按原子个数比1∶1形成的化合物为双氧水和过氧化钠,双氧水的电子式为,过氧化钠是离子化合物,由钠离子与过氧根离子构成,电子式为。(4)C、N与O按原子个数比1∶2形成化合物分别为二氧化碳和二氧化氮,化学式分别为CO2和NO2。
答案:(1)NaHCO3 CH3COONa (2)3 2
(4)CO2
、NO2
【补偿训练】
(2020·盐城高二检测)有三种物质AC2、B2C2、AD4,元素A在自然界中形成的物质种类最多;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的负一价阴离子的电子层结构与氩原子相同,则:
(1)A、B、C、D的元素名称分别是____________、_______________、?
________、________。?
(2)AD4分子中含有的共价键类型为________(填“σ键”或“π键”)。?
(3)D的负一价阴离子的电子排布式为________,B2C2的电子式为________,属于________________(填“离子化合物”或“共价化合物”)。?
【解析】A在自然界中形成的物质种类最多,是碳元素;淡黄色固体B2C2是Na2O2,即B为Na,C为氧;元素D的负一价阴离子电子层结构与氩原子相同,D为Cl。
答案:(1)碳 钠 氧 氯 (2)σ键
(3)1s22s22p63s23p6
离子化合物
一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)
5.以共价单键相连的非金属单质中,1个原子与相邻原子成键的数目为8-N个,N为该非金属元素的主族序数,化学家称这一现象为(8-N)规则。如图是某非金属单质结构模型,构成该单质的元素最可能为
( )
A.碳 B.硼 C.磷
D.硫
【解析】选B。根据题意,该单质结构模型中形成了5个共价键,再根据8-N规则,则N=
3即为第ⅢA族元素,故B正确。
6.防晒霜之所以能有效地减轻紫外线对人体的伤害,是因为它所含的有效成分的分子中含有π键,这些有效成分的分子中的π电子可在吸收紫外线后被激发,从而阻挡部分紫外线对皮肤的伤害。下列厨房中常见的有机物没有防晒效果的是
( )
A.葡萄糖:
B.醋酸:
C.油脂:
D.乙醇:CH3CH2OH
【解析】选D。由题目信息可知含有π键的物质,具有防晒效果。由于A、B、C中均含有CO,有π键,而D中全部为单键,只含σ键不含有π键,因而乙醇没有防晒效果,D正确。
二、非选择题(本题包括1小题,共10分)
7.(能力挑战题)a、b、c、d为四种由短周期元素组成的物质,它们都有14个电子,且四种物质中均只含共价键。回答下列问题:
(1)a是单质,可用作半导体材料,a原子核外电子排布式为____________。?
(2)b是双核化合物,常温下为无色无味气体。b的化学式为________。人一旦吸入b气体后,就易引起中毒,是因为________而中毒。?
(3)c是双核单质,写出其电子式:____________。c分子中所含共价键的类型为____________(填“极性键”或“非极性键”)。?
(4)d是四核化合物,其结构式为______________,1个d分子内所含共价键有________个σ键,________个π键,σ键和π键的强度大小关系为σ键________π键(填“>”“<”或“=”),原因是__?_______________。?
【解析】(1)a是单质,含14个电子,是Si,Si可作半导体材料。(2)b是双核化合物,根据其物理性质:无色无味气体,推断b为CO,CO一旦进入肺里,会与血液中的血红蛋白结合而使血红蛋白丧失输送氧气的能力,使人中毒。(3)c是双核单质,每个原子有7个电子,故c为N2,N2分子的结构式为N≡N,为非极性键。(4)d是四核化合物,即4个原子共有14个电子,只能是烃,故d为C2H2,C2H2的结构式为H—C≡C—H,有2个C—H
σ键,1个C—C
σ键,2个π键。
答案:(1)1s22s22p63s23p2
(2)CO CO一旦被吸入肺里后,会与血液中的血红蛋白结合,使血红蛋白丧失输送氧气的能力
(3) 非极性键
(4)H—C≡C—H 3 2 > 形成σ键的原子轨道的重叠程度比π键的重叠程度大,形成的共价键键能大(共71张PPT)
第二章 分子结构与性质
第一节 共 价 键
第1课时 共 价 键
一、共价键的形成、特征及表示方法
1.共价键的概念及特征:
必备知识·自主学习
2.共价键的表示方法:
(1)用一条短线表示由_____________所形成的共价键,如H—H、H—Cl。
(2)“___”表示原子间共用两对电子所形成的共价键。
(3)“___”表示原子间共用三对电子所形成的共价键。
一对共用电子
＝
≡
【自主探索】
(1)所有的共价键都有方向性吗?举例说明。
提示:不是。如H2分子中氢原子的s轨道成键时,因为s轨道呈球形,故H2中的H—H键没有方向性。
(2)氯化氢的化学式是HCl而不是H2Cl,这是由共价键的方向性决定的吗?
