考点5-共价键(解析版)

考点5共价键【核心考点梳理】考点一、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(即原子轨道重叠)产生的强烈作用。2．共价键的特征(1)饱和性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)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，原子轨道重叠的越多，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。如图所示。考点二、共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)1．σ键形成由两个原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠形成类型s-s型s-p型p-p型特征以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称；σ键的强度较大2.π键形成由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成p-pπ键特征π键的电子云具有镜面对称性，即每个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；π键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂3.判断σ键、π键的一般规律共价单键为σ键；共价双键中有一个σ键、一个π键；共价三键由一个σ键和两个π键组成。【核心归纳】共价键的分类eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(按共用电子对的数目\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(共价单键——σ键,共价双键——1个σ键、1个π键,共价三键——1个σ键、2个π键)),按电子云重叠方式\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(σ键\o(→,\s\up7(特征))电子云呈轴对称,π键\o(→,\s\up7(特征))电子云呈镜面对称))))【必备知识基础练】1．（2021·吉林·梅河口市第五中学高二期中）火药制备是我国古代闻名世界的化学工艺，原理为。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是A．K+的结构示意图：B．在元素周期表中K元素、S元素均在p区C．O元素位于周期表中第二周期第IVA族D．CO2的结构式为：O=C=O且σ键与键个数比为1:1【答案】D【详解】A．K+的质子数为19、核外电子数为18，其离子结构示意图为，故A错误；B．K位于第ⅠA族，位于s区，S位于第ⅥA族，在p区，故B错误；C．O位于第二周期ⅥA族，故C错误；D．1个双键含1个σ键和1个键，故CO2的σ键与键个数比为1:1，故D正确；故选D。2．（2021·辽宁实验中学高二阶段练习）下列说法正确的是A．原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的B．电子的运动状态可从能层、能级、轨道3个方面进行描述C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键D．