高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 共价键优秀课后复习题

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第03讲 共价键

易混易错聚焦

1．只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对，形成共价键，当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时，不会形成共用电子对，而形成离子键。
2．同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。
3．在分子中，有的只存在极性键，如HCl、NH3等，有的只存在非极性键，如N2、H2等，有的既存在极性键又存在非极性键，如H2O2、C2H4等；有的不存在化学键，如稀有气体分子。
4．在离子化合物中，一定存在离子键，有的存在极性共价键，如NaOH、Na2SO4等；有的存在非极性键，如Na2O2、CaC2等。
5．共价化合物中一定含有共价键，含有共价键的不一定是共价化合物(可能是单质或离子化合物)。稀有气体的单质不含化学键。
6．只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质，如：I2、N2、P4、金刚石、晶体硅等。只含有极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的共价化合物，如：HCl、NH3、SiO2、CS2等。既有极性键又有非极性键的物质，如H2O2、C2H2、CH3CH3等。
7．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(即分子组成)。基态原子或形成激发态原子有n个不成对电子，则最多可以形成n个共用电子对(不含配位键)。
8．共价键的饱和性决定分子中各元素原子的数目，共价键的方向性决定分子的立体构型。
9．并不是所有的共价键都具有方向性，如两个s电子形成共价键时就没有方向性。特例：ns原子轨道为球形对称，故s－sσ键没有方向性(如H2中的H－H键没有方向性)，其他共价键都有方向性。
10．通过物质的结构式，可以快速有效地判断键的种类及数目；判断成键方式时，需掌握：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。
11．两个自旋方向相反的s电子或s电子与p电子只能形成σ键而不能形成π键；两个自旋方向相反的p电子，既可形成σ键，又可形成π键，但首先形成σ键。
12．π键的强度比σ键小，易于断裂。乙烯、乙炔等与H2、Br2等发生加成反应、加聚反应时，发生断裂的都是不饱和键中的π键。
13．苯分子中的介于单键和双键之间的特殊的键就是6个碳原子的原子轨道“肩并肩”重叠形成的大π键。
14．共价键的参数
(1)通过键长、键角可以判断分子的立体构型。
(2)键长不等于成键两原子半径的和，而是小于其半径的和。
(3)键能与键长反映键的强弱程度，键长和键角用来描述分子的立体结构。
(4)有机物分子中碳原子与碳原子形成的共价键的键长规律如下：C－C>C＝C>C≡C。
15．等电子体
(1)等电子体的价电子总数相同，而组成原子的核外电子总数不一定相同，如CO2和CS2。
(2)可将等电子原理扩大到离子，应用更为广泛。
(3)应用等电子原理的前提是原子总数必须相同，其次是价电子总数相同。对主族元素来说，必须是最外层电子数相同而不是总电子数相同，如CO2和CS2是等电子体，而CH4和NH3不是等电子体。
(4)等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。
易错典例分析

易错典例1

1．下列关于有机化合物中化学键的说法不正确的是
A．烷烃中的化学键均为σ键
B．CH3CH2Br中C—H键的极性比C—Br键的极性弱
C．乙烯分子中含有极性键和非极性键
D．1个丙炔分子中含有5个σ键和3个π键
易错典例2

2．下列有关σ键和π键的说法错误的是
A．在某些分子中，化学键可能只有π键而没有σ键
B．当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键
C．σ键的特征是轴对称，π键的特征是镜面对称
D．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者
举一反三1
jYFs

3．下列有关化学键类型的判断正确的是
A．所有物质中都存在化学键
B．全部由非金属元素构成的化合物也可以存在离子键
C．已知乙烯的结构式为，则分子中存在4个σ键(C-H)和2个π键(C=C)
D．乙烷分子中6个C-H键都为σ键，1个C-C键为π键
举一反三2
jYFs

4．下列关于σ 键和π键的说法不正确的是
A．σ 键能单独形成，π键不能单独形成
B．σ 键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转
C．双键中一定有一个σ 键，一个π键，三键中一定有一个σ 键，两个π键
D．CH3-CH3、CH2=CH2、CH≡CH中的σ 键都是C-C键，所以键能都相同
举一反三3
jYFs

5．下列说法正确的是
A．​键是由两个​电子以“头碰头”方式重叠而成
B．​键是镜面对称，而​键是轴对称
C．两个原子之间形成共价键时，最多有一个​键
D．气体单质中，一定有​键，可能有​键
易混易错剖析

