备战2021年高考化学一轮复习 易错26 共价键的类型(全国通用）

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易错26共价键的类型
【易错分析】
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。
1. 当成键原子半径越大，π键越难形成，如Si、O难形成双键。
2.σ键与π键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同，一般σ键比π键稳定，但N2中π键较稳定。
3.并不是所有的共价键都有方向性，如s­sσ键没有方向性。
4.原子形成共价键时优先形成σ键。
5.配位键也属于σ键。
6.大π键一般是三个或更多个原子间形成的，是未杂化轨道中原子轨道“肩并肩”重叠形成的π键。Π－m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数。对于多电子的粒子，若中心原子的杂化不是sp3杂化，中心原子与配位原子可能形成大π键。
7. 等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。
【错题纠正】
例题1、(1)CS2是一种常用的溶剂，CS2的分子中存在________个σ键。在H—S、H—Cl两种共价键中，键的极性较强的是______，键长较长的是_____。
(2)氢的氧化物与碳的氧化物中，分子极性较小的是________(填分子式)。
(3)醋酸的球棍模型如图1所示。

①在醋酸中，碳原子的轨道杂化类型有________；
②Cu的水合醋酸盐晶体局部结构如图2所示，该晶体中含有的化学键是________(填选项字母)。

A．极性键 B．非极性键 C．配位键 D．金属键
【解析】【解析】(1)CS2的结构与CO2的相似，均为直线型结构，其结构简式为：S=C=S，因为一个双键由一个σ键和一个Π键组成，所以CS2的分子中存在2个σ键；因为Cl的非金属性比S的强，所以在H—S、H—Cl两种共价键中，键的极性较强的是H—Cl，因而其键长较短，所以H—S的键长较长；
(2)氢的氧化物为H2O，碳的氧化物为CO2，H2O是V形结构，CO2是直线形结构，因此分子极性较小的是CO2；
(3)①在醋酸分子中，甲基上C原子的杂化轨道类型是sp3杂化，羧基上的C原子是sp2杂化；
②根据Cu的水合醋酸盐晶体局部结构可知，该晶体中含有的化学键有碳氧之间的极性键，碳原子与碳原子之间的非极性键以及氧原子与铜原子之间的配位键，答案选ABC。
【答案】（1）2；H—Cl；H—S（2）CO2(3)①sp3、sp2②A、B、C
例题2、臭氧()能吸收紫外线，保护人类赖以生存的环境。分子的结构如图所示，呈形，键角为，中间的一个氧原子与另外两个氧原子分别构成一个非极性共价键。中间氧原子提供2个电子，旁边两个氧原子各提供一个电子，构成一个特殊的化学键大键(虚线内部分)，分子中三个氧原子共用这4个电子。请回答：

(1)中的非极性共价键是__________键。
(2)分子中的大键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为)，则中的大键应表示为__________。
(3)臭氧与氧气的关系是__________。
(4)下列物质的分子与分子的结构最相似的是__________(填序号)。
A． B． C． D．
【解析】（1）在臭氧O3中，中心的氧原子以sp2杂化，与两旁的配位氧原子键合生成两个σ键，
中的非极性共价键是σ键；故答案为：σ；
（2）O3分子称折线形，在三个氧原子之间还存在着一个垂直于分子平面的大π键，分子中的大键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为)，则O3中的大键应表示为；故答案为：；
（3）臭氧与氧气是氧元素形成的两种不同的单质，臭氧与氧气的关系是互为同素异形体。故答案为：互为同素异形体；
（4）等电子原理：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，O3中原子数为3、电子总数为24，
A．H2O中原子数为3、电子总数为10，故A不选；
B．CO2中原子数为3、电子总数为22，故B不选；
C．SO2中原子数为3、电子总数为24，故C选；
D．BeCl2中原子数为3、电子总数为38，故D不选，
故答案为：C。
【答案】（1）（2）（3）互为同素异形体（4）
【知识清单】
1.共价键
（1）本质：共价键的本质是在原子之间形成共用电子对。
（2）特征：共价键的特征是具有饱和性和方向性。
（3）参数：键长、键能决定了共价键的稳定性，键长、键角决定了分子的立体构型。一般来说，知道了多原子分子中的键角和键长等数据，就可确定该分子的立体构型。键长越短，键能越大，分子越稳定。

