【高中教育】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

——教学资料参考参考范本——【高中教育】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______年______月______日____________________部门[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(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距键长越短，键能越大，键越稳定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—F<H—O<H—N，说明分子的稳定性：HF>H2O>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？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)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347.7kJ·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。

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【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二原子10电子的等电子体：N2、CO、CN－、C22－二原子11电子的等电子体：NO、O2＋三原子16电子的等电子体：CO2、CS2、N2O、CNO－、N3－三原子18电子的等电子体：NO2－、O3、SO2四原子24电子的等电子体：NO3－、CO32－、BF3、SO3(g)4．等电子体的快速找法(1)将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n＝1，2等)的原子，如N2与CO、N3－和CNO－互为等电子体。

(2)将粒子中的一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素带n个单位电荷的阳离子(或阴离子)，如N2O和N3－互为等电子体。

(3)同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中的元素原子换成同主族元素原子，如O3和SO2互为等电子体。

变式训练3 1991年，Langmuir提出：“凡原子数与价电子总数均相等的物质，其结构相同，物理性质相近”，称为等电子原理。

相应的物质互称为等电子体。

化学科学家常用“等电子体”来预测不同物质的结构与性质。

例如，CH4与NH4＋有相同的价电子数及空间构型。

请你根据等电子原理在下表空格处填上相应的化学式：CH4CO32－C2O42－NH4＋N2H62＋NO2＋答案见下表：CH4C2H6CO32－CO2C2O42－NH4＋N2H62＋NO3－NO2＋N2O4解析本题考查等电子原理的应用。