2-1-1-共价键-(人教版2019选择性必修2)(解析版).docx

第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
第1课时 共价键
培优第一阶——基础过关练
1．下列关于σ键和π键的说法中错误的是
A．1个共价双键中含有1个σ键和1个π键
B．烯烃分子中σ 键比π键稳定，不易断裂
C．双原子单质分子中一定既有σ键又有π键
D．σ键是原子轨道“头碰头”重叠，π键则为“肩并肩”重叠
【答案】C
【详解】A．共价双键中含有1个σ键和1个π键，故A正确；
B．σ键比π键重叠程度大，因此烯烃分子中σ键比π键稳定，不易断裂，故B正确；
C．双原子单质分子中可能只含有σ键不含π键，如Cl2分子中只含σ键不含π键，故C错误；
D．原子轨道以“头碰头”重叠形成的共价键为σ键，以“肩并肩”重叠形成的共价键为π键，故D正确；
答案选C。
2．下列说法中，错误的是
A．氧原子有两个未成对电子，因而能形成2个共价键
B．氧原子可以形成H2O、H2O2，也可能形成H3O
C．已知 H2O2的分子结构是，在H2O2中只有σ键没有π键
D．已知 N2的分子结构是NºN，在N2中有1个σ键和2个π键
【答案】B
【详解】A．氧原子有两个未成对电子，其余4个电子形成2对，还缺少两个电子达到8电子稳定结构，因而能形成2个共价键，A正确；
B．根据共价键的饱和性可知，氧原子最多形成2个共价键，所以不存在H3O分子，B错误；
C．根据H2O2的分子结构可知，其分子中均为单键，没有双键或三键，即在H2O2中只有σ键没有π键，C正确；
D．N2的分子结构是NºN，形成氮氮三键，三键中有1个σ键和2个π键，D正确；
综上所述答案为B。
3．下列物质的分子中既有σ键又有键的是
A．NH3 B．HClO C．C2H2 D．H2O2
【答案】C
【详解】A．NH3的结构中只存在共价N-H共价单键，共价单键都是σ键，不存在π键，A不符合题意；
B．HClO的结构中O原子分别与H、Cl原子形成H-O共价键和O-Cl共价键，分子中只存在共价单键，因此只存在σ键，无π键，B不符合题意；
C．C2H2的结构式为H—C≡C—H，共价单键C-H键都是σ键，而碳碳三键中一个是σ键，2个是π键，所以C2H2分子含有σ键和π键，C符合题意；
D．H2O2的分子中2个O原子形成共价O-O共价单键，每个O原子分别与1个H原子形成H-O共价单键，分子中只存在共价单键，所以只存在σ键，无π键，D不符合题意；
故合理选项是C。
4．下列关于共价键的描述正确的是
A．两个原子的单电子若自旋方向相同，则两两配对可形成共价键
B．原子轨道具有一定的伸展方向，所形成的共价键都具有方向性
C．两个原子的p轨道不仅能形成σ键，也能形成π键
D．气体单质中一定存在σ键，可能存在π键
【答案】C
【详解】A．两个原子的单电子若自旋方向相反，则两两配对可形成共价键，A错误；
B．s电子在形成共价键时，没有方向性，则不能所有共价键都有方向性，B错误；
C．两个原子的p轨道不仅能形成σ键，也能形成π键，C正确；
D．惰性气体为单原子分子，没有化学键，D错误；
答案选C。
5．下列物质的分子中既有键又有键的是
①②③④⑤(甲醛)⑥
A．③⑤⑥ B．③④⑤⑥ C．①②③ D．②⑤⑥
【答案】A
【分析】根据题中既有σ键又有π键可知，本题考查σ键和π键的判断，运用双键中有一个σ键和一个π键，三键中有一个σ键和两个π键分析。
【详解】的结构式为，只存在共价单键，所以只存在键，故不符合题意；
的结构式为，只存在共价单键，所以只存在键，故不符合题意；
③的结构式为，所以含有键和键，故符合题意；
的结构式为，只存在共价单键，所以只存在键，故④不符合题意；
甲醛的结构式为含，所以含有键和键，故符合题意；
的结构式为，含，所以含有键和键，故⑥符合题意；
故符合题意的是③⑤⑥，即答案为：A。
6．下列有关σ键和π键的说法中，错误的是
A．H只能形成σ键，O可以形成σ键和π键
B．在气体单质分子中，一定含有σ键，可能含有π键
C．σ键的电子云图形是轴对称的，π键的电子云图形是镜面对称的
D．丁烯二酸(HOOCCH=CHCOOH)分子结构中含有11个σ键，3个π键
【答案】B
【详解】A．氢原子核外只有1个电子，只能形成1个共价键，只能形成σ键，氧原子最外层有6个电子，可形成2个共价键，可形成单键或双键，可形成σ键和π键，A正确；
B．在气体单质分子中，不一定含σ键和π键，如稀有气体的单质中不存在化学键，B错误；
