高中化学人教版步步高选修3第二章分子结构与性质第二章 第一节 第1课时Word文件下载.docx
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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。
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
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。
二、共价键的类型
1．共价键的分类
按照不同的分类方法,可将共价键分为不同的类型：
（1）按共用电子对数目分类
（2）按共用电子对是否偏移分类
（3）按电子云的重叠方式分类
2．σ键与π键
（1）σ键
①σ键：
形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠,这种共价键叫σ键。
②σ键的类型：
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。
a．s sσ键：
两个成键原子均提供s轨道形成的共价键。
b．s 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。
c．p pσ键：
两个成键原子均提供p轨道形成的共价键。
③σ键的特征
a．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。
b．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。
④σ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
①π键：
形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“肩并肩”的方式重叠,这种共价键叫π键。
②π键的特征
a．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。
b．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。
③π键的存在：
π键通常存在于双键或三键中。
归纳总结 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
3．σ键可由两个原子的s轨道或一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道或两个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成。
则下列分子中的σ键是由两个原子的s轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是（ ）
A．H2B．HClC．Cl2D．F2
解析 A项中H2是由两个1s轨道形成的σ键;
B项中是由H的1s轨道与Cl的3p轨道形成的σ键;
C项中是由Cl的两个3p轨道形成的σ键;
D项中是由F的两个2p轨道形成的σ键。
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
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。
1．共价键是具有饱和性和方向性的,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．共价键的方向性决定了分子的立体构型
D．共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关
解析 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就存在着必然的联系,这种成键的方向性也就决定了所形成分子的立体构型,故B、C项正确;
D项错误。
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 sσ键
B．两者都为p pσ键
C．前者为p pσ键,后者为s pσ键
D．前者为s sσ键,后者为s pσ键
解析 氢原子的核外电子排布式为1s1,氟原子的核外电子排布式为1s22s22p5,p轨道上有1个未成对的p电子。
F2是由两个氟原子未成对的p电子轨道重叠形成的p pσ键,HF是由氢原子中的s轨道与氟原子中的1个p轨道形成的s pσ键。
3．下列有关σ键和π键的说法错误的是（ ）
A．含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者
B．当原子形成分子时,首先形成σ键,可能形成π键
C．有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键,不能形成π键
D．在分子中,化学键可能只有π键而没有σ键
解析 本题主要考查σ键和π键的形成。
由于π键的键能小于σ键的键能,所以反应时易断裂,A项正确;
在形成分子时为了使其能量最低,必然首先形成σ键,根据形成原子的核外电子排布来判断是否形成π键,所以B项正确,D项错误;
像H、Cl原子跟其他原子只能形成σ键。
4．下列分子中含有两个π键的组合是（ ）
①H2O ②CO2 ③H—C≡N ④NH3 ⑤N2 ⑥CH4
A．①③⑥B．②③⑤
C．①②③⑥D．③④⑤⑥
答案 B
解析 H2O分子中含有2个H—O键,不含π键,①错误;
CO2的分子中只有两个C===O,含有两个π键,②正确;
H—C≡N的分子中有C≡N,含有两个π键,③正确;
NH3分子中含有3个H—N键,不含π键,④错误;
N2的分子中有N≡N,含有两个π键,⑤正确;
CH4的分子中有4个H—C键,不含π键,⑥错误。
故分子中含有两个π键的是②③⑤。
5．分析下列化学式中画有横线的元素,选出符合要求的物质并填空。
A．NH3 B．H2O C．HCl D．CH4 E．C2H6 F．N2
（1）所有的价电子都参与形成共价键的是______。
（2）只有一个价电子参与形成共价键的是______。
（3）最外层有未参与成键的电子对的是______。
（4）既有σ键,又有π键的是______。
（5）某有机物的结构式如下所示：
