2025年人教版高二化学寒假预习：共价键

第01讲共价键

模块导航学习目标

模块一思维导图串知识1.认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键，知道根据

模块二基础知识全梳理(吃透教材)原子轨道的重叠方式，共价键可分为。键和n键等类

模块三核心考点精准练型。

模块四小试牛刀过关测2.了解共价键具有饱和性和方向性。

3.知道键能、键长和键角的定义，能用键能、键长、键

角等说明简单分子的某些性质。

模块一思维导图串知识

「［概念和特征

------------------r0键的形成和特征

r按原子轨道重叠方式H----------------------(

1TI键的形成和特征

类型--按共用电子对数一单键、双键、三键

共价键-I

q按电荷分布是否均匀K非极性键、极性键

d键能:

i［键参数键长1

L键角

模块二基础知识全梳理

陋S【学习新知】

知识点一共价键

1.共价键

(1)原子间通过共用电子对所形成的相互作用。本质是电子云(或原子轨道)的重叠。

(2)共价键的特征：

共价键具有饱和性和方向性，饱和性决定分子的组成，方向性决定分子的空间结构。

2.共价键的类型

⑴©键

形成由两个原子的S轨道或p轨道“头碰头”重叠形成

S-S型

H—H的s-s。键的形成

HClHClHC1

类型s-p型

H—C1的s-p。键的形成

ClClClClCl2

P-P型QeyoQCXo。

Cl—Cl的p-p。键的形成

①以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键的电子云

特征的图形不变，这种特征称为轴对称；

②o键的强度较大。

(2)71键

形成由两个原子的P轨道“肩并肩”重叠形成

p-p型

P-P7T键的形成

①每个兀键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称；

特征

②兀键不能旋转；不如。键牢固，比较容易断裂。

【交流讨论】下面是乙烷、乙烯、乙快的球棍模型和空间填充模型:

N2MC

Qg舐6

乙烷乙烯乙烘

i.观察乙烷、乙烯、乙焕的分子结构，它们的分子中的共价键分别由几个◎键和几个兀键构成?

乙烷乙烯乙焕

◎键数目753

无键数目012

2.解释乙烯分子中兀键是如何形成的？

提示：乙烯分子中两个碳原子的p轨道“头碰头”重叠形成一个。键，而两个碳原子间相互垂直的p轨

道“肩并肩”重叠形成一个兀键，故乙烯分子中的碳碳双键由一个◎键和一个兀键构成。

知识点二键参数一一键能、键长与键角

1.键能

键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。键能的单位是klmoir。键能通常是

298.15K、lOlkPa条件下的标准值。

2.键长

(1)键长是构成化学键的两个原子的核间距。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)键长与共价键的稳定性之间的关系：共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。

3.键角

键角是指在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向

性。键角是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。

【交流讨论】键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键长和键角是描述分子空间结构的参数。一般来

说，如果知道分子中的键长和键角，这个分子的空间结构就确定了。

1.根据元素周期律可知，NH3的稳定性强于PH3,你能利用键参数加以解释吗？

提示：键长：N—H<P—H,键能：N—H>P—H,因此NH3更稳定。

2.在不知下列物质键能的前提条件下，你能比较HF、HC1、HBr、HI的稳定性大小吗？你认为键能、

键长对分子的化学性质有什么影响？

提示：能，因为原子半径：I>Br>Cl>F,故键长：HI>HBr>HCl>HF,一般键长越短，键能越大，共价键

越牢固，故稳定性：HF>HCl>HBr>HIo分子中共价键的键能越大，键长越短，共价键越牢固，含有该键的

分子越稳定，化学性质越不活泼。

6模块三核心考点精准练------------------------

⑥核心考点一：共价键

【例11共价键具有饱和性和方向性。下列有关叙述中不正确的是()

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轨道的方向性决定的

C.共价键的方向性决定了分子的空间结构

D.所有共价键都具有方向性

答案：D

解析：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，故成键原子的未成对电

子数决定了该原子形成的共价键数量，即饱和性，A项正确；形成共价键时，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，则共价键的方向性是由成键原子轨道的方向

性决定的，而共价键的方向性又决定了所形成分子的空间结构，B、C项正确；由于s轨道是球形对称的,

故两个s轨道重叠形成的共价键无方向性，D项不正确。

【归纳小结】0键和7T键的特点

(l)S轨道与S轨道形成◎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。键时，无方向性。两个s轨道只能形成。键，不能形成