C．σ键的电子云是头碰头重叠形成的，为轴对称，π键的电子云是通过肩并肩重叠形成的，为镜面对称，C正确；
D．丁烯二酸(HOOCCH=CHCOOH)的结构式为：，含8个单键，3个双键，单键为σ键，双键为1个σ键、1个π键，因此丁烯二酸(HOOCCH=CHCOOH)分子结构中含有11个σ键，3个π键，D正确；
答案选B。
7．下列不属于共价键成键因素的是
A．两原子体积大小要适中 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．共用电子对在两原子核之间高概率出现
【答案】A
【详解】A．共价键的形成与两原子体积大小要适中无关，A错误；
B．形成共价键时原子之间以共用电子对结合，共用的电子需要配对，B正确；
C．共价键成键后体系能量降低，形成稳定的物质，C正确；
D．共价键的形成需要共用电子对在两原子核之间高概率出现，D正确；
故答案选A。
8．下列关于化学键的说法正确的是
A．s-sσ键与s-pσ键的电子云对称性不同
B．物质只有发生化学变化时才会有化学键的断裂
C．成键的原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固
D．非金属元素之间形成的化合物中只含有共价键
【答案】C
【详解】A．s-sσ键与s—pσ键的电子云都是轴对称，对称性相同，A错误；
B．有的物质溶于水或加热熔融时也会有化学键的断裂，例如氯化钠溶于水形成自由移动的阴阳离子，B错误；
C．成键的原子间原子轨道重叠越多，成键原子的距离越小，共价键越牢固，C正确；
D．NH4Cl中不仅含有共价键，还有离子键，D错误；
答案选C。
9．下列有关σ键和π键说法正确的是
A．所有的σ键的强度都比π键的大 B．σ键可以绕键轴旋转，π键不能
C．σ键只有s-sσ键和s-pσ键两种 D．σ键和π键的电子云形状特征都是轴对称
【答案】B
【详解】A． σ键不一定比π键强度大，如氮气中σ键的强度比π键强度小，故A错误；
B． σ键为轴对称，π键为镜面对称，则σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转，故B正确；
C． σ键除s-sσ键和s-pσ键两种外，还有p-pσ键等，故C错误；
D． σ键“头碰头”重叠为轴对称，π键“肩并肩”重叠为镜面对称，故D错误；
故选B。
10．下列分子中既含σ键，又含π键的是
A．H2 B．F2 C．HCl D．C2H4
【答案】D
【详解】乙烯分子中含有碳碳双键，碳原子发生sp2杂化，其中碳碳原子间和碳原子与氢原子之间分别“头碰头”重叠形成σ键，由于每个碳原子上均有一个垂直于杂化平面的p轨道，两个p轨道间通过“肩并肩”的重叠方式形成π键，而H2、HCl、F2中只含有σ键不含有π键，故选D。
11．下列有关化学键类型的判断正确的是
A．共价化合物中也可以存在离子键
B．全部由非金属元素构成的化合物也可以存在离子键
C．已知乙烯的结构式为CH2=CH2，则分子中存在4个σ键(C－H)和2个π键(C=C)
D．乙烷分子中6个C－H键都为σ键，1个C－C键为π键
【答案】B
【详解】A．在共价化合物中一定不存在离子键，如HF、H2O分子中只有共价键，故A错误；
B．NH4Cl全部是由非金属元素组成的，但该化合物为离子化合物，铵根离子和氯离子之间为离子键，故B正确；
C．单键为σ键，共价双键中有一个σ键，另一个为π键，故乙烯（CH2=CH2）分子中有4个C－Hσ键，C=C键中有1个σ键、1个π键，故C错误；
D．单键为σ键，则乙烷分子中6个C－H键和1个C－C键都为σ键，故D错误；
答案选B。
培优第二阶——拓展培优练
12．下列说法中不正确的是
①任何分子内均存在化学键  
②含有共价键的化合物就是共价化合物
③离子键就是阳离子、阴离子间的静电引力
④根据电离方程式可以判断分子里存在离子键
⑤与的化学键类型不完全一样
A．①②④⑤ B．②③④⑤ C．①②③⑤ D．①②③④
【答案】D
【详解】①稀有气体为单原子分子，不存在化学键，错误；  
②只含有共价键的化合物是共价化合物，错误；
③离子键就是阳离子、阴离子间的强相互作用力，不仅仅是静电引力，错误；
④分子溶于水，在水分子的作用下发生电离，HCl为共价化合物，不存在离子键，错误；
⑤含有H-O极性共价键，中还含有O-O非极性共价键，化学键类型不完全一样，正确；
故选D。
13．下列说法不正确的是
