②寒假預(yù)習(xí)-第01講共價(jià)鍵-2025年高二化學(xué)寒假銜接講練 (人教版)-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

【學(xué)習(xí)新知】
知識點(diǎn)一共價(jià)鍵
1．共價(jià)鍵
(1)原子間通過共用電子對所形成的相互作用。本質(zhì)是電子云(或原子軌道)的重疊。
(2)共價(jià)鍵的特征：
共價(jià)鍵具有飽和性和方向性，飽和性決定分子的組成，方向性決定分子的空間結(jié)構(gòu)。
2．共價(jià)鍵的類型
(1)σ鍵
(2)π鍵
【交流討論】下面是乙烷、乙烯、乙炔的球棍模型和空間填充模型：
1．觀察乙烷、乙烯、乙炔的分子結(jié)構(gòu)，它們的分子中的共價(jià)鍵分別由幾個σ鍵和幾個π鍵構(gòu)成？
2．解釋乙烯分子中π鍵是如何形成的？
提示：乙烯分子中兩個碳原子的p軌道“頭碰頭”重疊形成一個σ鍵，而兩個碳原子間相互垂直的p軌道“肩并肩”重疊形成一個π鍵，故乙烯分子中的碳碳雙鍵由一個σ鍵和一個π鍵構(gòu)成。
知識點(diǎn)二鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角
1．鍵能
鍵能是指氣態(tài)分子中1 ml化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量。鍵能的單位是kJ·ml－1。鍵能通常是298.15K、101kPa條件下的標(biāo)準(zhǔn)值。
2．鍵長
(1)鍵長是構(gòu)成化學(xué)鍵的兩個原子的核間距。因此原子半徑?jīng)Q定化學(xué)鍵的鍵長，原子半徑越小，共價(jià)鍵的鍵長越短。
(2)鍵長與共價(jià)鍵的穩(wěn)定性之間的關(guān)系：共價(jià)鍵的鍵長越短，往往鍵能越 eq \a\vs4\al(大) ，表明共價(jià)鍵越穩(wěn)定。
3．鍵角
鍵角是指在多原子分子中，兩個相鄰共價(jià)鍵之間的夾角。多原子分子的鍵角一定，表明共價(jià)鍵具有方向性。鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，分子的許多性質(zhì)都與鍵角有關(guān)。
【交流討論】鍵能與鍵長是衡量共價(jià)鍵穩(wěn)定性的參數(shù)，鍵長和鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的參數(shù)。一般來說，如果知道分子中的鍵長和鍵角，這個分子的空間結(jié)構(gòu)就確定了。
1．根據(jù)元素周期律可知，NH3的穩(wěn)定性強(qiáng)于PH3，你能利用鍵參數(shù)加以解釋嗎？
提示：鍵長：N—HP—H，因此NH3更穩(wěn)定。
2．在不知下列物質(zhì)鍵能的前提條件下，你能比較HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性大小嗎？你認(rèn)為鍵能、鍵長對分子的化學(xué)性質(zhì)有什么影響？
提示：能，因?yàn)樵影霃剑篒>Br>Cl>F，故鍵長：HI>HBr>HCl>HF，一般鍵長越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，故穩(wěn)定性：HF>HCl>HBr>HI。分子中共價(jià)鍵的鍵能越大，鍵長越短，共價(jià)鍵越牢固，含有該鍵的分子越穩(wěn)定，化學(xué)性質(zhì)越不活潑。
核心考點(diǎn)一：共價(jià)鍵
【例1】共價(jià)鍵具有飽和性和方向性。下列有關(guān)敘述中不正確的是( )
A．共價(jià)鍵的飽和性是由成鍵原子的未成對電子數(shù)決定的
B．共價(jià)鍵的方向性是由成鍵原子軌道的方向性決定的
C．共價(jià)鍵的方向性決定了分子的空間結(jié)構(gòu)
