1、第一节 共价键第 1 课时 共价键的特征与类型目标定位 1.熟知共价键的概念与形成，知道共价键的特征 具有饱和性和方向性。2.能够从不同的角度对共价键分类，会分析 键和 键的形成及特点。一、共价键的形成与特征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)键的本质：原子间通过共用电子对( 即电子云重叠)产生的强烈作用。(4)键的形成条件：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)饱和性按照共价键的共用电子对理论，
2、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” 。用电子排布图表示 HF 分子中共用电子对的形成如下：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。共价键的形成与特征(1)当成键
3、原子相互接近时，原子轨道发生重叠， 自旋状态相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子密度增大，体系的能量 降低。(2)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。共价键的方向性决定了分子的立体构型。(3)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。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
4、能否形成共价键无必然联系。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BH 3O 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；H 2O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；H 2 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 HH 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。二、共价键的类型
5、1共价键的分类按照不同的分类方法，可将共价键分为不同的类型：(1)按共用电子对数目分类Error!(2)按共用电子对是否偏移分类Error!(3)按电子云的重叠方式分类Error!2 键与 键(1) 键 键：形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠，这种共价键叫 键。 键的类型：根据成键电子原子轨道的不同， 键可分为 ss 键、sp 键、pp 键。ass 键：两个成键原子均提供 s 轨道形成的共价键。bsp 键：两个成键原子分别提供 s 轨道和 p 轨道形成的共价键。cpp 键：两个成键原子均提供 p 轨道形成的共价键。 键的特征a以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共
6、价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。b形成 键的原子轨道重叠程度较大，故 键有较强的稳定性。 键的存在：共价单键为 键；共价双键和共价三键中存在一个 键。(2) 键 键：形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“肩并肩”的方式重叠，这种共价键叫 键。 键的特征a每个 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。b形成 键时原子轨道重叠程度比形成 键时小， 键没有 键牢固。 键的存在： 键通常存在于 双键或三键中。归纳总结 键和 键的比较键的类型 键 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
7、头”的方式重叠两个原子的成键轨道以“肩并肩”的方式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 活泼示意图3 键可由两个原子的 s 轨道或一个原子的 s 轨道和另一个原子的 p 轨道或两个原子的 p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成。则下列分子中的 键是由两个原子的 s 轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是( )AH 2 BHCl CCl 2 DF 2答案 A解析 A 项中 H2 是由两个 1s 轨道形成的 键；B 项中是由 H 的 1s 轨道与 Cl 的 3p 轨道形成的 键；C 项中是由 Cl 的两个
