第二章分子結構與性質第一節(jié)共價鍵第1課時共價鍵1.能從微觀角度分析形成共價鍵的微粒、類型,能辨識物質中含有的共價鍵。2.理解共價鍵中σ鍵和π鍵的區(qū)別,建立σ鍵和π鍵的思維模型,熟練判斷分子中σ鍵和π鍵的存在及個數(shù)。學習目標一、共價鍵的形成與特征二、共價鍵的形成方式和判斷目錄CONTENTS課后鞏固訓練一、共價鍵的形成與特征知能通關1.共價鍵的形成(1)概念:原子間通過____________所形成的相互作用。

(2)成鍵的粒子:一般為____________原子(相同或不相同)或金屬原子與非金屬原子。

(3)成鍵本質:當成鍵原子相互接近時,________在兩個原子核間重疊,電子出現(xiàn)在核間的概率增大,電子帶________電,把帶________電的兩個原子核“黏結”在一起了。

(4)形成條件:通常,電負性相同或差值小(一般小于1.7)的非金屬元素原子之間或某些金屬元素原子與非金屬元素原子之間形成共價鍵。共用電子對非金屬原子軌道負正(1)用電子式表示下列物質的形成過程。①MgCl2____________________________________②AlCl3_____________________________________③NH3_____________________________________④NaH_____________________________________小題對點過

(2)從電負性的角度理解共價鍵、離子鍵的形成條件,完成表中內容。結論:當元素的電負性相差很大,化學反應形成的電子對不會被共用,形成的將是________鍵;而________鍵是元素的電負性相差不大的原子之間形成的化學鍵。

2.1原子NaClHClCO電負性0.93.02.13.02.53.5電負性之差(絕對值)

0.91.0離子共價2.共價鍵的特征(1)飽和性①含義:一個原子有幾個未成對電子,便可和幾個自旋方向相反的電子配對成鍵,這就是共價鍵的飽和性。②作用:共價鍵的飽和性決定了分子的________,即原子形成分子時相互結合的數(shù)量關系。

(2)方向性①含義:兩個成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向重疊,而且原子軌道重疊越多,電子在兩核間出現(xiàn)概率越大,形成的共價鍵越牢固。電子所在的原子軌道都是有一定的形狀的,這就是共價鍵的方向性。②作用:共價鍵的方向性決定了分子的________________________。

組成空間結構(1)NH3分子中為什么N原子是1個,而H原子為3個?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)水分子中的共價鍵是哪些原子形成的?為什么水分子中的三個原子不在一條直線上?_________________________________________________________________________________________________________________________________。

小題對點過

水分子中的共價鍵是由O原子和H原子形成的單鍵;共價鍵的方向性導致水分子中的三個原子不在一條直線上

(3)所有的共價鍵都具有飽和性,是不是所有的共價鍵都有方向性?__________________________________________________________________________________________________________________________________________。

不是的,兩個s軌道重疊的共價鍵沒有方向性。因為s軌道為球形,無論從什么方向發(fā)生原子軌道重疊,重疊程度都相同(1)共價鍵的飽和性是由成鍵原子的未成對電子數(shù)決定的。(2)共價鍵的飽和性決定了分子內部原子的數(shù)量關系。(3)共價鍵的方向性是由成鍵原子軌道的方向性決定的。1.下列分子的結構式與共價鍵的飽和性不相符的是(

)A解析由共價鍵的飽和性可知:C、Si均形成4個共價鍵,H、Cl均形成1個共價鍵,N形成3個共價鍵,O、S均形成2個共價鍵。A項中O原子間是雙鍵,且每個氧原子與1個氫原子形成1個單鍵,則每個氧原子形成3個共價鍵,與其飽和性不相符。2.下列說法正確的是(