71键。

（3）两个原子间可以只形成◎键，但不能只形成兀键。

（4）◎键和兀键对分子性质的影响：通常情况下，◎键比兀键牢固，兀键比较容易断裂，因此含兀键的化

合物的化学性质比只含c键的化合物活泼，如乙烯的化学性质比乙烷的活泼。

【变式训练1】下列说法正确的是（）

A.兀键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的

B.◎键呈镜面对称，兀键呈轴对称

C.C2H6中的化学键全为◎键，而C2H4中含有◎键和兀键

D.丛中含有◎键，而Cb中除含有◎键外还含有兀键

答案：C

解析：原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为◎键，以"肩并肩''方式相互重叠形成的共价键为兀

键，A项错误；原子轨道重叠方式的不同决定了◎键呈轴对称，兀键呈镜面对称，B项错误；分子中所有的

共价单键都是0键，C2H6、H2、C12中都仅含有共价单键，故只含有◎键，而C2H4中含有共价双键，因而

含有◎键和7T键，C项正确，D项错误。

【变式训练2】有以下物质：①HF②C12③H2O@N2⑤C2H4⑥C2H6⑦⑧HCN（H—C三N）,

试回答下列问题（用序号回答）：

（1）只含有极性键的是;只含有非极性键的是;既含有极性键又含有非极性

键的是o

（2）只有◎键的是,既有。键又有兀键的是o

（3）在上述双原子分子中，含有由两个原子的s轨道重叠形成的。键的是,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◎键的是,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a键的是o