（4）判断：
①σ键与π键的判断：由轨道重叠方式判断：“头碰头”重叠为σ键，“肩并肩”重叠为π键。由物质的结构式判断：通过物质的结构式可以快速有效地判断共价键的种类及数目，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。由成键轨道类型判断：s轨道形成的共价键全部是σ键，杂化轨道形成的共价键全部为σ键。
②极性键与非极性键的判断：看形成共价键的两原子，不同种元素的原子之间形成的是极性共价键，同种元素的原子之间形成的是非极性共价键。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。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。
2.配位键
（1）配位键：由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共用电子对。配位键的形成条件是提供共用电子对的原子有孤对电子，接受共用电子对的原子有空轨道。配位键的表示方法是A→B，A表示提供孤电子对的原子，B表示接受共用电子对的原子。
（2）配位化合物：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物，如对于[Cu(NH3)4]SO4，中心原子为Cu，配体为NH3，配位数为4。

3.等电子原理
（1）定义：原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相似，如CO和N2。等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。
（2）应用：根据已知的一些分子结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构，并推测其物理性质。如(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；硅和锗是良好的半导体材料，它们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；白锡(β­Sn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；SiCl4、SiO、SO的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子都是sp3杂化，都形成正四面体形立体构型。
（3）判断：同族元素互换:将既定粒子中的某元素换成它的同族元素。如：CO2的等电子体为COS、CS2， SO42－的等电子体为S2O32－； 价电子迁移法：将既定粒子中的某元素原子的价电子逐一转移给组成中的另一种元素的原子，相应原子的质子数也随之减少或增加，变换为具有相应质子数的元素。一般来说，讨论的元素为s区或p区元素，即主族元素居多，通常相关元素的族序数满足A+B=C+D（或A+B=2C）关系的，可考虑将A、B等个数换为C、D（或1A、1B换为2C）。如：CO2的等电子体为N2O、 BeCl2，N3－的等电子为CNO－；电子—电荷互换法：将既定粒子中的某元素原子的价电子转化为粒子所带的电荷。这种方法可实现分子与离子的互判。如：CN－的等电子体为C22－、N2、CO，HNO3的等电子体为HCO3－。
【变式练习】
1. （1）Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是_____________。Ge单晶具有金刚石型结构，微粒之间存在的作用力是______________________。
（2）Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1 mol该配合物中含有σ键的数目为________。
（3） Co的氯化物与氨水反应可形成配合物[CoCl(NH3)5]Cl2，1 mol 该配合物中含有σ键的数目为________，含1 mol [CoCl(NH3)5]Cl2的溶液中加入足量AgNO3溶液，生成________mol AgCl沉淀。
（4）C的某种单质单质相对分子质量为720，分子构型为一个32面体，其中有12个五元环，20个六元环。则1个这种单质分子中所含π键的数目为________。
2. （1）下列物质中，只含有极性键的分子是_____，既含离子键又含共价键的化合物是________；只存在σ键的分子是________，同时存在σ键和π键的分子是________。
A．H2　B．CO2　C．CH2Cl2　D．C3H6　E．C2H6F．CaCl2　G．(NH4)2SO4
（2）根据等电子体原理，羰基硫(OCS)分子的结构式应为________。
（3）与CO互为等电子体的分子和离子分别为________和________(各举一种即可，填化学式)，CO分子的电子式为________，CO分子的结构式可表示成________。
（4） COCl2分子的结构式为，COCl2分子内含有 个σ键、 个π键。