)A.所有的原子軌道都具有一定的伸展方向,因此所有的共價鍵都具有方向性B.某原子跟其他原子形成共價鍵時,其共價鍵數(shù)一定等于該元素原子的價電子數(shù)C.基態(tài)C原子有兩個未成對電子,所以最多只能形成2個共價鍵D.1個S原子最多只能與2個H原子結合形成H2S分子,是由共價鍵的飽和性決定的D解析s軌道電子在形成共價鍵時,沒有方向性,則不是所有的共價鍵都具有方向性,故A錯誤;某原子跟其他原子形成共價鍵時,其共價鍵數(shù)不一定等于該元素原子的價電子數(shù),例如水分子中氧原子形成2個H—O,但氧原子的價電子數(shù)是6,故B錯誤;基態(tài)C原子的價電子數(shù)為4,可以形成4個共價鍵,如CH4中含有4個C—H,故C錯誤;S原子最外層有6個電子,未成對電子數(shù)為2,則

1個S原子最多只能與2個H原子結合形成H2S分子,這是由共價鍵的飽和性決定的,故D正確。對于共價鍵的錯誤認識(1)共價鍵不僅存在于共價化合物中,也可以存在于離子化合物中,如NaOH、NH4Cl中都含有共價鍵,還可以存在于非金屬單質中,如H2、O3等。(2)非金屬元素之間并不是只形成共價鍵,也可以形成離子鍵,如NH4NO3只由非金屬元素組成,但是含有離子鍵。(3)活潑的金屬元素和非金屬元素之間也可以形成共價鍵,如AlCl3中只有共價鍵。(4)所有共價鍵都有飽和性,但并不是所有的共價鍵都有方向性,如氫氣中的共價鍵就沒有方向性。二、共價鍵的形成方式和判斷知能通關1.σ鍵連線形成由成鍵原子的s軌道或p軌道重疊形成類型s-s型H—H的s-sσ鍵的形成s-p型H—Cl的s-pσ鍵的形成p-p型Cl—Cl的p-pσ鍵的形成特征①軸對稱:以形成化學鍵的兩原子核的________為軸做旋轉操作,共價鍵的電子云的圖形________;

②σ鍵的強度較大不變2.π鍵肩并肩形成由兩個原子的p軌道“____________”重疊形成

p-pπ鍵p-pπ鍵的形成特征①________對稱:每個π鍵的電子云由兩塊組成,它們互為________;

②π鍵________旋轉;不如σ鍵________,較易_________鏡面鏡像不能牢固斷裂(1)畫出基態(tài)氮原子的軌道表示式,并說明氮分子中的N≡N是由哪些類型的共價鍵構成的?小題對點過(2)觀察如圖乙烷、乙烯和乙炔分子的結構,并回答下列問題。

①它們的分子中的共價鍵分別由幾個σ鍵和幾個π鍵構成?_________________________________________________________________。

②乙烯和乙炔的化學性質為什么比乙烷活潑?___________________________________________________________________________________________________________________________________。

乙烷:7個σ鍵;乙烯:5個σ鍵和1個π鍵;乙炔:3個σ鍵和2個π鍵乙烯的碳碳雙鍵和乙炔的碳碳三鍵中分別含1個和2個π鍵,π鍵原子軌道重疊程度小,不牢固,容易斷裂;而乙烷中沒有π鍵,σ鍵牢固,不易斷裂

3.σ鍵與π鍵的比較共價鍵類型σ鍵π鍵原子軌道重疊方式“頭碰頭”重疊“肩并肩”重疊原子軌道重疊部位兩原子核之間,在鍵軸處鍵軸上方和下方,鍵軸處為零原子軌道重疊程度大小鍵的強度較大較小活潑性不活潑活潑4.σ鍵和π鍵的一般判斷規(guī)律共價單鍵σ鍵共價雙鍵一個σ鍵、一個π鍵共價三鍵一個σ鍵、兩個π鍵正誤判斷(1)σ鍵能單獨形成,而π鍵一定不能單獨形成(

