共价键(精讲)(人教版2019必修2)(解析版).docx

2.1 共价键（精讲）
思维导图

常见考点

考点一 共价键的形成与特征
【例1】（2021·全国·高二课时练习）下列有关共价键的形成的说法错误的是
A．原子间形成共价键，体系的能量降低
B．原子间形成共价键后，若原子核间距离更近时，体系的能量会更低
C．原子间形成共价键时，电子云在空间部分重叠
D．共用电子在形成共价键的原子核之间区城出现的概率较大
【答案】B
【解析】A．原子间形成化学键后，释放能量，体系能量降低，故A正确；
B．原子间形成共价键后，若原子核间距离更近时，体系能量更高，故B错误；
C．形成共价键时，原子轨道在空间一定会部分重叠，即电子云在空间部分重叠，故C正确；
D．形成共价键时，原子轨道在空间一定会部分重叠，则共用电子在原子核间区域出现的概率较大，故D正确；故选B。
【一隅三反】
1．（2021·全国·高二课时练习）下列关于共价键的叙述中，不正确的是
A．由不同元素的原子形成的共价键一定是极性键
B．由同种元素的两个原子形成的双原子分子中的共价键一定是非极性键
C．化合物中不可能含有非极性键
D．当氧原子与氟原子形成共价键时，共用电子偏向氟原子一方
【答案】C
【解析】A．不同元素的原子吸引电子的能力不同，形成极性键，A正确；
B．同种元素的原子形成的双原子分子中，两原子吸引电子的能力相同，形成非极性键，B正确；
C．某些化合物中，如中均含有非极性键，C错误；
D．氟原子吸引电子的能力强于氧原子，二者成键时共用电子偏向氟原子，D正确；答案选C。
2．（2021·全国·高二课时练习）共价键具有饱和性和方向性，下列有关叙述中，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．共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的
C．共价键的方向性决定了分子的空间结构
D．所有共价键都具有方向性
【答案】D
【解析】A．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，故成键原子的未成对电子数决定了该原子形成的共价键数量，即饱和性，A项正确；
B．形成共价键时，为了达到原子轨道的最大重叠程度，成键的方向与原子轨道的伸展方向就存在着必然的联系，则共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的，B项正确；
C．共价键的方向性决定了所形成分子的空间结构，C项正确；
D．由于s轨道是球形对称的，故两个s轨道重叠形成的共价键无方向性，D项错误；故本题选D。
3．（2021·全国·高二课时练习）在氯化氢分子中，形成共价键的原子轨道是
A．氯原子的2p轨道和氢原子的1s轨道
B．氯原子的2p轨道和氢原子的2p轨道
C．氯原子的3p轨道和氢原子的1s轨道
D．氯原子的3p轨道和氢原子的2s轨道
【答案】C
【解析】氢原子和氯原子的核外电子排布式分别为1s1和1s22s22p63s23p5,由此可以看出,氢原子的1s轨道和氯原子的3p轨道上各有一个未成对电子,故两者在形成氯化氢分子时,形成共价键的原子轨道是氯原子的3p轨道和氢原子的1s轨道。
4．（2021·全国·高一课时练习）下列说法中，错误的是
A．同种原子形成的分子，两个原子之间的化学键一定是共价键
B．两个非金属元素的原子之间形成的化学键一定是共价键
C．不论含氧酸还是无氧酸，分子内原子间的化学键都是共价键
D．凡是不含金属元素的化合物一定只含有共价键
【答案】D
【解析】A．同种原子形成的分子，两个原子之间不存在电子的得失，形成的化学键一定是共价键，A正确；
B．两个非金属元素的原子之间只能通过共用电子对形成化学键，因此一定是共价键，B正确；
C．不论含氧酸还是无氧酸，均是共价化合物，因此分子内原子间的化学键都是共价键，C正确；
D．凡是不含金属元素的化合物不一定只含有共价键，例如铵盐等含有离子键，D错误；
答案选D。
5．（2021·全国·高三专题练习）下列关于化学键的叙述中，正确的是
A．共价化合物中可能含离子键，离子化合物中只含离子键
B．离子化合物中可能含共价键，共价化合物中不含离子键
C．构成单质分子的微粒一定含有共价键
D．在氧化钠中，只存在氧离子和钠离子的静电吸引作用
【答案】B
【解析】A．在共价化合物中各原子均通过共用电子对相结合，不存在离子键，A错误；
