第二章 第一节 共价键

第二章分子结构与性质

第一节共价键

一、离子化合物与共价化合物的区别

离子化合物共价化合物

化学键离子键或离子

键与共价键

共价键

概念以离子键形成的化合物以共用电子对形成的化合物

达到稳定结构的途径通过电子得失达到稳定结构

通过形成共用电子

对达到稳定结构

构成微粒阴、阳离子原子

构成元素活泼金属与活泼非金属不同种非金属

表示方法电子式：(以NaCl为例)

离子化合物的结构：

Na＋[··Cl··]－

NaCl的形成过程：

Na·＋·Cl··―→

Na＋[··Cl··]－

以HCl为例：

结构式：H—Cl

电子式：H··Cl··

HCl的形成过程：

H·＋·Cl··―→

H··Cl··

1．共价键实质：在原子间形成共用电子对。

键型

项目

σ键π键

成键方向沿轴方向“头碰头”平行或“肩并肩”电子云形状轴对称镜像对称

牢固程度σ键强度大，

不易断裂

π键强度较小，

容易断裂

成键判断规律共价单键是σ键；共价双键中有一个是σ键，另一个是π键；共价三键中一个是σ键，另两个为π键

3.共价键的特征是既有饱和性，又有方向性。

4．形成共价键的条件

同种或不同种非金属原子之间相遇时，若原子的最外层电子排布未达到稳定状态，则原子间通过共用电子对形成共价键。

三．键参数的应用

1．共价键的键能和键长反映了共价键的强弱程度，键长和键角常被用来描述分子的空间构型。2．一般来讲，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，含有该共价键的分子越稳定。

如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F>H—Cl>H—Br>H—I，因此，稳定性HF>HCl>HBr>HI，氧族元素气态氢化物的稳定性递变规律可用类似的方法加以解释。同理，可用共价键牢固程度解释酸性HF

3．当两个原子形成共价键时，原子轨道发生重叠，重叠程度越大，键长越短，键能越大。4．有机物中碳原子与碳原子形成的共价键的键长规律如下：C—C>C===C>C≡C。

5．键能与化学反应过程中的能量关系

(1)化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，反应为吸热反应，否则，反应为放热反应。反应热(ΔH)＝反应物总键能－生成物总键能。

(2)反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。

化学反应的实质是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物分子内新化学键的形成。

四、等电子原理

1．等电子原理及等电子体

原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多化学性质是相近的，这条规律称之为等电子原理，这样的分子叫做等电子体。

2．等电子原理的应用

等电子原理可以较快的判断一些分子的构型以及其键合的情况，在科学研究中也有一定的用途，但在应用它时也应注意实际情况，以免误判。例如SiO2－3的结构就不同于CO2－3的结构。这是因为中心原子用于成键的轨道及杂化类型不同而导致的离子或分子的构型不同的缘故。

从电负性的角度来判断下列元素之间易形成共价键的是()

A．Na和Cl B．H和Cl C．K和F D．Ca和O

解析本题主要考查共价键的形成条件，非金属原子之间易形成共价键，活泼的金属原子和活泼的非金属原子之间易形成离子键，结合电负性与元素的性质之间的关系，我们可以得到元素的电负性值相差越大，越易形成离子键；相差越小，越易形成共价键。

答案 B

做这类题时主要还是从常规出发，判断元素的种类。我们已了解电负性能衡量不同元素的原子吸引电子的能力，因此元素原子之间形成化学键的类型取决于电负性的相对大小。根据理论得知当两个原子的电负性差值大于1.7时，化学键就以离子键为主，两个原子的电负性差值小于1.7时，化学键就以共价键为主。

下列有关σ键和π键的说法错误的是()

A．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者

B．当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π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．在分子中，化学键可能只有π键而没有σ键

解析本题主要考查σ键和π键的形成。由于π键的键能小于σ键的键能，所以反应时易断裂，A项正确；在分子形成时为了使其能量最低，必然首先形成σ键，根据形成原子的核外电子排布来判断是否形成π键，所以B项正确，D错误，像H、Cl原子跟其他原子只能形成σ键。

答案 D

该题的设置选项相似度较大，对本题的C项很容易错选，如果我们对π键的形成理解的不深刻，就会掉入题目设置的陷阱。π键是否形成是在原子之间形成σ键之后根据形成化学键原子的核外电子排布来决定的，即π键的形成是有条件的，当然在很多活泼的物质内部都会存在π键，如乙烯、乙炔。

下列事实不能用键能的大小来解释的是()

A ．N 元素的电负性较大，但N 2的化学性质很稳定

B ．惰性气体一般难发生反应

C ．HF 、HCl 、HBr 、HI 的稳定性逐渐减弱

D ．F 2比O 2更容易与H 2反应

解析 本题主要考查键参数的应用。由于N 2分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N 2的化学性质很稳定；惰性气体都为单原子分子，分子内部没有化学键；卤族元素从F 到I 原子半径逐渐增大，其氢化物中的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性逐渐减弱；由于H —F 的键能大于H —O ，所以二者比较，更容易生成HF 。

