17年高中化学第二章分子结构与性质21共价键3.docx

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17年高中化学第二章分子结构与性质21共价键3

第二章分子结构与性质第一节共价键

知识归纳

（1）共价键的定义

原子间通过_____________（电子云的重叠）所形成的相互作用。

（2）本质：

高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用，包括引力和斥力，当引力和斥力达到平衡时即形成了稳定的共价键。

（3）特征

①饱和性：

一个原子有几个未成对电子，就会和几个自旋方向相反的未成对电子成键，这就是共价键的饱和性。

共价键的饱和性决定了分子内部原子间的数量关系。

②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，这样原子轨道重叠越多，形成的键就越牢固，这就是共价键的方向性。

共价键的方向性决定了_____________。

（4）共价键的分类

分类标准

类型

共用电子对数

单键、_________、三键

共用电子对的偏移程度

极性键、______________

原子轨道重叠方式

σ键、π键

（5）键参数

①键能：

气态基态原子形成___________化学键释放的最低能量。

键能越大，化学键越稳定。

②键长：

形成共价键的两个原子之间的核间距。

键长越短，往往键能越_____，共价键越________。

③键角：

在多原子分子中，两个共价键之间的夹角。

它是描述分子立体结构的重要参数。

（6）等电子原理

①等电子体：

原子总数相同、_________________的粒子互称为等电子体。

如N2与CO、O3与SO2是等电子体，但N2与C2H2不是等电子体。

②等电子原理：

等电子体具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近，此原理称为等电子原理，例如CO和N2的熔沸点、溶解性等都非常相近。

③常见的等电子体：

N2与CO，CO2与N2O，O3、

与SO2，

、

与SO3，

、

与

，

与B3N3H6（硼氮苯）等。

【答案】共用电子对分子的立体构型双键非极性键1mol大稳定价电子总数相同

知识重点

一、σ键和π键的对比

σ键

π键

定义

未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠形成的共价键

未成对电子的原子轨道采取“肩并肩”的方式重叠形成的共价键

类型

s−sσ键、s−pσ键、p−pσ键

p−pπ键

特征（电子云形状）

原子轨道重叠部分沿键轴呈轴对称

原子轨道重叠部分分别位于两原子核构成平面的两侧，互为镜像对称

键的性质

σ键可沿键轴自由旋转，不易断裂

π键不能旋转，易断裂

存在的情况

能单独存在，可存在于任何含共价键的分子中

不能单独存在，必须与σ键共存，可存在于双键和三键中

实例

CH4中只有σ键

CH2=CH2中既含有σ键，又含有π键

要注意以下问题：

（1）s轨道与s轨道重叠形成σ键时，电子不是只在两核间运动，而是在两核间出现的概率较大。

（2）因s轨道是球形的，故s轨道和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。

有以下物质：

①HF②Cl2③H2O④N2⑤C2H4⑥C2H6⑦H2⑧H2O2

⑨HCN（

）。

（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σ键的是______________。

（5）既有σ键，又有π键的是______________。

【解析】根据共价键的存在范围、极性键与非极性键的区别、σ键和π键的形成条件和特征，便可得出各题答案。

【答案】

（1）①③⑨

（2）②④⑦（3）⑤⑥⑧

（4）①②③⑥⑦⑧（5）④⑤⑨

二、共价键的一些规律

1．共价键的存在范围

（1）非金属单质分子中（稀有气体除外）。

如O2、F2、H2、C60等。

（2）非金属元素形成的化合物中。

如H2SO4、CO2、H2O2、有机物分子等。

（3）某些金属与非金属元素形成的化合物中。

如BeCl2、HgCl2、AlCl3等。

2．共价键强弱的判断方法

（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。

如原子半径：

F

H—F>H—Cl>H—Br>H—I，稳定性：

HF>HCl>HBr>HI。

（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。

3．典型有机物的化学键类型

（1）乙烷的化学键

乙烷的结构简式是CH3—CH3，在乙烷分子中，每个碳原子与3个氢原子形成3个σ键，2个碳原子之间形成1个σ键，所以乙烷分子中共有7个σ键。

（2）乙烯的化学键

乙烯的结构简式是CH2=CH2，在乙烯分子中，每个碳原子与2个氢原子形成2个σ键，2个碳原子之间形成1个σ键和1个π键，所以乙烯分子中共有5个σ键和1个π键。

（3）乙炔的化学键

乙炔的结构简式是

，在乙炔分子中，每个碳原子与1个氢原子形成1个σ键，2个碳原子之间形成1个σ键和2个π键，所以乙炔分子中共有3个σ键和2个π键。

（4）苯的化学键

苯的结构简式是

或

。

苯分子中的6个碳原子都以σ键与氢原子结合，每个碳原子以两个σ键与其他碳原子形成环状结构，同时，每个碳原子各有一个垂直于分子平面的p轨道，形成了一个以6个碳原子为中心的π键（称为“大π键”）。