D．所有共價(jià)鍵都具有方向性
答案：D
解析：原子的未成對電子一旦配對成鍵，就不再與其他原子的未成對電子配對成鍵，故成鍵原子的未成對電子數(shù)決定了該原子形成的共價(jià)鍵數(shù)量，即飽和性，A項(xiàng)正確；形成共價(jià)鍵時，為了達(dá)到原子軌道的最大重疊程度，成鍵的方向與原子軌道的伸展方向就存在著必然的聯(lián)系，則共價(jià)鍵的方向性是由成鍵原子軌道的方向性決定的，而共價(jià)鍵的方向性又決定了所形成分子的空間結(jié)構(gòu)，B、C項(xiàng)正確；由于s軌道是球形對稱的，故兩個s軌道重疊形成的共價(jià)鍵無方向性，D項(xiàng)不正確。
【歸納小結(jié)】σ鍵和π鍵的特點(diǎn)
(1)s軌道與s軌道形成σ鍵時，電子并不是只在兩核間運(yùn)動，只是電子在兩核間出現(xiàn)的概率大。
(2)因s軌道是球形的，故s軌道與s軌道形成σ鍵時，無方向性。兩個s軌道只能形成σ鍵，不能形成π鍵。
(3)兩個原子間可以只形成σ鍵，但不能只形成π鍵。
(4)σ鍵和π鍵對分子性質(zhì)的影響：通常情況下，σ鍵比π鍵牢固，π鍵比較容易斷裂，因此含π鍵的化合物的化學(xué)性質(zhì)比只含σ鍵的化合物活潑，如乙烯的化學(xué)性質(zhì)比乙烷的活潑。
【變式訓(xùn)練1】下列說法正確的是( )
A．π鍵是由兩個原子的p軌道“頭碰頭”重疊形成的
B．σ鍵呈鏡面對稱，π鍵呈軸對稱
C．C2H6中的化學(xué)鍵全為σ鍵，而C2H4中含有σ鍵和π鍵
D．H2中含有σ鍵，而Cl2中除含有σ鍵外還含有π鍵
答案：C
解析：原子軌道以“頭碰頭”方式相互重疊形成的共價(jià)鍵為σ鍵，以“肩并肩”方式相互重疊形成的共價(jià)鍵為π鍵，A項(xiàng)錯誤；原子軌道重疊方式的不同決定了σ鍵呈軸對稱，π鍵呈鏡面對稱，B項(xiàng)錯誤；分子中所有的共價(jià)單鍵都是σ鍵，C2H6、H2、Cl2中都僅含有共價(jià)單鍵，故只含有σ鍵，而C2H4中含有共價(jià)雙鍵，因而含有σ鍵和π鍵，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤。
【變式訓(xùn)練2】有以下物質(zhì)：①HF ②Cl2 ③H2O ④N2 ⑤C2H4 ⑥C2H6 ⑦H2 ⑧HCN(H—C≡N)，試回答下列問題(用序號回答)：
(1)只含有極性鍵的是____________；只含有非極性鍵的是____________；既含有極性鍵又含有非極性鍵的是________。
(2)只有σ鍵的是________________，既有σ鍵又有π鍵的是________。
(3)在上述雙原子分子中，含有由兩個原子的s軌道重疊形成的σ鍵的是__________，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________，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________。
答案：(1)①③⑧ ②④⑦ ⑤⑥ (2)①②③⑥⑦ ④⑤⑧ (3)⑦ ① ②④
解析：(1)由同種原子形成的共價(jià)鍵，屬于非極性共價(jià)鍵，而由不同種原子形成的共價(jià)鍵屬于極性共價(jià)鍵，由此可知只含有極性鍵的是①③⑧，只含有非極性鍵的是②④⑦，既含有極性鍵又含有非極性鍵的是⑤⑥。(2)根據(jù)σ鍵和π鍵的形成方式可知，兩個原子之間只形成單鍵時，則只有σ鍵，沒有π鍵；兩個原子形成雙鍵或三鍵時，存在σ鍵的同時一定存在π鍵，由此可知只有σ鍵的是①②③⑥⑦，既有σ鍵又有π鍵的是④⑤⑧。(3)①②④⑦為雙原子分子，H2分子里的σ鍵是由兩個氫原子的s軌道重疊形成的；HF分子里的σ鍵是由一個氫原子的1s軌道與一個氟原子的2p軌道重疊形成的；Cl2分子里的σ鍵是由兩個氯原子的3p軌道重疊形成的；N2分子里既有σ鍵又有π鍵，其中σ鍵是由兩個氮原子的2p軌道重疊形成的。