答案 B

键参数和分子的性质有一定的关系，通过数据我们可以归纳出某些定性或半定性的规律用以

说明分子的某些性质，如分子的稳定性，物质的熔、沸点，溶解性等有关性质。一般来说，两原子之间所形成的键愈短(主要由原子半径决定)，键能就愈大，键愈强，愈牢固，因此键能和键长两个参数定量地描述化学键的特征。

1919年，Langmuir 提出等电子原理：原子数相同、价电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。

(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：______和________；______和______。

(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期

元素组成的物质中，与NO －2互为等电子体的分子有：________、________。

解析 (1)第二周期元素中，只有B 、C 、N 、O 、F 可形成共价分子，同素异形体间显然不能形成等电子体，若为含2个原子的等电子体，则可能是某元素的单质与其相邻元素间的化合物，如N 2和CO ，在此基础上增加同种元素的原子可得其他的等电子体，如N 2O 和CO 2。

(2)NO －2的最外层的电子数为：5＋6×2＋1＝18，平均每个原子的最外层电子数为6，则可能为O 3或SO 2，经过讨论知其他情况下，只能形成离子化合物，不合题意。

答案 (1)N 2 CO CO 2 N 2O (2)SO 2 O 3

本题要抓住题目中给的有关“等电子体”信息，原子数相同，各原子最外层电子数之和相同

即可顺利求解。

你能用电子式表示H 2、HCl 、Cl 2分子的形成过程吗？

提示 H·＋·H ―→H ··H ；H ×＋·Cl ···· ··―→H ×·Cl ····

··； ··Cl ·＋×C l ××××××―→··Cl ·····×C l ××

××

××。 1．已知氮分子的共价键是三键(N ≡N)，你能模仿课本中图2－1、图2－2、图2－3，通过画

图来描述吗？(提示：氮原子各自用三个p 轨道分别跟另一个氮原子形成一个σ键和两个π键) 提示

2．钠和氯通过得失电子同样是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共

价键而形成离子键呢？你能从原子的电负性差别来理解吗？讨论后请填写下表：

原子 Na Cl H Cl C O 电负性 0.9 3.0 2.1 3.0 2.5 3.5 电负性之差 (绝对值)

2.1 0.9 1.0 结论：当原子的电负性相关很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是离子键；而共价键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。

提示 乙烷分子中由7个σ键组成；乙烯分子中由5个σ键和1个π键组成；乙炔分子中由

3个σ键和2个π键组成。

1．试利用课本中表2－1的数据进行计算，1 mol H 2分别跟1 mol Cl 2、1 mol Br 2(蒸气)反应，

分别形成2 mol HCl 分子和2 mol HBr 分子，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？

提示 对于H 2＋Cl 2===2HCl ΔH ＝436.0kJ·mol －1＋242.7 kJ·mol －1－2×431.8kJ·mol －1＝－

184.9kJ·mol －1。

对于H 2＋Br 2===2HBr ΔH ＝436.0 kJ·mol －1＋193.7 kJ·mol －1－2×366 kJ·mol －1＝ －

102.3kJ·mol －1。

由计算结果可知：生成2 mol HCl 比生成2 mol HBr 释放的能量高，即生成的HBr 分子中H —Br 键的键能比HCl 分子中H —Cl 键的键能小，说明打开H —Br 比H —Cl 键容易，所以HBr 分子更容易发生热分解生成相应的单质。

2．N 2、O 2、F 2跟H 2的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实？

提示 由表中键能数值可知：H —F>H —O>H —N ，而键长H —FH 2O>NH 3，所以N 2、O 2、F 2跟H 2的反应能力依次增强。

3．通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？

提示 一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。

1．略

2．O 原子最外层有6个电子，其中有两个未成对的电子，而H 原子只有一个未成对原子，根据共价键的饱和性只能形成H 2O 分子，而不能形成H 3O 等分子。

3．二氧化碳的电子式为O ········C ····O ····，结构式为O ＝C ＝O ，分子中有两个σ键，两个π键。

4．Cl 、Br 、I 原子半径依次增大，分别以3p 、4p 、5p 电子形成p-p σ键构成双原子分子，所以键长依次增大，键能依次降低。

5．由于N —N 、N ＝N 、N ≡N 的键能之比为1.00∶2.17∶4.90，说明N 2分子中p-p π键键能也很大，不易断裂，故不易发生加成反应；而C —C 、C ＝C 、C ≡C 的键能之比为1.00∶1.77∶2.34，说明乙烯、乙炔分子中p-p π键不牢固，易断开，所以易发生加成反应。 6．

分子 键长/pm 键能/kJ·mol －1 热分解温度

HCl 136.1 431.8 1 000℃开始分解

HBr 151.3 366 500～600℃开始分解

HI 170.4 298.7 300℃明显分解

不容易分解。

1．下列物质中含离子键的是()

A.Cl2B．CO2C．NaCl D．CH4

答案 C

解析本题考查了物质类别与化学键的关系。多原子非金属单质、共价化合物中含有共价键，离子化合物中含有离子键，本题答案为C。

2．下列过程中，共价键被破坏的是()

A．碘升华B．溴蒸气被活性炭吸附

C．蔗糖溶于水D．SO2溶于水

答案 D

解析碘升华、溴蒸气被活性炭吸附和蔗糖溶于水破坏的是范德华力；SO2溶于水，与H2O 反应生成H2SO3，共价键被破坏，形成新的共价键。

3．下列既有离子键又有共价键的化合物是()

