高中化学第二章分子结构与性质1共价键同步检测含解析 人教版选修3 14页

第一节　共价键 记一记 探一探 一、共价键 ‎1．共价键按照电子云的重叠方式，可以分为σ键与π键，试填下表：‎ 共价键类型 σ键 π键 电子云重叠方式 肩并肩 ‎ 电子云重叠程度 大 ‎ 电子云对称情况 镜面对称 ‎[提示]　σ键与π键分别为“头碰头”、“肩并肩”重叠方式；前者重叠程度大，成键后电子云为轴对称；后者重叠程度小，成键后电子云为镜面对称；‎ ‎2．共价单键、双键、三键中分别含有多少σ键与π键？‎ ‎[提示]　元素之间优先形成σ键；而两个原子间只能形成一个σ键，其余的均为π键。所以单键为σ键，双键中一个是σ键，一个是π键；三键中一个是σ键，两个是π键。‎ 二、键参数——键能、键长与键角 ‎1．一般来说共价键的键长、键能与形成共价键的原子半径有什么关系？‎ ‎[提示]　一般规律为：原子半径越小，键长越短，键能越大。‎ - 14 -‎ ‎2．所有的非金属元素均有可能形成σ键与π键吗？C＝C键能小于C—C键能的两倍，则所有元素的X＝X键能一定小于X—X单键键能的两倍吗？‎ ‎[提示]　有些稀有气体不能形成化合物，所以不能形成化学键，所以无法形成σ键。而有些元素如H和卤素，根据共价键的饱和性，只能形成一个共价键即σ键，而无法形成π键。还有些元素如As、Si等，由于原子半径太大，形成σ键后无法肩并肩发生电子云重叠形成π键。一般情况下，由于π键不如σ键稳定，所以双键键能小于单键键能的两倍，但也有例外，如N＝N键能大于N—N键能的2倍。‎ 三、等电子原理 H2S、 PH3、SiH4、 H2O2等均含有18电子，属于等电子体吗？等电子体的结构相似，性质一定相似吗？‎ ‎[提示]　等电子体的要求是：原子总数相等，价电子总数相等。等电子体一般结构相似，性质一般也相似，但不一定相似。NH与CH4属于等电子体，但性质不相似。‎ ‎　‎ 判一判 判断正误(对的在括号内打√，错的在括号内打×)‎ ‎(1)原子轨道在空间都具有方向性。(×)‎ ‎(2)σ键是轴对称而π键是镜面对称。(√)‎ ‎(3)一般来说，σ键比π键强度大，更稳定。(√)‎ ‎(4)N2分子中σ键与π键的个数比是21。(×)‎ ‎(5)键能越大，键长越长，共价化合物越稳定。(×)‎ ‎(6)键角是描述分子立体结构的重要参数。(√)‎ ‎(7)两个原子之间形成的双键中σ键与π键各一个，且键能一定小于单键的两倍。(×)‎ ‎(8)只有原子总数和价电子总数都相同的分子(或离子)才是等电子体。(√)‎ ‎(9)CH4、H2O、NH3、HF均含10个质子和10个电子，故为等电子体。(×)‎ ‎(10)H2O、H2S、H2Se互为等电子体。(√)‎ 练一练 ‎1.关于σ键和π键的比较，下列说法不正确的是(　　)‎ A．一般情况下，σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强 B．σ键是“头碰头”式重叠，π键是“肩并肩”式重叠 C．所有分子中一定含有σ键 D．H原子只能形成σ键，O原子可以形成σ键和π键 - 14 -‎ 解析：一般而言，σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强，A正确；σ键和π键分别由“头碰头”、“肩并肩”两种方式形成，B正确；单原子分子如氦气没有形成化学键，所以C错误；H原子只能形成一个键，所以只能形成σ键，O原子可以形成2个键，所以可以形成σ键和π键，D正确。‎ 答案：C ‎2．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 B．CH3COOH：‎ C．CH4S：‎ D．SiHCl3：‎ 解析：由共价键的饱和性可知：C、Si均形成4个共价键，H形成1个共价键，O、S均形成2个共价键。A项中O原子之间不可能形成双键，B项是过氧乙酸，含有过氧键“O—O”，C项相当于S取代了CH3OH中的氧原子，D项中Si原子形成4个共价键。‎ 答案：A ‎3．下列各对粒子中，空间结构相似的是(　　)‎ A．CS2与NO2 B．CO2与N2O C．SO2与O2 D．PCl3与BF3‎ 解析：A选项中CS2的价电子总数为16，NO2的价电子总数为17，故二者不属于等电子体；B选项中CO2和N2O的价电子总数均为16，且均为三原子分子，二者互为等电子体，因此具有相似的空间结构；C选项中SO2和O2原子数目不同，价电子总数也不同，故二者不属于等电子体；D选项中PCl3的价电子总数为26，BF3的价电子总数为24，故二者不属于等电子体。‎ 答案：B ‎4．实验测得四种结构相似的单质分子的键长、键能的数据如下：‎ A—A B—B C—C D—D 键长/10－10 m a ‎0.74‎ c ‎1.98‎ 键能/kJ·mol－1‎ ‎193‎ b ‎151‎ d 已知D2分子的稳定性大于A2，则a________(填“>”或“<”，下同)1.98，d________193；a________c，b____________d。