提示:不是。是由共价键的饱和性决定的,H、Cl都只有一个未成对电子,因而只能形成HCl分子,分子中只有一个共价键。
(3)共价键的成键原子只能是非金属原子吗?举例说明。
提示:不是。某些金属原子与非金属原子间也可形成共价键,如AlCl3中只有共价键。
二、共价键的类型
1.σ键:
特征
①以形成化学键的两原子核的_____为轴作旋转操作,共价键电子
云的图形_____,这种特征称为_______;②σ键的强度_____,具有
较强的稳定性
连线
不变
轴对称
较大
2.π键:
形成
垂直于键轴方向,相互平行的“_______”的方式发生原子轨道的重叠
p-p型
特征
①每个π键的电子云由两块组成,分别位于由_________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_____,
这种特征称为_____
对称;
②π键_____旋转,不如σ键牢固,较易_____
肩并肩
两原子核
镜像
镜面
不能
断裂
【自主探索】
COCl2是一种毒性非常强的气体,其分子的结构式为
,1
mol
COCl2
分子内含有__
mol
σ键,__
mol
π键。
1
3
关键能力·合作学习
知识点一 共价键的特征及存在?
1.共价键的特征:
(1)饱和性。
按照共价键的共用电子对理论,一个原子有几个未成对电子,便可和几个自旋状
态相反的电子配对成键。如H、Cl都只有一个未成对电子,因而只能形成H2、
HCl、Cl2分子,即分子中只有一个共价键,而不能形成H3、HCl2、Cl3分子;一个
N有3个未成对电子,两个N可以形成N≡N共价三键,一个N可与3个氢形成
含有3个共价键。
(2)方向性。
共价键形成时,两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠,而且原子轨道重叠越多,电子在两核间出现的概率越大,形成的共价键越牢固。同种分子(如HX)中成键原子电子云(原子轨道)重叠程度越大,形成的共价键越牢固,分子结构越稳定。
如HX的稳定性:HF>HCl>HBr>HI。
2.共价键的表示方法:
(1)用电子式表示:用小黑点(或“×”)表示原子最外层电子。
(2)用结构式表示:用一条短线表示一对共用电子。
(3)常见的分子表示方法:
3.共价键的存在范围:
(1)共价化合物。
以共用电子对(形成共价键)形成分子的化合物称为共价化合物。共价化合物的
组成粒子(原子)通过共价键结合成分子,因此共价化合物中一定存在共价键。如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2、H2SO4等。
(2)非金属单质分子中(稀有气体除外),如O2、F2、H2、C60等。
(3)部分离子化合物中,如Na2SO4中的S
中存在共价键,NaOH中的OH-中存在共
价键,NH4Cl中的N
中存在共价键,Na2O2中的
中存在共价键。
【易错提醒】对于共价键的错误认识
(1)共价键不仅存在于共价化合物中,也可以存在于离子化合物中,如NaOH、NH4Cl中都含有共价键。还可以存在于非金属单质中,如H2、O3等。
(2)非金属元素之间并不是只形成共价键,也可以形成离子键,如铵盐NH4NO3只由非金属元素组成,但是含有离子键。
(3)活泼的金属元素和非金属元素之间也可以形成共价键,如AlCl3中只有共价键。
(4)所有共价键都有饱和性,但并不是所有的共价键都有方向性,如s-s
σ键就没有方向性。
【合作探究】
(1)任何分子中的共价键都有方向性吗?
提示:不是。如H2分子中的共价键没有方向性。
(2)所有单质都有共价键吗?
提示:并不是所有的单质中都有共价键,稀有气体中不存在化学键,金属单质中不存在共价键。
【典例示范】
【典例】一般而言,两种元素电负性相差小于1.7,大多形成共价键,下面是一些常见元素的电负性数据:
Na
O
H
F
S
0.9
3.5
2.1
4.0
2.5
Mg
P
Al
Cl
N
1.2
2.1
1.5
3.0
3.0
试回答:
(1)用电子式表示一种上表中金属与氯形成的共价化合物的电子式:
___________________。?
(2)根据共价键的饱和性,上表中的非金属元素中通常能形成3个共价键的是_______________。?