则分子中有________个σ键,________个π键。
答案
（1）DE
（2）C （3）ABCF （4）F （5）7 3
解析 NH3中N原子与3个H原子形成3个σ键,还有一对不成键电子;
H2O中O原子与2个H原子形成2个σ键,还有两对不成键电子;
HCl中Cl原子与1个H原子形成1个σ键,还有三对不成键电子;
CH4中C原子与4个H原子形成4个σ键,所有价电子都参与成键,其分子构型为正四面体形;
C2H6中C原子分别与3个H原子及另1个C原子形成4个σ键,所有价电子都参与成键,C—H为极性键,C—C为非极性键;
N2中N原子与另1个N原子形成1个σ键,2个π键,还有一对不成键电子。
除共价单键全部为σ键外,双键中有一个为σ键,另一个为π键;
三键中有一个为σ键,另两个为π键,故该有机物分子中σ键总数为7,π键总数为3。
[基础过关]
题组一 共价键的形成与判断
1．下列说法正确的是（ ）
A．含有共价键的化合物一定是共价化合物
B．由共价键形成的分子一定是共价化合物
C．分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物
D．只有非金属原子间才能形成共价键
解析 在离子化合物中也有共价键,如NaOH;
由不同元素的原子形成的共价键分子是共价化合物,由相同元素的原子形成的共价键分子是单质,如H2、Cl2等;
对于D项,也存在金属元素的原子与非金属元素的原子间形成共价键的化合物,如AlCl3等。
2．下列各组物质中,所有化学键都是共价键的是（ ）
A．H2S和Na2O2B．H2O2和CaF2
C．NH3和N2D．HNO3和NaCl
解析 A项,Na2O2中既有离子键又有O—O共价键,不正确;
B项,CaF2中只有离子键,不正确;
D项,NaCl属于离子化合物,没有共价键。
3．已知：
X、Y、Z、W四种元素原子的电负性数值。
元素
X
Y
Z
W
电负性
2.5
3.5
1.2
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YB．X与W
C．Y与ZD．Y与W
解析 当两种元素原子的电负性相差很大时,形成的将是离子键;
当两种元素原子的电负性相差不大时,形成的将是共价键。
题组二 共价键的类型与特征
4．下列物质中σ键和π键数目比为1∶2的是（ ）
A．O2B．HCNC．CO2D．N2
解析 O2的结构式是O===O,分子中两个氧原子形成共价双键,分子中σ键和π键数目比为1∶1,A错误;
HCN的结构式是H—C≡N,分子中σ键和π键数目比为1∶1,B错误;
CO2的结构式是O===C===O,分子中σ键和π键数目比为1∶1,C错误;
N2的结构式是N≡N,分子中σ键和π键数目比为1∶2,D正确。
5．下列说法正确的是（ ）
A．所有的原子轨道都具有一定的伸展方向,因此所有的共价键都具有方向性
B．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
C．基态C原子有两个未成对电子,所以最多只能形成2个共价键
D．1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子,是由共价键的饱和性决定的
解析 只有2个s原子轨道重叠形成的共价键没有方向性,其他原子轨道重叠形成的共价键都有方向性,故A不正确;
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,不能说一定等于该元素原子的价电子数,故B不正确;
在形成CH4分子的过程中,碳原子2s轨道中的1个电子激发到2p空轨道,这样形成了4个未成对电子,C不正确;
N原子最外层2p轨道上共有3个未成对电子,1个N原子可以与3个H原子结合形成NH3,此时共价键饱和,D正确。
6．下列关于共价键的说法不正确的是（ ）
A．H2S分子中两个共价键的键角接近90°
的原因是共价键有方向性及S原子中p轨道的形状
B．N2分子中有一个σ键,两个π键
C．两个原子形成共价键时至少有1个σ键
D．在双键中,σ键不如π键稳定
题组三 σ键、π键的比较与判断
7．下列关于σ键和π键的说法中,不正确的是（ ）
A．s轨道与s轨道只能“头碰头”重叠而形成s sσ键
B．s轨道与p轨道只能“头碰头”重叠而形成s pσ键
C．p轨道与p轨道可以“肩并肩”重叠而形成p pσ键
D．p轨道与p轨道可以“肩并肩”重叠而形成p pπ键
解析 s轨道只能形成σ键;
p轨道与p轨道可“头碰头”重叠而形成p pσ键,也可“肩并肩”重叠而形成p pπ键。
8．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σ键而没有π键
C．气体单质中,一定有σ键,可能有π键
D．一般情况下,同一个分子中的σ键比π键更稳定些
解析 共价键中一定含σ键,则在分子中,化学键可能只有σ键,而没有π键,A正确;
原子形成分子,优先头碰头重叠,则先形成σ键,可能形成π键,B正确;
气体单质分子中,可能只有σ键,如Cl2,也可能既有σ键又有π键,如N2,但也可能没有化学键,如稀有气体,C错误;
π键不稳定,易断裂,则含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者,D正确。
9．关于σ键和π键的比较,下列说法不正确的是（ ）
A．σ键是轴对称的,π键是镜面对称的
B．σ键是“头碰头”式重叠,π键是“肩并肩”式重叠
C．σ键不能断裂,π键容易断裂
D．H原子只能形成σ键,O原子可以形成σ键和π键
解析 化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。
σ键较稳定,不易断裂,而不是不能断裂。
10．下列说法不正确的是（ ）
A．在CH2===CH—C≡N分子中含6个σ键,3个π键
B．2个原子形成的多重共价键中,只能有一个是σ键,而π键可以是一个或多个
C．s电子与s电子间形成的键一定是σ键,p电子与p电子间形成的键一定是π键
D．共价键一定有原子轨道的重叠
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。
σ键是轴对称,而π键是镜面对称。
分子中所有的单键都是σ键,双键中有一个σ键、一个π键。
[能力提升]
11．甲、乙、丙三种有机物的结构如下：
甲：
乙：
丙：
CH2==CHCN
