化学人教版高中选择性必修二（2019年新编）第05讲共价键讲义

第05第05讲共价键考点导航考点导航知识精讲知识精讲知识点一：一、共价键1．共价键的概念和特征原子间通过所形成的相互作用。微点拨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。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。【答案】共用电子对2．共价键的类型(按成键原子的原子轨道重叠方式分类)(1)σ键形成由成键原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠形成类型s­s型s­p型p­p型特征以形成化学键的两原子核的为轴做旋转操作，共价键的电子云的图形，这种特征称为(2)π键形成由两个原子的p轨道“”重叠形成p­pπ键特征π键的电子云形状与σ键的电子云形状有明显差别：每个π键的电子云由两块组成，它们互为，这种特征称为；π键旋转；不如σ键，较易(3)判断σ键、π键的一般规律共价单键为键；共价双键中有一个键，另一个是键；共价三键由一个键和两个键构成。【答案】连线不变轴对称肩并肩镜像镜面对称不能牢固断裂σσπσπ【即学即练1】1．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【答案】D【解析】A．分子中可只含σ键，但含π键时一定含σ键，则σ键一般能单独形成，而π键一般不能单独形成，A正确；B．σ键为球对称，π键为镜面对称，则σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转，B正确；C．双键、三键中均只含1个σ键，其余为π键，则碳碳双键中有一个σ键，一个π键，碳碳三键中有一个σ键，两个π键，C正确；D．三种分子中分别含C-C、C=C、C≡C键和C-H键，所以σ键也包含C-H键，且碳原子与碳原子之间的键长、键能均不相同，D错误；答案选D。2．下列分子中既含键，又含键的是A．① B．② C．③ D．④【答案】D【解析】A．水中只含键，A错误；B．乙醇中只含键，B错误；C．氨气中只含键，C错误；D．乙醛中含醛基，存在碳氧双键，既含键，又含键的，D正确；故选D。3．下列物质中含有非极性共价键的是A． B． C． D．【答案】B【解析】A．中碳原子和氧原子之间存在极性共价键，A不选；B．中只有F-F非极性键，B选；C．中只存在镁离子和氯离子之间的离子键，C不选；D．中只存在极性共价键，D不选；故选：B。知识点二：二、键参数——键能、键长与键角1．键能(1)键能是指中1mol化学键解离成所吸收的能量。键能的单位是。键能通常是条件下的标准值。例如，H—H的键能为436.0kJ·mol—1。【答案】气态分子气态原子kJ·mol－1298.15K、101kPa(2)下表中是H—X的键能数据共价键H—FH—ClH—BrH—I键能/(kJ·mol－1)568431.8366298.7①若使2molH—Cl断裂为气态原子，则发生的能量变化是。②表中共价键最难断裂的是，最易断裂的是。③由表中键能数据大小说明键能与分子稳定性的关系：HF、HCl、HBr、HI的键能依次，说明四种分子的稳定性依次，即HF分子最稳定，最分解，HI分子最不稳定，最分解。【答案】吸收863.6_kJ的能量H—FH—I减小减弱难易2．键长(1)键长是构成化学键的两个原子的，因此决定化学键的键长，越小，共价键的键长越短。(2)键长与共价键的稳定性之间的关系：共价键的键长越短，往往键能越，表明共价键越。(3)下列三种分子中：①H2、②Cl2、③Br2，共价键的键长最长的是(填序号，下同)，键能最大的是。【答案】核间距原子半径大稳定③①3．键角(1)键角是指。在多原子分子中的键角是一定的，这表明共价键具有性。键角是描述分子的重要参数。(2)根据空间结构填写下列分子的键角：分子空间结构键角实例正四面体形CH4、CCl4平面形苯、乙烯、BF3三角锥形NH3V形(或角形)H2O直线形CO2、CS2、CH≡CH【答案】在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角方向空间结构109°28′120°107°105°180°【即学即练2】1．现代无机化学对硫一氮化合物的研究是最为活跃的领域之一。如图是已经合成的最著名的硫一氮化合物的分子结构。下列说法正确的是A．该物质的分子式为SNB．