B．离子化合物是阴、阳离子通过离子键结合而成的，因此，离子化合物中一定含有离子键；除离子键外，离子化合物中还可能含共价键，如NaOH是由Na＋和OH-结合而成的离子化合物，而OH-中含O—H共价键，故B正确；
C．稀有气体分子中不存在化学键，C错误；
D．在离子化合物中除阴、阳离子电荷之间的静电吸引作用外，还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用，D错误；故选B。
考点二 共价键类型判断
【例2-1】（2021·全国·高二课时练习）（多选）下列有关化学键类型的判断不正确的是
A．s-­s σ键与s­-p σ键的对称性不同
B．分子中含有共价键，则至少含有一个σ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
【答案】AC
【解析】A．σ键都是轴对称图形，故A错误；
B．共价单键为σ键，双键和三键中均含1个σ键，则分子中含有共价键，则至少含有一个σ键，故B正确；
C．乙炔中的碳碳三键中含有一个σ键，2个π键，两个C—H键是σ键，乙炔分子中存在3个σ键和2个π键，故C错误；
D．乙烷分子中只存在C—C单键和C—H单键，单键都为σ键，故都是σ键，故D正确；故选AC。
【例2-2】（2021·全国·高二课时练习）下列有机化合物中σ键与π键个数比为3∶2的是
A．CH3CH3 B．CH2=CH2
C．CH≡CH D．CH4
【答案】C
【解析】A．CH3CH3中有7个σ键，没有π键，故A不符合题意；
B．CH2=CH2中有5个σ键，1个π键，故B不符合题意；
C．CH≡CH中有3个σ键，2个π键，故C符合题意；
D．CH4中有4个σ键，没有π键，故D不符合题意。
综上所述，答案为C。
【例2-3】（2021·吉林·吉化第一高级中学校高二阶段练习）下列化合物中，化学键的类型皆相同的是
A．CO2 和O2 B．CH4 和SiO2
C．BF3 和 NaCl D．HCl 和 NH4I
【答案】B
【解析】A．CO2中含有极性键，O2中含有非极性键，化学键类型不同，A与题意不符；
B．CH4和SiO2中都只含有极性键，化学键类型相同，B符合题意；
C．BF3中含有极性键，NaCl中只含有离子键，化学键类型不同，C与题意不符；
D．HCl中只含有极性键，NH4I中含有离子键、极性键，化学键类型不同，D与题意不符；答案为B。
【一隅三反】
1．（2021·全国·高二课时练习）下列关于键和键的说法中，错误的是
A．键的电子云图形是轴对称的，键的电子云图形是镜面对称的
B．键是原子轨道“头碰头”式重叠，键是原子轨道“肩并肩”式重叠
C．两个p轨道不能形成键，只能形成键
D．H只能形成键，O可以形成键和键
【答案】C
【解析】A．σ键的电子云图形以形成共价键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键的电子云图形不变，为轴对称，π键电子云由两块组成，分别位于由原子核构成平面的两侧，为镜面对称，A正确；
B．σ键电子云重叠程度较大，以头碰头方式重叠，π键电子云重叠程度较小，以肩并肩方式重叠，B正确；
C．两个p轨道可以以头碰头方式形成σ键，也可以以肩并肩方式形成π键，C错误；
D．H原子只有1个电子，位于1s轨道上，电子云形状为球形，和其他原子形成共价键时，只能以头碰头方式重叠，即只能形成σ键，O原子p轨道上的价电子，可以以头碰头方式形成σ键，也可以以肩并肩方式形成π键，D正确；故答案选C。
2．（2021·全国·高二课时练习）下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是
①HCl ②H2O ③H2O2 ④C2H4 ⑤C2H2
A．仅①②③ B．仅③④⑤ C．仅①③⑤ D．仅④⑤
【答案】D
【解析】①HCl的结构式为H—Cl，只含σ键，无π键；②H2O的结构式为H—O—H，只含σ键，无π键；③H2O2的结构式为H—O—O—H，只含σ键，无π键；④C2H4的结构式为，含σ键，其中碳碳双键中含一个π键；⑤C2H2的结构式为H—C≡C—H，含σ键，其中碳碳三键中含2个π键；综上所述，④⑤符合题意，D正确；故答案选D。
3．（2021·全国·高二课时练习）下列反应中只涉及π键断裂的是
A．的燃烧 B．的加成反应
C．与的取代反应 D．被酸性溶液氧化
【答案】B
【解析】A．的燃烧，反应中所有化学键均断裂，A错误；
B．的加成反应，只有π键断裂，B正确；
C．与的取代反应中只有σ键断裂，C错误；
D．被酸性溶液氧化，反应中所有化学键均断裂，D错误；
故选：B。