1．分子中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起？什么是化学键？什么是离子键？什么是共价键？
【细剖精析】
分子中相邻原子之间是靠共价键而结合在一起。化学键：分子中相邻原子之间强烈的相互作用。离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。
2．观察下图：请你通过分析，谈一谈你对共价键的形成条件及共价键的本质的认识？

【细剖精析】
共价键的形成条件：(1)两原子电负性相同或相近；(2)一般成键原子有未成对电子；(3)成键原子的原子轨道在空间上发生重叠。
共价键的本质：成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子云密度增加，体系能量降低。
3．为什么两个氢原子合成氢分子，两个氯原子合成氯分子，而不是3个、4个呢？为什么1个氢原子和1个氯原子结合成氯化氢分子，而不是以其他的个数比相结合呢？共价键有哪些特征？
【细剖精析】
由氢原子和氯原子的电子式可知：两个原子都有一个未成对的电子，从分子的形成过程来看，只有未成对的电子才能形成共用电子对，在H2、HCl、Cl2分子中，由两个原子各提供一个未成对电子形成一个共用电子对，因此H2、HCl、Cl2只能由两个原子形成，而不是3个、4个。这说明原子间在形成共价键时有一定的特征：饱和性、方向性。
4．如何判断原子成键时电子云的重叠方式？
【细剖精析】
电子云的重叠方式只有两种：“头碰头”和“肩并肩”。其中以“肩并肩”的方式进行重叠的成键电子常发生在p电子云之间，在形成双键或三键时会出现。s电子云参与成键时不存在“肩并肩”的方式。故可从两个方面来判断电子云的重叠方式：其一是成键电子有s电子的，以“头碰头”的方式进行重叠；其二是根据成键数目判断，即有双键或三键时，一定存在“肩并肩”的重叠方式。
5．乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键组成？

【细剖精析】
乙烷分子中由7个σ键组成；乙烯分子中由5个σ键和1个π键组成；乙炔分子中由3个σ键和2个π键组成。
6．氮气为什么能在空气中稳定存在。
【细剖精析】
N2分子存在氮氮三键，键能(946 kJ·mol－1)大，不易与其他物质发生反应，故能在空气中稳定存在。
7．如何理解反应热(ΔH)与键能的关系？
【细剖精析】
ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和，其中，ΔH<0时，为放热反应；ΔH>0时，为吸热反应。例如，1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的反应热的计算。已知EH－H＝436 kJ·mol－1，ECl－Cl＝243 kJ·mol－1，EH－Cl＝432 kJ·mol－1，则ΔH＝EH－H＋ECl－Cl－2EH－Cl＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×432 kJ·mol－1＝－185 kJ·mol－1<0，该反应为放热反应。
8．电子数相同的微粒与等电子体是否相同？
【细剖精析】
电子数相同的微粒是指微粒中所有的电子数之和相同，但微粒中原子的数目不一定相同，如18电子的微粒有S2－、HS－、Cl－、Ar、K＋、Ca2＋、H2S、H2O2、N2H4、C2H6、CH3OH等。
等电子体是指原子总数相等、价电子数相同的微粒，其电子总数不一定相同。如N2O与CO2，其原子数、价电子数、电子总数相等；SO2和O3其原子数相同、价电子数相同，但电子总数SO2为32，O3电子总数为24，显然电子总数不同。
9．C2H4比C2H6的化学性质活泼的原因是什么？
【细剖精析】
乙烯分子中含有π键，原子轨道重叠程度小，共价键不稳定，容易断裂，而乙烷分子中都是σ键，原子轨道重叠程度大，共价键稳定，不容易断裂。
10．你能比较出HF、HCl、HBr、HI稳定性大小吗？
【细剖精析】
HF>HCl>HBr>HI。因原子半径：FH—Cl> H—Br>H—I，稳定性：HF>HCl>HBr>HI
11．通常条件下，比较CH4和SiH4的稳定性谁强谁弱？
【细剖精析】
因为C—H键的键能大于Si—H键的键能，所以CH4比SiH4稳定。
12．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，原因是什么？
【细剖精析】
C—C键和C—H键的键能比Si—H键和Si—Si键的键能都大，因此烷烃比较稳定，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。
13．SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是什么？
【细剖精析】
C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定，而Si—H的键能却小于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。
14．氮元素和氯元素的电负性相同，二者对应单质的活泼性是否相同？
【细剖精析】
不同。N2中存在N≡N，氮氮三键的键能比较大，断开氮氮三键需要较高的能量，故单质的活泼性：N2 15．N2与H2在常温下很难发生化学反应，必须在高温下才能发生化学反应，而Cl2与H2很容易发生化学反应，为什么？
【细剖精析】
化学反应包括旧键断裂和新键形成两个过程，N2中存在氮氮三键，N≡N断裂需要很高的能量，而Cl2中的Cl—Cl键断裂需要的能量相对较低，故氯气容易与氢气发生反应。
核心知识梳理