核心考點(diǎn)二：鍵參數(shù)
【例2】下列說法正確的是( )
A．分子的空間結(jié)構(gòu)是由鍵角決定的
B．共價(jià)鍵的鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，由該鍵形成的分子越穩(wěn)定
C．CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X(X＝F、Cl、Br、I)的鍵長、鍵角均相等
D．H2O分子中兩個O—H的鍵角為180°
答案：B
解析：分子的空間結(jié)構(gòu)是由鍵角、鍵長共同決定的，A項(xiàng)錯誤；由于F、Cl、Br、I的原子半徑不同，故C—X(X＝F、Cl、Br、I)的鍵長不相等，C項(xiàng)錯誤；H2O分子中兩個O—H的鍵角為105°，D項(xiàng)錯誤。
【歸納小結(jié)】共價(jià)鍵強(qiáng)弱的判斷
(1)由原子半徑和共用電子對數(shù)判斷：成鍵原子的原子半徑越小，共用電子對數(shù)越多，則共價(jià)鍵越牢固，含有該共價(jià)鍵的分子越穩(wěn)定。
(2)由鍵能判斷：共價(jià)鍵的鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，破壞共價(jià)鍵消耗的能量越大。
(3)由鍵長判斷：共價(jià)鍵的鍵長越短，共價(jià)鍵越牢固，破壞共價(jià)鍵消耗的能量越大。
(4)由電負(fù)性判斷：元素的電負(fù)性越大，該元素的原子對共用電子對的吸引力越大，與其他元素形成的共價(jià)鍵越穩(wěn)定。
【變式訓(xùn)練】用“>”或“ > ②> (2)< < (3)①> ②NH3
D．乙烯分子中碳碳鍵的鍵能：σ鍵>π鍵
答案：C
解析：A對，成鍵原子相同時，三鍵的鍵能大于雙鍵，雙鍵的鍵能大于單鍵，故鍵能：C—NCl—Cl；C錯，H2O為V形結(jié)構(gòu)，鍵角為105°，NH3為三角錐形結(jié)構(gòu)，鍵角為107°；D對，σ鍵是原子軌道“頭碰頭”重疊，重疊程度大，而π鍵是“肩并肩”重疊，重疊程度小，故碳元素原子間形成的共價(jià)鍵的鍵能：σ鍵>π鍵。
2．已知P元素的價(jià)層電子排布為3s23p3，P與Cl形成的化合物有PCl3、PCl5，下列判斷正確的是( )
A．磷原子最外層有三個未成對電子，故只能結(jié)合三個氯原子形成PCl3
B．PCl3分子中的P—Cl含有π鍵
C．PCl5分子中的P—Cl既含有σ鍵又含有π鍵
D．磷原子最外層有三個未成對電子，但是能形成PCl5，說明傳統(tǒng)的價(jià)鍵理論存在缺陷
答案：D
解析：PCl3的電子式為，P—Cl都是σ鍵；一個PCl5分子中有5個P—Cl σ鍵，這違背了傳統(tǒng)價(jià)鍵理論飽和性原則，說明傳統(tǒng)價(jià)鍵理論不能解釋PCl5的結(jié)構(gòu)，即傳統(tǒng)價(jià)鍵理論存在缺陷。
3．在N2F2分子中，所有原子均符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則該分子中兩個氮原子之間的鍵型構(gòu)成是( )
A．僅有一個σ鍵 B．僅有一個π鍵
C．一個σ鍵，一個π鍵 D．一個σ鍵，兩個π鍵
答案：C
解析：由題給條件所有原子均符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)可知，其結(jié)構(gòu)式應(yīng)為F—N===N—F，則兩個氮原子之間為氮氮雙鍵，即一個σ鍵，一個π鍵。
4．碳、氮、氧、氫是地球上極為豐富的元素。
(1)氫氣分子的形成過程示意圖如圖，請據(jù)圖回答相關(guān)問題。
氫氣分子的形成過程示意圖
H—H鍵的鍵長為_____________，①～⑤中，體系能量由高到低的順序是___________。