(3)上述非金属元素中,与其他元素形成共价键时,没有方向性的是_______________。?
【解题指南】(1)根据题给信息判断两种元素所形成的化学键是离子键还是共价键;
(2)非金属元素所能形成的共价键的数目,可以根据原子达到稳定结构(8电子,氢为2电子)所需要的电子进行判断。
(3)共价键的方向性应从电子云的重叠方向进行分析。
【解析】(1)表中金属元素有Na、Mg、Al,根据它们与Cl元素的电负性差值分别
为2.1、1.8、1.5,可知共价化合物为AlCl3,电子式为
(2)要想形成3个共价键,则该非金属元素最外层电子数目与8电子稳定结构相比,
差3个,即为ⅤA族元素,表中符合要求的有N和P。
(3)一般情况下,短周期元素成键电子大多在s或者p轨道中,其中p轨道为哑铃形,
有一定伸展方向,所以成键时有方向性,但是球形电子云之间的重叠任何方向均
可以最大程度重叠,所以无方向性。H元素只有1s1电子,成键时无方向性。
答案:(1)
(2)N、P (3)H
【母题追问】(1)表中Cl和N的电负性数据相同,但是二者非金属性强弱不同,你认为下列哪些事实能说明非金属性:Cl>N?
①HCl的酸性比NH3强 ②酸性:HClO4>HNO3 ③Cl2可与NH3反应:3Cl2+2NH3====N2+6HCl ④热稳定性:HCl>NH3
提示:非金属性强弱可以通过非金属单质与氢气化合的难易、氢化物的稳定性和还原性、最高价氧化物的水化物的酸性、单质间的置换反应等角度进行判断。
答案:②③④
(2)电负性相差大于1.7的金属元素与非金属元素之间形成的化合物一定只有离子键吗?如果不是,请举出一种含有共价键的离子化合物。
提示:电负性相差较大的金属与非金属大多形成离子键,但是所生成的离子化合物中有可能存在非金属之间的化学键,而这些键为共价键。如NaOH、Na2O2等。
【规律方法】(1)非金属之间一般形成共价键,但是金属与非金属之间既可以形成共价键又可以形成离子键,若题目提供了电负性数据及判断规律,可以根据题目信息进行判断。
(2)一般情况下,非金属元素形成共价键数目=(8-最外层电子数)(氢元素除外)。
(3)共价键中只有H—H键没有方向性。
【素养训练】
1.(2020·泉州高二检测)共价键具有饱和性和方向性,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.共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系
D.共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关
【解析】选D。一般地,原子的未成对电子一旦配对成键,就不再与其他原子的未成对电子配对成键了,故原子的未成对电子数目决定了该原子形成的共价键具有饱和性,这一饱和性也就决定了该原子成键时最多连接的原子数,故A、C两项正确;形成共价键时,原子轨道重叠的程度越大越好,为了达到原子轨道的最大重叠程度,成键的方向与原子轨道的伸展方向存在着必然的联系,故B项正确、D项错误。
2.(2020·海淀区高二检测)2019年科学家们合成了具有半导体特性的环状C18分子,其合成方法的示意图如下:
下列说法不正确的是
( )
A.C与O同属第二周期元素,原子半径C>O
B.非金属性C
C.C22O4分子中含有极性键和非极性键
D.C18与C60、金刚石互为同位素
·
·
·
【解析】选D。同周期元素从左到右,半径依次减小,C与O同属第二周期元素,原子半径C>O,故A正确;同周期元素从左到右,非金属性增强,
非金属性CC22O4分子中含有极性键C＝O和非极性键C—C、C≡C,故C正确;C18与C60、金刚石是碳元素组成的不同单质,互为同素异形体,故D错误。
【补偿训练】
(2020·绵阳高二检测)下列说法正确的是
( )
A.1
mol
CnH2n+2分子中含有(3n+1)
mol共价键
B.Na2O2和Na2O晶体中阳离子与阴离子的数目比相同,化学键类型也相同
C.只含有非金属元素的化合物中只有共价键
D.电负性之差小于1.7的两种元素的原子间一定形成共价键
【解析】选A。烷烃分子中只有C—C键和C—H键,1个CnH2n+2分子中含有(n-1)个
C—C键和(2n+2)个C—H键,A项正确;Na2O2和Na2O中Na+与
、Na+与O2-数目比均
为2∶1,但Na2O2中有非极性共价键而Na2O中无共价键,B项不正确;NH4Cl等铵盐
中有离子键、电负性之差小于1.7的Na与H、K与H等均形成离子键,C、D项不正
确。
知识点二
共价键的类型?
