高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 共价键模型第1课时一课一练

第1课时　共价键的形成、特征及类型

A级必备知识基础练

1.下列元素的原子间易形成共价键的是(　　)

A.Na和Cl B.K和F

C.H和Cl D.Ca和O

2.右图是氢原子的电子云重叠示意图。以下说法错误的是(　　)

A.图中电子云重叠意味着电子在核间出现的概率增大

B.氢原子核外的s轨道重叠形成共价键

C.氢原子的核外电子呈云雾状,在两核间分布得浓一些,将两核吸引

D.氢原子之间形成s-s σ键

3.下列物质中含有非极性键的共价化合物是 (　　)

A.F2 B.C2H2

C.Na2O2 D.NH3

4.(2021福建厦门双十中学高二检测)下列分子中存在的共价键类型完全相同的是(　　)

A.CH4与NH3 B.C2H6与C2H4

C.H2与Cl2 D.Cl2与N2

5.(2022山东高三开学考试)R、X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,且Y、Z位于同主族。由R、X、Y、Z组成的有机化合物M是日用化妆品冷烫精的主要原料,其结构如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.电负性:Y>Z>R>X

B.XZ2、XW4、XR4都是非极性分子

C.简单离子结合质子能力:W>Z

D.1 mol M含7 mol σ键

6.下列说法正确的是(　　)

A.Na2S2、NaClO中所含化学键类型完全相同

B.CH4和BCl3分子中所有原子的最外层都达到了8电子稳定结构

C.等物质的量的 CN-和N2含有的共用电子对数相等

D.氯气与NaOH溶液反应的过程中,同时有离子键、极性键和非极性键的断裂和形成

7.(2020安徽师大附中高二检测)下列有关σ键的说法错误的是(　　)

A.2个s原子轨道重叠形成s-s σ键

B.s原子轨道与p原子轨道可以形成s-p σ键,不能形成s-p π键

C.2个p轨道不能形成σ键,只能形成p-p π键

D.HCl分子里含一个s-p σ键

8.下列对分子中σ键重叠方式的分析不正确的是 (　　)

9.下列分子中既不存在s-p σ键,也不存在p-p π键的是(　　)

A.HCl B.HF

C.CO2 D.SCl2

10.下列分子中σ键和π键数目之比为1∶1的是 (　　)

A.HCN B.N2

C.C6H6 D.C2H2

11.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

12.指明下列化学键类型的名称,并各举一例含有这种价键类型的物质。

化学键类型　　　　　举例

①　　　　　　　　,　　　　　　　　。 

②　　　　　　　　,　　　　　　　　。 

③　　　　　　　　,　　　　　　　　。 

④　　　　　　　　,　　　　　　　　。 

⑤　　　　　　　　,　　　　　　　　。 

13.完成下列各题:

(1)关于乙醇分子的说法正确的是　　　　(填字母)。 

A.分子中共含有8个极性键

B.分子中不含非极性键

C.分子中只含σ键

D.分子中含有1个π键

(2)分析下列化学式中划有横线的元素,选出符合要求的物质编号,填写在横线上。

A.C2H4　B.H2S　C.HBr　D.CH4

E.C2H6　F.O2　G.NH3

①所有的价电子都参与形成共价键的是　　　　　　　　　; 

②只有一个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　。 

B级关键能力提升练

以下选择题中有1~2个选项符合题意。

14.下列物质分子中一定含有π键的是(　　)

A.HCl B.H2O2

C.C2H4 D.CH2Cl2

15.下列关于σ键和π键的理解不正确的是 (　　)

A.一般情况下,含有π键的分子在进行化学反应时,分子中的π键比σ键活泼

B.在有些分子中,共价键可能只含有π键而没有σ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.当原子形成分子时,首先形成σ键,可能形成π键

16.下列关于共价键的理解不正确的是(　　)

氢分子形成示意图

A.由上图可知氢分子中两个氢原子的核间距为0.074 nm

B.H2O2分子中既有极性键又有非极性键

C.氢分子中共价键有方向性

D.形成共价键后共用电子只在两个原子核之间出现

17.下列说法不正确的是(　　)

A.共价键一定有原子轨道的重叠

B.在CH2CH—C≡N分子中含6个σ键,3个π键

C.2个原子形成的多重共价键中,只能有一个是σ键,而π键可以是一个或多个

D.s电子与s电子间形成的键一定是σ键,p电子与p电子间形成的键一定是π键

18.由短周期前10号元素组成的物质T和X,有如图所示的转化关系。X不稳定、易分解。下列有关说法正确的是(　　)

