共价键(高考总复习 )

共价键1.共价键的形成(1)概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。

(2)成键的粒子：一般为非金属原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。

(3)本质：原子间通过共用电子对(即电子云重叠)产生的强烈作用。

(4)形成条件：非金属元素的原子之间形成共价键，大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。

2.共价键的特征(1)饱和性①按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”。

②用电子排布图表示HF分子中共用电子对的形成如下：③由以上分析可知，F原子与H原子间只能形成1个共价键，所形成的简单化合物为HF。

同理，O原子与2个H原子形成2个共用电子对，2个N原子间形成3个共用电子对。

(2)方向性除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。

在形成共价键时，原子轨道重叠的愈多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性。

共价键的特征及应用(1)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)共价键的方向性决定了分子的立体构型，并不是所有共价键都具有方向性，如两个s电子形成共价键时就没有方向性。

例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【考点】共价键的形成与特征【题点】共价键的形成与判断答案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。

例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【考点】共价键的形成与特征【题点】共价键的特征答案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＋，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。

1.σ键(1)概念：未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠形成的共价键叫σ键。

(2)类型：根据成键电子原子轨道的不同，σ键可分为s-s σ键、s-p σ键、p-p σ键。

①s-s σ键：两个成键原子均提供s轨道形成的共价键。

②s-p σ键：两个成键原子分别提供s轨道和p轨道形成的共价键。

③p-p σ键：两个成键原子均提供p轨道形成的共价键。

(3)特征①以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。

②形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强的稳定性。

(4)σ键的存在：共价单键为σ键；共价双键和共价三键中存在一个σ键。

2.π键(1)概念：未成对电子的原子轨道采取“肩并肩”的方式重叠形成的共价键叫π键。

(2)特征①每个π键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称。

②形成π键时原子轨道重叠程度比形成σ键时小，π键没有σ键牢固。

(3)π键的存在：π键通常存在于双键或三键中。

(1)共价键的分类(2)σ键和π键的比较键的类型σ键π键原子轨道重叠方式两个原子的成键轨道沿着键轴的方向以“头碰头”的方式重叠两个原子的成键轨道以“肩并肩”的方式重叠不活泼活泼例3s-p σ键与p-p σ键的区别在于()A.前者是电子云的重叠，后者没有电子云的重叠B.前者有K层电子云成键，后者肯定无K层电子云成键C.前者是电子云“头碰头”重叠，后者是电子云“肩并肩”重叠D.前者是电子云“肩并肩”重叠，后者是电子云“头碰头”重叠【考点】共价键的类型【题点】σ键与π键的比较答案B解析凡是σ键，都是电子云“头碰头”的重叠。

s-p σ键是由s能级的电子云(“球形”)与p能级的电子云(“哑铃形”)以“头碰头”重叠而成键的。

由于K层不存在p能级，故p-p σ键不可能有K层电子云成键。

例4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【考点】共价键的类型【题点】共价键类型的综合答案C解析s-s σ键无方向性，s-p σ键轴对称，A项对；在含有共价键的分子中一定有σ键，可能有π键，如HCl、N2等，B项对；单键都为σ键，乙烷分子结构式为，其6个C—H键和1个C—C键都为σ键，D项正确；共价三键中有一个为σ键，另外两个为π键，故乙炔(H—C≡C—H)分子中有2个C—H σ键，C≡C键中有1个σ键、2个π键，C项错。

1.键能(1)概念：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。

键能的单位是kJ·mol－1。

如：形成1 mol H—H键释放的最低能量为436.0 kJ，即H—H键的键能为436.0 kJ·mol－1。

(2)应用：共价键H—F H—Cl H—Br H—I键能/kJ·mol－1568431.8366298.7①若使2 mol H—Cl键断裂为气态原子，则发生的能量变化是吸收863.6 kJ的能量。

②表中共价键最难断裂的是H—F，最易断裂的是H—I。

③由表中键能大小数据说明键能与分子稳定性的关系：HF、HCl、HBr、HI的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即最稳定的是HF，最不稳定的是HI。

2.键长(1)概念：形成共价键的两个原子之间的核间距，因此原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。