A．Na2O B．NaOH C．CaBr2D．HF

答案 B

解析典型的非金属元素O与H之间形成的是共价键，Na＋与OH－之间形成的是离子键。4．下列关于共价键的说法，正确的是()

A．分子内部一定会存在共价键

B．由非金属元素组成的化合物内部不一定全是共价键

C．非极性键只存在于双原子单质分子中

D．离子化合物的内部可能存在共价键

答案BD

解析本题可用举例法去做。惰性气体为单原子分子，分子内部没有共价键；铵盐是全部含有非金属元素的化合物，但属于离子化合物，既存在离子键，也存在共价键；乙烯、过氧化氢分子中存在非极性键；在强碱中存在共价键如NaOH。

5．从键长的角度来判断下列共价键中最稳定的是()

A．H—F B．N—H C．C—H D．S—H

答案 A

解析原子半径越小，与氢化合形成的化学键键长越短，键能越大，键越稳定。

6．根据π键的成键特征判断C＝C的键能是C—C键能的()

A．2倍B．大于2倍C．小于2倍D．无法确定

答案 C

解析由于π键的键能比σ键键能小，双键中有一个π键和一个σ键，所以双键的键能小于单键的键能的2倍。

7．下列分子中存在的共价键类型完全相同的是()

A．CH4与NH3B．C2H6与C2H4C．H2与Cl2D．Cl2与N2

答案 A

解析A项中全是s-p σ键；B项中C2H6只存在σ键，而C2H4存在σ键和π键；C项中H2中的键为s-s σ键，Cl2中的键为p-p σ键；D项与B项类似。

8．下列反应中化学键断裂只涉及π键断裂的是()

A．CH4的燃烧B．C2H4与Cl2的加成反应

C．CH4与Cl2的取代反应D．C2H4被酸性KMnO4溶液氧化

答案 B

解析有机物的燃烧和被KMnO4酸性溶液氧化，断裂了所有的化学键，包括单键和双键，CH4与Cl2的取代反应只有单键断裂，故A、C、D三项中断裂了σ键，选B项。

9．X、Y两元素的原子，当它们分别获得两个电子，形成稀有气体元素原子的电子层结构时，X放出的能量大于Y放出的能量；Z、W两元素的原子，当它们分别失去一个电子形成稀有气体元素原子的电子层结构时，W吸收的能量大于Z吸收的能量，则X、Y和Z、W分别形成的化合物中，最不可能是共价化合物的是()

A．Z2X B．Z2Y C．W2X D．W2Y

答案 A

解析X比Y易得电子，Z比W易失电子，故X、Z的电负性相差最大，最不可能形成共价化合物。

10．关于乙醇分子的说法正确的是()

A．分子中共含有8个极性共价键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

答案 C

解析乙醇的结构式为，共含有8个共价键，其中C—H、C—O、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。

11．在白磷(P4)分子中，4个P原子分别处在正四面体的四个顶点，结合有关P原子的成键特点，下列有关白磷的说法正确的是()

A．白磷分子的键角为109°28′B．分子中共有4对共用电子对

C．白磷分子的键角为60°D．分子中有6对孤对电子

答案 C

解析联想甲烷的空间结构，但需要注意的是白磷分子无中心原子，根据共价键的方向性和饱和性，每个磷原子都以3个共价键与其他3个磷原子结合形成共价键，从而形成正四面体结构，所以键角为60°，6个共价单键，4对孤对电子。

12．一般认为：如果两个成键元素间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；如果两个成键元素间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。请查阅下列化合物中元素的电负性数值，判断它们哪些是共价化合物，哪些是离子化合物。

元

Al B Be C Cl F Li Mg N Na O P S Si 素

电

1.5

2.0 1.5 2.5

3.0

4.0 1.0 1.2 3.0 0.9 3.5 2.1 2.5 1.8 负

性

32

(6)CO2

共价化合物_____________________________________________________________。

离子化合物______________________________________________________________。

答案(2)(3)(5)(6)(1)(4)

学案1共价键

1.现有如下各说法：

①在水中氢、氧原子间均以化学键相结合。

②金属和非金属化合形成离子键。

③离子键是阳离子、阴离子的相互吸引。

④根据电离方程式HClH＋＋Cl－，判断HCl分子里存在离子键。

⑤H2分子和Cl2分子的反应过程是H2、Cl2分子里共价键发生断裂生成H、Cl原子，而后H、Cl原子形成离子键的过程。

上述各种说法正确的是()

A.①②⑤正确B．都不正确

C.④正确，其他不正确D．仅①不正确

答案 B

解析水中存在分子内H、O原子之间的相互作用，分子间的H、O原子也相互作用。而化学键只指分子内相邻原子间强烈的相互作用。故①叙述不正确。

离子键不是存在于任何金属和非金属微粒间，只是活泼金属和活泼非金属化合时，才可形成离子键。故②叙述不正确。

在离子化合物中，阴、阳离子间存在相互作用，但不单指吸引力，还有相互排斥力。故③叙述也不正确。

HCl分子中不存在离子，它属于共价化合物，分子中没有离子键。故④叙述不正确。

化学反应的本质是旧键断裂、新键形成的过程，但HCl中存在共价键而非离子键。故⑤不正确。

2.下列电子式中，正确的是()