1.共价键的类型:
分类标准
类 型
共用电子对数
单键、双键、三键
共用电子对的偏移程度
极性键、非极性键
原子轨道重叠方式
σ键、π键
2.σ键和π键的比较:
键类型
σ键
π键
原子轨道重叠方式
沿键轴方向相对重叠(“头碰头”)
沿键轴方向平行重叠(“肩并肩”)
原子轨道重叠部位
两原子核之间,在键轴处
键轴上方和下方
原子轨道重叠程度
大
小
键的强度
较大
较小
化学活泼性
不活泼
活泼
【易错提醒】(1)s轨道与s轨道形成σ键时,电子并不是只在两核间运动,只是电子在两核间出现的概率大。
(2)共价分子中不一定含有σ键,如稀有气体分子中不含有化学键。
(3)共价分子中不一定含有π键,只有分子中含有双键或三键时,才含有π键。
(4)并不是所有的原子轨道都能形成π键,只有p能级的原子轨道才能形成π键。
【合作探究】
(1)任何共价键中,一定含σ键吗?
提示:一定。共价单键全为σ键,双键中有一个σ键和一个π键,三键中有一个σ键和两个π键。
(2)σ键能单独成键,π键一定不能单独成键吗?
提示:不能。分子中单键只有σ键,只有双键和三键中才含π键,故π键一定不能单独成键。
【典例示范】
【典例】(2020·邯郸高二检测)有以下物质:①HF,②Cl2,③H2O,④N2,⑤C2H4,
⑥C2H6,⑦H2,⑧H2O2,⑨HCN(H—C≡N)。
(1)只含有极性键的是____________;只含有非极性键的是____________;
既有极性键又有非极性键的是____________。?
(2)只有σ键的是__________________;既有σ键又有π键的是____________。?
(3)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是________。?
(4)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是__________________。?
(5)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是____________________。?
【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)两原子间只有形成两个或两个以上共价键时才会存在π键。
(2)根据原子轨道的重叠形式,可将σ键进行分类。
【解析】(1)由同一种非金属元素形成的共价键是非极性共价键,由不同种非金属元素形成的共价键是极性键,故只含有极性键的是①、③、⑨;只含有非极性键的是②、④、⑦;既有极性键又有非极性键的是⑤、⑥、⑧。(2)σ键是以“头碰头”的方式形成的,而π键是以“肩并肩”的方式形成的,即单键都是σ键,而双键或三键才含有π键,故只有σ键的是①、②、③、⑥、⑦、⑧;既有σ键又有π键的是④、⑤、⑨。(3)构成H2的氢原子都是只有s轨道,故含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的只能是H2。(4)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键,说明σ共价键中一定含有氢原子,故正确答案为①、③、⑤、⑥、⑧、⑨。(5)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键,说明构成这种σ键的原子中一定没有氢原子,故正确答案为②、④、⑤、⑥、⑧、⑨。
答案:(1)①③⑨ ②④⑦ ⑤⑥⑧ (2)①②③⑥⑦⑧
④⑤⑨ (3)⑦ (4)①③⑤⑥⑧⑨ (5)②④⑤⑥⑧⑨
【母题追问】(1)从共价键的饱和性看,哪些非金属主族元素难以形成π键?
提示:元素之间先形成σ键,再形成π键,所以要想形成π键,则该元素应该至少能形成2个及以上的共价键,根据共价键的饱和性,H和ⅦA族元素一般只形成1个共价键,所以H和ⅦA族元素难以形成π键。
(2)Si与C均为ⅣA族元素,均可形成四个共价键,但是硅元素很难形成双键及三键,即Si很难形成π键,原因是什么?
