高中化学第二章分子结构与性质第一节共价键课时作业新人教版.docx

第一节 共价键目标导航1.了解共价键的主要类型键和键，说出键和键的明显差别和一般规律。2.能应用键参数键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。3.理解键能、键长、键角等键参数的概念。4.了解等电子原理、结合实例说明等电子原理的应用。一、共价键1概念和特征原子间通过共用电子对形成的化学键为共价键。特征2类型(按成键原子的原子轨道重叠方式分类)(1)键形成成键原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠而形成类型ss型HH的ss 键的形成sp型HCl的sp 键的形成pp型ClCl的pp 键的形成特征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；键的强度较大(2)键形成由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成pp 键pp 键的形成特征键的电子云具有镜像对称性，即每个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；键不能旋转；不如键牢固，较易断裂。(3)键、键的存在规律共价单键为键；共价双键中有一个键、一个键；共价三键，由一个键和两个键组成。【议一议】1观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构回答：乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个键和几个键组成？答案乙烷分子中由7个键组成；乙烯分子中由5个键和1个键组成；乙炔分子中由3个键和2个键组成。二、键参数键能、键长与键角1概念和特点概念特点键能气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量键能越大，键越稳定键长形成共价键的两个原子之间的核间距键长越短，键能越大，键越稳定键角分子内两个共价键之间的夹角表明共价键有方向性，决定分子的立体结构2.对物质性质的影响【议一议】2N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实？答案由教材表21中键能的数值可知：HFHOHN，而键长：HFHOH2ONH3，所以N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。三、等电子体1等电子原理原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的结构特征，它们的许多性质是相近的。2等电子体满足等电子原理的分子称为等电子体。如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体，它们的许多性质相似。【议一议】3写出常见的18电子微粒，讨论电子数相同的微粒与等电子体是否相同？答案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、价电子总数相同的微粒，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。一、共价键的类型键和键【例1】下列有关化学键类型的判断不正确的是()Ass 键与sp 键的对称性不同B分子中含有共价键，则至少含有一个键C已知乙炔的结构式为HCCH，则乙炔分子中存在2个键(CH)和3个键(CC)D乙烷分子中只存在键，即6个CH键和1个CC键都为键，不存在键答案C解析ss 键无方向性，sp 键轴对称，A项对；在含有共价键的分子中一定有键，可能有键，如HCl、N2等，B项对。单键都为键，乙烷分子结构式为，其6个CH键和1个CC键都为键，D项正确；共价双键中有一个为键，另一个为键，共价三键中有一个为键，另外两个为键，故乙炔(HCCH)分子中有2个CH 键，CC键中有1个键、2个键，C项错。规律总结1共价键2键和键的比较键类型键键原子轨道重叠方式沿键轴方向相对重叠沿键轴方向平行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变式训练1下列说法中不正确的是()A键比键重叠程度大，形成的共价键强B两个原子之间形成共价键时，最多有1个键C气体单质中，一定有键，可能有键DN2分子中有1个键，2个键答案C解析气体单质分子中，可能有键，如Cl2；可能有键，如N2；也可能没有化学键，如稀有气体。二、键参数键能、键长与键角【例2】关于键长、键能和键角，下列说法中不正确的是()A键角是描述分子立体结构的重要参数B键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关CC=C键等于CC键键能的2倍D因为OH键的键能小于HF键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强答案C解析键角是描述分子立体结构的重要参数，如H2O中两个HO键的键角为105，故H2O为V形分子，A项正确；键长的大小与成键原子的半径有关，如Cl的原子半径小于I的原子半径，ClCl键的键长小于II键的键长，此外，键长还和成键数目有关，如乙烯分子中C=C键的键长比乙炔分子中CC键的键长要大，B项正确；C=C键的键能为615 kJmol1，CC键的键能为347.7 kJmol1，二者不是2倍的关系，C项错误；OH键的键能为462.8 kJmol1，HF键的键能为568 kJmol1，OH键与HF键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定，O2、F2跟H2反应的能力依次增强，D项正确。规律总结共价键强弱的判断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多。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多。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。