A.[H··N H

H

·

·

H]＋Cl B．[NH＋4][··Br··]－

C.Na＋[··O··O··]2－Na＋

D.··Cl·－·[Ca2＋]··Cl·－·

答案 C

3.下列分子中，既含有σ键，又含有π键的是()

A.CH4B．HCl

C.CH2===CH2D．F2

答案 C

解析乙烯分子中碳原子发生平面三角形

，其中碳碳原子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。

4.下列化学式及结构式中成键情况，不合理的是()

A.CH3N

B.CH2SeO

C.CH4S

D.CH4Si

答案 D

解析由共价键的饱和性可知：C、Si都形成4个共价键，H形成1个共价键，N形成3个共价键，O、S、Se都形成2个共价键。

5.乙烷分子中有____个σ键____个π键。

乙烯分子中有____个σ键____个π键。

乙炔分子中有____个σ键____个π键。

答案70513 2

6.氮原子核外电子排布式为

________________________________________________________________________，

有3个未成对电子，当结合成分子时，

________________________________________________________________________

轨道“________”方式重叠，______________________轨道“__________”方式重叠，我们把原子轨道间沿核间连线方向以“头碰头”方式重叠形成的共价键叫σ键；原子轨道在核间

连线两侧以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键叫π键。所以在N 2分子中有______个σ键和______个π键。结构式为______________，电子式为____________。

答案 1s 22s 22p 3 p x -p x 头碰头 p y -p y 和p z -p z 肩并肩 一 两 N ≡N ··

N ??N ··

1.相距很远的两个氢原子相互逐渐接近，在这一过程中体系能量将( )

A.先变大后变小 B ．先变小后变大 C.逐渐变小 D ．逐渐增大 答案 B

解析 相距很远的两原子之间作用力几乎为零，能量为两原子能量之和；随着距离的减小，两原子相互吸引，使体系能量缓慢下降；当两原子继续靠近时，两原子轨道重叠；各成单电子配对成键，能量最低，再进一步接近，两原子核之间的相互斥力又将导致体系能量上升。

2.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.两原子核体积大小要适中

答案 D

解析 A 、B 、C 三项为共价键成键的因素及结果。

3.共价键的断裂有均裂和异裂两种方式，即均裂：A ··B ―→A ·＋B·，异裂：A ··

B ―→A ＋＋[··B]－。下列化学反应中发生共价键均裂的是( )

A.2K ＋2H 2O===2KOH ＋H 2↑

B.2Na ＋2C 2H 5OH ―→2C 2H 5ONa ＋H 2↑

C.Na 2CO 3＋H 2O NaHCO 3＋NaOH

D.CH 3COOH ＋C 2H 5OH H 2O ＋CH 3COOC 2H 5 答案 D

解析 均裂不产生阴、阳离子，故只有D 符合题意。

4.下列说法中不正确的是( )

A.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.N 2分子中有一个σ键，两个π键

答案 C

解析 气体单质分子中，可能有σ键，如Cl 2；也可能既有σ键又有π键，如N 2；但也可能没有化学键，如稀有气体，故C 不正确。

5.下列分子的电子式书写正确的是( )

A.氨气 H ··N H ··H B ．四氯化碳 Cl ··

C Cl Cl ··

Cl C.氮气 ··N ??N ·· D ．二氧化碳 ··O ··C ··O ·· 答案 C

解析 在书写共价分子的电子式时，应注意：①各原子最外层的电子即使未参与成键也必须全部标出；②要正确标出共用电子对的对数；③较复杂的分子要标对原子间的连接方式，原

子间的连接方式不一定是分子式书写的顺序。如HClO 的电子式为H ··O ··Cl ··而不是H ··Cl ··

O ··。选项A 中N 原子的最外层电子没有全部标出；B 项中Cl 原子的最外层电子也没有全部标出；

D 项中C 、O 共用电子对数目标错，也不满足8电子稳定结构，正确写法为··O ····C ····O ··

。 6.下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是( )

浓硫酸 △

A.光气(COCl2)B．六氟化硫

C.二氟化氙D．三氟化硼

答案 A

解析光气分子中C、O、Cl原子以共价键相连的顺序是。电子式为：

即所有原子都满足最外层8电子结构；而B、C、D中，氟原子能形成一个共价键，满足8电子结构，但它们分子中的硫、氙、硼原子都不能满足8电子结构。

7.下列关于化学键的叙述正确的是()

A.化学键既存在于相邻原子之间，又存在于相邻分子之间

B.两个原子之间的相互作用叫化学键

C.化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间的强烈相互作用

D.阴阳离子之间有强烈的吸引作用而没有排斥作用，所以离子键的核间距相当小

答案 C

解析化学键的定义强调两个方面：一是“相邻的两个或多个原子之间”；二是“强烈相互作用”。选项A、B中都没有正确说明这两点，所以不正确；选项D只强调离子键中阴、阳离子之间的吸引作用而忽略排斥作用，所以不正确。

8.据权威刊物报道，1996年，科学家在宇宙中发现H3分子。甲、乙、丙、丁四位同学对此报道的认识，正确的是()