该物质的分子中既含有极性键又含有非极性键C．分子中所有共价键的键长一定相等D．该物质与化合物互为同素异形体【答案】B【解析】A．由题图知该物质的分子式为，故A错误；B．非极性键由同种元素的原子间形成、极性键通常由不同种元素的原子间形成，由图可知，该物质的分子中既有极性键又有非极性键，故B正确；C．S原子半径大于N，键长：，故C错误；D．由同种元素形成的不同单质互为同素异形体，和都是化合物，故D错误；答案选B。2．键长是描述共价键的物理量之一，下列各项中的距离属于键长的是A．水分子中两个氢原子核之间的距离B．氯气分子中两个氯原子核之间的距离C．氩气中两个相邻氩原子核间的距离D．分子中两个氧原子核之间的距离【答案】B【解析】A．键长是成键原子间的核间距，水分子中两个氢原子不成键，A错误；B．氯气分子中两个氯原子间形成共价键，两个氯原子核之间的距离属于键长，B正确；C．氩气中两个相邻氩原子不成键，C错误；D．分子中两个氧原子不成键，D错误；故答案选B。3．能说明分子中的4个原子在同一平面的理由是A．键之间的夹角为 B．键为键C．3个键的键能相同 D．3个键的键长相等【答案】A【解析】A．键之间的夹角为，3个B-F键的夹角和为360°，能证明BF3是平面结构，说明BF3分子的4个原子在同一平面，A正确；B．键为键即为共价单键，不能证明BF3为平面结构，即不能证明BF3分子的4个原子在同一平面，B错误；C．3个键的键能相同，不能证明BF3为平面结构，即不能证明BF3分子的4个原子在同一平面，C错误；D．3个键的键长相等，不能证明BF3为平面结构，即不能证明BF3分子的4个原子在同一平面，D错误；答案选A。4．下列有关共价键的键参数的说法不正确的是A．、、分子中的键角依次增大B．HF、、分子中的键长依次增长C．、、分子中的键能依次减小D．分子中共价键的键能越大，分子的熔、沸点越高【答案】D【解析】A．三者的键角分别为、、，依次增大，A正确；B．因为F、Cl、Br的原子半径依次增大，故与H形成的共价键的键长依次增长，B正确；C．O、S、Se的原子半径依次增大，故与H形成的共价键的键长依次增长，键能依次减小，C正确；D．分子的熔、沸点与分子间作用力有关，与共价键的键能无关，D错误；故选D。易易错精析1．为什么两个氢原子形成氢分子，两个氯原子形成氯分子，而不是3个或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，而不是以其他的原子个数比相结合呢？【细剖精析】氢原子和氯原子都有一个未成对电子，从分子的形成过程来看，只有未成对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。2．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<Cl2。3．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。4．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：F<Cl<Br<I，故键长：H—F<H—Cl<H—Br<H—I，键能：H—F>H—Cl>H—Br>H—I，稳定性：HF>HCl>HBr>HI。5．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。6．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。能力拓展能力拓展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CO2O=C=O180°直线形NH3107°三角锥形H2O105°V形BF3120°平面三角形CH4109°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。分层提分分层提分题组A基础过关练1．下列物质中，既有离子键，又有极性共价键的是A．KCl B．NH4Cl C．H2O D．Na2O2【答案】B【解析】A．氯化钾中只含离子键，A不符合题意；B．氯化铵中含有铵根和氯离子形成的离子键，含有氮原子和氢原子形成的极性共价键，B符合题意；C．水中只含氧原子和氢原子形成的极性共价键，C不符合题意；D．过氧化钠中不含极性共价键，D不符合题意；综上所述答案为B。2．