(2)应用：共价键的键长越短，往往键能越大，这表明共价键越稳定，反之亦然。

3.键角(1)概念：在多原子分子中，两个共价键之间的夹角。

(2)应用：在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角决定着共价分子的立体构型。

(3)试根据立体构型填写下列分子的键角分子立体构型键角实例正四面体形109°28′CH4、CCl4平面形120°苯、乙烯、BF3等三角锥形107°NH3V形(角形)105°H2O直线形180°CO2、CS2、CH≡CH例5N—H键键能的含义是()A.由N和H形成1 mol NH3所放出的能量B.把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的热量C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的热量D.形成1个N—H键所放出的热量【考点】共价键的键参数【题点】键能、键长和键角的概念答案C答案A解析CO2为直线形分子，键角为180°；NH3为三角锥形结构，键角为107°；H2O分子立体构型为V形，键角为105°；CH2==CH2为平面结构，键角为120°，故键角最大的是CO2，A 正确。

例7实验测得四种结构相似的单质分子的键能、键长的数据如下：A—A B—B C—C D—D键长/10－10m a0.74c 1.98键能/kJ·mol－1193b151d已知D2分子的稳定性大于A2，则a>______；d>________；比较a、c的大小__________；比较b、d的大小__________。

【考点】共价键的键参数【题点】键长、键能与分子稳定性的关系答案 1.98193a<c b>d解析结构相似的单质分子中，键长越短，键能越大，分子越稳定。

1.比较N2和CO的结构、性质，填写下表空格：分子N2CO结构原子数22电子数1414价电子数1010立体构型直线形直线形性质沸点/℃－195.81－191.49熔点/℃－210.00－205.05液体密度/g·cm－30.7960.7932.分析比较N2和CO的结构和性质，得出的结论是CO分子和N2分子具有相同的原子总数、相同的价电子数，其性质相近。

3.等电子原理是指原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质(主要是物理性质)是相近的。

满足等电子原理的分子互称为等电子体。

常见的等电子体类型实例立体构型双原子10电子的等电子体N2、CO、NO＋、C2－2、CN－直线形三原子16电子的等电子体CO2、CS2、N2O、NO＋2、N－3、BeCl2(g)直线形三原子18电子的等电子体NO－2、O3、SO2V形四原子24电子的等电子体NO－3、CO2－3、BO3－3、CS2－3、BF3、SO3(g)平面三角形五原子32电子的等电子体SiF4、CCl4、BF－4、SO2－4、PO3－4正四面体形例81919年，Langmuir提出等电子原理：原子总数相同、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，只要其原子总数相同，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________、________。

答案(1)N2CO CO2N2O(2)SO2O3解析(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如：N2与CO电子总数均为14，CO2与N2O电子总数均为22。

(2)依题意，只要原子总数相同，价电子总数也相同，即可互称为等电子体，NO－2为三原子，其价电子总数为(5＋6×2＋1)＝18，SO2、O3也为三原子，价电子总数均为6×3＝18。

学习小结：1.共价键的三个键参数，键长、键能可用来判断共价键的稳定性，键角可用于判断分子的立体构型。

2.等电子体原子总数相同，价电子总数相同，但组成原子的核外电子总数不一定相同。

1.下列说法正确的是()A.所有的原子轨道都具有一定的伸展方向，因此所有的共价键都具有方向性B.某原子跟其他原子形成共价键时，其共价键数一定等于该元素原子的价电子数C.基态C原子有两个未成对电子，所以最多只能形成2个共价键D.1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子，是由共价键的饱和性决定的【考点】共价键的形成与特征【题点】共价键的特征答案D解析只有2个s原子轨道重叠形成的共价键没有方向性，其他原子轨道重叠形成的共价键都有方向性，故A不正确；非金属元素的原子形成的共价键数目一般等于该原子最外层的未成对电子数，不能说一定等于该元素原子的价电子数，故B不正确；在形成CH4分子的过程中，碳原子2s轨道中的1个电子激发到2p空轨道，这样形成了4个未成对电子，C不正确；N原子最外层2p轨道上共有3个未成对电子，1个N原子可以与3个H原子结合形成NH3，此时共价键饱和，D正确。