(2)下列說法正確的是___________。
A．一個氫氣分子中含有一個π鍵
B．由①到④，電子在核間出現(xiàn)的概率增大
C．由④到⑤，必須消耗外界的能量
D．一個氫氣分子中含有一個σ鍵
(3)CO和N2分子中根據(jù)電子云重疊的方式不同，都包含的共價(jià)鍵類型有___________，CO、N2的結(jié)構(gòu)可表示為C≡O(shè)、N≡N，相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如表：(單位kJ·ml-1)
結(jié)合數(shù)據(jù)說明CO比N2活潑的原因_________________________________________。
(4)某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)式如圖所示，則分子中有_______個σ鍵，______個π鍵。
(5)肼(N2H4)分子可視為NH3分子中的—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)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2O4(l)+2N2H4(l)3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1038.7 kJ·ml-1。若該反應(yīng)中有4 ml N—H鍵斷裂，則形成的π鍵有___________ml。
答案：(1)0.074 nm ①>⑤>②>③>④
(2)BCD
(3)σ鍵和π鍵 CO中斷裂第一個π鍵消耗的能量為1071.9 kJ-745 kJ=326.9 kJ；而N2中斷裂第一個π鍵消耗的能量為946 kJ-418 kJ=528 kJ，可見CO的一個π鍵容易斷裂，因此CO比N2活潑
(4)7 3 (5)3
解析：(1)可以直接從題圖中的有關(guān)數(shù)據(jù)讀出H—H鍵的鍵長為0.074 nm；由題圖可以看出體系能量由高到低的順序是①>⑤>②>③>④。(2)一個氫氣分子中含有一個σ鍵，A錯誤、D正確；共價(jià)鍵的本質(zhì)就是高概率地出現(xiàn)在原子核間的電子與原子核間的電性作用，B正確；④已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，由題圖可以看出⑤的能量比④高，C正確。(3)CO與N2的結(jié)構(gòu)相似，所以N2與CO的分子中都包含的共價(jià)鍵有σ鍵和π鍵。CO中斷裂第一個π鍵消耗的能量為1071.9 kJ-745 kJ=326.9 kJ；而N2中斷裂第一個π鍵消耗的能量為946 kJ-418 kJ=528 kJ，可見CO的一個π鍵容易斷裂，因此CO比N2活潑。(4)分子中5個共價(jià)單鍵是σ鍵，雙鍵中有1個σ鍵和1個π鍵，三鍵中有1個σ鍵，另2個是π鍵，故σ鍵總數(shù)是7，π鍵總數(shù)是3。(5)反應(yīng)中有4 ml N—H鍵斷裂，即有1 ml N2H4參加反應(yīng)，生成1.5 ml N2，則形成的π鍵有3 ml。
5．X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常見元素，其原子序數(shù)依次增大。X元素的一種核素的質(zhì)量數(shù)為12，中子數(shù)為6；Y元素是動植物生長不可缺少的、構(gòu)成蛋白質(zhì)的重要組成元素；Z的基態(tài)原子核外9個原子軌道上填充了電子且有2個未成對電子，與X、Y不同族；W是一種常見元素，可以形成3種氧化物，其中一種氧化物是具有磁性的黑色晶體。
(1)Y2分子中存在的σ鍵和π鍵個數(shù)之比為________。