下表物质与其所含化学键类型、所属化合物类型完全正确的一组是()选项ABCD物质MgCl2CO2HClNaOH化学键类型离子键、共价键共价键离子键离子键化合物类型离子化合物共价化合物离子化合物离子化合物A．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】A．氯化镁中只含有氯离子和镁离子形成的离子键，故A错误；B．CO2只含碳原子和氧原子形成的共价键，属于共价化合物，故B正确；C．HCl中只含氢原子和氯原子形成的共价键，属于共价化合物，故C错误；D．NaOH中除含有离子键外，还含有氧原子和氢原子形成的共价键，故D错误；综上所述答案为B。3．下列变化过程中，只破坏共价键的是A．I2升华 B．NaCl熔化C．从NH4HCO3中闻到了刺激性气味 D．HCl溶于水得盐酸【答案】D【解析】A．I2升华只破坏分子间作用力，故A不选；B．NaCl熔化电离出钠离子和氯离子，离子键被破坏，故B不选；C．NH4HCO3分解产生NH3、H2O和CO2，因此有刺激性气味气体产生，过程中既破坏离子键，又破坏共价键，故C不选；D．HCl溶于水电离成H+和Cl-，只破坏共价键，故D选；故选D。4．下列过程没有发生化学键变化的是A．生石灰投入水中 B．Cl2通入水中C．冰融化成水 D．高锰酸钾固体受热分解【答案】C【解析】A．生石灰投入水中生成氢氧化钙，有化学键的断裂和形成，A错误；B．Cl2通入水中生成盐酸和次氯酸，有化学键的断裂和形成，B错误；C．冰融化成水是状态的变化，化学键不变，C正确；D．高锰酸钾固体受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，有化学键的断裂和形成，D错误；答案选C。5．下列关于共价键的说法正确的是A．共价键只存在于非金属原子间B．两个原子形成共价键时，原子之间只能存在一对共用电子对C．两个原子形成共价键时，每个原子周围都有8个电子D．共价键是通过共用电子对形成的一种相互作用【答案】D【解析】A．共价键不只存在于非金属原子间，例：AlCl3中存在共价键，是共价化合物，A错误；B．两个原子形成共价键时，原子之间可能存在多对共用电子对，例：O2、N2，B错误；C．两个原子形成共价键时，不是每个原子周围都有8个电子，例：HF，H原子周围只有2个电子，C错误；D．通常情况下，吸引电子能力相同(或相近)的原子之间通过共用电子形成共价键，D正确；故答案选D。6．根据表列出的各化学键的键能数据，判断如下分子中最稳定的是化学键H-HH-ClH-ICl-ClBr-Br键能(kJ/mol)436431299247193A．Cl2 B．HCl C．Br2 D．H2【答案】D【解析】分子中，键能越小，分子越不稳定，从表中读出键能最小的是溴，D满足；故选D。7．下列说法中不正确的是（）A．σ键比π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【答案】C【解析】A.

σ键是头碰头的重叠，π键是肩并肩的重叠，σ键比π键重叠程度大，σ键比π键稳定，故A正确；B.两个原子间只能形成1个σ键，两个原子之间形成双键时，含有一个σ键和一个π键，两个原子之间形成三键时，含有一个σ键和2个π键，故B正确；C.单原子分子中没有共价键，如稀有气体分子中不存在σ键，故C错误；D.两个原子之间形成三键时，含有一个σ键和2个π键，N2分子中含有一个三键，即有一个σ键，2个π键，故D正确。故选C。8．下列分子中，既含有σ键，又含有π键的是()A．CH4 B．HCl C．CH2===CH2 D．F2【答案】C【解析】A.CH4中只存在C—H键，仅含σ键；B.HCl中存在H—Cl键，仅含σ键；C.CH2=CH2中含C—H键和C=C键，C—H键为σ键，C=C键中既有σ键又有π键；D.F2中含F—F键，仅含σ键；答案选C。题组B能力提升练1．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【答案】D【解析】A．分子中可只含σ键，但含π键时一定含σ键，则σ键一般能单独形成，而π键一般不能单独形成，A正确；B．σ键为球对称，π键为镜面对称，则σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转，B正确；C．双键、三键中均只含1个σ键，其余为π键，则碳碳双键中有一个σ键，一个π键，碳碳三键中有一个σ键，两个π键，C正确；D．