A.甲认为上述发现绝对不可能，因为H3分子违背了共价键理论

B.乙认为宇宙中还可能存在另一种氢单质，因为氢元素有三种同位素，必然有三种同素异形体

C.丙认为H3分子实质上是H2分子与H＋以特殊共价键结合的产物，应写成H＋3

D.丁认为如果上述发现存在，则证明传统的价键理论有一定的局限性，有待于继续发展

答案CD

解析科学总是以实验为基础，以事实为根据，理论总是在实验事实基础上不断发展完善的。

9.分析下列化学式中划有横线的元素，选出符合要求的物质，填空。

A.NH3B．H2O C．HCl D．CH4 E．C2H6F．N2

(1)所有的价电子都参与形成共价键的是

________________________________________________________________________；

(2)只有一个价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

________________________________________________________________________。

答案(1)D、E(2)C(3)A、B、C、F(4)F

解析NH3中N原子分别与3个H原子形成3个σ键，还有一对不成键电子；H2O中O原子与2个H原子形成2个σ键，还有两对不成键电子；HCl中Cl原子与1个H原子形成1个σ键，还有三对不成键电子；CH4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中C原子分别与3个H原子及另1个C原子形成4个σ键，所有电子都参与成键；N2中N原子与另1个N原子形成1个σ键，2个π键，还有一对不成键电子。

10.乙烯分子中C—C之间形成一个σ键和一个π键；乙炔分子C—C之间形成一个σ键和2 个π键。

根据所学理论，写出：

(1)在乙烯和乙炔分子与溴发生加成反应中，断裂何种类型键？

(2)写出加成反应方程式。

答案(1)π键

(2)CH 2===CH 2＋Br 2―→

11.化合物A 是一种不稳定的物质，它的分子组成可用O x F y 表示，10 mL A 气体能分解生成 15 mL O 2和10 mL F 2(同温、同压下)。

(1)A 的化学式是________，推断的依据是________。

(2)已知A 分子中x 个氧原子呈…OOO …链状排列，则A 分子的电子式是________，结构式 是____________________。

答案 (1)O 3F 2 质量守恒定律和阿伏加德罗定律

(2)··F ···· ··O ···· ··O ···· ··O ···· ··F ···· ··

F OOOF 解析 由体积之比等于物质的量之比，2A===3O 2＋2F 2，故A 为O 3F 2。

12.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)判断A 、B 、C 各为何种元素。

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______________________________________________________________________。 ① A 、B 、C ：______________________________________________________________。 答案 (1)氢 氧 钠

(2)①H·＋·O ·＋·H ―→H ··O ··H(含2个σ键)、 H·＋·O ·＋·O ·＋·H ―→H ··O ··O ··H(含3个σ键) ②Na ·＋·H ―→Na ＋[··

H]－

② Na·＋·O ·＋·Na ―→Na ＋[··O ··]2－Na ＋、 Na·＋·O ·＋·O ·＋Na·―→Na ＋[··O ··O ··

]2－Na ＋(含1个σ键) ④Na·＋·O ·＋H·―→Na ＋[··O ··H]－(含一个σ键) 解析 (1)A 的单质为密度最小的气体，则A 为氢元素，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H 2O 和 H 2O 2两种共价化合物，Na 和O 通常形成Na 2O 和Na 2O 2两种离子化合物。

13.某有机物的结构式如下：，则分子中有____个σ键，____个π键。 答案 7 3

解析 5条单键全是σ键，双键中有一个σ键，一个π键，三键中有一个σ键，2个π键。

学案2键参数及等电子体

1.碳化硅(SiC)的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子与硅原子的位置是交替的，在下列三种晶体中，它们的熔点从高到低的顺序是()

①金刚石②晶体硅③碳化硅

A.①③②B．②③① C.③①②D．②①③

答案 A

解析这三种晶体属同种类型，熔化时需破坏共价键，①金刚石中为C—C键，②晶体硅中为Si—Si键，③SiC中为Si—C键，由原子半径可知Si—Si键键长最大，C—C键键长最小，键长越短共价键越稳定，破坏时需要的热量越多，故熔点从高到低顺序为①③②。

2.1919年，Langmuir提出等电子体的概念，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体。等电子体的结构相似，物理性质相近。据上述原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是()

A.SO2和O3B．CO2和NO2 C.CS2和NO2D．PCl3和BF3

答案 A

解析由题中信息可知，只要算出分子中各原子的最外层电子数之和即可判断。B的最外层电子数为3；C的最外层电子数为4；N、P的最外层电子数为5；O、S的最外层电子数为6；

F、Cl的最外层电子数为7。

3.比较下列化合物中共价键键长。

(1)HF、HCl、HBr、HI(2)CO2、CS2

答案(1)HF

4.某些化学键的键能如下表所示(单位kJ·mol－1)：

键H—H Br—Br I—I Cl—Cl H—Cl H—I H—Br

键能436.0 193.7 152.7 242.7 431.8 298.7 366

22

(2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的是________。

A.Cl2>Br2>I2B．I2>Br2>Cl2

预测 1 mol H2在足量F2中燃烧比在足量Cl2中燃烧放热________________(填“多”或“少”)。

答案(1)184.9(2)A多

解析由题中键能数据求反应热：

H2＋Cl2===2HCl

ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－2×431.8 kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1