苯的这种结构，使任意两个相邻碳原子间形成的共价键的键能和核间距完全相同。

下列说法正确的是

A．离子化合物中不可能存在共价键

B．干冰溶于水时有共价键生成

C．σ键和π键都只能存在于共价分子中

D．除H2、X2（X为F、Cl、Br、I）和稀有气体外，其他非金属单质中都存在π键

【解析】离子化合物NH4Cl中除含有离子键外还含有共价键，A项错误；干冰溶于水生成化合物H2CO3，有H—O键等生成，B项正确；离子化合物Na2O2中存在O—Oσ键，离子化合物CaC2中存在C≡C键，含有2个π键，C项错误；P4、金刚石等非金属单质中，都只存在单键（即σ键），D项错误。

【答案】B

【易错诊断】对离子化合物中也可能存在σ键和π键，原子间成键时首先形成σ键，稀有气体中不存在化学键，P4等非金属单质中不存在π键等知识认识不清楚，不能正确认识σ键、π键的形成和存在导致出错。

三、键参数对分子结构和性质的影响

1．掌握键参数对键的强弱影响：

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；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，分子越稳定。

2．键角是判断分子立体构型的重要因素之一，如CO2为直线形；CH4、CCl4、SiH4等为正四面体形；NH3、NCl3为三角锥形；H2O、H2S为V形。

3．键长和键能是衡量共价键强弱的物理量，分子被破坏时，断键的部位与键的强度有关。

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】分子的结构是由键参数——键角、键长决定的，故A项错误；由于F、Cl、Br、I的原子半径不同，故C—X键的键长不相等，C项错误；H2O的分子结构为V形，键角不为180°，D项错误。

【答案】B

好题

1．关于键长、键能和键角，下列说法错误的是

A．键角是描述分子立体结构的重要参数

B．键长是形成共价键的两原子间的核间距

C．键能越大，键长越长，共价化合物越稳定

D．键角的大小与键长、键能的大小无关

2．下列关于共价键的说法错误的是

A．原子之间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键

B．电负性相同或差值小的非金属原子之间形成的化学键为共价键

C．HCl中Cl显−1价是因为共用电子对只在氯原子周围运动

D．H2O分子中有两个O—H共价键

3．关于σ键和π键的比较，下列说法不正确的是

A．σ键是轴对称的，π键是镜面对称的

B．σ键是“头碰头”式重叠，π键是“肩并肩”式重叠

C．σ键不能断裂，π键容易断裂

D．氢原子只能形成σ键，氧原子可以形成σ键和π键

4．下列事实不能用键能的大小来解释的是

A．氮元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定

B．稀有气体一般难发生反应

C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱

D．F2比O2更容易与H2反应

5．下列说法中正确的是

A．在气体单质分子中，一定含有σ键，可能含有π键

B．烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中只含有σ键，而烯烃含有π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

6．下列反应中，有机物化学键的断裂只涉及π键断裂的是

A．CH4的燃烧

B．C2H4的加成反应

C．CH4与Cl2的取代反应

D．C2H4被酸性KMnO4溶液氧化

7．已知乙醇的结构式为

，则可判断乙醇分子内不存在的是

A．离子键B．极性键C．非极性键D．分子间作用力

8．已知某些共价键的键能、键长数据如表所示：

共价键

Cl—Cl

Br—Br

I—I

H—F

H—Cl

H—Br

H—I

H—O

键能（kJ·mol−1）

242.7

193.7

152.7

568

431.8

366

298.7

462.8

键长（pm）

198

228

267

96

共价键

C—C

C=C

C—H

N—H

N=O

O—O

O=O

键能（kJ·mol−1）

347.7

615

812

413.4

390.8

607

142

497.3

键长（pm）

154

133

120

109

101

（1）下列推断正确的是____________（填字母，下同）。

A．稳定性：

HF>HCl>HBr>HI

B．氧化性：

I2>Br2>Cl2

C．沸点：

H2O>NH3

D．还原性：

HI>HBr>HCl>HF

（2）在HX（X=F、Cl、Br、I）分子中，键长最短的是____________，最长的是____________；O—O键的键长____________（填“大于”“小于”或“等于”）O=O键的键长。

真题

9．下列分子中键角最大的是

A．CH4B．NH3C．H2OD．CO2

10．下列有关化学键类型的判断正确的是

A．全部由非金属元素组成的化合物中肯定不存在离子键

B．所有物质中都存在化学键

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（C—H）和3个π键（C≡C）

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

11．有以下物质：

①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN（H—C≡N）。

（1）含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是______；

（2）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σ键的是______；

（3）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σ键的是______。

12．1919年，Langmuir提出等电子原理：

原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。

等电子体的结构相似、物理性质相近。

（1）根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是_____