高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 共价键精品综合训练题

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第二章 分子结构与性质第一节 共价键课时精讲07 共价键【目标导航】1．了解共价键的形成、本质、特征和分类。2．知道共价键的主要类型σ键和π键。3．认识键能、键长、键角等键参数的概念，并能应用其说明简单分子的某些性质。4．知识分子极性和分子中键的极性、分子的空间结构密切相关。【知识导图】一、共价键1．概念原子间通过共用电子形成的化学键。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。3．形成元素通常是电负性相同或差值小的非金属元素原子。4．表示方法(1)用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键，如H—H、H—Cl；(2)“”表示原子间共用两对电子所形成的共价键(共价双键)；(3)“≡”表示原子间共用三对电子所形成的共价键(共价叁键)。二、σ键和π键1．分类标准：按电子云的重叠方式。2．σ键和π键：3．σ键与π键的类型(1)σ键的常见类型。(2)π键的常见类型——p­p π键。p­p π键的形成4．判断σ键和π键的一般规律(1)共价单键都是σ键；(2)共价双键和共价三键中有一个键是σ键，其他的都是π键。三、极性键和非极性键1．分类标准：根据共用电子对是否偏移。2．极性键和非极性键：四、共价键的特征1．共价键的饱和性每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的，这称为共价键的饱和性。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。2．共价键的方向性在形成共价键时，原子轨道重叠得越多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键越牢固，因此，共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成。共价键的方向性决定着分子的空间构型。【小试牛刀】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。1．若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的饱和性( )【答案】√【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H2S。2．H3O+的存在说明共价键不具有饱和性( )【答案】×【解析】H2O能结合1个H+形成H3O+，不能说明共价键不具有饱和性。3．所有共价键都有方向性( )【答案】×【解析】H2分子中的H—H键没有方向性。4．两个原子轨道发生重叠后，电子仅存在于两核之间( )【答案】×【解析】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。6．σ键强度小，容易断裂，而π键强度较大，不易断裂( )【答案】×【解析】一般σ键比π键更稳定。7．π键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的( )【答案】×【解析】原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为σ键。8．两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键( )【答案】√【解析】两个原子之间形成共价键时，单键为σ键，双键和三键中都只有一个σ键。9．σ键不属于共价键，是另一种化学键( )【答案】×【解析】σ键属于共价键。10．s-s σ键与s-p σ键的对称性相同( )【答案】√【解析】s-s σ键与s-p σ键都属于σ键，对称性相同。11．分子中含有共价键，则至少含有一个σ键( )【答案】√【解析】分子中含有共价键，则至少含有一个σ键。12．含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同( )【答案】√【解析】一般π键容易断裂，而σ键不易断裂，所以含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同。