H2＋Br2===2HBr

ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋193.7 kJ·mol－1－2×366 kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1

H2＋I22HI

ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋152.7 kJ·mol－1－

2×298.7 kJ·mol－1

＝－8.7 kJ·mol－1

1.能够用键能解释的是()

A.氮气的化学性质比氧气稳定

B.常温常压下，溴呈液体，碘为固体

C.稀有气体一般很难发生化学反应

D.硝酸易挥发，硫酸难挥发

答案 A

解析N≡N比O＝O的键能大而难于断裂，一般条件下不易发生化学反应，所以化学性质比氧气稳定，A选项正确；溴与碘的熔点，与其分子间作用力有关，而与分子内的原子间的共价键的强弱无关，B选项错误；稀有气体一般很难发生化学反应的原因是其原子的电子层结构为稳定状态，具有很大的电离能，C选项错误；硝酸与硫酸的沸点，与其分子间作用力有关，而与分子内的原子间的共价键的强弱无关，D选项错误。

2.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．S原子电子排布

C.共价键的方向性D．S原子中p轨道的形状

答案CD

解析S原子的价电子构型是3s23p4，有2个未成对电子，并且分布在相互垂直的3p x和3p y 轨道中，当与2个H原子配对成键时，形成的两个共价键间夹角应接近90°，这体现了共价键的方向性是由轨道的伸展方向决定的。

3.下列说法中正确的是()

A.双原子分子中化学键键能越大，分子越稳定

B.双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定

C.双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定

D.在双键中，σ键的键能要小于π键的

答案 A

解析在双原子分子中没有键角，故C错；当其键能越大，键长越短时，分子越稳定，故A 对，B错；D中σ键的重叠程度要大于π键的，故σ键的键能要大于π键的。

4.下列说法正确的是()

A.π键是由两个p电子“头碰头”重叠形成的

B.σ键是镜面对称，而π键是轴对称

C.乙烷分子中的键全为σ键而乙烯分子中含σ键和π键

D.H2分子中含σ键而Cl2分子中还含π键

答案 C

解析π键是两个p电子“肩并肩”重叠而成，是镜面对称，σ键是轴对称，故A、B均不对；D中Cl2分子中含的是p—p σ键，故D也不对。

5.

A.HCl 22

答案 D

解析分子中共价键键能越大，键长越短，键越牢固，分子越稳定。

6.能说明BF3分子的4个原子在同一平面的理由是()

A.任意两个B—F键之间的夹角为120°

B.B—F键为极性共价键

C.三个B—F键的键能相同

D.三个B—F键的键长相同

答案 A

解析三个B—F键中任意两个键之间的夹角为120°，说明四个原子在同一平面内，且形成以B为中心、三个F为顶点的平面正三角形结构。

7.下列说法正确的是()

A.键能越大，表示该分子越容易受热分解

B.共价键都具有方向性

C.在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长

D.H—Cl的键能为431.8 kJ·mol－1，H—Br的键能为366 kJ·mol－1，这可以说明HCl比HBr分

子稳定

答案 D

解析 键能越大，分子越稳定，A 项错，D 项正确；H —H 键没有方向性，B 项错；形成共 价键的两个原子之间的核间距叫键长，C 项错。

8.已知H —H 键能为436 kJ·mol －1，N —H 键能为391 kJ·mol －1，根据化学方程式：

N 2＋3H

22NH 3,1 mol N 2反应放出的热量为92.4 kJ·mol －1，那么N ≡N 键的键能是( ) A.431 kJ·mol －1 B ．945.6 kJ·mol

－1 C.649 kJ·mol －1 D ．896 kJ·mol －1

答案 B

9.能够用键能的大小作为主要依据来解释的是( )

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，而硫酸、磷酸是不挥发性酸

C.稀有气体一般难于发生化学反应

D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定

答案 D

解析 共价分子构成的物质的状态取决于分子间作用力的大小，与分子内共价键的键能无关；物质的挥发性与分子内键能的大小无关；稀有气体是单原子分子，无化学键，难于发生化学反应的原因是它们的价电子已形成稳定结构；氮气比氧气稳定是由于N 2分子中形成共价键的

键能(946 kJ·mol －1)比O 2分子中共价键的键能(497.3 kJ·mol －1)大，在化学反应中更难断裂。

10.下列分子中，键角最大的是( )

A.CH 4 B ．NH 3 C.H 2O D ．CO 2 答案 D

解析 CH 4为正四面体形，键角为109°28′，NH 3分子为三角锥形，键角为107°；H 2O 为V 形分子，两个H —O 键的键角为105°；CO 2为直线形分子，键角为180°。

11.下列分子的稳定性的比较正确的是( )

A.HF>HI B ．CH 4NH 3 D ．H 2O

解析 本题主要考查键能，同类型的分子的键能越大，分子越稳定，而键能的大小取决于键 长，键长取决于原子半径。

12.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol 化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P 4O 6的分子结构如图所示。现提供以下化学键的键能(kJ·mol －1)：P —P ：198 P —O ：360 O===O ：498，则反应P 4(白磷)＋3O 2===P 4O 6的反应热ΔH 为( )