1个乙烯分子中含有4个σ键，1个π键【答案】A【详解】A．原子轨道和电子云都用来描述电子运动状态而不是表示电子运动轨迹，即都是用来形象描述电子运动状态的，故A正确；B．决定电子运动状态有四个量：主量子数、角量子数、磁量子数、自旋量子数，所以电子的运动状态可从能层、能级、轨道、自旋方向4个方面进行描述，故B错误；C．气体单质中，不一定有σ键，例如稀有气体，可能有π键，例如氮气等，故C错误；D．乙烯的结构简式为CH2=CH2，1个乙烯分子中含有5个σ键，1个π键，故D错误；故选A。3．（2021·辽宁沈阳·高二阶段练习）下列关于σ键和π键的说法中，错误的是A．所有的σ键的强度都比π键大B．σ键是原子轨道“头碰头”式重叠，π键是原子轨道“肩并肩”式重叠C．s—sσ键与s—pσ键的电子云形状的对称性相同D．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转【答案】A【详解】A．一般情况下，σ键的强度比π键大，但也有特殊情况，如N≡N中σ键的强度比π键小，A错误；B．σ键电子云重叠程度较大，是原子轨道“头碰头”式重叠，π键电子云重叠程度较小，是原子轨道“肩并肩”式重叠，B正确；C．σ键有方向性，；两个成键原子必须沿着对称轴方向接近，才能达到最大重叠，s—sσ键与s—pσ键都是轴对称的，C正确；D．σ键为单键，可以绕键轴旋转，π键在双键、叁键中存在，不能绕键轴旋转，D正确；答案选A。4．（2021·辽宁沈阳·高二阶段练习）下列分子中存在的共价键类型完全相同(从σ键、π键的形成方式角度分析)的是A．CH4与C2H2 B．H2O与HClC．H2与Cl2 D．Cl2与N2【答案】B【分析】根据单键为σ键，双键和三键中既有σ键又有π键，结合分子结构判断。【详解】A．CH4分子中存在s－pσ键，C2H2分子中存在σ键和π键，所以共价键类型不完全相同，故A错误；B．H2O与HCl都含有H原子，分子中的共价键均是s电子云与p电子云形成的s－pσ键，故B正确；C．H2分子中存在s—sσ键，Cl2分子中存在p—pσ键，所以共价键类型不完全相同，故C错误；D．Cl2分子中只有单键，全部为σ键，N2分子中有三键既有σ键又有π键，所以共价键类型不完全相同，故D错误。故选B。5．（2021·全国·高二课时练习）香蕉是我们喜爱的水果之一，香蕉产于南方，到北方之前是未成熟的，但买到的却是成熟的香蕉，这是因为喷洒了催熟剂的缘故。其中乙烯就是一种常用的催熟剂，下列对于乙烯中化学键的分析中正确的是A．在乙烯分子中有一个σ键、一个π键B．乙烯在发生加成反应时，断裂的是碳原子间的σ键C．乙烯可以在一定条件下制得氯乙烯，在该过程断裂的是C-Hσ键D．乙烯分子中的σ键关于镜面对称【答案】C【详解】A．在乙烯分子中存在4个C—Hσ键和1个C—Cσ键，同时还含有1个C—Cπ键，A项错误；B．由于σ键要比π键稳定，故乙烯在发生加成反应时断裂的是C—Cπ键，B项错误；C．由乙烯制得氯乙烯可看作是乙烯中的一个氢原子被氯原子取代，故断裂的是C—Hσ键，C项正确；D．σ键是轴对称，D项错误。故选C。6．（2021·全国·高二课时练习）下列有机化合物中σ键与π键个数比为3∶2的是A．CH3CH3 B．CH2=CH2C．CH≡CH D．CH4【答案】C【详解】A．CH3CH3中有7个σ键，没有π键，故A不符合题意；B．CH2=CH2中有5个σ键，1个π键，故B不符合题意；C．CH≡CH中有3个σ键，2个π键，故C符合题意；D．CH4中有4个σ键，没有π键，故D不符合题意。综上所述，答案为C。7.(1)指出下图所表示的共价键类型的名称,并列举含有该共价键的一种物质,写出其分子式。①键,;