（1）甲分子中有________个σ键,________个π键,________（填“有”或“没有”）非极性键。
（2）乙分子中每个碳原子形成________个σ键,________个π键。
（3）丙分子中σ键与π键的数目之比为________。
答案
（1）8 2 有
（2）3 1 （3）2∶1
解析
（1）甲分子中有3个C—Hσ键,2个C—Cσ键,2个C—Oσ键,1个O—Hσ键;
C==C和C==O中分别有1个π键;
有C==C、C==C非极性键。
（2）乙分子中C与O原子之间形成1个σ键和1个π键,C与两个Cl原子之间分别形成1个σ键。
（3）丙分子中含有1个C==C键,1个C≡N键,3个C—H键和1个C—C键,故丙分子中共有6个σ键和3个π键。
12．碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是_________________________
________________________________________________________________________。
答案 C有4个价电子且半径较小,难以通过得或失电子达到稳定结构
解析 在原子结构中,最外层电子小于4个的原子易失去电子,而碳原子的最外层是4个电子,且碳原子的半径较小,难以通过得或失电子达到稳定结构,所以通过共用电子对的方式,即形成共价键来达到稳定结构。
13．现有四种短周期元素A、B、C、D,已知：
①C、D在同一周期,A、B在同一主族;
②它们可以组成化合物A2C、B2C2、DC2、D2A4等;
③B的阳离子与C的阴离子的核外电子排布相同;
④B2C2同A2C或DC2反应都生成气体C2,B与A2C反应生成气体A2,A2与气体C2按体积比2∶1混合后点燃发生爆炸,其产物是一种常温下常见的无色无味的液体。
请回答下列问题：
（1）写出元素符号：
A________、B________、C________、D________。
（2）在A2C、B2C2、DC2和D2A4中,同时含有离子键和非极性共价键的化合物的电子式为________________________________________________________________________
________________;
按原子轨道重叠方式,其非极性键的类型是________。
化合物DC2的结构式__________。
（3）A2C分子的电子式____________,按原子轨道重叠方式,其共价键的类型是____________。
D2A4是平面形分子,其分子中含有______个σ键,______个π键。
（4）写出下列反应的化学方程式或离子方程式：
B2C2与A2C反应的化学方程式：
____________________________________________
________________________________________________________________________;
B2C2与DC2反应的化学方程式：
B与A2C反应的离子方程式：
______________________________________________
答案
（1）H Na O C
（2）
p pσ键 O===C===O
（3）
s pσ键 5 1
（4）2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
解析 由A2与气体C2按体积比2∶1混合后点燃能发生爆炸,其产物是一种常温下常见的无色无味的液体,可知该液体是H2O,A是H元素,C是O元素;
由B与A2C反应生成气体A2知,B是Na元素;
由B2C2同A2C或DC2反应都生成气体C2知,D是碳元素。
14．回答下列问题：
（1）1molCO2中含有的σ键数目为________。
（2）已知CO和CN－与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为________。
HCN分子内σ键与π键数目之比为________。
（3）肼（N2H4）分子可视为NH3分子中的一个氢原子被NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。
肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是：
N2O4（l）＋2N2H4（l）===3N2（g）＋4H2O（g）
ΔH＝－1038.7kJ·
mol－1
若该反应中有4molNH键断裂,则形成的π键有________mol。
（4）C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子,该分子中σ键与π键的个数比为________。
（5）1mol乙醛分子中含有σ键的数目为________个,1个CO（NH2）2分子中含有σ键的个数为________。
（6）CH4、NH3、H2O、HF分子中,共价键的极性由强到弱的顺序是________。
答案
（1）2NA
（2）1∶2 1∶1 （3）3 （4）5∶1
（5）6NA（或3.612×
1024） 7 （6）HF＞H2O＞NH3＞CH4
解析
（1）CO2分子内含有碳氧双键,双键中一个是σ键,另一个是π键,则1molCO2中含有的σ键为2NA。
（2）N2的结构式为N≡N,推知：
CO结构式为C≡O,含有1个σ键、2个π键;
CN－结构式为[C≡N]－,HCN的结构式为H—C≡N,HCN分子中σ键与π键均为2个。
（3）反应中有4molN—H键断裂,即有1molN2H4参加反应,生成1.5molN2,则形成的π键有3mol。
（4）设分子式为CmHn,则6m＋n＝16,解之得m＝2,n＝4,即C2H4,结构式为
。
单键为σ键,双键有1个σ键和1个π键,所以C2H4中共含有5个σ键和1个π键。
（5）乙醛和CO（NH2）2的结构简式分别为
故1mol乙醛中含有σ键6NA个,1个CO（NH2）2分子中含有7个σ键。
（6）两个成键原子的电负性差别越大,它们形成共价键的极性越就越大（或从非金属性强弱上来判断）。
由于电负性：
F>
O>
N>
C,因此四种元素与H形成的共价键的极性：
FH>
OH>
NH>
CH。
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