三种分子中分别含C-C、C=C、C≡C键和C-H键，所以σ键也包含C-H键，且碳原子与碳原子之间的键长、键能均不相同，D错误；答案选D。2．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【答案】C【解析】A．中含有键，因此分子中所含键的物质的量为，A项错误；B．根据的结构可知，是由极性键构成的，B项错误；C．两成键原子之间最多形成1个键，双键中有1个键、1个键，因此乙烯分子中含有键和键，C项正确；D．C2H2分子中所含的碳碳三键是非极性键，D项错误；故选：C。3．下列说法中正确的是A．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强B．P4和CH4都是正四面体型分子且键角都为109.5°C．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构D．NO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构【答案】A【解析】A．NH3分子中未成键的孤电子对为，未成键的电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力，它对成键电子的排斥作用较强，A正确；B．P4和CH4都是正四面体型分子，甲烷中碳原子位于正四面体的体心，键角都为109.5°；白磷P-P的夹角为60°，B错误；C．NH中N原子为sp3杂化，无孤电子对，离子呈正四面体结构，C错误；D．NO2、BF3为缺电子分子，NCl3中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构，D错误；答案选A。4．下列物质的变化过程中，化学键没有被破坏的是A．碘升华 B．氯化钠受热熔化C．金属汞汽化 D．氯化氢溶于水【答案】A【解析】A．碘升华，分子间距离增大，碘分子没变，化学键没有被破坏，只破坏范德华力，故选A；B．氯化钠是离子晶体，受热熔化，破坏离子键，故不选B；C．汞是金属晶体，金属汞汽化，破坏金属键，故不选C；

D．氯化氢溶于水，电离出氢离子和氯离子，H-Cl键被破坏，故不选D；选A。5．下列叙述中，不正确的是A．含有共价键的物质一定是共价化合物 B．H2O2中既含有极性键又含有非极性键C．CaO和NaCl晶体熔化时要破坏离子键 D．H2SO4在熔融态不导电，属于分子晶体【答案】A【解析】A．含有共价键的物质不一定是共价化合物，如氢氧化钠是离子化合物，氢氧化钠含有共价键，故A错误；

B．H2O2的结构式是H-O-O-H，既含有极性键又含有非极性键，故B正确；C．CaO和NaCl都是离子化合物，晶体熔化时要破坏离子键，故C正确；

D．H2SO4是共价化合物，在熔融态不导电，属于分子晶体，故D正确；选A。6．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【答案】C【解析】A．有机化合物的共价键有两种基本类型：σ键和π键，原子轨道以“头碰头”的形式相互重叠，形成σ键，原子轨道以“肩并肩”的形式相互重叠，形成π键，A正确；B．由于不同成键原子间电负性的差异，共用电子对会发生偏移，电负性差异越大，共用电子对偏移的程度越大，在反应中共价键越容易发生断裂，B正确；C．乙醇分子与钠反应时断裂的是羟基中的氢氧键，C错误；D．共价键的断裂需要吸收能量，而且有机化合物分子中共价键的断裂位置存在多种可能，因此相对无机反应，有机反应一般反应速率较慢，副反应较多，产物比较复杂，D正确；答案选C。7．下列有关说法不正确的是A．、、分子中的键角依次增大B．、、分子中的键长依次增大C．、、分子中的键能依次减小D．、、分子的稳定性依次减弱【答案】A【解析】A．、、分别为正四面体形(109°28′)、三角锥形(107°)、直线形(180°)，故A错误；B．原子半径越大，形成的共价键的键长越大，Cl、Br、I的原子半径依次增大，所以与H形成的共价键的键长依次增大，故B正确；C．非金属性越强，形成的共价键越稳定，共价键的键能越大，则、、分子中的键能依次减小，故C正确；D．非金属性O>P>Si，则简单氢化物的稳定性：H2O>PH3>SiH4，故D正确；故选：A。8．人们常用HX表示卤化氢(x代表F、Cl、Br、I)，下列说法中，正确的是A．HX中共价键的电子云是轴对称的 B．H-F形成的是p-pσ键C．H-F的键长是H-X中最长的 D．H-F的