提示:π键是在形成σ键后形成的,而且π键是通过p电子云的“肩并肩”重叠而形成的,若形成σ键后,两个原子之间的距离较大,则p电子云之间难以进行“肩并肩”重叠,或者能进行“肩并肩”重叠,但是重叠程度小,这样就难以形成π键,可见硅元素很难形成双键及三键的原因为硅的原子半径大。
【素养训练】
1.(2020·泉州高二检测)下列说法中正确的是
( )
A.乙烯中C＝C键的键能是乙烷中C—C键的键能的2倍
B.1个氮气分子中含有1个σ键和2个π键
C.N—O键的极性比C—O键的极性大
D.N
中4个N—H键的键能不相同
【解析】选B。乙烯中两个碳原子间存在一个σ键和一个π键,乙烷中两个碳原
子间存在一个σ键,乙烯中C＝C键的键能应当大于乙烷中C—C键的键能且小于
乙烷中C—C键的键能的2倍,A错误;1个氮气分子中有三个共价键,1个σ键和2个
π键,B正确;形成共价键的两个原子对电子的吸引能力差别越大,共价键的极性
就越强,N原子与O原子吸引电子能力的差值小于C与O吸引电子能力的差值,N—O
键的极性比C—O键的极性小,C错误;在N
中参与成键的8个电子分布在原子最
外层的4个能量相等的sp3杂化轨道中,4个N—H键的键能键长键角都相等,D错误。
2.下列通过电子云重叠形成的化学键是镜面对称的是
( )
【解析】选C。电子云重叠形成的化学键具有轴对称的是σ键,π键为镜面对称,其中A为s轨道与p轨道“头碰头”电子云重叠形成的σ键;B为p轨道与p轨道“头碰头”电子云重叠形成的σ键;C为p轨道与p轨道“肩并肩”电子云重叠形成的π键;D为s轨道与s轨道“头碰头”电子云重叠形成的σ键;所以只有C的符合题意。
3.(2020·柳州高二检测)化合物A是一种新型锅炉水除氧剂,其结构式为
下列说法中正确的是
( )
A.A分子中只有极性键没有非极性键
B.A分子中的共用电子对数为11
C.1
mol
A分子中所含的σ键数目为10NA
D.A是共价化合物
【解析】选D。A项,N—N键是非极性键,A项不正确;A分子中存在12个共价键,其中有一个碳氧双键,故有12个共用电子对、11个σ键,B、C项均不正确;A分子中只有共价键,故A是共价化合物,D项正确。
4.(2019·全国卷Ⅲ节选)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是________;P的________杂化轨道与O的2p轨道形成_____键。
【解析】不同元素的电负性分别是:N为3.0,H为2.1,P为2.1,O为3.5。电负性
最高的元素是O。P的杂化轨道计算公式为4+
(5+3-8)=4,所以P的sp3杂化
轨道与O的2p轨道形成σ键。
答案:O sp3 σ
【课堂小结】
【三言两语话重点】
1.一个例外:H—H键无方向性。
2.4个对比:
σ键
π键
重叠程度
大
小
对称性
轴对称
镜面对称
先后
先形成、后断裂
后形成、先断裂
两个原子间
形成的数目
1
0～2
课堂检测·素养达标
1.(2020·成都高二检测)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】选D。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;原子的大小与能否形成共价键无必然联系。
2.根据氢原子和氟原子的核外电子排布,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
【解析】选C。H原子的1个电子排布在1s轨道,F原子的最外层7个电子的排布为2s、2p轨道,F2单质中共价键是p-p
σ键,而HF分子中是H原子的1s轨道与F原子的2p轨道头碰头重叠,形成s-p
σ键。
3.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
【解析】选C。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一个电子,形成的是离子键,而π键是共价键中的一种。
【补偿训练】
1.在以离子键为主的化学键中常含有共价键的成分,两种元素的电负性差异
越小,其共价键成分越大。下列各组原子形成的化学键中共价键成分最多的
是
( )
A.K与F
B.Na与Cl
C.Al与S
D.Mg与Cl
【解析】选C。选项中的7种元素,电负性由小到大的顺序为K2.下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是
( )
A.H2O2(过氧化氢):H—O＝O—H
B.N2H4(肼):
C.C2H5SH(乙硫醇):
D.SiHCl3(三氯氢硅):
【解析】选A。由共价键的饱和性可知:C、Si均形成4个共价键,H形成1个共价键,N形成3个共价键,O、S均形成2个共价键。A项中O原子间是双键,且每个氧原子与1个氢原子再形成1个单键,即每个氧原子形成3个共价键,与其饱和性不相符。
4.下列说法中不正确的是
( )
A.σ键比π键重叠程度大,形成的共价键强
