共价键学生满分版.docx
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共价键学生满分版
共价键
知识点一、共价键的形成与特征
1.共价键的形成
（1）概念：
原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。
（2）成键的粒子：
一般为非金属原子（相同或不相同）或金属原子与非金属原子。
（3）本质：
原子间通过共用电子对（即电子云重叠）产生的强烈作用。
（4）形成条件：
非金属元素的原子之间形成共价键，大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。
2.共价键的特征
（1）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。
同理，O原子与2个H原子形成2个共用电子对，2个N原子间形成3个共用电子对。
（2）方向性
除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。
在形成共价键时，原子轨道重叠的愈多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性。
共价键的特征及应用
（1）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）共价键的方向性决定了分子的立体构型，并不是所有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。
例1
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
【考点】共价键的形成与特征
【题点】共价键的形成与判断
答案 D
解析 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概率更大；两原子电子云重叠越多，键越牢固，体系的能量也越低；原子的体积大小与能否形成共价键无必然联系。
例2
下列说法正确的是（ ）
A.若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的饱和性
B.H3O＋的存在说明共价键不具有饱和性
C.所有共价键都有方向性
D.两个原子轨道发生重叠后，电子仅存在于两核之间
【考点】共价键的形成与特征
【题点】共价键的特征
答案 A
解析 S原子有两个未成对电子，根据共价键的饱和性，形成的氢化物为H2S，A项对；H2O能结合1个H＋形成H3O＋，不能说明共价键不具有饱和性，B项错；H2分子中，H原子的s轨道成键时，因为s轨道为球形，所以H2分子中的H—H键没有方向性，C项错；两个原子轨道发生重叠后，电子只是在两核之间出现的概率大，D项错。
知识点二、共价键的类型
1.σ键
（1）概念：
未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠形成的共价键叫σ键。
（2）类型：
根据成键电子原子轨道的不同，σ键可分为s-sσ键、s-pσ键、p-pσ键。
①s-sσ键：
两个成键原子均提供s轨道形成的共价键。
②s-pσ键：
两个成键原子分别提供s轨道和p轨道形成的共价键。
③p-pσ键：
两个成键原子均提供p轨道形成的共价键。
（3）特征
①以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，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一个σ键。
2.π键
（1）概念：
未成对电子的原子轨道采取“肩并肩”的方式重叠形成的共价键叫π键。
（2）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。
（3）π键的存在：
π键通常存在于双键或三键中。
（1）共价键的分类
（2）σ键和π键的比较
键的类型
σ键
π键
原子轨道重叠方式
两个原子的成键轨道沿着键轴的方向以“头碰头”的方式重叠
两个原子的成键轨道以“肩并肩”的方式重叠
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，键轴处为零
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
示意图
例3
s-pσ键与p-pσ键的区别在于（ ）
A.前者是电子云的重叠，后者没有电子云的重叠
B.前者有K层电子云成键，后者肯定无K层电子云成键
C.前者是电子云“头碰头”重叠，后者是电子云“肩并肩”重叠
D.前者是电子云“肩并肩”重叠，后者是电子云“头碰头”重叠
【考点】共价键的类型
【题点】σ键与π键的比较
答案 B
解析 凡是σ键，都是电子云“头碰头”的重叠。
s-pσ键是由s能级的电子云（“球形”）与p能级的电子云（“哑铃形”）以“头碰头”重叠而成键的。
由于K层不存在p能级，故p-pσ键不可能有K层电子云成键。
例4
下列有关化学键类型的判断不正确的是（ ）
A.s-sσ键与s-pσ键的对称性不同
B.分子中含有共价键，则至少含有一个σ键
C.已知乙炔的结构式为H—C≡C—H，则乙炔分子中存在2个σ键（C—H）和3个π键（C≡C）