8、3p 轨道形成的 键；D 项中是由 F 的两个 2p 轨道形成的 键。4下列有关化学键类型的判断不正确的是( )Ass 键与 sp 键的对称性不同B分子中含有共价键，则至少含有一个 键C已知乙炔的结构式为 HCC H，则乙炔分子中存在 2 个 键(CH)和 3 个 键(CC)D乙烷分子中只存在 键，即 6 个 CH 键和 1 个 CC 键都为 键，不存在 键答案 C解析 ss 键无方向性，sp 键轴对称， A 项对；在含有共价键的分子中一定有 键，可能有 键，如 HCl、N2 等，B 项对 ；单键都为 键，乙 烷分子结 构式为 ，其 6 个CH 键和 1 个 CC 键都为 键，D 项正确；共价
9、三键中有一个 为 键，另外两个 为 键，故乙炔(H CCH)分子中有 2 个 CH 键， CC 键中有 1 个 键、2 个 键，C 项错。1共价键是具有饱和性和方向性的，下列关于共价键这两个特征的叙述中，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共价键的方向性是由成键原子的轨道的方向性决定的C共价键的方向性决定了分子的立体构型D共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关答案 D解析 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未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，故
10、 A 项正确；形成共价键时，原子轨道重叠的程度越大越好，为了达到原子轨道的最大重叠程度，成键的方向与原子 轨道的伸展方向就存在着必然的联系，这种成键的方向性也就决定了所形成分子的立体构型，故 B、C 项正确；D 项错误。2根据氢原子和氟原子的核外电子排布，对 F2 和 HF 分子中形成的共价键描述正确的是( )A两者都为 ss 键B两者都为 pp 键C前者为 pp 键，后者为 sp 键D前者为 ss 键，后者为 sp 键答案 C解析 氢原子的核外电子排布式为 1s1，氟原子的核外 电子排布式 为 1s22s22p5，p 轨道上有 1个未成对的 p 电子。F 2 是由两个氟原子未成对的 p 电子
11、轨道重叠形成的 pp 键，HF 是由氢原子中的 s 轨道与氟原子中的 1 个 p 轨道形成的 sp 键 。3下列有关 键和 键的说法错误的是( )A含有 键的分子在反应时， 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 键，可能形成 键C有些原子在与其他原子形成分子时只能形成 键，不能形成 键D在分子中，化学键可能只有 键而没有 键答案 D解析 本题主要考查 键和 键的形成。由于 键的键能小于 键的键能，所以反 应时易断裂，A 项正确；在形成分子时为了使其能量最低，必然首先形成 键，根据形成原子的核外电子排布来判断是否形成 键，所以 B 项正确，D 项错误；像 H、Cl 原子跟其他原子
12、只能形成 键。4下列分子中含有两个 键的组合是( )H 2O CO 2 HCN NH 3 N 2 CH 4A B C D答案 B解析 H 2O 分子中含有 2 个 HO 键，不含 键， 错误； CO2 的分子中只有两个 C=O，含有两个 键，正确； HCN 的分子中有 CN ，含有两个 键，正确； NH3 分子中含有 3 个 HN 键，不含 键， 错误；N 2 的分子中有 NN，含有两个 键，正确； CH4 的分子中有 4 个 HC 键，不含 键， 错误。故分子中含有两个 键的是。5分析下列化学式中画有横线的元素，选出符合要求的物质并填空。ANH 3 BH 2O CHCl DCH 4 EC 2
13、H6 F N 2(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 键，又有 键的是 _。(5)某有机物的结构式如下所示：则分子中有_个 键，_个 键。答案 (1)DE (2)C (3)ABCF (4)F (5)7 3解析 NH 3 中 N 原子与 3 个 H 原子形成 3 个 键， 还有一对不成键电子；H 2O 中 O 原子与 2个 H 原子形成 2 个 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 键，还有三对不成键电子；CH 4 中 C 原子与 4 个 H 原子形成 4
14、 个 键，所有价电子都参与成键，其分子构型为正四面体形；C 2H6 中 C 原子分别与 3 个 H 原子及另 1 个 C 原子形成 4 个 键，所有价电子都参与成键，CH 为极性键， CC 为非极性键；N 2 中 N 原子与另 1 个 N 原子形成 1 个 键，2 个 键，还有一对不成键电子。除共价单键全部为 键外，双键中有一个为 键，另一个为 键；三键中有一个为 键，另两个 为 键，故该有机物分子中 键总数为 7，键总数为 3。基础过关题组一 共价键的形成与判断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