)(2)σ鍵可以繞鍵軸旋轉,π鍵一定不能繞鍵軸旋轉(

)(3)雙鍵中一定有1個σ鍵和1個π鍵,三鍵中一定有1個σ鍵和2個π鍵(

)(4)氣體單質中一定存在σ鍵,可能存在π鍵(

)(5)乙烯分子中存在著極性鍵和非極性鍵;也存在單鍵和雙鍵,同時也有σ鍵和π鍵(

)√小題對點過√√×√1.比較下列共價鍵的形成過程,其中形成的是π鍵的是(

)解析選項A是2個p軌道“肩并肩”重疊形成的π鍵;選項B是s軌道與p軌道重疊形成的σ鍵;選項C是2個p軌道重疊形成的σ鍵;選項D是2個s軌道重疊形成的σ鍵。A2.1mol乙酸分子中含有的σ鍵數(shù)目為____________________________。

7NA93解析1

mol乙酸分子中含有3

mol

C—H、1

mol

H—O、1

mol

C—O、1

mol

C—C和1

mol

C==O,故1

mol乙酸含有7

mol

σ鍵。4個碳原子分別與4個H原子形成4個σ鍵,C與C原子形成3個σ鍵,2個C原子與2個O原子形成2個σ鍵,所以共形成9個σ鍵;C與C原子形成1個π鍵,2個C原子與2個O原子間形成2個π

鍵,所以共形成3個π鍵。

3.甲、乙、丙、丁四種有機物的結構如下:(1)甲分子中有________個σ鍵,________個π鍵。

(2)乙分子中有________個σ鍵,________個π鍵,________(填“有”或“沒有”)非極性鍵。

(3)丙分子中碳原子形成____________個σ鍵,________個π鍵。

(4)丁分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為________。

7382有312∶1解析(1)甲分子中5個單鍵全是σ鍵,雙鍵中1個是σ鍵,另1個是π鍵,三鍵中1個是σ鍵,另2個是π鍵。故該有機物分子中σ鍵總數(shù)為7,π鍵總數(shù)為3。(3)丙分子中C與O之間形成1個σ鍵和1個π鍵,C與2個Cl之間分別形成1個σ鍵。(4)丁分子中含有1個碳碳雙鍵和1個C≡N鍵,3個C—H鍵和1個C—C鍵,故丁分子中共有6個σ鍵和3個π鍵。課后鞏固訓練A級

合格過關練選擇題只有1個選項符合題意題組一

共價鍵的基本概念1.下列每組物質中含有的化學鍵類型相同的是(

)A.NaCl、HCl、H2O、NaOH B.Cl2、Na2S、HCl、SO2C.HBr、CO2、H2O、CS2 D.O2、Cl2、O3、He解析NaCl中含有離子鍵,HCl與H2O分子中含有共價鍵,NaOH中含有離子鍵和共價鍵,故A不符合題意;Cl2、HCl與SO2分子中含有共價鍵,Na2S中含有離子鍵,故B不符合題意;HBr、CO2、H2O與CS2分子中含的化學鍵都是共價鍵,故C符合題意;O2、Cl2與O3分子中含有共價鍵,He分子中不存在化學鍵,故D不符合題意。

C2.下列不屬于共價鍵成鍵因素的是(

)A.共用電子對在兩原子核之間高概率出現(xiàn)B.共用的電子必須配對C.成鍵后體系能量降低,趨于穩(wěn)定D.兩原子核的體積大小要適中解析兩原子形成共價鍵時電子云發(fā)生重疊,即共用電子對在兩原子核之間出現(xiàn)的概率更高;兩原子電子云重疊越多,鍵越牢固,體系的能量也越低;原子核的體積大小與能否形成共價鍵無必然聯(lián)系。故D項不是共價鍵形成的因素。

D3.下列說法中,錯誤的是(

)A.若把H2O分子寫成H3O,違背了共價鍵的飽和性B.H3O+的存在說明共價鍵不具有飽和性C.H—O—O—H中的共價鍵都有方向性,但并非所有共價鍵都有方向性D.已知N2的分子結構是N≡N,兩個N原子間原子軌道發(fā)生重疊后,電子不是只存在于兩核之間解析O原子有兩個未成對電子根據(jù)共價鍵的飽和性形成的氫化物為H2O,A項正確;H2O能結合1個H+形成H3O+,不能說明共價鍵不具有飽和性,B項錯誤;H2分子中的