A ．-1 638 kJ·mol-1

B ．＋1 638 kJ·mol －1

C.－126 kJ·mol －1 D ．＋126 kJ·mol －1

答案 A

解析 由反应方程式知，该反应的能量变化包括1 mol P 4和3 mol O 2断键吸收的能量和1 mol P 4O 6成键放出的能量。由各物质的分子结构知1 mol P 4含6 mol P —P 键，3 mol O 2含3 mol

O===O 键，1 mol P 4O 6含12 mol P —O 键，故ΔH ＝(198 kJ·mol －1×6＋498 kJ·mol －1×3)－360

kJ·mol －1×12＝－1 638 kJ·mol －1

催化剂 高温、高压

学案3 本节知识归纳

1.已知尿素的结构简式为，回答：

(1)该分子中有____个σ键____个π键。

(2)请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式。

答案 (1)7 1 (2)

解析 (1)由尿素的结构简式和σ键、π键规律：分子中4个N —H σ键、2个C —N σ键、一 个C —O σ键、一个C —O π键。

(2)由C 、N 、H 三原子的成键规律，同分异构体为：。

2.据报道，科研人员应用计算机模拟出结构类似C 60的物质N 60，已知N 60分子中每个氮原子

均以N —N 键结合三个N 原子而形成8电子稳定结构。已知N —N 键键能为159 kJ·mol －1，

试回答下列问题：

(1)根据上述信息推测N 60的结构特点：

________________________________________________________________________。

(2)1 mol N 60分解成N 2时__________(填“吸收”或“放出”)的热量是____kJ·mol －1。(已知

N ≡N 的键能为946 kJ·mol －1)

(3)由(2)列举N 60的一些用途：

________________________________________________________________________。

(4)若N 60分子中只含x 个五边形和y 个六边形，则x ＝________，y ＝____________。

(5)∠NNN ＝________。

(已知：多面体中，棱边数＝顶点数＋面数－2)

答案 (1)全部为N —N 单键，共90个N —N 单键构成一个N 60 (2)放出 14 070 (3)N 60可 作炸药 (4)12 20

(5)108°或120°

解析 (1)N 60中化学键全部为N —N 单键，共有60×32

＝90个，即由90个N —N 键构成一个 N 60分子。

(2)ΔH ＝30×946 kJ·mol －1－90×159 kJ·mol －1＝14 070 kJ·mol －1。

(3)由于N 60分解成N 2时放出大量的热量，故可制作高能炸药。

(4)N 60的多面体分子共有90条棱边(N —N 键)，则可得方

程式：52x ＋62

y ＝90，根据多面体欧拉定律可得方程式：60＋(x ＋y )－90＝2，解上述方程式得 x ＝12，y ＝20。

(5)∠NNN 有两种，一种为正五边形夹角，另一种为正六边形夹角。

3.有A 、B 、C 、D 四种元素。已知：①它们均为周期表中前20号元素，C 、D 在同一周期，

A 、

B 在同一主族；②它们可以组成化合物B 2

C 2、A 2C 、DC 2等；③B 的阳离子与C 的阴离子的核外电子排布相同；④B 2C 2同A 2C 或DC 2反应都生成气体C 2，B 与A 2C 反应产生气体

A 2，A 2与气体C 2按体积比2∶1混合后点燃能发生爆炸，其产物是一种无色无味的液体(在 常温下)。请回答下列问题：

(1)写出A 、B 、C 、D 四种元素的符号：

A________、B________、C________、D________。

(2)在B 2C 2、A 2C 和DC 2中，属于离子化合物的是________，其电子式是__________________，属于共价化合物的是____________，其结构式是____________________。并指出含几个σ键，几个π键。

(3)写出有关的化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)H Na O C

(2)Na 2O 2 Na ＋[·×O ··O ·×]2－Na ＋ H 2O 、CO 2 (2个σ键)、OCO(2个σ键、2个π

键)

(3)2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑、2Na 2O 2＋2CO 2===2Na 2CO 3＋O 2、

2Na ＋2H 2O===2NaOH ＋H 2↑、2H 2＋O 2=====点燃

2H 2O

解析 本题解题突破口为B 2C 2，可联想为H 2O 2、Na 2O 2、C 2H 2等。再根据B 的阳离子与C 的阴离子的核外电子排布相同可确定B 为钠、C 为氧，气体C 2即氧气。由④又可推测A 2C 为水，DC 2为二氧化碳，Na 与H 2O 反应生成H 2，H 2与O 2的混合按体积比2∶1反应能发生 爆炸，这样A 为氢，D 为碳。其他依次推出。

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.由共价键形成的分子一定是共价化合物

C.分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物

D.只有非金属原子间才能形成共价键

答案 C

解析 在离子化合物中也有共价键，如NaOH ；由不同元素的原子形成的共价键分子组成的化合物是共价化合物，由相同元素的原子形成的共价键分子组成的化合物质是单质，如H 2、Cl 2等；对于D 项，也存在金属元素的原子与非金属元素的原子间形成共价键的化合物，如 AlCl 3等。

2.下列物质的分子中，没有π键的是( )

A.CO 2 B ．N 2 C.CH ≡CH D ．HClO 答案 D

3.下列反应中化学键断裂只涉及σ键断裂的是( )