1．共价键的特征
(1)共价键的饱和性
①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，这就是共价键的饱和性。
②用电子排布图表示HF分子中共用电子对的形成如下：

③由以上分析可知，F原子与H原子间只能形成1个共价键，所形成的简单化合物为HF而不是H2F。同理，H原子、F原子分别只能形成H2、F2，不能形成H3、F3。
④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。
(2)共价键的方向性
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，形成的共价键就越牢固。电子所在的原子轨道都有一定的形状，所以要达到最大重叠，共价键必然有方向性。
共价键的方向性决定了分子的空间结构，并不是所有共价键都具有方向性，如两个s轨道上的电子形成的共价键就没有方向性。
2．σ键与π键的比较
共价键类型
σ键
π键
电子云重叠方式
沿键轴方向相对重叠
沿键轴方向平行重叠
电子云重叠部位
两原子核之间，在键轴处
键轴上方和下方，键轴处为零
电子云重叠程度
大
小
示意图


键的强度
较大
较小
化学活泼性
不活泼
活泼
成键规律
共价单键是σ键；共价双键中一个是σ键，一个是π键；共价三键中一个是σ键，两个是π键
3．对于σ键和π键应特别注意的问题
(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)因s轨道是球形的，故s轨道与s轨道形成σ键时，无方向性。两个s轨道只能形成σ键，不能形成π键。
(3)两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键。
4．共价键参数的应用
(1)键能的应用
①表示共价键的强弱
键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定。
②判断分子的稳定性
结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。
③判断化学反应的能量变化
在化学反应中，旧化学键的断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，因此反应焓变与键能的关系为ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和；ΔH＜0时，为放热反应；ΔH＞0时，为吸热反应。
(2)键长的应用
①一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子越稳定。
②键长的比较方法
a．根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。
b．根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长＞双键键长＞三键键长。
(3)键角的应用
①键长和键角决定分子的空间结构。
②常见分子的键角与分子空间结构
化学式
结构式
键角
空间结构
CO2
O===C===O
180°
直线形
NH3

107°
三角锥形
H2O

105°
V形
BF3

120°
平面三角形
CH4

109°28′
正四面体形
5．共价键强弱的判断
(1)由原子半径和共用电子对数判断：成键原子的原子半径越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。
(2)由键能判断：共价键的键能越大，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越大。
(3)由键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越大。
(4)由电负性判断：元素的电负性越大，该元素的原子对共用电子对的吸引力越大，形成的共价键越稳定。
6．等电子体的应用
(1)利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型。如NH3和H3O＋，原子总数和价电子总数都相等，其立体构型相同(三角锥形)；SiCl4、SO、SiO、PO等的原子数目和价电子总数都相等，互为等电子体，都呈正四面体形。
(2)应用于制造新材料。等电子体不仅有相似的立体构型，而且有相似的性质。如晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体AlP、GaAs也都是良好的半导体材料。
(3)利用等电子原理针对某物质找等电子体。等电子体的价电子总数相同，而组成原子的核外电子总数不一定相同，如CO2和CS2。
易错通关基础练

1．下列关于有机化合物中化学键的说法不正确的是
A．烷烃中的化学键均为σ键
B．CH3CH2Br中C—H键的极性比C—Br键的极性弱
C．乙烯分子中含有极性键和非极性键
D．1个丙炔分子中含有5个σ键和3个π键
2．下列有关化学键类型的判断正确的是
A．共价化合物中也可以存在离子键
B．全部由非金属元素构成的化合物也可以存在离子键
C．已知乙烯的结构式为CH2=CH2，则分子中存在4个σ键(C－H)和2个π键(C=C)
D．乙烷分子中6个C－H键都为σ键，1个C－C键为π键
3．下列物质中存在共价键的是
A．NaOH B．Na2O C．MgCl2 D．KCl
4．下列关于化合物的说法正确的是
A．只含有共价键的物质一定是共价化合物
B．由两种原子组成的纯净物一定是化合物
C．共价化合物熔化时破坏共价键
D．熔融状态下不导电的化合物一定是共价化合物
5．以下变化中只是共价键被破坏的是
A．氢氧化钠溶于水 B．溴溶于四氯化碳
C．氯化铵受热分解 D．金刚石熔化
6．下列不属于共价键成键因素的是
A．两原子体积大小要适中 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．共用电子对在两原子核之间高概率出现
7．下列关于共价键的描述正确的是
A．两个原子的单电子若自旋方向相同，则两两配对可形成共价键
B．原子轨道具有一定的伸展方向，所形成的共价键都具有方向性
C．两个原子的p轨道不仅能形成σ键，也能形成π键
D．气体单质中一定存在σ键，可能存在π键
8．下列分子中的σ键是由一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是
A．H2 B．Cl2 C．NaH D．HF
易错通关能力练