H—H沒有方向性,C

項正確;兩個原子軌道發(fā)生重疊后,電子只是在兩核之間出現(xiàn)的概率大,不是只出現(xiàn)在兩原子核之間,D

項正確。

B4.下列關于共價鍵的說法不正確的是(

)A.共價鍵是通過共用電子對形成的B.形成共價鍵的原子對應元素的電負性相同或相差不大C.一般情況下,一個原子有幾個未成對電子就會與幾個自旋相反的未成對電子成鍵D.共價鍵是通過共用電子對的相互吸引形成,不屬于電性作用解析通常情況下,電負性相同或相差不大的元素原子通過共用電子對形成共價鍵,A、B正確;共價鍵具有飽和性,一般一個原子有幾個未成對電子就會與幾個自旋相反的未成對電子成鍵,C正確;共價鍵是原子之間通過共用電子對形成,是一種電性作用,D錯誤。

D題組二

σ鍵和π鍵5.下列分子中只存在σ鍵的是(

)A.CO2 B.CH4

C.C2H4 D.C2H2解析CO2的結構式為O==C==O,含有σ鍵和π鍵,A錯誤;CH4中C和H以單鍵相連,只存在σ鍵,B正確;C2H4為乙烯,其結構簡式為CH2==CH2,含有σ鍵和π鍵,C錯誤;C2H2為乙炔,含有碳碳三鍵,含有σ鍵和π鍵,D錯誤。

B6.具有下列電子排布式的原子中,不能形成π鍵的是(

)A.1s22s22p63s23p4 B.1s22s22p3C.1s22s22p63s1 D.1s22s22p2解析根據(jù)電子排布式可知四種原子分別是S、N、Na、C,其中Na是活潑金屬,在化學反應中易失去一個電子,形成的是離子鍵,而π鍵是共價鍵中的一種,S、N、C均能形成π鍵,答案選C。

C7.根據(jù)氫原子和氟原子的核外電子排布,對F2和HF分子中形成的共價鍵描述正確的是(

)A.兩者都為s-sσ鍵 B.兩者都為p-pσ鍵C.前者為p-pσ鍵,后者為s-pσ鍵 D.前者為s-sσ鍵,后者為s-pσ鍵解析氫原子的核外電子排布式為1s1,氟原子的核外電子排布式為1s22s22p5,p軌道上有1個未成對的p電子。F2中的共價鍵是由兩個氟原子未成對的p電子重疊形成的p-p

σ鍵,HF中的共價鍵是由氫原子中的s軌道與氟原子中的p軌道形成的s-p

σ鍵,C正確。

C8.某有機物的結構簡式為CH2==CHC≡CH,則該有機物分子中含有σ鍵和π鍵的數(shù)目分別為(

)A.6、3 B.7、3 C.7、4 D.6、4解析單鍵全部為σ鍵,雙鍵中有1個σ鍵和1個π鍵,三鍵中有1個σ鍵和2個π鍵,故該有機物分子中σ鍵總數(shù)為7,π鍵總數(shù)為3,B項正確。

B9.有以下物質:①HF,②Cl2,③H2O,④N2,⑤C2H4,⑥C2H6,⑦H2,⑧H2O2,⑨HCN(H—C≡N)。(1)只有σ鍵的是________________(填序號,下同);既有σ鍵又有π鍵的是____________________________。

(2)含有由兩個原子的s軌道重疊形成的σ鍵的是________________________。

(3)含有由一個原子的s軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的σ鍵的是____________________________。

(4)含有由一個原子的p軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的σ鍵的是____________________________。