A.为使该转化成功进行,Y可以是酸性KMnO4溶液

B.等物质的量的T、X分子中含有π键的数目均为NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)

C.X分子中含有的σ键个数是T分子中含有的σ键个数的2倍

D.T分子中只含有极性键,X分子中既含有极性键又含有非极性键

19.P元素的价电子排布式为3s23p3,P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5,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PCl3

B.PCl3分子中的P—Cl键含有π键

C.PCl5分子中的P—Cl键都是π键

D.磷原子最外层有三个未成对电子,但是能形成PCl5,说明传统的价键理论存在缺陷

20.下列反应能说明σ键比π键牢固的是(　　)

A.CH4+Cl2CH3Cl+HCl

B.CH2CH2+Br2CH2BrCH2Br

C.2H2+O22H2O

D.H2+Cl22HCl

21.甲、乙、丙、丁四种有机化合物的结构如下:

甲:CH2CH—C≡CH

乙:

丙:COCl2()

丁:CH2CHCN

(1)甲分子中有　　　　个σ键、　　　　个π键。 

(2)乙分子中有　　　　个σ键、　　　　个π键,　　　　(填“有”或“没有”)非极性键。 

(3)丙分子中碳原子形成　　　　个σ键、　　　　个π键。 

(4)丁分子中σ键与π键的数目之比为　　　　。 

22.现有短周期A、B、C三种元素,原子序数依次增大,A元素的单质是密度最小的气体,B获得2个电子可达到稳定结构,C与A同主族。

(1)写出A、B、C元素名称。

A　　　　,B　　　　,C　　　　。 

(2)用电子式表示三种元素原子之间可能构成的化合物的形成过程,若含共价键请指出共价键是σ键还是π键,并标明该键的个数。

①A与B:　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②A与C:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

③B与C:　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　。 

④A、B、C:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

C级学科素养拔高练

23.回答下列问题(设NA为阿伏加德罗常数的值):

(1)1 mol CO2中含有的σ键数目为　。 

(2)已知CO和CN-与N2结构相似,N2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)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的—个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼可用作火箭燃料,燃烧时发生反应的热化学方程式为:

N2O4(l)+2N2H4(l)3N2(g)+4H2O(g)

ΔH=-1 038.7 kJ·mol-1

若该反应中有4 mol N—H键断裂,则形成的π键有　　　　 mol。 

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

(5)1 mol乙醛分子中含σ键的数目为　　　,1个CO(NH2)2分子中含有σ键的个数为　　　　　　。 

(6)CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是　　　　　　　　　　　　　　。 

第1课时　共价键的形成、特征及类型

1.C　非金属元素的原子间容易形成共价键,活泼的金属和非金属元素的原子间容易形成离子键。则Na和Cl形成的是离子键,A错误;K和F形成的是离子键,B错误;H和Cl均是非金属元素,形成的是共价键,C正确;Ca和O形成的是离子键,D错误。

2.C　电子云重叠说明电子在核间出现的概率增大,A选项正确;两个氢原子之间形成s-sσ键,B、D选项正确;电子云是对核外电子运动状态的形象化描述,原子间通过共用电子对(即电子云重叠)形成共价键,C选项不正确。

3.B　F2是单质,不是化合物;C2H2的结构式为H—C≡C—H,含有非极性键;Na2O2是离子化合物;NH3含三个N—H键,没有非极性键。

4.A　A项中全是s-pσ键;B项C2H6分子中只存在σ键,而C2H4分子中存在σ键和π键;C项H2分子中的键为s-sσ键,Cl2分子中的键为p-pσ键;Cl2分子中只存在σ键,而N2分子中存在σ键和π键。

5.B　依题意,Y和Z位于同主族,Y原子能形成1个双键,Z原子形成2个单键,说明Y、Z原子最外层有6个电子,Y为氧,Z为硫。X原子能形成2个单键、1个双键(或4个单键),说明X原子最外层有4个电子,原子序数小于8,故X为碳。R原子形成1个单键,上述五种元素中R的原子序数最小,R为氢;W为短周期主族元素且原子序数大于16,故W为氯。