A.C 2H 2与H 2的加成 B ．C 2H 4与Cl 2的加成 C.CH 4与Cl 2的取代 D ．C 2H 4的燃烧 答案 C

4.从键能的角度来看，下列物质中与H 2化合时，最难的是( )

A.氟气 B ．氮气 C.氯气 D ．氧气

答案 B

5.下列共价键的键能最大的是( )

A.H —F B ．H —O C.H —N D ．H —C

答案 A

6.下列物质性质的变化规律，与共价键的键能大小有关的是( )

A.F2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高

B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱

C.金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅

D.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低

答案BC

解析F2、Cl2、Br2、I2形成晶体时属分子晶体，它们的熔、沸点高低决定于分子间的作用力，与共价键的键能无关，A错；HF、HCl、HBr、HI的分子内存在共价键，它们的热稳定性与它们内部存在的共价键的强弱有关，B正确；金刚石和晶体硅都是原子间通过共价键结合而成的原子晶体，其熔、沸点高低决定于共价键的键能，C正确；NaF、NaCl、NaBr、NaI都是由离子键形成的离子晶体，其内无共价键，D错。

7.固体A的化学式为NH5，它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外层电子结构，则下列有关说法中不正确的是()

A.1 mol NH5中含有5N A个N—H键(N A表示阿伏加德罗常数)

B.NH5中既有共价键又有离子键，它形成的晶体是离子晶体

C.NH5的电子式为

D.它与水反应的化学方程式为：NH5＋H2O===NH3·H2O＋H2↑

答案 A

解析氢原子可以失去电子成为H＋，也可以得到一个电子成为H－，而N原子在NH＋4结构中达到8电子稳定结构，所以A为NH4H，即NH＋4与H－组成的离子化合物。

8.下列物质结构图中，●代表原子序数从1到10的元素的原子实(原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分)，小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键(示例：

F2)

根据各图表示的结构特点，写出该分子的化学式：

A：________；B：________；C：________；D：________。

答案NH3HCN CO(NH2)2BF3

解析根据图示结合“原子序数从1到10的元素”可知，它们分别代表的是：NH3、HCN、CO(NH2)2、BF3。

9.由N2和H2每生成1 mol NH3放热46 kJ，而每生成1 mol NH2—NH2却吸收96.1 kJ。又知H—H 键键能为436.0 kJ·mol－1，N≡N三键键能为940. 0 kJ·mol－1。试求：

(1)N—H键的键能；

(2)N—N单键的键能。

答案(1)382.3 kJ·mol－1(2)186.7 kJ·mol－1

解析N2＋3H2===2NH3

ΔH＝(E N≡N＋3E H—H)－6×E N—H

即－46 kJ＝(940.0 kJ·mol－1＋3×436.0 kJ·mol－1)－6×E N—H

∴E N—H＝382.3 kJ·mol－1，即N—H键的键能为382.3 kJ·mol－1。

N2＋2H2===NH2—NH2

ΔH＝E N≡N＋2E H—H－(4E N—H＋E N—N)

96.1 kJ＝(940.0 kJ·mol－1＋2×436.0 kJ·mol－1)－(4×382.3 kJ·mol－1＋E N—N)

∴E N—N＝186.7 kJ·mol－1，即N—N单键的键能为186.7 kJ·mol－1。

10.化学家常用“等电子体”来预测不同物质的结构并推断不同物质的性质，如CH4和NH＋4有

CH4CO2－3C2O2－4

NH＋4N2H2＋6NO＋2N2

答案(263224

解析通过CH4和NH＋4的比较可知，由于C的原子序数比N的原子序数小1，所以C原子的电子数与N＋的电子数相等，因此只要C、N原子数相等且其他元素种类和原子总数相同即符合题意，不要忘了所带的电荷数，如N2H2＋6和C2H6。

11.已知五种元素的原子序数的大小顺序为C>A>B>D>E；A、C同周期，B、C同主族；A与B形成离子化合物，A2B中所有离子的电子层数相同，其电子总数为30；D和E可形成4核10电子分子。试回答下列问题：

(1)写出五种元素的名称。

A________，B________，C________，D__________，E________。

(2)用电子式表示离子化合物A2B的形成过程

________________________________________________________________________。

(3)写出D元素形成的单质的结构式

________________________________________________________________________。

其中含____个σ键、______个π键。

(4)写出下列物质的电子式：E与B形成的化合物(任写一种)________________；A、B、E形成的化合物________________；D、E形成的化合物

________________________________________________________________________。

(5)A、B两元素组成的化合物A2B2属于________(选“离子”或“共价”)化合物，存在的化学键是____________，写出A2B2与水反应的化学方程式

________________________________________________________________________。

答案(1)钠氧硫氮氢

(2)

(3)N≡N1 2

(4)

(5)离子离子键和共价键

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

解析因为A、B离子的电子层数相同，在电子总数为30的A2B型化合物中，每个离子的电子数为10个，可推出A是Na，B是O；又因为D和E形成4核10电子分子，只能是NH3，原子序数D>E，故D是N，E是H。C与A(Na)同周期，与B(O)同主族，所以C位于第三周期第ⅥA族，它是S。