15、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 键分子是共价化合物，由相同元素的原子形成的共价键分子是单质，如 H2、Cl2 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 AlCl3 等。2下列各组物质中，所有化学键都是共价键的是( )AH 2S 和 Na2O2 BH 2O2 和 CaF2CNH 3 和 N2 DHNO 3 和 NaCl答案 C解析 A 项，Na 2O2 中既有离子键又有 OO 共价键，不正确；B 项， CaF2 中只有离子键，不正确；D 项，NaCl 属于离子化合物，没
16、有共价键。3已知：X、Y、Z、W 四种元素原子的电负性数值。元素 X Y Z W电负性 2.5 3.5 1.2 2.4你认为上述四种元素中，最容易形成共价键的是( )AX 与 Y BX 与 WCY 与 Z DY 与 W答案 B解析 当两种元素原子的电负性相差很大时，形成的将是离子键；当两种元素原子的电负性相差不大时，形成的将是共价 键。题组二 共价键的类型与特征4下列物质中 键和 键数目比为 12 的是( )AO 2 BHCN CCO 2 DN 2答案 D解析 O 2 的结构式是 O=O，分子中两个氧原子形成共价双键，分子中 键和 键数目比为 11，A 错误； HCN 的 结构式是 HCN，分
17、子中 键和 键数目比为 11， B 错误； CO2 的结构式是 O=C=O，分子中 键和 键数目比为 11，C 错误；N 2 的结构式是NN，分子中 键和 键数目比为 12， D 正确。5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D1 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
18、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。6下列关于共价键的说法不正确的是( )AH 2S 分子中两个共价键的键角接近 90的原因是共价键有方向性及 S 原子中 p 轨道的形状BN 2 分子中有一个 键，两个 键C两个原子形成
19、共价键时至少有 1 个 键D在双键中， 键不如 键稳定答案 D题组三 键、 键的比较与判断7下列关于 键和 键的说法中，不正确的是( )As 轨道与 s 轨道只能“头碰头”重叠而形成 ss 键Bs 轨道与 p 轨道只能“头碰头 ”重叠而形成 sp 键Cp 轨道与 p 轨道可以“肩并肩 ”重叠而形成 pp 键Dp 轨道与 p 轨道可以“肩并肩 ”重叠而形成 pp 键答案 C解析 s 轨道只能形成 键；p 轨道与 p 轨道可“头碰头”重叠而形成 pp 键，也可“肩并肩”重叠而形成 pp 键。8下列有关 键和 键的说法错误的是( )A在某些分子中，化学键可能只有 键而没有 键B当原子形成分子时，首先
20、形成 键，可能形成 键C气体单质中，一定有 键，可能有 键D一般情况下，同一个分子中的 键比 键更稳定些答案 C解析 共价键中一定含 键， 则在分子中，化学 键可能只有 键，而没有 键，A 正确；原子形成分子，优先头碰头重叠，则先形成 键，可能形成 键，B 正确；气体单质分子中，可能只有 键，如 Cl2，也可能既有 键又有 键，如 N2，但也可能没有化学键，如稀有气体，C 错误；键不稳 定，易断裂，则含有 键的分子在反应时， 键是化学反 应的积极参与者，D 正确。9关于 键和 键的比较，下列说法不正确的是( )A 键是轴对称的， 键是镜面对称的B 键是 “头碰头 ”式重叠， 键是“肩并肩”式重
21、叠C 键不能断裂， 键容易断裂DH 原子只能形成 键，O 原子可以形成 键和 键答案 C解析 化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。 键较稳定，不易断裂，而不是不能断裂。10下列说法不正确的是( )A在 CH2=CHCN 分子中含 6 个 键，3 个 键B2 个原子形成的多重共价键中，只能有一个是 键，而 键可以是一个或多个Cs 电子与 s 电子间形成的键一定是 键，p 电子与 p 电子间形成的键一定是 键D共价键一定有原子轨道的重叠答案 C解析 原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为 键；以“肩并肩”方式相互重叠形成的共价键为 键。 键 是轴对称，而 键是镜面对称。分子中所有的单键
22、都是 键，双键中有一个 键、一个 键。能力提升11甲、乙、丙三种有机物的结构如下：甲：乙：丙：CH 2=CHCN(1)甲分子中有_个 键，_个 键，_(填“有”或“没有”)非极性键。(2)乙分子中每个碳原子形成_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)甲分子中有 3 个 CH键， 2 个 CC键， 2 个 CO键，1 个 OH键；C=C和 C=O 中分别有 1 个 键；有 C=C、C=C 非极性键。(2)乙分子中 C 与 O 原子之间 形成 1 个 键和 1 个 键，C 与两个 Cl 原子之间分别形成 1 个键。