答案：（1）①③⑧②④⑦⑤⑥（2）①②③⑥⑦④⑤⑧（3）⑦①②④

解析：（1）由同种原子形成的共价键，属于非极性共价键，而由不同种原子形成的共价键属于极性共价

键，由此可知只含有极性键的是①③⑧，只含有非极性键的是②④⑦，既含有极性键又含有非极性键的是⑤

@o（2）根据。键和兀键的形成方式可知，两个原子之间只形成单键时，则只有◎键，没有无键；两个原子

形成双键或三键时，存在◎键的同时一定存在无键，由此可知只有◎键的是①②③⑥⑦，既有◎键又有兀

键的是④⑤⑧。（3）①②④⑦为双原子分子，氏分子里的◎键是由两个氢原子的s轨道重叠形成的；HF分子

里的◎键是由一个氢原子的1s轨道与一个氟原子的2P轨道重叠形成的；CL分子里的◎键是由两个氯原子

的3P轨道重叠形成的；N2分子里既有◎键又有兀键，其中。键是由两个氮原子的2P轨道重叠形成的。

奇核心考点二：键参数

【例2】下列说法正确的是（）

A.分子的空间结构是由键角决定的

B.共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定

C.CF4、CCI4、CBr4>CI4中C—X(X=F、Cl、Br、I)的键长、键角均相等

D.H2O分子中两个O—H的键角为180°

答案：B

解析：分子的空间结构是由键角、键长共同决定的，A项错误；由于F、ChBr、I的原子半径不同，故C—

X(X=F、Cl、Br、I)的键长不相等，C项错误；H2O分子中两个O—H的键角为105。，D项错误。

【归纳小结】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，与其他元素形成的

共价键越稳定。

【变式训练】用“〉”或填空。

(1)比较键长大小：

@C—HN—HH—0；

②N2H4分子的N—NN?分子的N三N。

(2)比较键能大小：

C—HN—HH—Oo

(3)比较键角大小：

®CO2NH3；②H2ONH3O

答案：⑴①>>②>(2)<<(3)@>②<

解析：⑴①由于C、N、。的原子半径依次减小，所以C—H、N—H、H—O的键长依次减小；②N2H4

分子的N—N的键长大于N?分子的N=N的键长。(2)由于C—H、N—H、H—O的键长依次减小，因此键能

依次增大。(3)①CO2为直线形分子，NH3为三角锥形分子，故键角CO2大于NH3；②H?。为V形分子，H2O

分子键角是105。，NH3分子键角是107。，H2O分子中键角小于NH3分子。

6模块四小试牛刀过关测--------------------------

【基础练】

1.下列关于b键和兀键的说法中，错误的是()o

A.。键的电子云图形是轴对称的，兀键的电子云图形是镜面对称的

B.。键是原子轨道“头碰头”式重叠，兀键是原子轨道“肩并肩”式重叠

C.两个p轨道不能形成。键，只能形成兀键

D.H只能形成。键，O可以形成。键和兀键

答案：C

解析：两个P轨道“头碰头”重叠可形成。健，如ci?中共价键是两个C1原子的3P轨道形成的b键，C错

误。H原子只有1s轨道，只能形成。键，O原子的2p轨道可形成b键和兀键，D正确。

2.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.形成共价键的两个原子之间的核间距叫做键长

B.H—F的键长是H—X中最长的

C.H—F是p-p。键

D.H—F的键能是H—X中最小的

答案：A

解析：X原子半径越大，H—X的键长越长，则H—I的键长最长，B错误；H—F是H原子的1s轨道和F

原子的2P轨道重叠形成的，应是s-p°键，C错误；一般情况下键长越短，键能越大，H—F的键长是H—

X中最短的，故H—F的键能是H—X中最大的，D错误。

3.下列说法中，错误的是（）。

A.键能是衡量化学键稳定性的参数之一，键能越大，则化学键就越牢固

B.键长与共价键的稳定性没有关系

C.键角是两个相邻共价键之间的夹角，说明共价键有方向性

D.共价键是通过原子轨道重叠并共用电子对而形成的，所以共价键有饱和性

答案：B

解析：一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，B错误。

4.下列说法中，错误的是（）。

A.氧原子有两个未成对电子，因而能形成2个共价键

B.氧原子可以形成耳。、H2O2,也可能形成H3O

C.已知H2。2的分子结构是H—O—O—H,在Hz。？中只有。键没有兀键

D.已知N2的分子结构是N=N,在N2中有1个。键和2个兀键

答案：B

5.正误判断，正确的打“卡，错误的打“x”。

（1）共价键的成键原子只能是非金属原子（）

（2）所有的。键的强度都比兀键的大（）

（3）在所有分子中都存在化学键（）

（4）s-s。键与s-p。键的电子云形状的对称性相同（）

（5）。键可以绕键轴旋转，兀键一定不能绕键轴旋转（）

（6）碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍（）

（7）键长等于成键两原子的半径之和（）

答案：（1）x（2）x（3）x（4）4（5）Y（6）x（7）x

6.共价键具有饱和性和方向性，下列有关叙述不正确的是（）

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.共价键的方向性与成键原子的轨道的伸展方向有关

C.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

D.共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关

答案：D

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，故共价键的

饱和性由原子的未成对电子数决定，共价键的饱和性也就决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系，

故A、C正确，D错误；形成共价键时，原子轨道重叠的程度越大，共价键越稳定，原子轨道都有一定的形

状，要达到最大重叠，共价键必然有方向性，故B正确。

7.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.+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H?S,A项正确；H?。能结合1个