D.乙烷分子中只存在σ键，即6个C—H键和1个C—C键都为σ键，不存在π键
【考点】共价键的类型
【题点】共价键类型的综合
答案 C
解析 s-sσ键无方向性，s-pσ键轴对称，A项对；在含有共价键的分子中一定有σ键，可能有π键，如HCl、N2等，B项对；单键都为σ键，乙烷分子结构式为
，其6个C—H键和1个C—C键都为σ键，D项正确；共价三键中有一个为σ键，另外两个为π键，故乙炔（H—C≡C—H）分子中有2个C—Hσ键，C≡C键中有1个σ键、2个π键，C项错。
知识点三、共价键参数
1.键能
（1）概念：
气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。
键能的单位是kJ·mol－1。
如：
形成1molH—H键释放的最低能量为436.0kJ，即H—H键的键能为436.0kJ·mol－1。
（2）应用：
共价键
H—F
H—Cl
H—Br
H—I
键能/kJ·mol－1
568
431.8
366
298.7
①若使2molH—Cl键断裂为气态原子，则发生的能量变化是吸收863.6kJ的能量。
②表中共价键最难断裂的是H—F，最易断裂的是H—I。
③由表中键能大小数据说明键能与分子稳定性的关系：
HF、HCl、HBr、HI的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即最稳定的是HF，最不稳定的是HI。
2.键长
（1）概念：
形成共价键的两个原子之间的核间距，因此原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。
（2）应用：
共价键的键长越短，往往键能越大，这表明共价键越稳定，反之亦然。
3.键角
（1）概念：
在多原子分子中，两个共价键之间的夹角。
（2）应用：
在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角决定着共价分子的立体构型。
（3）试根据立体构型填写下列分子的键角
分子立体构型
键角
实例
正四面体形
109°28′
CH4、CCl4
平面形
120°
苯、乙烯、BF3等
三角锥形
107°
NH3
V形（角形）
105°
H2O
直线形
180°
CO2、CS2、CH≡CH
例5
N—H键键能的含义是（ ）
A.由N和H形成1molNH3所放出的能量
B.把1molNH3中的共价键全部拆开所吸收的热量
C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的热量
D.形成1个N—H键所放出的热量
【考点】共价键的键参数
【题点】键能、键长和键角的概念
答案 C
解析 N—H键的键能是指形成1molN—H键放出的能量或拆开1molN—H键所吸收的能量，不是指形成1个N—H键释放的能量。
1molNH3中含有3molN—H键，拆开1molNH3或形成1molNH3吸收或放出的能量应是1molN—H键键能的3倍。
例6
下列分子中的键角最大的是（ ）
A.CO2B.NH3 C.H2OD.CH2==CH2
【考点】共价键的键参数
【题点】键角与分子的立体构型
答案 A
解析 CO2为直线形分子，键角为180°；NH3为三角锥形结构，键角为107°；H2O分子立体构型为V形，键角为105°；CH2==CH2为平面结构，键角为120°，故键角最大的是CO2，A正确。
例7
实验测得四种结构相似的单质分子的键能、键长的数据如下：
A—A
B—B
C—C
D—D
键长/10－10m
a
0.74
c
1.98
键能/kJ·mol－1
193
b
151
d
已知D2分子的稳定性大于A2，则a>______；d>________；比较a、c的大小__________；比较b、d的大小__________。
【考点】共价键的键参数
【题点】键长、键能与分子稳定性的关系
答案 1.98 193 ad
解析 结构相似的单质分子中，键长越短，键能越大，分子越稳定。
知识点四、等电子原理
1.比较N2和CO的结构、性质，填写下表空格：
分子
N2
CO
结构
原子数
2
2
电子数
14
14
价电子数
10
10
立体构型
直线形
直线形
性质
沸点/℃
－195.81
－191.49
熔点/℃
－210.00
－205.05
液体密度/g·cm－3
0.796
0.793
2.分析比较N2和CO的结构和性质，得出的结论是CO分子和N2分子具有相同的原子总数、相同的价电子数，其性质相近。
3.等电子原理是指原子总数相同、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（主要是物理性质）是相近的。
满足等电子原理的分子互称为等电子体。
常见的等电子体
类型
实例
立体构型
双原子10电子的等电子体
N2、CO、NO＋、C
、CN－
直线形
三原子16电子的等电子体
CO2、CS2、N2O、NO
、N
、BeCl2（g）
直线形
三原子18电子的等电子体
NO
、O3、SO2
V形
四原子24电子的等电子体
NO
、CO
、BO
、CS
、BF3、SO3（g）
平面三角形
五原子32电子的等电子体
SiF4、CCl4、BF
、SO
、PO
正四面体形
例8
1919年，Langmuir提出等电子原理：