①②③⑥⑦⑧④⑤⑨⑦①③⑤⑥⑧⑨②④⑤⑥⑧⑨解析(1)單鍵為σ鍵,雙鍵或三鍵才含有π鍵。(2)H原子只有s軌道,題給物質中含有由兩個原子的s軌道重疊形成的σ鍵的只有H2。B級

素養(yǎng)培優(yōu)練10.(2025·鶴崗高二質檢)下列有機化合物中σ鍵與π鍵個數(shù)比為3∶2的是(

)A.CH3CH3 B.CH2==CH2C.CH≡CH D.CH4解析CH3CH3中有7個σ鍵,沒有π鍵,A錯誤;CH2==CH2中有5個σ鍵和1個π鍵,B錯誤;HC≡CH中有3個σ鍵和2個π鍵,則σ鍵與π鍵個數(shù)比為3∶2,C正確;CH4中有4個σ鍵,沒有π鍵,D錯誤。

C11.(2025·運城高二期中)下列物質的分子中既有σ鍵又有π鍵的是(

)A.NH3 B.HClO C.C2H2 D.H2O2解析NH3的結構中只存在N—H共價單鍵,共價單鍵都是σ鍵,不存在π鍵,A不符合題意;HClO的結構中O原子分別與H、Cl原子形成H—O共價單鍵和O—Cl共價單鍵,B不符合題意;C2H2的結構式為H—C≡C—H,C—H共價單鍵是σ鍵,而碳碳三鍵中有一個σ鍵和2個π鍵,所以C2H2分子含有σ鍵和π鍵,C符合題意;H2O2分子中2個O原子形成O—O共價單鍵,每個O原子分別與1個H原子形成H—O共價單鍵,D不符合題意。

C12.下列說法不正確的是(

)A.共價鍵一定有原子軌道的重疊B.在CH2==CH—C≡N分子中含6個σ鍵,4個π鍵C.2個原子形成的多重共價鍵中,只能有一個是σ鍵,而π鍵可以是一個或多個D.s軌道與s軌道間形成的鍵一定是σ鍵,p軌道與p軌道間形成的鍵不一定是π鍵解析由兩個原子的p軌道以“頭碰頭”方式相互重疊形成的共價鍵為σ鍵,以“肩并肩”方式相互重疊形成的共價鍵為π鍵;σ鍵的電子云圖形是軸對稱的,而π鍵的電子云圖形是鏡面對稱的;分子中所有的共價單鍵都是σ鍵,共價雙鍵中有一個σ鍵、一個π鍵,共價三鍵中有一個σ鍵,兩個π鍵。

B13.由前10號元素組成的物質T和X,有如圖所示的轉化關系。X不穩(wěn)定,易分解。設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列有關說法正確的是(

)A.為使該轉化成功進行,Y可以是酸性KMnO4溶液B.等物質的量的T、X分子中含有π鍵的數(shù)目均為NAC.X分子中含有的σ鍵個數(shù)是T分子中含有的σ鍵個數(shù)的2倍D.T分子中只含有極性鍵,X分子中既含有極性鍵又含有非極性鍵A解析由題圖可知,T為HCHO,X不穩(wěn)定,易分解,則X為H2CO3,Y為氧化劑,可以選擇酸性KMnO4溶液,A項正確;等物質的量并不一定是1

mol,B項錯誤;1個X分子中含有的σ鍵個數(shù)為5,1個T分子中含有的σ鍵個數(shù)為3,C項錯誤;T、X分子中均只含有極性鍵,無非極性鍵,D項錯誤。14.回答下列問題:(1)1molCO2中含有的σ鍵數(shù)目為____________________________。

(2)已知CO和CN-與N2結構相似,CO分子內σ鍵與π鍵個數(shù)之比為____________。HCN分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為____________。

(3)肼(N2H4)分子可視為NH3分子中的一個氫原子被—NH2(氨基)取代形成的另一種氮的氫化物。肼可用作火箭燃料,燃燒時發(fā)生的反應:N2O4(l)+2N2H4(l)===3N2(g)+4H2O(g)

ΔH=-1038.7kJ·mol-1,若該反應中有4mol