‎ - 14 -‎ 解析：结构相似的单质分子中，键长越短，键能越大，分子越稳定。‎ 答案：>　>　＜　＞‎ 知识点一 共价键 ‎1.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，最不可能形成共价键的是(　　)‎ A．X与Y B．X与W C．Y与Z D．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。 ‎ 答案：C ‎2．下列有关σ键和π键的说法正确的是 (　　)‎ A．单键既有σ键也有π键 B．所有的π键都容易打开 C．σ键可沿键轴自由旋转而不影响键的强度 D．π键比σ键重叠程度大，形成的共价键强 解析：单键中只存在σ键，A项错误；N≡N很稳定，其分子中的π键不易打开，B项错误；σ键的特征便是轴对称，C项正确；σ键重叠程度比π键大，D项错误。‎ 答案：C 知识点二 键参数 ‎3.下列说法正确的是(　　)‎ A．分子的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、CCl4、CBr4、CI4中C—X(X＝F、Cl、Br、I)键的键长、键角均相等 D．H2O分子中两个O—H键的键角为180°‎ 解析：分子的结构是由键角、键长共同决定的，A项错误；由于F、Cl、Br、I的原子半径不同，故C—X(X＝F、Cl、Br、I)键的键长不相等，C项错误；H2O分子中两个O—H键的键角为105°，D项错误。‎ 答案：B - 14 -‎ ‎4．已知N—H键的键能为390.8 kJ·mol－1，下列说法中正确的是 (　　)‎ A．由气态N和气态H形成1 mol NH3所放出的能量为390.8 kJ B．把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的热量为390.8 kJ C．拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的热量为390.8 kJ D．由气态N和气态H形成1个N—H键放出390.8 kJ的热量 解析：1 mol NH3含有3mol N—H，A、B错误；键能是指形成1 mol化学键所放出的热量，D错误。‎ 答案：C 知识点三 等电子体原理 ‎5.由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理，下列各对粒子中，空间结构不相似的是(　　)‎ A．SO2与O3 B．CO2和NO C．CCl4与SO2Cl2 D．N2H4和C2H4‎ 解析：N2H4和C2H4原子总数相同，价电子总数分别为14、12，二者不是等电子体，故结构不相似。‎ 答案：D ‎6．原子总数相同、价电子总数相同的粒子，互称为等电子体。硼元素可形成三个等电子体阴离子：BO、BC和BN，则m、n的值为(　　)‎ A．5,3 B．2,4‎ C．3,1 D．1,2‎ 解析：BO中价电子总数为3＋6×2＋1＝16，所以BCm－、BN中价电子总数为3＋4×2＋m＝3＋5×2＋n＝16，解得m＝5，n＝3。‎ 答案：A 综合考查 分类方法及应用 ‎7.下列有关σ键与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 - 14 -‎ 解析：由于π键的强度一般小于σ键的强度，所以反应时π键比σ键易断裂，A项正确；分子的形成是为了使其能量降低，首先形成σ键，再根据成键原子的核外电子排布判断是否有π键形成，B项正确；H原子形成分子时，只能形成σ键，不能形成π键，C项正确；原子跟其他原子首先形成σ键，故分子中不可能只有π键而没有σ键，D项错误。‎ 答案：D ‎8．下列有关化学键类型的判断不正确的是(　　)‎ A．s－s σ键与s－p σ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键和3个π键 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 解析：s－s σ键无方向性，s－p σ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项对；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—H σ键，C≡C键中有1个σ键、2个π键，C项错。‎ 答案：C ‎9．下列说法正确的是(　　)‎ A．Cl2是双原子分子，H2S是三原子分子，这是由共价键的方向性决定的 B．H2O与H2S的立体结构一样是由共价键的饱和性决定的 C．并非所有的共价键都有方向性 D．