H+形成H3O+,不能说明共价键不具有饱和性，B项错误；凡分子中的H—H键没有方向性，C项错误；

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项错误。

8.下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是（）

A.H2O2:H-O=O-H

H—N-N—H

II

B.N2H4：HH

HH

II

H—C—C—S—H

II

C.C2H5SH：HH

Cl

I

H—Si—Cl

I

D.SiHCl3：Cl

答案：A

解析：由共价键的饱和性可知：C、Si均形成4个共价键，H、C1均形成1个共价键，N形成3个共价

键，0、S均形成2个共价键。A项中。原子间是双键，且每个氧原子与1个氢原子形成1个单键，则每

个氧原子形成3个共价键，与其饱和性不相符。

9.下列对°键和兀键的认识不正确的是（）

A.o键不属于共价键，是另一种化学键

B.s-so-键与s-p键的对称性相同

C.分子中含有共价键，则至少含有一个0键

D.含有兀键的化合物与只含键的化合物的化学性质不同

答案：A

解析：A项，<7键属于共价键；B项，S-S<7键与S-pb键都属于（T键，对称性相同；C项，分子中含有

共价键，则至少含有一个b键；D项，一般71键容易断裂，而b键不易断裂，所以含有兀键的化合物

与只含b键的化合物的化学性质不同。

10.下列事实中能够用键能解释的是（）

A.常温常压下，氯气呈气态而澳单质呈液态

B.硝酸是挥发性酸，硫酸是难挥发性的酸

C.稀有气体一般难发生化学反应

D.氮气在常温下很稳定，化学性质不活泼

答案：D

解析：常温常压下，氯气呈气态而澳单质呈液态与分子间作用力有关，与键能无关，A不符合题意；硝酸

的分子间作用力小，沸点低，是挥发性酸，硫酸的分子间作用力大，沸点高，是难挥发性酸，挥发性属于

物理性质，与键能的大小无关，B不符合题意；稀有气体为单原子分子，原子都形成稳定结构，稀有气体

一般难发生化学反应，与键能无关，C不符合题意；氮气分子中N三N键的键能大，故在常温下很稳定，化

学性质不活泼，D符合题意。

【提升练】

1.下列有关共价键的键参数的比较中，不正确的是（）

A.键能：C—N<C=N<C^N

B.键长：I—I>Br—Br>Cl—Cl

C.分子中的键角：H2O>NH3

D.乙烯分子中碳碳键的键能：◎键>兀键

答案：C

解析：A对，成键原子相同时，三键的键能大于双键，双键的键能大于单键，故键能：C—N<C=N<C=N；

B对，Cl、Br、I属于同一主族，原子半径逐渐增大，共价键的键长增大，故键长：I—I>Br—Br>Cl—Cl；C

错，H2O为V形结构，键角为105。，NH3为三角锥形结构，键角为107。；D对，。键是原子轨道“头碰头”

重叠，重叠程度大，而兀键是“肩并肩”重叠，重叠程度小，故碳元素原子间形成的共价键的键能：◎键,兀键。

2.已知P元素的价层电子排布为3s23P3,P与Cl形成的化合物有PCb、PCL，下列判断正确的是（）

A.磷原子最外层有三个未成对电子，故只能结合三个氯原子形成PCb

B.PCb分子中的P—Cl含有兀键

C.PC15分子中的P—Cl既含有◎键又含有it键

D.磷原子最外层有三个未成对电子，但是能形成PCL，说明传统的价键理论存在缺陷

答案：D

：C1：P：C1：

:C1:

解析：PC13的电子式为・・，P—C1都是◎键；一个PC15分子中有5个P—C1©键，这违背了传

统价键理论饱和性原则，说明传统价键理论不能解释PC15的结构，即传统价键理论存在缺陷。

3.在N2F2分子中，所有原子均符合8电子稳定结构，则该分子中两个氮原子之间的键型构成是()

A.仅有一个。键B.仅有一个无键

C.一个0键，一个兀键D.一个◎键，两个兀键

答案：C

解析：由题给条件所有原子均符合8电子稳定结构可知，其结构式应为F—N=N—F,则两个氮原子之间

为氮氮双键，即一个。键，一个兀键。

4.碳、氮、氧、氢是地球上极为丰富的元素。

(1)氢气分子的形成过程示意图如图，请据图回答相关问题。

能量/kJ・mo「

氢气分子的形成过程示意图

H—H键的键长为,①〜⑤中，体系能量由高到低的顺序是0

(2)下列说法正确的是。

A.一个氢气分子中含有一个兀键

B.由①到④，电子在核间出现的概率增大

C.由④到⑤，必须消耗外界的能量

D.一个氢气分子中含有一个◎键

(3)CO和N2分子中根据电子云重叠的方式不同，都包含的共价键类型有,CO、N2的结构可表

示为CU、N三N,相关化学键的键能如表：(单位kJ-mol")

物质化学键

单键双键三键

co3517451071.9

N2193418946

结合数据说明CO比N?活泼的原因

(4)某有机物的结构式如图所示，则分子中有个◎键，个兀键。

HH

\/

C=C

/\

HC

0

C

\

H

(5)肿(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被一NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。月井可用作火

箭燃料，燃烧时发生反应的热化学方程式为N2O4(1)+2N2H4(1)—3N2(g)+4H2O(g)AH=-1038.7kJmor

「若该反应中有4moiN—H键断裂，则形成的兀键有_______moL

答案：(1)0.074nm①，⑤>②>③>④

(2)BCD

(3)o键和兀键CO中断裂第一个兀键消耗的能量为1071.9kJ-745kJ=326.9kJ；而N2中断裂第一个it键消

耗的能量为946kJ-418kJ=528kJ,可见CO的一个兀键容易断裂，因此CO比N?活泼

(4)73(5)3

解析：(1)可以直接从题图中的有关数据读出H—H键的键长为0.074nm；由题图可以看出体系能量由高到

低的顺序是①乂©>②，③>④。(2)一个氢气分子中含有一个。键，A错误、D正确；共价键的本质就是高概

率地出现在原子核间的电子与原子核间的电性作用，B正确；④已经达到稳定状态，由题图可以看出⑤的能

量比④高，C正确。(3)C0与N2的结构相似，所以N2与CO的分子中都包含的共价键有◎键和兀键。CO

中断裂第一个7t键消耗的能量为1071.9kJ-745kJ=326.9kJ；而N2中断裂第一个无键消耗的能量为946kJ-

418kJ=528kJ,可见CO的一个兀键容易断裂，因此CO比N2活泼。(4)分子中