原子总数相同、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________和________；________和__________。
（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，只要其原子总数相同，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特征。
在短周期元素组成的物质中，与NO
互为等电子体的分子有________、________。
答案
（1）N2 CO CO2 N2O
（2）SO2 O3
解析
（1）仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如：
N2与CO电子总数均为14，CO2与N2O电子总数均为22。
（2）依题意，只要原子总数相同，价电子总数也相同，即可互称为等电子体，NO
为三原子，其价电子总数为（5＋6×2＋1）＝18，SO2、O3也为三原子，价电子总数均为6×3＝18。
学习小结：
1.共价键的三个键参数，键长、键能可用来判断共价键的稳定性，键角可用于判断分子的立体构型。
2.等电子体原子总数相同，价电子总数相同，但组成原子的核外电子总数不一定相同。
随堂练习：
1.下列分子中既不存在s-pσ键，也不存在p-pπ键的是（ ）
A.HClB.HFC.CO2D.SCl2
2.下列物质中σ键和π键数目比为1∶2的是（ ）
A.O2B.HCNC.CO2D.N2
3.指出下图所示共价键的名称，并列举含有该共价键的一种物质，写出其分子式。
共价键名称 举例
（1）__________________，___________________________________________________。
（2）__________________，___________________________________________________。
（3）__________________，___________________________________________________。
（4）__________________，___________________________________________________。
4.等电子体之间结构相似，物理性质也相近。
根据等电子原理可知，由短周期元素组成的粒子，只要其原子总数和价电子总数相同，均可互称为等电子体。
下列各组粒子不能互称为等电子体的是（ ）
A.CO
和NO
B.O3和SO2
C.CO2和NO
D.SCN－和N
5.下列说法中正确的是（ ）
A.分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定
B.元素周期表中的第ⅠA族（除H外）和第ⅦA族元素的原子间可能形成共价键
C.水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°
D.H—O键的键能为463kJ·mol－1，即18gH2O分解成H2和O2时，消耗的能量为2×463J
6.等电子体是指两个或两个以上的分子（或离子），它们的原子总数相同、分子（或离子）中价电子总数也相同。
（1）SiO
、SO3、NO
三种粒子________（填“是”或“不是”）等电子体，其中Si、S、N三种基态原子的第一电离能的大小关系为____________________。
（2）C2O
和________是等电子体，C2O
具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是__________，价电子排布式为______________。
课后作业：
一、选择题
1．下列说法中，不正确的是（ ）
A．σ键比π键的重叠程度大，形成的共价键强度大
B．两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键
C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键
D．N2分子中有一个σ键、2个π键
2．下列说法，不正确的是（ ）
A．双键、三键中都含有π键
B．成键原子间原子轨道重叠愈多，共价键愈牢固
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
3.下列分子的电子式书写正确的是（ ）
A.氮气:
∶N︙︙N∶B.过氧化氢:
H+[∶∶]2-H+
C.氨气:
H∶∶HD.二硫化碳:
∶∶
4.下列说法正确的是（ ）
A.σ键强度小,容易断裂,而π键强度较大,不易断裂
B.共价键都具有方向性
C.π键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的
D.两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键
5.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.1molA分子中所含的σ键数目为10NAD.A是共价化合物