13．s-s σ键与p-p σ键的电子云图像都呈轴对称( )【答案】√【解析】σ键是原子轨道通过“头碰头”方式重叠形成的，s-s σ键与p-p σ键的电子云图像都呈轴对称。14．s轨道与s轨道不能形成π键，p轨道与p轨道能形成π键( )【答案】√【解析】s轨道为球形，只能形成σ键，p轨道为哑铃形，既能形成σ键也能形成π键。15．乙烯与乙烷化学性质不同，主要是因为乙烯中的π键不如σ键牢固( )【答案】√【解析】乙烯中的π键不如σ键牢固，π键容易断裂，所以乙烯比乙烷活泼。16．1个1，3-丁二烯(CH2=CHCH=CH2)分子中含有7个σ键、2个π键( )【答案】×【解析】由结构简式可知1个1，3-丁二烯的分子中含有9个σ键、2个π键。17．P4()和CH4分子的空间构型都是正四面体，键角都是109°28′，1molCH4和1molP4含有的σ键数目相同( )【答案】×【解析】白磷的键角为60°，1mol白磷中含有σ键物质的量为6mol，1mol甲烷含有σ键物质的量为4mol。18．BF3、 CCl4中每个原子都满足8电子稳定结构( )【答案】×【解析】BF3中B周围不满足8电子稳定结构，CCl4中每个原子都满足8电子稳定结构。19．PCl3分子中每个原子最外层达到8电子稳定结构，则BF3分子中每个原子最外层也能达到8电子稳定结构( )【答案】×【解析】BF3分子中B元素化合价为+3价，B原子最外层未达8电子结构。20．SO2和O3互为等电子体，故二者具有相同的化学性质( )【答案】×【解析】SO2和O3互为等电子体，价电子数都为18，具有相似的结构，但化学性质不同，二氧化硫以还原性为主，而臭氧具有氧化性。考点一 共价键的形成与特征【例1】下列说法正确的是(　　)A．含有共价键的化合物一定是共价化合物B．分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物C．由共价键形成的分子一定是共价化合物D．只有非金属原子间才能形成共价键【答案】B【解析】含有共价键的化合物中还可能含有离子键，若含有离子键则该化合物为离子化合物，故A错；化合物分子中若不含离子键，则为共价化合物，所以B正确；分子可为单质，也可为化合物，故C错；通常情况下非金属元素原子间形成共价键，但有些金属与非金属元素原子间也可形成共价键，如AlCl3属于共价化合物，故D错。【例2】下列各组物质中，所有化学键都是共价键的是(　　)A．H2S和Na2O2 B．H2O2和CaF2 C．NH3和N2 D．HNO3和NaCl【答案】C【解析】A项，Na2O2中既有离子键又有O—O共价键，不正确；B项，CaF2中只有离子键，不正确；D项，NaCl属于离子化合物，没有共价键。【解题技法】【对点训练1】1．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。2．下列物质属于共价化合物的是(　　)A．KOH B．MgO C．C2H6 D．NH4Cl【答案】C【解析】A、B属于含有活泼金属元素的离子化合物；D为铵盐也属于离子化合物；C中C和H都不易失电子，只能形成共价键，C2H6属于共价化合物。考点二 共价键的分类【例3】下列分子中既含σ键，又含π键的是 (　　)【答案】D【解析】水分子中只有单键，全部是σ键，A不符合题意；乙醇分子中只有单键，全部是σ键，B不符合题意；氨气分子中只有单键，全部是σ键，C不符合题意；乙醛分子中含有单键和碳氧双键，既含σ键，又含π键，D符合题意。【例4】下列关于极性键的叙述不正确的是(　　)A．由不同种非金属元素原子形成的共价键 B．共价化合物中必定存在极性键C．由同种元素的两个原子形成的共价键 D．共用电子必然偏向电负性大的原子一方【答案】C【解析】极性键是电负性不同的两种非金属元素的原子间形成的，同种元素的原子形成的是非极性键；电负性越大，吸引共用电子的能力越强，共价键的极性越强。【解题技法】【对点训练2】3．下列说法中不正确的是(　　)A．一般σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强B．两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键D．N2分子中有一个σ键，2个π键【答案】C【解析】气体单质中不一定含σ键，如稀有气体分子均为单原子分子，分子内无化学键。4．