4．（2021·全国·高二课时练习）现有物质①HCl、②、③、④、⑤、⑥、⑦NaOH、⑧Ar、⑨、⑩，按要求填空。
(1)只存在非极性键的分子是___________(填序号，下同)，既存在非极性键又存在极性键的分子是___________，只存在极性键的分子是___________。
(2)只存在单键的分子是___________，存在三键的分子是___________，只存在双键的分子是___________，既存在单键又存在双键的分子是___________。
(3)只存在键的分子是___________，既存在键又存在π键的分子是___________。
(4)不存在化学键的是___________。
(5)存在配位键的是___________，既存在离子键又存在非极性键的是___________。
【答案】（1） ② ⑤⑩ ①③⑨
（2） ①③⑤ ② ⑨ ⑩
（3） ①③⑤ ②⑨⑩
（4） ⑧
（5） ⑥ ④
【解析】(1)不同元素原子间形成的共价键是极性键，同种元素原子间形成的共价键是非极性键，稀有气体分子是单原子分子，不存在化学键。只存在非极性键的分子是②，只存在极性键的分子是①、③、⑨，既存在非极性键又存在极性键的分子是⑤、⑩。
(2)只存在单键的分子是①、③、⑤，存在三键的分子是②，只存在双键的分子是⑨，既存在单键又存在双键的分子是⑩。
(3)只存在键即只有单键的分子是①、③、⑤；既存在键又存在π键即存在双键或三键的分子是②、⑨、⑩。
(4)不存在化学键的是⑧。
(5)存在配位键的是⑥，既存在离子键又存在非极性键的是④。
考点三 键参数及应用
【例3-1】（2021·全国·高二课时练习）下列说法中，错误的是
A．键能是衡量化学键稳定性的参数之一，键能越大，则化学键就越牢固
B．键长与共价键的稳定性没有关系
C．键角是两个相邻共价键之间的夹角，说明共价键有方向性
D．共价键是通过原子轨道重叠并共用电子对而形成的，所以共价键有饱和性
【答案】B
【解析】A．键能指气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量，键能越大，意味着化学键越稳定，越不容易被打断，A正确；
B．键长是形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，往往键能越大，共价键越稳定，B错误；
C．相邻两个共价键之间的夹角称为键角，多原子分子的键角一定，说明共价键具有方向性，C正确；
D．元素的原子形成共价键时，当一个原子的所有未成对电子和另一些原子中自旋方向相反的未成对电子配对成键后，就不再跟其它原子的未成对电子配对成键，例如H2O分子中，O原子有两个未成对电子，它只能跟两个H原子的未成对电子配对，因此，共价键具有饱和性，D正确；故答案选B。
【例3-2】（2021·四川成都·高二期中）键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述正确的是
A．在分子中，两个成键原子间的距离叫做键长
B．型分子的键角均为180°
C．C—C键的键能为347.7，但C=C键的键能小于
D．H—Cl键的键能为431.8，故HCl分解成1mol和1mol时，消耗的能量为863.6kJ
【答案】C
【解析】A．键长是指两个原子核间的平均间距，故A错误；
B．型分子可能是直线型如二氧化碳，键角为，也可能使V型，如OF2，键角约为104°，故B错误；
C．C—C键为键，C=C中有一个是键、一个π键，π键键能小于键能，故C=C键的键能小于，故C正确；
D．H—Cl键的键能为431.8，2molHCl分解成2mol和2mol时，消耗的能量为863.6kJ，故D错误；故选：C。
【例3-3】（2021·安徽·高二阶段练习）下列分子中键角大小的比较正确的是
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】A．二氧化硫是V形，二氧化碳是直线形，则键角，A错误；
B．由于电负性O大于S，共用电子对离O近，共用电子对间的排斥力大，所以键角，B正确；
C．与均是正四面体形结构，键角相等，C错误；
D．二氧化硫是V形，三氧化硫是平面三角形，由于二氧化硫分子中含有孤对电子，则键角，D错误；答案选B。
【一隅三反】
1．（2021·全国·高二课时练习）反映共价键强弱的物理量是
A．键能 B．键能、键长
C．键能、键长、键角 D．键长、键角
【答案】B