两原子轨道发生重叠后，电子出现在两核间的概率减小 解析：‎ 答案：C ‎10．下列物质中，σ键和π键数目相等的是：________；σ键数目小于π键数目的是________；σ键和π键数目之比为2:1的是________。‎ A．丙烯氰 CH2===CH—C≡N B．N≡C—C≡N ‎ C．丙烯酸：CH2===CH—COOH - 14 -‎ D．H—C≡N 答案：D　B　A ‎11．某些共价键的键能数据如下表(单位：kJ·mol－1)：‎ 共价键 H—H Cl—Cl Br—Br H—Cl H—I 键能 ‎436‎ ‎243‎ ‎193‎ ‎432‎ ‎298‎ 共价键 I—I N≡N H—O H—N 键能 ‎151‎ ‎946‎ ‎463‎ ‎393‎ ‎(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________。‎ ‎(3)试通过键能数据估算下列反应的反应热：‎ H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝________。‎ 解析：‎ ‎(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，则旧键断裂吸收能量，根据能量守恒定律，断开1 mol Cl—Cl键吸收的能量等于形成1 mol Cl—Cl键释放的能量。‎ ‎(2)键能越大，化学键越牢固，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)ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和＝(436＋243－2×432)kJ·mol－1＝－185 kJ·mol－1。‎ 答案：(1)吸收　243　(2)N2　I2　H2O (3)－185 kJ·mol－1‎ 基础达标 ‎1.在以离子键为主的化学键中常含有共价键的成分，两种元素的电负性差异越小，其共价键成分越大。下列各组原子形成的化学键中共价键成分最多的是(　　)‎ A．K与F　 B．Na与Cl C．Al与S D．Mg与Cl 解析：选项中的7种元素，电负性由小到大的顺序为KNF3>NCl3 B．NCl3>NF3>NH3‎ C．NH3>NCl3>NF3 D．NF3>NCl3>NH3‎ 解析：因电负性：F>Cl>H，故键角大小为NH3>NCl3>NF3。‎ 答案：C ‎8．已知HI分解反应过程中能量变化如图所示，下列有关说法中正确的是(　　)‎ A．HI的键能为y kJ·mol－1‎ B．H2和I2的键能之和为(y－z)kJ·mol－1‎ - 14 -‎ C．H2(g)＋I2(g)===2HI(g)　ΔH＝－(z－x)kJ·mol－1‎ D．该反应正反应活化能大于逆反应的活化能 解析：HI的键能为(y－x)kJ·mol－1，A项错误；H2和I2的键能之和为2(y－z)kJ·mol－1，B项错误；H2(g)＋I2(g)===2HI(g)　ΔH＝－2(z－x)kJ·mol－1，C错误。‎ 答案：D ‎9．防晒霜之所以能有效地减轻紫外线对人体的伤害，是因为它所含的有效成分的分子中含有π键，这些有效成分的分子中的π电子可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。下列厨房中常见的有机物没有防晒效果的是(　　)‎ 解析：由题目信息可知含有π键的物质，具有防晒效果。由于A、B、C中均含有C===O，有π键，而D中全部为单键，只含σ键不含有π键，因而酒精没有防晒效果，D正确。‎ 答案：D ‎10．根据氢气分子的形成过程示意图，下列说法中不正确的是(　　)‎ - 14 -‎ 氢气分子的形成过程示意图 A．H—H键的键长为0.074 nm ‎ B．原子之间形成化学键，原子核间距越小，电子云重叠程度越大，越稳定 C．键能为436 kJ·mol－1‎ C．由④到⑤，必须消耗外界的能量 解析：直接从图上有关数据可以看出，H—H键的键长为0.074 nm，键能为436 kJ·mol－1，A、C两项正确；由图可知④到⑤核间距变小，但能量变高，不稳定，B项错误；由图可知④到⑤能量增大，所以必须消耗外界的能量，D项正确。 ‎ ‎ 答案：B ‎11．下图表示不同类型共价键形成时电子云重叠情况： ‎ ‎(1)其中形成的化学键属于轴对称的有________。‎ ‎(2)下列物质中，通过方式①化学键形成的是________；通过方式②化学键形成的是________；只通过方式③化学键形成的是________；同时含有③、④、⑤三种方式化学键的物质是________。‎ A．Cl2 B．HCl C．N2 D．H2‎ 答案：(1)①②③　(2)D　B　A　C ‎12．填空：‎ ‎(1)已知N2F2、COCl2所有原子均达到8电子结构，写出结构式：N2F2________；COCl2________。 ‎ ‎(2)用电子式表示下列分子的形成过程：‎ ‎①H2S：_____________________________________________________________；‎ ‎②C2H2：____________________________________________________________；‎ ‎③OF2：_____________________________________________________________。‎ - 14 -‎ 答案：‎ ‎(1)F—N===N—F　‎ ‎(2)①2H·＋··―→H::H ‎②2··＋2H·―→H:C⋮⋮C:H ‎③··＋2:·―→::::‎ ‎13．近年来发现了多种含氮的离子。我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl，阴离子N的结构为，阴离子N中的σ键总数为________个。美国科学家合成了含有N的盐类，含有该离子的盐是高能爆炸物质，该离子的结构呈“V”形，如图所示(图中箭头代表单键)。N离子含有________个π键。‎ 下列微粒中与N互为等电子体的是________；与N互为等电子体的是________。‎ A．PO B．CCl4 C．SiHF3 D．CHO2Cl 答案：5　4　C　D ‎14．a、b、c为三种由短周期元素组成的中性粒子，它们都有14个电子，且b、c都是共价型分子。回答下列问题：‎ ‎(1)a单质可由原子直接构成，a单质可用作半导体材料，其原子核外电子排布式为________。‎ ‎(2)c是双核单质，写出其电子式________。c分子中所含共价键的类型为________(填“极性键”或“非极性键”)。‎ ‎(3)b是四核化合物，其结构式为________；b分子内所含σ键的数目是________，π键的数目是________。‎ 答案：(1)1s22s22p63s23p2　(2):N⋮⋮N:　非极性键　(3)H－C≡C－H　3　2‎ 能力达标 ‎15.下列模型分别表示C2H2、S8、SF6的结构，下列说法不正确的是(　　)‎ - 14 -‎ A．32 g S8分子中含有1 mol σ键 B．SF6 分子中所有原子均达到8电子稳定结构 C．1 mol C2H2分子中有3 mol σ键和2 mol π键 D．SF6分子中S原子位于6个F原子形成的正八面体中心 解析：1 mol S8中有8 mol σ键，因此32 g S8即0.125 mol S8中含有σ键为8× mol＝1 mol，故A项正确；根据SF6的结构式，S原子形成六个共价键，最外层电子为12个，而不是8个，B项错误；成键原子之间只能形成1个σ键，三键中有2个π键，因此1 mol乙炔中含有3 mol σ键和2 mol π键，故C项正确；SF6中，6个F原子构成正八面体，故D项正确。‎ 答案：B ‎16．下表是一些键能数据(单位：kJ·mol－1)：‎ 化学键 C－H C－Cl H－Cl C－F C－I H－F Cl－Cl 键能 ‎413‎ ‎330‎ ‎432‎ ‎427‎ ‎218‎ ‎565‎ ‎242‎ 回答下列问题。‎ ‎(1)热化学方程式CH4(g)＋2Cl2(g)===CH2Cl2(g)＋2HCl(g)　ΔH＝________。‎ ‎(2)卤代烃RX在同样条件下发生碱性水解反应生成R－OH时，RF、RCl、RBr、RI(R相同)的反应活性由大到小的顺序是________。‎ 答案：(1)—214kJ·mol－1 (2)RI＞RBr＞RCl＞RF ‎17．等电子体是指两个或两个以上的分子(或离子)，它们的原子总数相同，分子(或离子)中价电子总数也相同，等电子体具有相似的电子结构、几何构型和性质。‎ ‎(1)SiO、SO、NO三种粒子是等电子体，其中Si、S、N三种基态原子的第一电离能从大到小的顺序为________。 ‎ ‎(2)C2O和________是等电子体，C2O具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn在元素周期表中的位置是________，外围电子排布图为________。 ‎ ‎(3)已知液态二氧化硫也可以发生类似水的自身电离：2SO2SO2＋＋SO，S和O两种元素中电负性较强的是________，与SO2＋互为等电子体的单质分子是________(填化学式)，SO2＋中σ键和π键数目比为________。‎ ‎(4)SCN－、NO的价电子总数都是16，写出与它们互为等电子体，且由两种第二周期两种元素组成的分子的分子式：________，该分子呈________形。‎ ‎ 答案：‎ ‎(1)N>S>Si　‎ ‎(2)N2O4　第4周期ⅦB族　‎ - 14 -‎ ‎(3)O　N2　1:2　‎ ‎(4)CO2或N2O 　直线 - 14 -‎