下列物质的分子中既含有极性键，又含有非极性键的是(　　)A．CO2 B．H2OC．H2O2 D．H2【答案】C【解析】判断极性键和非极性键的标准是成键原子是否为同种元素的原子。CO2(O==C==O)、H2O(H—O—H)分子中只有极性键；H2分子中只有非极性键；而H2O2分子的结构式为H—O—O—H，既有极性键，又有非极性键。考点三 σ键和π键的综合考查【例5】设NA为阿伏加德罗常数的值。下列关于常见分子中σ键、π键的判断正确的是 (　　)A．C22-与O22+结构相似，1 mol O22+中含有的π键数目为2NAB．CO与N2结构相似，CO分子中σ键与π键数目之比为2∶1C．CN-与N2结构相似，CH2=CHCN分子中σ键与π键数目之比为1∶1D．已知反应N2O4(l)+2N2H4(l)= 3N2(g)+4H2O(l)，若该反应中有4 mol N—H键断裂，则形成的π键数目为6NA【答案】A【解析】C22-与O22+结构相似，所以一个O22+中含有一个三键，因此1 molO22+中含有2NA个π键，A正确；CO与N2结构相似，则一个CO分子中含有一个三键，分子中σ键与π键数目之比为1∶2，B错误；CN-与N2结构相似，1个CH2=CHCN分子中含有一个C=C键和一个C≡N键，因此1个CH2=CHCN分子中含有6个σ键和3个π键，σ键与π键的数目之比为2∶1，C错误；若该反应中有4 mol N—H键断裂，即1 mol N2H4参与反应，则生成1.5 mol N2，N2中含有N≡N键，故形成π键的数目是3NA，D错误。【例6】由前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。设NA为阿伏加德罗常数的值，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NAC．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【答案】A【解析】由题图可知，T为HCHO，X不稳定，易分解，则X为H2CO3，Y为氧化剂，可以选择酸性KMnO4溶液，A项正确；等物质的量并不一定是1 mol，B项错误；1个X分子中含有的σ键个数为5，1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。【解题技法】【对点训练3】5．甲醛是家庭装修常见的污染物。一种催化氧化甲醛的反应为HCHO+O2 H2O+CO2。下列有关叙述正确的是 (　　)A．CO2和O2分子中均同时存在p-p σ键和p-p π键B．HCHO分子中σ键和π键的数目之比为2∶1C．O2分子形成时2p轨道的其中一种重叠方式是D．CO2分子中σ键和π键的电子云的对称性相同【答案】A【解析】C原子和O原子均以2p轨道成键，且CO2和O2分子中均存在双键，因此同时存在p-p σ键和p-p π键，A项正确；1个HCHO分子中含两个C—H键和一个C=O键，单键全是σ键，双键含一个σ键和一个π键，所以HCHO分子中σ键和π键的数目之比应为3∶1，B项错误；O2分子中含O=O键，包含一个p-p σ键和p-p π键，重叠方式分别为“头碰头”和“肩并肩”，没有互相垂直的重叠方式，C项错误；σ键的电子云呈轴对称，π键的电子云呈镜面对称，D项错误。6．石灰氮(CaCN2)是一种氮肥，与土壤中的H2O反应生成氰胺(H2N-C≡N)，氰胺可进一步转化为尿素[CO(NH2)2]。下列有关说法正确的是 (　　)A．H2O的电子式为B．1个H2N-C≡N分子中含3个σ键C． H2N-C≡N分子中σ键与π键的个数之比为2∶1D．已知CO(NH2)2中含有C=O键，1个CO(NH2)2分子中含有2个π键【答案】C【解析】H2O是共价化合物，电子式为，A错误；单键都是σ键，三键中含有1个σ键，则1个H2N-C≡N分子中含4个σ键，B错误；1个H2N-C≡N分子中含4个σ键，2个π键，故σ键与π键的个数之比为2∶1，C正确；1个CO(NH2)2分子中只有1个双键，其余为单键，故1个CO(NH2)2分子中含有1个π键，D错误。1．下列不属于共价键成键因素的是(　　)A．共用电子对在两原子核之间高概率出现 B．共用的电子必须配对C．成键后体系能量降低，趋于稳定 D．两原子体积大小要适中【答案】D【解析】两原子形成共价键时，电子云发生重叠，即电子在两核之间出现的概率更大；两原子电子云重叠越多，键越牢固，体系的能量也越低；原子的体积大小与能否形成共价键无必然联系。