②键,;

③键,;

④键,;

⑤键,。

(2)某有机化合物分子的结构简式为CH2CHCOOH,该分子中有个σ键,个π键,有种极性键,(填“有”或“没有”)非极性键。

【答案】(1)①s-sσH2②s-pσHCl③p-pσCl2④pz-pzπN2⑤py-pyπN2(2)824有【解析】(2)分子中有3个C—Hσ键、2个C—Cσ键、2个C—Oσ键、1个O—Hσ键;CC和CO中分别有1个π键;有C—H、CO、C—O、O—H4种极性键;含有CC、C—C非极性键。【关键能力提升练】8．（2021·北京·101中学高二期末）σ键可由两个原子的s轨道、一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以及一个原子的p轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠而成。则下列分子中的σ键是由一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是A．H2 B．HF C．Cl2 D．F2【答案】B【详解】A．基态H原子的核外电子排布式为1s1，H2分子中的σ键是由一个H原子的s轨道和另一个H原子的s轨道以“头碰头”方式重叠而成，A不符合题意；B．基态H原子的核外电子排布式为1s1，基态F原子的核外电子排布式为1s22s22p5，HF分子中的σ键是由一个H原子的s轨道和一个F原子的p轨道以“头碰头”方式重叠而成，B符合题意；C．基态Cl原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，Cl2分子中的σ键是由一个Cl原子的p轨道和另一个Cl原子的p轨道以“头碰头”方式重叠而成，C不符合题意；D．基态F原子的核外电子排布式为1s22s22p5，F2分子中的σ键是由一个F原子的p轨道和另一个F原子的p轨道以“头碰头”方式重叠而成，D不符合题意；选B。9.(双选)下列说法正确的是()A.1molCnH2n+2分子中含有(3n+1)mol共价键B.Na2O2和Na2O晶体中阳离子与阴离子的数目比相同,化学键类型也相同C.只含有非金属元素的化合物不一定只有共价键D.电负性之差小于1.7的两种元素的原子间一定形成共价键【答案】AC【解析】烷烃分子中只有C—C和C—H,1个CnH2n+2分子中含有(n-1)个C—C和(2n+2)个C—H,A项正确;Na2O2和Na2O中Na+与、Na+与O2-数目比均为2∶1,但Na2O2中有非极性键而Na2O中无共价键,B项不正确;NH4Cl等铵盐中含有离子键,C项正确;电负性之差小于1.7的Na与H、K与H等均形成离子键,D项不正确。10.具有下列电子排布式的原子中,不能形成π键的是 ()A.1s22s22p63s23p4 B.1s22s22p3C.1s22s22p63s1 D.1s22s22p2【答案】C【解析】四种原子分别是S、N、Na、C,其中Na是活泼金属,在化学反应中易失去一个电子,形成的是离子键,而π键是共价键中的一种。11.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【答案】D【解析】共价键形成时,原子轨道首先以“头碰头”的方式重叠形成σ键,然后才可能以“肩并肩”的方式重叠形成π键,故B、C正确,D错误;从原子轨道重叠程度看,π键的重叠程度比σ键的重叠程度小,故π键的稳定性比σ键小,易被破坏,是化学反应的积极参与者,A正确。12.防晒霜之所以能有效地减轻紫外线对人体的伤害,是因为其有效成分的分子中含有π键,这些分子中的π键电子可以在吸收紫外线后被激发,从而阻挡部分紫外线对皮肤的伤害。下列物质没有防晒效果的是 ()A.氨基苯甲酸B.羟基丙酮C.肉桂酸()D.酒精【答案】D【解析】π键只存在于不饱和键中,A、B、C项物质分子中均含有π键,而酒精分子中无不饱和键,不含有π键,故酒精没有防晒效果,D项符合题目要求。13.分析下列化学式中画有横线的元素,选出符合要求的物质填空(填序号)。A.NH3B.H2OC.HClD.CH4E.C2H6F.N2(1)所有的价层电子都参与形成共价键的是;

(2)只有一个价层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。

【答案】(1)D、E(2)C(3)A、B、C、F(4)F【解析】NH3分子中N与3个H形成3个σ键,还有一对未成键电子;H2O分子中O与2个H形成2个σ键,还有两对未成键电子;HCl分子中Cl与1个H形成1个σ键,还有三对未成键电子;CH4分子中C与4个H形成4个σ键,碳原子的4个价电子全部参与成键;C2H6分子中C分别与3个H及另1个C形成4个σ键,碳原子的4个价电子都参与成键;N2分子中两个N原子之间形成1个σ键,2个π键,还各有一对未成键电子。14.(1)判断1mol下列含碳化合物中σ键的数目。①CO2;②乙醛;

③CH3COOH;④CO(NH2)2。

(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分子中σ键与π键数目之比为。

(3)C、H元素形成的某化合物分子中共有16个电子,该分子中σ键与π键的个数比为。

【答案】(1)①2NA(或1.204×1024)②6NA(或3.612×1024)③7NA(或4.214×1024)④7NA(或4.214×1024)(2)1∶21∶1(3)5∶1【解析】(1)4种化合物的结构简式或结构式分别为OCO,,,,双键中有一个σ键和一个π键,单键全部是σ键。(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分子结构式为H—C≡N,HCN分子中σ键与π键均为2个。(3)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,所以一个C2H4分子中共含有5个σ键和1个π键。【学科素养拔高练】15.a、b、c、d是四种由短周期元素构成的中性粒子,它们都有14个电子,且都是通过共价键形成的物质。回答下列问题:(1)a是单核粒子,a单质可用作半导体材料,a粒子的电子排布式为。

(2)b是双核粒子,常温下为无色无味气体。b的化学式为,人吸入气体b后容易引起中毒,是因为而使人中毒。

(3)c是双核粒子且是一种单质,写出其电子式:。c分子中所含共价键的类型为(填“极性键”或“