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．乙烯分子中的键关于镜面对称
C．共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系
D．烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中的键比烯烃中的键稳定
【答案】D
【详解】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末成对电子配对成键了，故原子的未成对电子数目决定了该原子形成的共价键具有饱和性，这一饱和性也就决定了该原子成键时最多连接的原子数，A正确；
B．乙烯分子中的键“肩并肩”重叠，关于镜面对称，B正确；
C．根据以上分析A项可知，C正确；
D．烯烃比烷烃活泼是因为烯烃中的π键比较活泼，D错误；
答案选D。
14．关于有机化合物中的共价键下列说法中，不正确的是
A．有机化合物的共价键有两种基本类型：σ键和π键
B．不同成键原子间电负性差异越大，共用电子对偏移的程度越大，共价键在反应中越容易发生断裂
C．乙醇分子中碳氧链极性较强，所以在与钠反应时会断裂碳氧键
D．相对无机反应，有机反应一般反应速率慢，副反应多，产物复杂
【答案】C
【详解】A．有机化合物的共价键有两种基本类型：σ键和π键，原子轨道以“头碰头”的形式相互重叠，形成σ键，原子轨道以“肩并肩”的形式相互重叠，形成π键，A正确；
B．由于不同成键原子间电负性的差异，共用电子对会发生偏移，电负性差异越大，共用电子对偏移的程度越大，在反应中共价键越容易发生断裂，B正确；
C．乙醇分子与钠反应时断裂的是羟基中的氢氧键，C错误；
D．共价键的断裂需要吸收能量，而且有机化合物分子中共价键的断裂位置存在多种可能，因此相对无机反应，有机反应一般反应速率较慢，副反应较多，产物比较复杂，D正确；
答案选C。
15．下列说法不正确的是
A．σ键是轴对称的，π键是镜像对称的
B．在气体单质中，一定有σ键，可能有π键
C．两个原子间形成共价键时，最多有一个σ键
D．乙烯中C=C键的键能小于乙烷中C－C键的键能的2倍
【答案】B
【详解】A．σ键以头碰头方式重叠，为球形对称，轴对称，π键以肩并肩方式重叠，为镜像对称，A正确；
B．稀有气体为单原子分子，不存在化学键，B错误；
C．两个原子在形成共价键时只有一个σ键，其他可能含有一个π键(如碳碳双键)，也可能含有两个π键(如碳碳三键)，C正确；
D．碳碳双键中一个是π键，一个是σ键，碳碳单键是σ键，π键的键能一般小于σ键，所以乙烯中C=C键的键能小于乙烷中C-C键的键能的2倍，D正确；
故选B。
16．下列关于σ 键和π键的说法不正确的是
A．σ 键能单独形成，π键不能单独形成
B．σ 键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转
C．双键中一定有一个σ 键，一个π键，三键中一定有一个σ 键，两个π键
D．CH3-CH3、CH2=CH2、CH≡CH中的σ 键都是C-C键，所以键能都相同
【答案】D
【详解】A．分子中可只含σ键，但含π键时一定含σ键，则σ键一般能单独形成，而π键一般不能单独形成，A正确；
B．σ键为球对称，π键为镜面对称，则σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转，B正确；
C．双键、三键中均只含1个σ键，其余为π键，则碳碳双键中有一个σ键，一个π键，碳碳三键中有一个σ键，两个π键，C正确；
D．三种分子中分别含C-C、C=C、C≡C键和C-H键，所以σ键也包含C-H键，且碳原子与碳原子之间的键长、键能均不相同，D错误；
答案选D。
17．下列物质中，属于含有键的电解质的是
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】A．是在水溶液和熔融状态下都不会导电的化合物，是非电解质，故A不符合题意；
B．是在水溶液或熔融状态下都会导电的化合物，是电解质，Ca2+与OH-之间是离子键，OH-内氢原子和氧原子之间是键，故B符合题意；
C．是在熔融状态下会导电的化合物，是电解质，Na+与O2-间只存在离子键，故C不符合题意；    
D．是在水溶液和熔融状态下都不会导电的化合物，是非电解质，故D不符合题意；
故答案为：B
18．过氧化钾是一种常用的氧气再生剂。过氧化钾与水反应产生氧气的化学方程式为2K2O2+2H2O=4KOH+O2↑。下列说法错误的是