2．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．H3O＋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H2S，A项对；H2O能结合1个H＋形成H3O＋，并不能说明共价键不具有饱和性，B项错；H2分子中，H原子的s轨道成键时，因为s轨道为球形，所以H2分子中的H—H键没有方向性，C项错；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。故选A。3．下列关于共价键的说法正确的是(　　)A．共价键只存在于共价化合物中B．只含有共价键的物质一定是共价化合物C．非极性键只存在于单质分子中D．离子化合物中既可能含有极性键也可能含有非极性键【答案】D【解析】共价键可能存在于共价化合物中也可能存在于离子化合物中，可能是极性共价键也可能是非极性共价键；单质中形成的共价键为非极性共价键；离子化合物中可能含有极性共价键也可能含有非极性共价键。4．下列物质只含共价键的是(　　)A．Na2O2 B．H2O C．NH4Cl D．NaOH【答案】B【解析】Na2O2、NH4Cl、NaOH既含离子键又含共价键，H2O中只含共价键。5．下列分子中，只有σ键没有π键的是(　　)A．CH4 B．N2 C．CH2==CH2 D．CH≡CH【答案】A【解析】两原子间形成共价键，先形成σ键，然后再形成π键，即共价单键全部为σ键，共价双键、共价叁键中一定含有一个σ键，其余为π键。6．H2S分子中两个共价键的夹角接近90°，其原因是(　　)A．共价键的饱和性 B．硫原子的电子排布C．共价键的方向性 D．硫原子中p轨道的形状【答案】C【解析】共价键的方向性决定了分子的空间构型。7．已知：元素X的电负性数值为2.5，元素Y的电负性数值为3.5，元素Z的电负性数值为1.2，元素W的电负性数值为2.4。你认为上述四种元素中，最容易形成共价键的是(　　)A．X与Y B．X与W C．Y与Z D．Y与W【答案】B【解析】一般来说，电负性小于1.8的为金属元素，且电负性越小，金属性越强；电负性大于1.8的为非金属元素，且电负性越大，非金属性越强，电负性差别小的两元素最可能形成共价键。8．根据氢原子和氟原子的核外电子排布，对F2和HF分子中形成的共价键描述正确的是 (　　)A．两者都为s-s σ键 B．两者都为p-p σ键C．前者为p-p σ键，后者为s-p σ键 D．前者为s-s σ键，后者为s-p σ键【答案】C【解析】氢原子的核外电子排布式为1s1，氟原子的核外电子排布式为1s22s22p5，p轨道上有1个未成对的p电子。F2中的共价键是由两个氟原子未成对的p电子重叠形成的p-p σ键，HF中的共价键是由氢原子中的s轨道与氟原子中的p轨道形成的s-p σ键，C正确。9．下列关于σ键和π键的理解不正确的是(　　)A．σ键一般能单独形成，而π键一般不能单独形成B．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转C．CH3—CH3、CH2===CH2、CH≡CH中碳碳键的键能都相同D．碳碳双键中有一个σ键，一个π键，碳碳叁键中有一个σ键，两个π键【答案】C【解析】A项，由于原子轨道先按重叠程度大的“头碰头”方向进行重叠，故先形成σ键。后才能形成π键；B项，σ键为单键，可以绕键轴旋转，π键在双键、叁键中存在，不能绕键轴旋转；C项，键能：C≡C＞C===C＞C—C；D项，单键均为σ键，双键含1个σ键和1个π键，叁键含1个σ键和2个π键。10．下列对分子中σ键重叠方式的分析不正确的是 (　　)【答案】C【解析】A项，H2分子中σ键重叠方式是两个原子的1s轨道重叠，正确；B项，HCl分子中σ键重叠方式是氢原子的1s轨道和氯原子的3p轨道重叠，正确；C项，Cl2分子中σ键重叠方式是两个氯原子的3p轨道重叠，错误；D项，ClF分子中σ键重叠方式是氯原子的3p轨道和氟原子的2p轨道重叠，正确。11．按要求回答问题(1)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为_______NA。(2)CS2分子中，共价键的类型有_______。(3)下列物质中：①MgCl2；②Na2O2； ③CS2 ；④NaOH； ⑤H2，只存在极性键的是_______(填序号，下同)，只存在非极性键的是_______，只存在离子键的是_______，既存在离子键又存在极性共价键的是_______，既存在离子键又存在非极性共价键的是_______。