23、(3)丙分子中含有 1 个 C=C 键， 1 个 CN 键，3 个 CH 键和 1 个 CC 键，故丙分子中共有 6 个 键和 3 个 键。12碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是_。答案 C 有 4 个价电子且半径较小，难以通过得或失电子达到稳定结构解析 在原子结构中，最外层电 子小于 4 个的原子易失去 电子，而碳原子的最外 层是 4 个电子，且碳原子的半径较小，难以通过得或失电子达到稳定结 构，所以通过共用电子对的方式，即形成共价键来达到稳定结构。13现有四种短周期元素 A、 B、C、D，已知：C、D 在同一周期，A、B 在同一主族；它们可以组成化合物 A2C、B 2C2、DC
24、2、D 2A4 等；B 的阳离子与 C 的阴离子的核外电子排布相同；B 2C2 同 A2C 或 DC2 反应都生成气体 C2，B 与 A2C 反应生成气体 A2，A 2 与气体 C2 按体积比 21 混合后点燃发生爆炸，其产物是一种常温下常见的无色无味的液体。请回答下列问题：(1)写出元素符号：A_ 、B_ 、C_、D_。(2)在 A2C、B 2C2、DC 2 和 D2A4 中，同时含有离子键和非极性共价键的化合物的电子式为_；按原子轨道重叠方式，其非极性键的类型是_。化合物 DC2 的结构式_。(3)A2C 分子的电子式 _，按原子轨道重叠方式，其共价键的类型是_。D 2A4 是平面形分子，
25、其分子中含有_ 个 键，_个 键。(4)写出下列反应的化学方程式或离子方程式：B2C2 与 A2C 反应的化学方程式：_；B2C2 与 DC2 反应的化学方程式：_；B 与 A2C 反应的离子方程式：_。答案 (1)H Na O C(2) pp 键 O =C=O(3) sp 键 5 1(4)2Na2O22H 2O=4NaOHO 22Na2O22CO 2=2Na2CO3O 22Na2H 2O=2Na 2OH H 2解析 由 A2 与气体 C2 按体积比 21 混合后点燃能发生爆炸，其产物是一种常温下常见的无色无味的液体，可知该液体是 H2O，A 是 H 元素，C 是 O 元素；由 B 与 A2C
26、 反应生成气体A2 知，B 是 Na 元素；由 B2C2 同 A2C 或 DC2 反应都生成气体 C2 知，D 是碳元素。14回答下列问题：(1)1 mol CO2 中含有的 键数目为_。(2)已知 CO 和 CN 与 N2 结构相似，CO 分子内 键与 键个数之比为_。HCN 分子内 键与 键数目之比为_。(3)肼(N 2H4)分子可视为 NH3 分子中的一个氢原子被 NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：N2O4(l)2N 2H4(l)=3N2(g)4H 2O(g)H1 038.7 kJmol 1若该反应中有 4 mol NH 键断裂，则形成的 键
27、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 键与 键的个数比为_。(5)1 mol 乙醛分子中含有 键的数目为_个，1 个 CO(NH2)2 分子中含有 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 (1)2N A (2)12 11 (3)3 (4)51(5)6NA(或 3.6121024) 7 (6)HFH 2ONH 3CH 4解析 (1)CO 2 分子内含有碳氧双键，双键中一个是 键，另一个是 键， 则 1 mol CO2 中含有的 键为 2NA。(2)N2 的结构式 为 NN，推知：CO 结构式为 C
28、O，含有 1 个 键、 2 个 键；CN 结构式为CN ，HCN 的结构式为 HCN ，HCN 分子中 键与 键均为 2 个。(3)反应中有 4 molNH 键断裂，即有 1 mol N2H4 参加反应，生成 1.5 mol N2，则形成的 键有 3 mol。(4)设分子式为 CmHn，则 6mn16，解之得 m2， n4，即 C2H4，结构式为 。单键为 键，双 键有 1 个 键和 1 个 键，所以 C2H4 中共含有 5 个 键和 1 个 键。(5)乙醛和 CO(NH2)2 的结构简式分别为 ，故 1 mol 乙醛中含有 键 6NA 个， 1 个 CO(NH2)2 分子中含有 7 个 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越就越大(或从非金属性强弱上来判断)。由于电负性：FONC，因此四种元素与 H 形成的共价键的极性：FHOHNHCH。