【易错通关】
1．一项科学研究成果表明，铜锰氧化物()能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。
(1)向一定物质的量浓度的和溶液中加入溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得.
①基态的电子排布式可表示为__________。
②的空间构型是__________(用文字描述)。
(2)在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化为，HCHO被氧化为和，
①分子中O原子轨道的杂化类型为__________。
②中含有的键数目为__________。
2．有以下物质：①HF、②Cl2、③H2O、④N2、⑤C2H4、⑥C2H6、⑦H2、⑧H2O2和⑨HCN。
(1)只含有σ键的是___________(填序号，下同)；
(2)既含有σ键又含有π键的是__________。
(3)含有由两个原子的s轨道重叠形成σ键的是____________。
(4)写出以下分子或离子的空间构型：NH3：________，H2O：________， SO2：________，BeCl2：________，CO2：_________。
3．常用CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O检验醛类。
(1)Cu2+基态核外电子排布式为_____。
(2)1molCH3COONa中含有σ键的数目为____。
(3)写出与CO互为等电子体的阴离子_____。(任写一个)
(4)根据等电子原理，写出CO分子的结构式_____。
(5)C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为______。
(6)Fe的原子结构示意图______。
4．根据物质结构有关性质和特点，回答以下问题：
(1)[Co(N3)(NH3)5]SO4中Co的配位数为___，其内外界之间的化学键类型为___ (填离子键、共价键、配位键)。
(2)向硫酸铜溶液中加入过量氨水后，再加少量乙醇得到的深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4∙H2O中，与Cu2+形成配位键的原子是___(填元素符号)。
(3)金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液体Ni(CO)4，呈正四面体构型。Ni(CO)4易溶于下列___(填字母)。
a.水 b.CCl4 c.C6H6(苯) d.NiSO4溶液
(4)酞菁铟是有机分子酞菁与金属铟形成的复杂分子，结构简式如图所示，该分子中存在的化学键为___(填选项字母)

a.σ键 b.π键 c.离子键 d.配位键
(5)过渡元素Fe基态原子价电子轨道表达式为___。第四电离能I4(Co)＜I4(Fe)，其原因是___。
5．根据所学物质结构知识，回答下列问题：
(1)氮元素是植物生长所需的元素，常见氮肥有铵盐(NH4+)、尿素 ()等，NH4+中H-N-H键角_______(填“＞”“＜”或“＝”)。中N-C-N键角。
(2)硫元素和人类的生存与发展联系密切，在战国时期，我国的炼丹家们就开始了对硫单质及含硫化合物的研究应用。硫单质有多种同素异形体，其中一种单质分子(S8)的结构为，其熔点和沸点要比二氧化硫的高很多，主要原因为___________。气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为____形，实验测得三种氧化物的熔沸点如下，推测固态三氧化硫的分子式为____________。

P4O10
三氧化硫
Cl2O7
熔点
613K
289K
182K
沸点
633K
317K
355K
(3)在气体分析中，常用CuCl的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量，其化学反应如下：2CuCl+2CO+2H2O=Cu2Cl2·2CO·2H2O；Cu2Cl2·2CO·2H2O是一种配合物，其结构如图所示：