(2)元素X的一種氧化物XO和XY－與Y2結(jié)構(gòu)相似，XO分子內(nèi)σ鍵與π鍵個數(shù)之比為________。X、Y與氫元素形成的一種化合物HXY分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為________。
(3)寫出X的單質(zhì)與Z的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的濃溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：
________________________________________。
(4)W基態(tài)原子的價(jià)層電子排布為____________。
(5)元素X的一種單質(zhì)是一種由單層X原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型材料如圖，1號X與相鄰X形成σ鍵的個數(shù)為________。
(6)已知Y2(g)＋O2(g)===2YO(g)為吸熱反應(yīng)，ΔH＝＋180 kJ·ml－1，其中Y≡Y、O===O的鍵能分別為946 kJ·ml－1、497.3 kJ·ml－1，則YO分子中Y、O之間共價(jià)鍵的鍵能為________________。
答案：(1)1∶2 (2)1∶2 1∶1
(3)C＋2H2SO4(濃) eq \(=====,\s\up7(△)) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
(4)3d64s2 (5)3 (6)631.65 kJ·ml－1
解析：X、Y、Z、W分別為C、N、S、Fe。
(1)N2中有N≡N，其中有1個σ鍵、2個π鍵。
(2)元素X的氧化物CO和CN－與N2結(jié)構(gòu)相似，推知CO的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)，含有1個σ鍵、2個π鍵；CN－的結(jié)構(gòu)式為[C≡N]－，HCN的結(jié)構(gòu)式為H—C≡N，HCN中σ鍵與π鍵均為2個。
(3)C與濃硫酸加熱時反應(yīng)生成CO2、SO2和H2O。
(4)鐵的原子序數(shù)為26，其基態(tài)原子的價(jià)層電子排布為3d64s2。
(5)由圖可看出每個碳原子能與三個碳原子形成單鍵，故能形成3個σ鍵。
(6)180 kJ·ml－1＝946 kJ·ml－1＋497.3 kJ·ml－1－2E(YO)，所以E(YO)＝631.65 kJ·ml－1。
模塊一思維導(dǎo)圖串知識
模塊二基礎(chǔ)知識全梳理（吃透教材）
模塊三核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練
模塊四小試牛刀過關(guān)測
1．認(rèn)識原子間通過原子軌道重疊形成共價(jià)鍵，知道根據(jù)原子軌道的重疊方式，共價(jià)鍵可分為σ鍵和π鍵等類型。
2．了解共價(jià)鍵具有飽和性和方向性。
3．知道鍵能、鍵長和鍵角的定義，能用鍵能、鍵長、鍵角等說明簡單分子的某些性質(zhì)。
形成
由兩個原子的s軌道或p軌道“頭碰頭”重疊形成
類型
s-s型
s-p型
p-p型
特征
①以形成化學(xué)鍵的兩原子核的連線為軸做旋轉(zhuǎn)操作，共價(jià)鍵的電子云的圖形不變，這種特征稱為軸對稱；
②σ鍵的強(qiáng)度較大。
形成
由兩個原子的p軌道“肩并肩”重疊形成
p-p型
特征
①每個π鍵的電子云由兩塊組成，它們互為鏡像，這種特征稱為鏡面對稱；
②π鍵不能旋轉(zhuǎn)；不如σ鍵牢固，比較容易斷裂。
乙烷
乙烯
乙炔
σ鍵數(shù)目
7
5
3
π鍵數(shù)目
0
1
2
物質(zhì)
化學(xué)鍵
單鍵
雙鍵
三鍵
CO
351
745
1071.9
N2
193
418
946

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