【答案】(1)3NA (2)极性键 (3) ③     ⑤     ①     ④     ②【解析】(1)HCHO结构式是，共价单键都是σ键，共价双键中一个是σ键，一个是π键，可见1个HCHO分子中含有3个σ键，则在1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为3NA；(2)CS2是由分子构成，在1个CS2分子中C原子与2个S原子形成4个共价键，结构式是S=C=S，C=S键是两种不同的非金属元素的原子形成的共价键，因此属于极性键；(3)①MgCl2是离子化合物，Mg2+与2个Cl-之间以离子键结合，存在离子键；②Na2O2是离子化合物，2个Na+与O22- 以离子键结合，在O22-中2个O原子之间以非极性共价键结合，故Na2O2中存在离子键、非极性共价键； ③CS2是由CS2分子构成的共价化合物，其结构式是S=C=S，分子中存在极性共价键；④NaOH是离子化合物，Na+与OH-之间以离子键结合，在OH-中H、O原子之间以极性键结合，故NaOH中含有离子键、极性共价键； ⑤H2是由分子构成的非金属单质，在H2中2个H原子之间以非极性键H-H键结合，故其中只含非极性键。综上所述可知：只存在极性键的物质序号是③；只存在非极性键的物质序号是⑤；只存在离子键的物质序号是①；既存在离子键又存在极性共价键的物质序号是④；既存在离子键又存在非极性共价键的是②。12．有三种物质AC2、B2C2、AD4，在常温下分别为气体、固体和液体。元素A的最高正价和最低负价的绝对值相等；元素B的单质能在C的气态单质中剧烈燃烧，火焰呈黄色，并生成淡黄色固体B2C2；元素D的负一价阴离子的电子层结构与氩原子相同。则：(1)A、B、C、D元素的名称分别为　　　　、　　　　　、　　　　、　　　　。 (2)AD4分子中含有的σ键类型为　　　　(填“s-s”“s-p”或“p-p”)σ键。 (3)D的负一价阴离子的电子排布式为　　　　，B2C2属于　　　　　(填“离子”或“共价”)化合物。【答案】(1)碳　钠　氧　氯 (2)p-p (3)1s22s22p63s23p6　离子【解析】(1)火焰呈黄色，说明有钠元素，则淡黄色固体为Na2O2，所以元素B为Na，元素C为O。由“元素D的负一价阴离子的电子层结构与氩原子相同”知，D为Cl。由“元素A的最高正价和最低负价的绝对值相等”，可知A为ⅣA族元素，又由于常温下AC2是气体，AD4是液体，所以AC2是二氧化碳(ⅣA族元素中Si及其以下元素形成的氧化物常温下均为固体)，AD4是CCl4，即A是C(碳)。(2)CCl4中只有σ键，且其类型为p-p、σ键。共价键σ键原子轨道以“头碰头”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键。π键原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键。类型形成过程s­s型H－H的s­s σ键的形成s­p型H－Cl的s­p σ键的形成p­p型Cl－Cl的p­p σ键的形成共价键极性键非极性键形成元素不同种元素同种元素共用电子的偏移共用电子偏向电负性较大的原子成键原子电负性相同，共用电子不偏移原子电性电负性较大的原子显负电性，另一原子显正电性两原子均不显电性共价键的特征(1)饱和性：每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的。(2)方向性：在形成共价键时，原子轨道重叠愈多，电子在核间出现的概率愈大，所形成的共价键越牢固，因此，共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，这就是共价键的方向性。ABCD水乙醇氨乙醛共价键类型的判断(1)σ键与π键①依据强度判断：σ键的强度较大，较稳定；π键活泼，比较容易断裂。②共价单键都是σ键，共价双键中含有一个σ键、一个π键，共价三键中含有一个σ键、两个π键。(2)极性键与非极性键不同种元素的原子之间形成的是极性共价键，同种元素的原子之间形成的是非极性共价键。ABCDH2HClCl2ClF两个原子的s轨道重叠氢原子的s轨道和氯原子的p轨道重叠一个氯原子的s轨道和另一个氯原子的p轨道重叠氯原子的p轨道和氟原子的p轨道重叠