变式训练2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A族(除H外)和第A族元素的原子间可能形成共价键C水分子可表示为HOH，分子中键角为180DHO键的键能为467 kJmol1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为934 kJ答案B解析D项中，HO键键能为467 kJmol1，指的是气态基态氢原子和氧原子形成1 mol HO键时释放的最低能量，则拆开1 mol HO键形成气态氢原子和氧原子所需吸收的能量也为467 kJ，18 g H2O即1 mol H2O中含2 mol HO键，断开时需吸收934 kJ的能量形成气态氢原子和氧原子，再进一步形成H2和O2时，还需释放出一部分能量，故需知HH键和O=O键的键能，D项错误；查表知Li的电负性为1.0，I的电负性为2.5，其差值为1.5BrClF，电负性FClBrI，所以它们与H原子形成的氢化物分子的键能EHFEHClEHBrEH1。键能越大，化合物越难断裂成原子。4下列说法中能说明BF3分子中的4个原子位于同一平面的是()A任意两个BF键间的夹角相等B3个BF键键能相等C3个BF键键长相等D任间两个BF键间的夹角为120答案D解析键参数中，键能和键长是用于判断共价键稳定性的依据，而键角是判断分子立体构型的依据。3个BF键间的夹角均为120时，正好构成一个以B原子为中心的平面结构，因此4个原子共平面。5下面物质的分子中既有键，又有键的是()HClH2ON2H2O2C2H4C2H2A B C D答案D解析当两个原子间能形成多对共用电子对时，要先形成一个键，另外的原子轨道只能形成键，N2分子中有三个共价键：一个键，两个键，C2H4分子中两个碳原子之间有两个共价键；一个键，一个键；C2H2分子中碳碳原子之间有三个共价键：一个键，两个键。6某些共价键的键能数据如下表(单位：kJmol1)共价键键能HH436ClCl243BrBr193HCl432HI298II151NN946HO463HN393(1)把1 mol Cl2分解为气态原子时，需要_(填“吸收”或“放出”)_kJ能量。(2)由表中所列化学键形成的单质分子中，最稳定的是_，最不稳定的是_；形成的化合物分子中最稳定的是_，最不稳定的是_。(3)试通过键能数据估算下列反应的反应热：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H_。答案(1)吸收243(2)N2I2H2OHI(3)185 kJmol1解析本题主要考查键能的定义以及键能与化学键稳定性的关系。(1)键能是指气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量，新键形成释放能量，则旧键断裂必然吸收能量，根据能量守恒定律断开1 mol ClCl键吸收的能量等于形成1 mol ClCl键释放的能量。(2)键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，化学性质越稳定，因此最稳定的单质为N2，最不稳定的单质是I2，最稳定的化合物是H2O，最不稳定的化合物是HI。(3)HE(反应物键能之和)E(生成物键能之和)(4362432432)kJmol1185 kJmol1。 经典基础题1下列说法中正确的是()Ap轨道之间以“肩并肩”重叠可形成键Bp轨道之间以“头对头”重叠可形成键Cs和p轨道以“头对头”重叠可形成键D共价键是两个原子轨道以“头对头”方式重叠形成的答案C解析A项p轨道之间以“肩并肩”重叠形成的是键；B项p轨道之间以“头对头”重叠可形成键；D项形成共价键还可能是两个原子轨道以“肩并肩”重叠形成。2下列有关键的说法错误的是()A如果电子云图像是由两个s电子重叠形成的，即形成ss 键Bs电子与p电子形成sp 键Cp电子与p电子不能形成键DHCl分子里含一个sp键答案C解析p电子与p电子若“头碰头”重叠即形成pp 键。3下列分子中存在的共价键类型完全相同的是()ACH4与NH3 BC2H6与C2H4CH2与Cl2 DCl2与N2答案A解析A项中全是sp 键；B项中C2H6只存在键，而C2H4存在键和键；C项中H2中的键为ss 键，Cl2中的键为pp 键；D项与B项类似。4参考下表化学键的键能数据，判断下列分子中受热最稳定的是()化学键HHHFHClHBr键能/kJmol1436568431366A.H2 BHF CHCl DHBr答案B解析共价键的键能越大，越不容易被破坏，意味着化学键越稳定，分子也越稳定。5下列说法正确的是()A键角决定了分子的结构B共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定CCH4、CCl4中键长相等，键角不同DC=C中的键能是CC中的键能的两倍答案B解析分子结构是由键角和键长共同决定的，A项错。CH4、CCl4分子均为正四面体型，它们的键角相同，键长不等，C错。C=C中的双键由一条键和一条键构成，通常而言键键能大于键键能，故C=C中的键能应小于CC键键能的两倍，D错。6N2的结构可以表示为，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示键，下列说法中不正确的是()AN2分子与CO分子中都含有三键BCO分子与N2分子中的键并不完全相同CN2与CO互为等电子体DN2与CO的化学性质相同答案D解析从题图可以看出，N2分子与CO分子中均含有一个键和两个键，所以二者都含有三键，A项正确；N2分子中的键是由每个氮原子各提供两个p电子以“肩并肩”方式形成的，而CO分子中的一个键是由氧原子单方面提供电子对形成的，B项正确；N2与CO的原子总数和价电子总数均相同，互为等电子体，二者化学性质相似，但并不完全相同，C项正确，D项错误。7下列说法中正确的是()A在气体单质分子中，一定含有键，可能含有键B烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中只含键而烯烃含有键C等电子体结构相似，化学性质相同D共价键的方向性决定了原子在形成分子时相互结合的数量关系答案B解析在单质分子中，可能存在键(如H2、Cl2)、键(如N2分子中存在键、键)，而稀有气体为单原子分子，不存在化学键，A项错误；烯烃中含有碳碳双键，其中一个是键，因键易断裂，故化学性质较活泼，B项正确；等电子体结构相似，但化学性质不同，C项错误；共价键的方向性决定分子的立体构型，饱和性决定分子中各原子的数量关系，D项错误。