A．K2O2中既含有离子键，又含有共价键
B．反应中既有共价键的断裂，又有共价键的形成
C．KOH的电子式为
D．上述反应涉及物质中只有2种离子化合物
【答案】C
【详解】A．K2O2中K+与O之间为离子键，O中O-O之间为共价键，故A正确；
B．反应物水中的H-O共价键断裂，又有O=O共价键形成，故B正确；
C．KOH的电子式为，故C错误；
D．K2O2和KOH为离子化合物，故D正确；
故选C。
19．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+与以离子键结合，在中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。
20．甲、乙、丙三种有机物的结构如下：
甲： 乙：COCl2()     丙：
(1)甲分子中有___________个键，___________个键，___________(填“有”或“没有”)非极性键。
(2)乙分子中碳原子形成___________个键，___________个键。
(3)丙分子中键与键的数目之比为___________。
【答案】(1)     8     2     有
(2)     3     1
(3)2∶1
【解析】(1)
单键为键，双键为1个键、1个键，甲的结构式为： ，含2个双键，6个单键，则含8个键、2个键，含碳碳非极性键。
(2)
单键为键，双键为1个键、1个键，由乙分子的结构式可知，碳原子形成3个键、1个键。
(3)
单键为键，双键为1个键、1个键，三键为1个键、2个键，丙分子的结构式为： ，含4个单键、1个双键、1个三键，则含6个键、3个键，键与键的数目之比为：6:3=2:1。
21．有以下物质：①H2O    ②H2    ③HF    ④N2    ⑤C2H6    ⑥C2H4    ⑦Cl2    ⑧HCHO    ⑨HCN    ⑩H2O2。
(1)只含有非极性键的是_____。
(2)只含有极性键的是____。
(3)既有极性键，又有非极性键的是_____。
(4)只有σ键的是____。
(5)既有σ键又有π键的是____。
(6)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是____。
【答案】(1)②④⑦
(2)①③⑧⑨
(3)⑤⑥⑩
(4)①②③⑤⑦⑩
(5)④⑥⑧⑨
(6)②
【分析】通常，同种原子形成的共价键是非极性键，不同种原子形成的共价键是极性键，共价单键是σ键，双键中一个是σ键、另一个是π键，共价三键由一个σ键、两个π键组成，分析、判断。
①H2O只含极性键，且为σ键
②H2只含非极性键，且为σ键    
③HF只含极性键，且为σ键，    
④N2只含非极性键，且由一个σ键、两个π键组成   
⑤C2H6含有极性键和非极性键，且均为σ键
⑥C2H4含有极性键和非极性键，碳碳双键中含有一个σ键、1个π键  
⑦Cl2只含非极性键，且为σ键   
⑧HCHO只含极性键，且碳氧双键由一个σ键、1个π键组成   
⑨HCN(H-C≡N)含有极性键和非极性键，三键由一个σ键、两个π键    
⑩H2O2含有极性键和非极性键，为σ键
（1）
只含有非极性键的是②④⑦。
（2）
只含有极性键的是①③⑧⑨。
（3）
既有极性键，又有非极性键的是⑤⑥⑩。
（4）
只有σ键的是①②③⑤⑦⑩。
（5）
既有σ键又有π键的是④⑥⑧⑨。
（6）
含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是②。
22．(1)可正确表示原子轨道的是___________。
A．2s             B．2d            C．3px            D．3f
(2)写出基态镓(Ga)原子的价电子排布式：___________。
(3)下列物质中，只含有极性键的分子是_____，既含离子键又含共价键的化合物是_______；只存在σ键的分子是_______，同时存在σ键和π键的分子是_____。
A．N2          B．CO2        C．CH2Cl2        D．C2H4         E．C2H6        F．CaCl2       G．NH4Cl
(4)用“>”“<”或“=”填空：第一电离能的大小：Mg__Al；