1．下列关于化学键和化合物的说法正确的是
A．化学键是使离子或原子相结合的强烈的相互作用
B．含有共价键的化合物一定是共价化合物
C．凡是有化学键断裂的过程一定发生了化学反应
D．由金属元素和非金属元素组成的化合物一定是离子化合物
2．一定条件下，氨气和氟气发生反应：4NH3+3F2→NF3 +3NH4F，其中产物NF3分子结构和NH3相似。下列有关说法错误的是
A．NF3分子含有极性共价键 B．NF3属于共价化合物
C．氧化剂与还原剂物质的量之比 3：1 D．上述反应中，反应物和生成物均属于共价分子
3．下列说法正确的是
A．二氧化硅，碳化硅和金刚石中只存在共价键，都是共价化合物
B．CCl4和NaCl两种分子中，每个原子的最外层都具有8电子稳定结构
C．NH3溶于水，既有共价键的断裂，也有共价键和离子键的形成
D．醋酸钠溶于水，破坏了离子键和共价键
4．科学家已获得极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体（如下图所示），与白磷分子相似。已知断裂1 mol N-N键吸收193 kJ热量 ，形成1 mol N≡N叁键放出941 kJ热量，则

A．N4分子中含有4个N-N键
B．N4是一种新型的化合物
C．N4和N2互为同位素
D．1 mol N4气体转化为N2时放出724 kJ 能量
5．过氧化氢（）溶液俗称双氧水，医疗上常用3%的双氧水进行伤口消毒。能与反应生成，的分子结构如图所示。下列说法错误的是（    ）

A．的结构式为
B．为含有极性键和非极性键的共价化合物
C．与在水溶液中反应的离子方程式为
D．与反应过程中有共价键断裂，同时有共价键和离子键形成
6．氮及其化合物的转化过程如图所示。下列分析合理的是(    )

A．N2 与 H2 反应生成NH3 的原子利用率为 100%
B．催化剂a 表面发生了极性共价键的断裂和形成
C．在催化剂 b 表面形成氮氧键时，不涉及电子转移
D．催化剂 a、b 不仅能改变反应速率，还能提高反应的平衡转化率
7．下列说法不正确的是
A．σ键是轴对称的，π键是镜像对称的
B．在气体单质中，一定有σ键，可能有π键
C．两个原子间形成共价键时，最多有一个σ键
D．乙烯中C=C键的键能小于乙烷中C－C键的键能的2倍
8．关于有机化合物中的共价键下列说法中，不正确的是
A．有机化合物的共价键有两种基本类型：σ键和π键
B．不同成键原子间电负性差异越大，共用电子对偏移的程度越大，共价键在反应中越容易发生断裂
C．乙醇分子中碳氧链极性较强，所以在与钠反应时会断裂碳氧键
D．相对无机反应，有机反应一般反应速率慢，副反应多，产物复杂
9．下列模型分别表示、、的结构，其中说法正确的是

A．分子中含有键
B．是由非极性键构成的分子
C．分子中有键和键
D．分子中不含非极性键
10．回答下列问题：
(1)有以下物质：A．HF    B．Br2    C．H2O    D．N2    E.C2H4    F.C2H6    G.H2    H.H2O2    I.H—CN    J.CO2     K.HCHO
①既含有极性键，又含有非极性键的是__；
②既含有σ键，又含有π键的是__；
③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__；
④水分子是H2O而不是H3O，是因为共价键具有__性；水分子的键角为105°，是因为共价键具有___性。
(2)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相似，但结构和性质有很大不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不能形成上述π键。从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成π键，而Si、O原子间不能形成上述π键？___。