8能够用键能的大小作为主要依据来解释的是 ()A常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液态B硝酸是挥发性酸，而硫酸、磷酸是难挥发性酸C稀有气体一般难发生化学反应D空气中氮气的化学性质比氧气稳定答案D解析共价分子构成物质的状态与分子内共价键的键能无关；物质的挥发性与分子内键能的大小无关；稀有气体是单原子分子，无化学键，难发生化学反应的原因是它们的价电子已达稳定结构；氮气比氧气稳定是由于N2分子中共价键的键能(946 kJmol1)比O2分子中共价键的键能(497.3 kJmol1)大，在化学反应中更难断裂。9有以下物质：HF，Cl2，H2O，N2，C2H4，C2H6，H2O2，HCN(HCN)。(1)只含有极性键的是_。(2)只含有非极性键的是_。(3)既有极性键，又有非极性键的是_。(4)只有键的是_。(5)既有键，又有键的是_。答案(1)(2)(3)(4)(5)解析根据同种原子形成的共价键是非极性键，不同种原子形成的共价键是极性键，共价单键是键，双键中一个是键、另一个是键，共价三键由一个键、两个键组成，进行分析、判断。能力提升题10现有四种短周期元素A、B、C、D，已知：C、D在同一周期，A、B在同一主族；它们可以组成化合物A2C、B2C2、DC2、D2A4等；B的阳离子与C的阴离子的核外电子排布相同；B2C2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21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：(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_个键，_个键。(4)写出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)HNaOC(2)NaO,O,2Napp 键O=C=O(3)HO,Hsp 键51(4)2Na2O22H2O=4NaOHO22Na2O22CO2=2Na2CO3O22Na2H2O=2Na2OHH2解析由A2与气体C2按体积比21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。11已知下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的最低能量(kJ)。物质能量(kJ)Cl2243Br2193I2151H2436HF565HCl431HBr363HI297根据表中数据回答问题：(1)下列物质本身具有的能量最低的是_。AH2 BCl2 CBr2 DI2(2)下列氢化物中，最稳定的是_。AHF BHCl CHBr DHI(3)X2H2=2HX(X代表F、Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应？_。(4)相同条件下，X2分别与H2反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是_。2 mol Cl2在一定条件下与等物质的量的H2反应，放出或吸收的热量是_kJ。(5)若无上表中的数据，你能正确回答出问题(4)的第一问吗？_；你的理由是_。答案(1)A(2)A(3)放热反应(4)F2366(5)能生成物越稳定，放出的热量就越多，在HX中，HF最稳定解析能量越低越稳定，破坏其中的化学键需要的能量就越多，形成其中的键时放出的能量也越多。12下列粒子：N2、CO2、NH3、N2O、O2、NO2、NO和CO。(1)互为等电子体的粒子有_。(2)过量Mg可以在N2O中燃烧，写出反应的化学方程式_。答案(1)N2和CO，CO2和N2O(2)4MgN2OMg3N2MgO解析(1)根据等电子体的概念：等原子数、等价电子数进行判断。(2)据(1)问中N2O和CO2为等电子体，利用等电子原理推出其结构和性质相似，再联想Mg在CO2中燃烧的反应原理，即可得出答案，还要注意“过量”二字。13有A、B、C、D、E、F六种元素，已知：它们位于三个不同短周期，核电荷数依次增大。E元素的电离能数据见下表(kJmol1)：I1I2I3I44964 5626 9129 540B与F同主族。A、E分别都能与D按原子个数比11或21形成化合物。B、C分别都能与D按原子个数比11或12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)B2A2分子中存在_个键，_个键。(3)人们通常把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于计算化学反应的反应热(H)，化学反应的H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下表列出了上述部分元素形成的化学键的键能：化学键FDFFBBFBCDDD键能/kJmol1460176347.7347745497.3试计算1 mol F单质晶体燃烧时的反应热H_(要写单位)。答案(1)NaHCO3CH3COONa(或其他有机酸的盐)(2)32(3)990.7 kJ/mol解析由题意可知，E为碱金属，能与D形成11或21的化合物，说明D为O，E为Na，A为H。B、C与O形成11或12的化合物，则B为C，C为N。B与F同主族，F为Si。(1)H、C、O、Na四种元素可组成NaHCO3或CH3COONa等盐。(2)一个C2H2分子中含有1个三键和2个单键，有3个键和2个键。(3)反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和。H2176 kJ/mol497.3 kJ/mol4460 kJ/mol990.7 kJ/mol。14有三种物质AC2、B2C2、AD4，元素A的最高正价和负价绝对值相等；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