①H2O中氧原子的杂化方式为_____________；
②该配合物中，CO作配体时配位原子是C而不是O的原因是______________。
6．钛及其化合物应用广泛。
(1)(钛元素基态原子核外最外层电子的自旋状态___（填“相同”或“相反”）。
(2)已知一定条件下TiO2与TiCl4之间可以相互转化：TiO2TiCl4。
①Ti、Cl、O三种元素电负性由大到小的顺序为___。
②COCl2的分子构型为___，键角大小比较∠Cl—C—O___∠C1—C—Cl（填“>”或“Ti②平面三角形；>；3③分子晶体（3）6；2；3（4）
【解析】(1)钛为22号元素，基态电子排布式为：[Ar]3d24s2，则基态钛原子的价电子排布式为3d24s2，原子核外最外层电子数为2，自旋状态相反；
(2)①元素原子的得电子能力越强，则电负性越大，所以O>Cl>Ti；
②COCl2的结构为，中心原子C上含有3个σ键，没有孤电子对，属于sp2杂化，其分子构型为平面三角形；在COCl2分子中, C原子为sp2杂化，虽然等性sp2杂化的键角是120°。但由于C原子与O原子间以双键C=O结合,该双键对C-Cl键的斥力要更大些。所以，∠O-C-Cl键角要大于∠Cl-C-Cl键角；
③通常低熔点、易溶于有机溶剂的晶体属于分子晶体，则TiCl4的晶体类型为分子晶体；
(3)配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中，配位体是内界的1个Cl-和5个H2O，中心离子的配位数是6，作为配体的Cl-难以电离出来与Ag+发生反应，故向1mol该配合物中加入足量AgNO3溶液，可以得到2molAgCl沉淀；
(4)根据均摊法，晶胞中有2个原子和4个O原子，因此晶胞质量＝，晶胞体积＝459，因此，晶胞密度＝。
7．（1）（2）（3）22（4）CO2、N2O（5）直线型
【解析】（1）已知N2H62+有类似于NH4+的性质,结合铵根与碱反应产生氨气和水，可知N2H62+与碱反应产生N2H4和水，反应为：，故答案为：；
（2）NH2-的电子式为，故答案为；
（3）N3-每个氮原子7个电子，再加一个负电荷，电子数为22，故答案为：22；
（4）与N3-电子数相同的物质有CO2、N2O等，故答案为：CO2、N2O；
（5）N3-价电子数16，原子数为3，与CO2互为等电子体，故其结构与二氧化碳相同，为直线型，故答案为：直线型。
8．（1）17；3s23p5；p（2）CH4；B＞Be＞Li
【解析】（1）基态Cl原子核外电子数是17个，有17种空间运动状态的电子，基态原子价电子排布式为3s23p5，属于p区；
（2）原子数和价电子数分别都相等的互为等电子体，则与BH4－互为等电子体的分子为CH4；非金属性越强，电负性越大，则Li、Be、B元素的电离能由大到小排列顺序为B＞Be＞Li。
9．（1）1s22s22p63s23p63d9或者[Ar] 3d9（2）正四面体形；CCl4等（3）sp2、sp3；16mol或16×6.02×1023个（4）O、N
【解析】(1)Cu为29号元素，失去2e-得到Cu2+，则Cu2+基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或者[Ar] 3d9，故答案为：1s22s22p63s23p63d9或者[Ar] 3d9；
(2) ClO4-的孤电子对数= ，则ClO4-的空间构型为正四面体形，与ClO4-互为等电子体的有CCl4等，故答案为正四面体形；CCl4；
(3) 分子中C原子含有双键和单键，则C的杂化方式有：sp2、sp3，1个HThr中含有16个σ键，则1molHThr中含有σ键的数目为：16mol或16×6.02×1023个，故答案为：sp2、sp3；16mol或16×6.02×1023个；
(4)根据配合物X中配离子的结构可知，配合物X中配离子的配位原子为O、N，故答案为：O、N。
10．（1）CD（2）+3；正四面体形（3）CO2、CS2
【解析】（1）A．根据HN3的分子结构可知，HN3分子中存在3个σ键，故A错误；
B．HN3分子中连接三键的氮原子为sp杂化，故B错误；
C．HN3、HNO2、H2O、N2H4分子的正、负电荷中心不重合，都是极性分子，故C正确；
D．N2H4为分子化合物，N元素电负性较高，能够形成分子间氢键，分子间氢键的存在会使物质的熔、沸点升高，故D正确；
故答案为：CD；
（2）[Co(N3)(NH3)5]SO4中带1个单位负电荷，NH3不带电荷，带2个单位负电荷，根据化合物中元素化合价的代数和等于零可知，[Co(N3)(NH3)5]SO4中钴显+3价；硫酸根离子中S原子的价层电子对数为，无孤电子对，故其空间构型为正四面体形；
（3）互为等电子体的粒子必须满足两个条件：①所含原子总数相等；②所含价电子总数相等，价电子总数为3×5+1=16，因此与互为等电子体的分子有CO2、CS2。