【解析】键能可看作是断开共价键所需的能量，键能越大，则断开共价键时所需的能量就越大，含该键的分子就越稳定；键长越长键能反而越小，故反映键的强弱的物理量是键能和键长，故选：B。
2（2021·新疆·乌鲁木齐市第四中学高二期中）能够用键能的大小解释的是
A．常温常压下，氯气呈气态而溴单质呈液态
B．硝酸是挥发性酸，硫酸是难挥发性的酸
C．稀有气体一般难发生化学反应
D．氮气在常温下很稳定，化学性质不活泼
【答案】D
【解析】A．氯气的相对分子质量比溴单质小，所以氯气的沸点比溴单质低，在常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液态，与键能无关，故A不符合题意；
B．硝酸的分子间作用力小，沸点低，是挥发性酸，硫酸的分子间作用力大，沸点高，是难挥发性酸，挥发性属于物理性质，与键能的大小无关，故B不符合题意；
C．稀有气体为单原子分子，原子都形成稳定结构，稀有气体一般难于发生化学反应，与键能无关，故C不符合题意；
D．氮气分子中N≡N的键能高，故在常温下很稳定，化学性质不活泼，故D符合题意；答案选D。
3．（2021·全国·高二）关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是
A．键角是描述分子立体结构的重要参数
B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关
C．键长越长，键能越大，共价键越稳定
D．键角的大小与键能的大小无关
【答案】C
【解析】A．键长和键角常被用来描述分子的空间构型，键角是描述分子立体结构的重要参数，故A正确；
B．形成共价键的两原子半径之和越小 共用电子对数越多 则共价键越牢固，键长越短，故B正确；
C．键能越大，键长越短，共价化合物越稳定，故C错误；
D．键角是分子内同一原子形成的两个化学键之间的夹角，与其分子结构有关，与键长键能无关，故D正确。答案选C。
4．（2021·吉林·前郭尔罗斯蒙古族自治县蒙古族中学高二期中）关于键长、键能和键角，下列说法中错误的是
A．C=C键等于C-C键键能的2倍
B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关
C．键角是描述分子立体结构的重要参数
D．因为O-H键的键能小于H-F键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强
【答案】A
【解析】A．碳碳双键中一个是π键，一个是σ键，碳碳单键是σ键，π键的强度一般小于σ键，所以C=C键小于C-C键键能的2倍，A错误；
B．影响键长的因素有：参与成键的原子半径、成键原子的周围环境，即与成键原子的半径和成键数目有关，B正确；
C．键角是描述分子立体结构的重要参数，是描述分子立体结构的重要参数，C正确；
D．H-O键的键能小于H-F键的键能，则稳定性：HF＞H2O，则F2与H2更容易反应，即O2、F2与H2反应的能力逐渐增强，D正确；综上所述答案为A。
5．（2021·辽宁·辽河油田第二高级中学高二期中）下列有关卤化氢的说法正确的是
A．键长：H—F>H—Cl>H—Br>H—I
B．键能：H—F<H—Cl<H—Br<H—I
C．形成共价键的两个原子之间的核间距叫做键长
D．H—F键是p—pσ键
【答案】C
【解析】A．形成共价键的两个原子之间的核间距叫做键长，近似等于两原子半径之和，由于原子半径F＜Cl＜Br＜I，则键长：H—F＜H—Cl＜H—Br＜H—I，A错误；
B．一般共价键键长越短，键能越大，则键能：H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，B错误；
C．形成共价键的两个原子之间的核间距叫做键长，C正确；
D．H原子只有s电子云，则H—F键是s—pσ键，D错误；
故答案为：C。
考点四 键能与焓变
【例4】（2021·全国·高二课时练习）某些化学键的键能如下表：
键
H-H
H-I
H-F
H-Cl
H-Br
I-I
Cl-Cl
Br-Br
键能
436
299
568
432
366
153
243
194
根据表中数据回答问题：
(1)下列物质本身具有的能量最低的是___________(填字母，下同)。A．H2 B．Cl2 C．Br2 D．I2
(2)下列氢化物中，最稳定的是___________
A．HF B．HCl C．HBr D．HI