6.某原子的原子核外最外层电子排布为ns2np4,按照共用电子对理论,该原子一般可形成共用电子对的数目是（ ）
A.1对B.2对C.3对D.4对
7.关于乙醇分子的说法正确的是（ ）
A.分子中共含有8个极性键B.分子中不含非极性键
C.分子中只含σ键D.分子中含有1个π键
8.在下列变化过程中，既有离子键被破坏又有共价键被破坏的是（ ）
A．将SO2通入水中B．火碱溶于水
C．将HCl通入水中D．硫酸氢钠溶于水
9．X、Y、Z、W均为短周期元素，在周期表中位置如图，Y原子的最外层电子数是其次外层电子数的3倍。
下列说法正确的是（ ）
A．X、Y、Z的原子半径大小：
X＞Y＞Z
B．Y、Z的气态氢化物中，前者更稳定
C．Z、W的最高价氧化物对应水化物的酸性，前者更强
D．X、W的气态氢化物相互反应，生成物中只含离子键不含共价键
10．据新浪科技网报道：
美国科学家发现，普通盐水在无线电波的照射下可以燃烧，这很可能是21世纪人类最伟大的发现之一，将有望解决未来人类的能源危机。
无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的结合力，释放出氢原子，一旦点火，氢原子就会在这种频率下持续燃烧。
上述“结合力”的实质是（ ）
A．离子键 B．共价键
C．一种静电引力D．一种静电斥力
11．关于离子键、共价键的各种叙述，下列说法中正确的是（ ）
A．在离子化合物里，只存在离子键，没有共价键
B．非极性键只存在于双原子的单质分子（如Cl2）中
C．在共价化合物分子内，一定不存在离子键
D．由多种元素组成的多原子分子里，一定只存在极性键
12．短周期元素X、Y可以形成化合物XY2。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．若XY2是共价化合物，则X与Y的原子序数不相差1
B．若XY2是离子化合物，则X与Y的原子序数可能相差8
C．若X与Y的原子序数相差5，则离子化合物XY2不溶于水
D．若X与Y的原子序数相差6，则共价化合物XY2可溶于强碱溶液
二、填空题
13.在下列分子中:
①HF ②Br2 ③H2O ④N2 ⑤CO2⑥H2 ⑦H2O2 ⑧HCN。
分子中只有σ键的是 ,分子中含有π键的是 ,分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是 ,分子中含有由两个原子的s轨道重叠形成σ键的是 ,分子中含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是 ,分子中含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是 。
14.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, π键,σ键和π键的强度大小关系为σ键 π键（填“>”“<”或“=”）,原因是 。
15.原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，其中X、Z、W与氢元素可组成XH3、H2Z和HW共价化合物；Y与氧元素可组成Y2O和Y2O2离子化合物。
（1）写出Y2O2的电子式：
__________________________________________，
其中含有的化学键是______________。
（2）用电子式表示Y2O的形成过程___________________________________。
（3）X、Z、W三种元素的最高价氧化物对应的水化物中，稀溶液氧化性最强的是________（填化学式）。
（4）XH3、H2Z和HW三种化合物，其中一种与另外两种都能反应的是______________（填
化学式）。
（5）由X、W组成的化合物分子中，X、W原子的最外层均达到8电子稳定结构，该化合物遇水可生成一种具有漂白性的化合物，试写出反应的化学方程式____________________。
16．短周期主族元素A、B、C、D、E、F的原子序数依次增大，它们的原子核外电子层数之和为13。
B的化合物种类繁多，数目庞大；C、D是空气中含量最多的两种元素，D、E两种元素的单质反应可以生成两种不同的离子化合物；F为同周期半径最小的元素。
试回答以下问题：
（1）写出D与E以1∶1的原子个数比形成的化合物的电子式：
________。
F的原子结构示意图为：
________。
（2）B、D形成的化合物BD2中存在的化学键为________键（填“离子”或“共价”，下同）。
A、C、F三种元素形成的化合物CA4F为________化合物。
（3）化合物甲、乙由A、B、D、E中的三种或四种组成，且甲、乙的水溶液均呈碱性。
则甲、乙反应的离子方程式为：
_______________________________________。
（4）A、C、D、E的原子半径由大到小的顺序是________（用元素符号表示）。
（5）元素B和F的非金属性强弱，B的非金属性________于F（填“强”或“弱”），并用化学方程式证明上述结论______________________________________________________。
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