B.两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键
C.气体单质分子中,一定有σ键,可能有π键
D.HClO分子中有s-p
σ键和p-p
σ键
【解析】选C。气体单质分子中,可能有σ键,如Cl2,可能有π键,如N2,也可能没有化学键,如稀有气体。H—O—Cl分子中,H—O键是s-p
σ键,O—Cl键是p-p
σ键。
5.下列模型分别表示C2H2、S8、SF6的结构,下列说法错误的是
( )
A.32
g
S8分子中含有0.125
mol
σ键
B.SF6是由极性键构成的非极性分子
C.1
mol
C2H2分子中有3
mol
σ键和2
mol
π键
D.1
mol
S8中含有8
mol
S—S键
【解析】选A。A.1
mol
S8中有8
mol
σ键,因此32
g
S8
即0.125
mol
S8中含
有σ键为8×
mol=1
mol,故说法错误;B.根据SF6的结构式,是由S—F极性键
构成,属于对称结构,属于非极性分子,故说法正确;C.成键原子之间只能形成
1个σ键,三键中有2个π键,因此1
mol乙炔中含有3
mol
σ键和2
mol
π键,
故说法正确;D.根据选项A分析,故说法正确。
【补偿训练】
已知,元素X的电负性数值为2.5,元素Y的电负性数值为3.5,元素Z的电负性数值为1.2,元素W的电负性数值为2.4。你认为上述四种元素中,最容易形成共价键的是
( )
A.X与Y B.X与W C.Y与Z D.Y与W
【解析】选B。一般来说,电负性小于1.8的为金属,且电负性越小,金属性越强;电负性大于1.8的为非金属,且电负性越大,非金属性越强,电负性差别小的两元素最可能形成共价键。由信息知,X和W的电负性差别最小,其最易形成共价键。
6.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的立体结构一样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,电子出现在两核间的概率减小
【解析】选C。
7.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
【解析】选C。H2分子中参与成键的电子为1s1,A正确;HCl分子中参与成键的电子为氢原子的1s1和氯原子的3p轨道上的电子,B正确;Cl2分子中参与成键的电子为氯原子的3p轨道上的电子,为p-p重叠,C错误;ClF分子中参与成键的电子为氟原子的2p轨道上的电子与氯原子的3p轨道上的电子,D正确。
【素养新思维】
8.共价键的形成可以用多种表示方法。
(1)下图表示不同类型共价键形成时电子云重叠情况:
其中形成的化学键属于轴对称的有__________。下列物质中,通过方式①化学
键形成的是__________;通过方式②化学键形成的是__________;只通过方式
③化学键形成的是________;?
同时含有③、④、⑤三种方式化学键的物质是____________。?
A.
Cl2
B.
HCl
C.
N2
D.
H2
(2)已知N2F2、COCl2所有原子均达到8电子结构,写出二者的电子式:
N2F2:____________________________________________;?
COCl2:____________________________________________。?
【解析】s-s
σ键、s-p
σ键和p-p
σ键的电子云图象都是轴对称的。①是两个s轨道重叠形成的s-s
σ键,②是s轨道与p轨道形成的s-p
σ键,③是两个p轨道“头碰头”重叠形成的σ键,④⑤是两个p轨道“肩并肩”形成的π键。
答案:(1)①②③ D
B A C
【补偿训练】
(2020·南京高二检测)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1/2,F是同周期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:
(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,________个π键。?
(4)B、C、D三种元素组成的气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序是________。?
【解析】由B原子核外最外层电子数是次外层电子数的两倍,知B为碳元素;由B
原子的电子总数是E原子电子总数的
,知E是12号元素Mg;A、B、C、D、E、F为
6种短周期主族元素,它们核电荷数依次递增,则F必是第三周期元素,F是同周期
元素中原子半径最小的元素,则F为氯元素;D2-与E2+的电子层结构相同,则D为氧
元素,C是介于碳和氧之间的元素,即为氮元素;A是非金属元素且A、C、F可形成
离子化合物乙,则A为氢元素,乙为NH4Cl;B与D可以形成三原子化合物甲,甲为CO2,
其结构式为O＝C＝O,一个双键中有一个σ键,1个π键。
答案:(1)氯 Mg (2)
(3)2 2 (4)H2O>NH3>CH4