(3)X2+H2=2HX(X代表F、Cl、Br、I，下同)的反应是___________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)1molCl2在一定条件下与等物质的量的H2反应，放出的热量是___________kJ。相同条件下，X2分别与H2反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出的热量最多的是___________。
【答案】(1)A(2)A(3)放热(4) 185 F2
【解析】(1)键能越大能量越低，H-H的键能最大，则能量最低的是H2，故选：A；
(2)键能越大能量越低物质越稳定，H-F的键能最大，最稳定的是HF，故选：A；
(3)以X为Cl为例，断裂旧键需要吸收热量，形成新键放出能量，则Cl2+H2=2HCl反应，吸收热量为436+243=679kJ，放出热量为2×432=864kJ，放出的热量多，则为放热反应；
(4)1molCl2在一定条件下与等物质的量的H2反应，放出的热量是2×432-(436+243)= 185kJ，破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量越高，生成物越稳定，发生该反应放出的热量越多，根据表中数据可知，H-F键能最大，反应放热最多，则放出的热量最多的是F2。
【一隅三反】
1．（2021·甘肃·庆阳第六中学高一期中）根据表列出的各化学键的键能数据，判断如下分子中最稳定的是
化学键
H-H
H-Cl
H-I
Cl-Cl
Br-Br
键能(kJ/mol)
436
431
299
247
193
A．Cl2 B．HCl C．Br2　　 D．H2
【答案】D
【解析】分子中，键能越小，分子越不稳定，从表中读出键能最小的是溴，D满足；故选D。
2．（2021·山东·微山县第二中学高二阶段练习）根据下表中所列键能数据，判断下列分子中，最不稳定的分子是
化学键
H-H
H-Cl
H-I
Cl-Cl
Br-Br
键能/ kJ·mol-1
436
431
299
247
193
A．HCl B．HBr C．H2 D．Br2
【答案】D
【解析】分子中，键能越小，分子越不稳定，从表中读出键能最小的是溴，故选D。
3．（2021·河南新郑·高二阶段练习）I．通常人们把拆开1mol某化学键吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱。
（1）参考下表中的数据，判断下列分子受热时最稳定的是___________(填标号)。
化学键
H—H
H—F
H—Cl
H—Br
键能/
436
565
431
368
A．H2 B．HF C．HCl D．HBr
（2）能用键能大小解释的是___________。
A．常温常压下，溴呈液态，碘呈固态 B．氮气的化学性质比氧气稳定
C．稀有气体一般很难发生化学反应 D．硝酸易挥发而硫酸难挥发
II．
（3）H2与ICl的反应历程曲线如图所示

该反应的总反应热化学方程式为___________。
（4）已知两个热化学反应的活化能数据如下表：
反应
正反应活化能
逆反应活化能
①

②

试写出写出肼(N2H4)和二氧化氮(NO2)反应生成氮气和气态水的热化学方程式：___________。
（5）已知：

①写出稀醋酸与KOH溶液反应的热化学反应的离子方程式___________。
②写出KHSO4溶液与足量溶液反应的热化学反应的离子方程式___________。
【答案】
（1）B
（2）B
（3）
（4）
（5）
【解析】（1）键能越大，键越稳定，由表格数据可知，H—F键的键能最大，则HF最稳定故选B；
（2）A．常温常压下，溴呈液态，碘呈固态，是因为单质碘的分子间作用力大，与键能无关，A错误；
B．键能越大，分子越稳定，氮气中的共价键的键能比氧气的大，所以氮气的化学性质比氧气稳定，能用键能解释，B正确；
C．稀有气体为单原子分子，没有化学键，很难发生化学反应，是因为原子达到8电子稳定结构，不易形成化学键，C错误；
D．物质挥发性与其沸点有关，与键能无关，D错误；故选B；
（3）由图可知总反应的反应物总能量比生成物总能量高218，即该反应的为-218kJ/mol，因此该反应的热化学方程式为：；
（4）化学反应的为正反应的活化能与逆反应的活化能之差，所以反应①和反应②的分别为+67．7kJ/mol、-534kJ/mol，根据盖斯定律②×2-①可得：
；
（5）设三个热化学方程式依次为①②③，根据盖斯定律可知①+②可得；
由于溶液足量，KHSO4溶液中氢离子、硫酸根离子全部反应，所以反应的离子方程式为：，根据盖斯定律可知：③+②可得热化学方程式：。