【2019最新】高中化学第二章分子结构与性质第一节共价键课时作业

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______年______月______日 ____________________部门 2 / 24

[目标导航] 1.了解共价键的主要类型σ键和π键，说出σ键和π键的明显差别和一般规律。2.能应用键参数——键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。3.理解键能、键长、键角等键参数的概念。4.了解等电子原理、结合实例说明等电子原理的应用。

一、共价键 1．概念和特征 原子间通过共用电子对形成的化学键为共价键。

特征－→饱和性→决定分子的组成→方向性→决定分子的立体构型

2．类型(按成键原子的原子轨道重叠方式分类) (1)σ键 形成 成键原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠而形成

类型

s－s型 H—H的s－s σ键的形成

s－p型 H—Cl的s－p σ键的形成

p－p型 Cl—Cl的p－p σ键的形成

特征 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；σ键的强度较大 3 / 24

(2)π键 形成 由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成

p－p π键 p－p π键的形成

特征 π键的电子云具有镜像对称性，即每个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；π键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂。 (3)σ键、π键的存在规律 共价单键为σ键；共价双键中有一个σ键、一个π键；共价三键，由一个σ键和两个π键组成。 【议一议】 1．观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构回答：乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键组成？

答案 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。 二、键参数——键能、键长与键角 1．概念和特点 概 念 特 点

键能 气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量 键能越大，键越稳定 键长 形成共价键的两个原子之间的核间键长越短，键能越大，键越稳定 4 / 24

距 键角 分子内两个共价键之间的夹角 表明共价键有方向性，决定分子的立体结构 2.对物质性质的影响

【议一议】 2．N2、O2、F2跟H2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？ 答案 由教材表2­1中键能的数值可知：H—F>H—O>H—N，而键长：H—FH2O>NH3，所以N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。 三、等电子体 1．等电子原理 原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的结构特征，它们的许多性质是相近的。 2．等电子体 满足等电子原理的分子称为等电子体。如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体，它们的许多性质相似。 【议一议】 3．写出常见的18电子微粒，讨论电子数相同的微粒与等电子体是否相同？ 5 / 24

答案 电子数相同的微粒是指微粒中所有的电子数之和相同，但微粒中原子的数目不一定相同，如18电子的微粒有S2－、HS－、Cl－、Ar、K＋、Ca2＋、H2S、H2O2、N2H4、C2H6、CH3OH等。 等电子体是指原子总数相等、价电子总数相同的微粒，其电子总数不一定相同。如N2O与CO2，其原子数、价电子数、电子总数相等；SO2和O3其原子数相同、价电子数相同，但电子总数SO2为32，O3电子总数为24，显然电子总数不同。

一、共价键的类型——σ键和π键 【例1】 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 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；共价双键中有一个为σ键，另一个为π键，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) 6 / 24

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。 规律总结

1．共价键



本质：原子之间形成共用电子对（或电子云重叠）特征：具有方向性和饱和性

成键方式

σ键――→特征电子云呈轴对称

π键――→特征电子云呈镜面对称

规律



共价单键——σ键共价双键——1个σ键、1个π键共价三键——1个σ键、2个π键

2．σ键和π键的比较 键类型 σ键 π键 原子轨道重叠方式 沿键轴方向相对重叠 沿键轴方向平行重叠

原子轨道重叠部位 两原子核之间，在键轴处 键轴上方和下方，键轴处为零 原子轨道重叠程度 大 小 键的强度 较大 较小 化学活泼性 不活泼 活泼 变式训练1 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1个σ键 C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键 D．N2分子中有1个σ键，2个π键 答案 C 7 / 24

解析 气体单质分子中，可能有σ键，如Cl2；可能有π键，如N2；也可能没有化学键，如稀有气体。 二、键参数——键能、键长与键角 【例2】 关于键长、键能和键角，下列说法中不正确的是( ) 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．C===C键等于C—C键键能的2倍 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 C 解析 键角是描述分子立体结构的重要参数，如H2O中两个H—O键的键角为105°，故H2O为V形分子，A项正确；键长的大小与成键原子的半径有关，如Cl的原子半径小于I的原子半径，Cl—Cl键的键长小于I—I键的键长，此外，键长还和成键数目有关，如乙烯分子中C===C键的键长比乙炔分子中C≡C键的键长要大，B项正确；C===C键的键能为615 kJ·mol－1，C—C键的键能为347.7 kJ·mol－1，二者不是2倍的关系，C项错误；O—H键的键能为462.8 kJ·mol－1，H—F键的键能为568 kJ·mol－1，O—H键与H—F键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定，O2、F2跟H2反应的能力依次增强，D项正确。 规律总结 共价键强弱的判断 1．由原子半径和共用电子对数判断：成键原子的原子半径越小，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。 8 / 24

2．由键能判断：共价键的键能越大，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。 3．由键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。 4．由电负性判断：元素的电负性越大，该元素的原子对共用电子对的吸引力越大，形成的共价键越稳定。 变式训练2 下列说法中正确的是( ) A．分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定 B．元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素的原子间可能形成共价键 C．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180° D．H—O键的键能为467 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为934 kJ 答案 B 解析 D项中，H—O键键能为467 kJ·mol－1，指的是气态基态氢原子和氧原子形成1 mol H—O键时释放的最低能量，则拆开1 mol H—O键形成气态氢原子和氧原子所需吸收的能量也为467 kJ，18 g H2O即1 mol H2O中含2 mol H—O键，断开时需吸收934 kJ的能量形成气态氢原子和氧原子，再进一步形成H2和O2时，还需释放出一部分能量，故需知H—H键和O===O键的键能，D项错误；查表知Li的电负性为1.0，I的电负性为2.5，其差值为1.5<1.7，所以LiI中存在共价键，B项正确。 三、等电子体的判断和应用 9 / 24

【例3】 (1)根据等电子原理，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)根据等电子原理，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NO2－互为等电子体的分子有：________。 答案 (1)N2 CO CO2 N2O (2)SO2、O3 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价电子总数均为10，CO2与N2O价电子总数均为16个电子。 (2)依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和也相同，即可互称等电子体，NO2－为三原子，各原子最外层电子数之和为(5＋6×2＋1)，SO2、O3也为三原子，各原子最外层电子数之和为6×3＝18。 规律总结 1．判断方法 原子总数相同，价电子总数相同的分子。 2．应用 等电子体的许多性质是相近的，空间构型是相同的。利用等电子体可以： (1)判断一些简单分子或离子的立体构型； (2)利用等电子体在性质上的相似性制造新材料； (3)利用等电子原理针对某物质找等电子体。 3．一些常见的等电子体