非金属性越强,则其电负性越强,氧、硫、碳、氢的电负性依次减小,A错误;CS2是直线形分子,CH4、CCl4都是正四面体形分子,它们都是非极性分子,B正确;结合质子能力越强,形成的酸越弱,酸性:HCl>H2S,结合质子(H+)能力:S2->Cl-,C错误;单键都是σ键,双键中有1个σ键,1个M分子含8个σ键,D错误。

6.C　Na2S2含离子键和S—S非极性键,NaClO中含离子键和Cl—O极性键,则化学键不完全相同,A错误。CH4分子中C原子的最外层达到了8电子稳定结构、H原子的最外层达到了2电子稳定结构;BCl3分子中Cl原子的最外层达到了8电子稳定结构、B原子的最外层为6电子,B错误。每个CN-和N2均含有3对共用电子对,C正确。氯气与NaOH反应生成NaClO、NaCl、H2O,产物中不存在非极性键,则有离子键、极性键和非极性键的断裂,但没有非极性键的形成,D错误。

7.C　s原子轨道只能形成σ键,不能形成π键,A正确;s原子轨道与p原子轨道可以形成s-pσ键,不能形成s-pπ键,B正确;2个p原子轨道若以“头碰头”的方式重叠能形成σ键,若以“肩并肩”的方式重叠形成π键,故C不正确;HCl分子中,氢原子的1s轨道与氯原子的3p轨道以“头碰头”方式重叠形成σ键,故HCl分子里含一个s-pσ键,D项正确。

8.C　A项,H2分子中两个原子的1s轨道重叠,正确;B项,HCl分子中氢原子的1s轨道和氯原子的3p轨道重叠,正确;C项,Cl2分子中两个氯原子的3p轨道重叠,错误;D项,ClF分子中氯原子的3p轨道和氟原子的2p轨道重叠,正确。

9.D　A项和B项中的HCl和HF分子中都含有氢原子,氢原子提供s电子云与氯原子或氟原子的p电子云形成s-pσ键;C项,CO2分子中含有CO双键,应有π键存在;D项,SCl2分子中只存在2个p-pσ键。

10.A　HCN分子的结构式为H—C≡N,其中含有2个σ键和2个π键,σ键和π键数目之比为1∶1,A正确;N2分子的结构式为N≡N,其中σ键和π键的数目之比为1∶2,B错误;C6H6分子中存在12个σ键和1个大π键,C错误;C2H2分子的结构式为H—C≡C—H,其中σ键和π键的数目之比为3∶2,D错误。

11.C　在形成HCl分子时,氯原子吸引电子的能力比氢原子强,共用电子对偏向Cl,导致共用电子对在氯原子附近出现的概率较大,从而使氯原子带部分负电荷,氢原子带部分正电荷,故HCl中Cl显-1价。

12.答案①s-s σ键　H2

②s-p σ键　HCl

③p-p σ键　Cl2

④pz-pzπ键　N2

⑤py-pyπ键　N2

解析共价键具有方向性,以“头碰头”形成的共价键为σ键,“肩并肩”形成的共价键为π键,由此可知①②③形成的为σ键,④⑤形成的为π键。

13.答案(1)C　(2)①ADE　②C　③BCFG　④AF

解析(1)乙醇的结构式为,共含有8个共价键,其中C—H键、C—O键、O—H键为极性键,共7个,C—C键为非极性键。由于全为单键,故无π键。

(2)C2H4分子中1个C原子与2个H原子形成2个σ键,与另1个C原子形成1个σ键和1个π键,所有电子都参与成键;H2S分子中S原子与2个H原子形成2个σ键,还有2对未成键电子;HBr分子中Br原子与1个H原子形成1个σ键,还有3对未成键电子;CH4分子中C原子与4个H原子形成4个σ键,所有价电子都参与成键;C2H6分子中1个C原子分别与3个H原子及另1个C原子形成4个σ键,所有价电子都参与成键;O2分子中1个O原子与另1个O原子形成1个σ键和1个π键,还有2对未成键的电子;NH3分子中1个N原子与3个H原子形成3个σ键,还有1对未成键的电子对。

14.C　A项,HCl中只含σ键;B项,H2O2的结构式为H—O—O—H,只含σ键;C项,C2H4分子中有双键,双键中含π键;D项,CH2Cl2中只含σ键。

15.B　A正确,同一分子中的π键一般不如σ键牢固,反应时容易断裂。B错误,D正确,原子间形成共价键时,首先形成σ键,若出现双键或三键,才出现π键,故含有π键的分子中一定含有σ键。C正确,氢原子、氯原子等跟其他原子形成分子时只能形成单键,即只能形成σ键。