【答案】     AC     1s22s22p63s23p63d104s24p1     BC     G     CE     ABD     ＞
【详解】(1)A.2s能级只有1个轨道，故2s可以表示原子轨道，A正确；
B．不存在2d能级，B错误；
C.3p能级含有3个轨道，3个轨道相互垂直，3px表示为x轴上的轨道，C正确；
D．不存在3f能级，D错误；
故答案为：AC；
(2)Ga与Al同主族相邻，原子序数相差第四周期容纳元素种数，故Ga的原子序数为13+18=31，其核外电子排布为：1s22s22p63s23p63d104s24p1，故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p1；
(3)
A、N2分子含有非极性共价键，属于单质，氮气分子结构简式为N≡N，所以氮气分子中含有σ键和π键；
B、CO2分子中碳原子和氧原子之间存在极性键，属于共价化合物，二氧化碳分子结构简式为O=C=O，所以二氧化碳分子中含有σ键和π键；
C．CH2Cl2分子中碳原子和氢原子或氯原子之间存在极性键，属于共价化合物，CH2Cl2分子结构式为：，CH2Cl2分子中只含σ键；
D．C2H4分子中碳原子和氢原子之间存在极性键，碳原子和碳原子之间存在非极性共价键，属于共价化合物，乙烯的结构式为，乙烯分子中含有σ键和π键；
E．C2H6分子中碳原子和氢原子之间存在极性键，碳原子和碳原子之间存在非极性共价键，属于共价化合物，乙烷的结构式为，乙烷分子中只含σ键；
F．CaCl2中只含离子键，属于离子化合物；
G．NH4Cl中铵根离子和氯离子之间存在离子键，氮原子和氢原子之间存在共价键，属于离子化合物，铵根离子中氮原子和氢原子之间存在σ键；
故答案为：BC；G；CE；ABD；
(5)同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，Mg元素原子3s能级容纳2个电子，为全满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能为：Mg＞Al，故答案为：＞。
23．回答下列问题：
(1)1molCO2中含有的σ键数目为_________
(2)已知CO和CN-与N2结构相似，CO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，燃烧时发生的反应：N2O4(l)＋2N2H4(l)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH=-1038.7kJ·mol-1，若该反应中有4molN—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)1mol乙醛分子中含σ键的数目为___________个，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___________。
【答案】     2NA(或1.204×1024)     1∶2     1∶1     3     5∶1     6NA(或3.612×1024)     7     HF＞H2O＞NH3＞CH4
【详解】(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1 molCO2中含有的σ键个数为2NA；
(2)N2的结构式为N≡N，推知CO结构式为C≡O，含有1个σ键、2个π键，故此处填1：2；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键均为2个，故此处填1：1；
(3)反应中有4mol N—H键断裂，即有1mol N2H4参加反应，则生成N2 1.5mol，1个N2中含2个π键，故形成的π键有3mol；
(4)设分子式为CmHn，则6m＋n=16，结合n≤2m+2，讨论得m=2，n=4，即C2H4，结构式为，单键为σ键，双键有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，故此处填5：1；
(5)乙醛的结构简式为，1个乙醛中含6个σ键，故1 mol乙醛中含有σ键6 mol，即6NA个，CO(NH2)2的结构简式为，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，因此四种分子中共价键的极性：HF＞H2O＞NH3＞CH4。