16.CD　由题图可知,两个氢原子相互靠近的过程中,在相距0.074nm时体系能量最低,体系最稳定,此时形成稳定的氢分子,A项正确;H2O2分子中既存在H—O极性键,又存在O—O非极性键,B项正确;氢分子中两个氢原子的未成对电子均为1s电子,s轨道在空间呈球形对称,故s轨道之间的重叠不具有方向性,C项错误;形成共价键后共用电子在两个原子核之间出现的概率增大,并不是只在两个原子核之间出现,D项错误。

17.D　原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为σ键;以“肩并肩”方式相互重叠形成的共价键为π键,A正确;分子中所有的单键都是σ键,双键中有一个σ键、一个π键,三键中有一个σ键、两个π键,故CH2CH—C≡N分子中含6个σ键,3个π键,B、C正确;p电子与p电子间形成的键可能是σ键,也可能是π键,D错误。

18.A　由题中转化关系可知,T为HCHO。由X不稳定、易分解可知X为H2CO3,则Y为氧化剂,可以选择氧化性较强的酸性KMnO4溶液,A项正确;等物质的量并不一定是1mol,B项错误;一个X分子中含有的σ键个数为5,一个T分子中含有的σ键个数为3,C项错误;T、X分子中均只含有极性键,无非极性键,D项错误。

19.D　PCl3的电子式为,P—Cl键都是σ键。一个PCl5分子中有5个P—Cl σ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PCl5的结构,即传统价键理论存在缺陷。

20.B　碳碳双键由一个σ键和一个π键组成,CH2CH2发生加成反应时π键断裂,说明σ键比π键牢固。

21.答案(1)7　3　(2)8　2　有　(3)3　1　(4)2∶1

解析(1)甲分子中5个单键全是σ键,双键中1个是σ键,另1个是π键,三键中1个是σ键,另2个是π键。故该有机化合物分子中σ键总数为7,π键总数为3。

(2)乙分子中有3个C—Hσ键,2个C—Cσ键,2个C—Oσ键,1个O—Hσ键;CC双键和CO双键中分别有1个π键;该有机化合物分子中CC、C—C键都是非极性键。

(3)丙分子中C与O两种原子之间形成1个σ键和1个π键,C与两个Cl之间分别形成1个σ键。

(4)丁分子中含有6个σ键和3个π键,σ键与π键数目之比是2∶1。

22.答案(1)氢　氧　钠

(2)①H·+··+·HH(含2个σ键)

H·+··+··+·HH(含3个σ键)

②

③

④

解析(1)A的单质为密度最小的气体,则A为H,B得到2个电子达到稳定结构,则B为ⅥA族的短周期元素(O或S),C与A同主族,则C为Na,结合原子序数递增顺序可知A、B、C依次为H、O、Na。

(2)用电子式表示化合物的形成过程时,首先应判断形成的化合物是离子化合物还是共价化合物。其次是要考虑完整,有时两种元素形成的化合物不止一种。如H和O可形成H2O和H2O2两种共价化合物,Na和O通常形成Na2O和Na2O2两种离子化合物。

23.答案(1)2NA　(2)1∶2　1∶1

(3)3　(4)5∶1

(5)6NA　7

(6)HF>H2O>NH3>CH4

解析(1)CO2分子内含有碳氧双键,双键中一个是σ键,另一个是π键,则1molCO2中含有的σ键个数为2NA。

(2)N2的结构式为N≡N,一个分子中含有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键数目之比为1∶1。

(3)反应中有4molN—H键断裂,即有1molN2H4参加反应,生成1.5molN2,则形成的π键有3mol。

(4)设化合物分子式为CmHn,则6m+n=16,经分析可得m=2,n=4,即分子式为C2H4,结构式为。单键为σ键,双键中有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。

(5)乙醛与CO(NH2)2的结构简式分别为CH3CHO、,故1mol乙醛中含有6NA个σ键,1个CO(NH2)2分子中含有7个σ键。

(6)两个成键原子的电负性差别越大,它们形成共价键的极性就越大(或从非金属性强弱上来判断)。由于电负性:F>O>N>C,因此四种元素与H形成的共价键的极性:F—H键>O—H键>N—H键>C—H键。