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σ键和π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。共价键的形成与特征(1)当成键原子相互接近时，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H3
S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。二、共价键的类型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(2)按共用电子对是否偏移分类(3)按电子云的重叠方式分类2．σ键与π键(1)σ键①σ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σ键。②σ键的类型：根据成键电子原子轨道的不同，σ键可分为
s-sσ键、s-pσ键、p-pσ键。a．s-sσ键：两个成键原子均提供s轨道形成的共价键。b．s-pσ键：两个成键原子分
别提供s轨道和p轨道形成的共价键。c．p-pσ键：两个成键原子均提供p轨道形成的共价键。③σ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，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。b．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。④σ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①π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π键。②π键的特征a．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。b．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。③π键的存在：π键通常存
在于双键或三键中。归纳总结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．σ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σ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()A．H2B．HClC．Cl2
D．F2答案A解析A项中H2是由两个1s轨道形成的σ键；B项中是由H的1s轨道与Cl的3p轨道形成的σ键；C项中是由Cl的两个
3p轨道形成的σ键；D项中是由F的两个2p轨道形成的σ键。4．下列有关化学键类型的判断不正确的是()A．s-sσ键与s-pσ
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-sσ键无方向性，s-
pσ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—Hσ
键，C≡C键中有1个σ键、2个π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s-sσ键B．两者都为p-pσ键C．前者为p-pσ键，后者为s-pσ键D．前者为s-s
σ键，后者为s-pσ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。F2是由两个氟原子未成对的p电子轨道重叠形成的p-pσ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s
-pσ键。3．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键答
案D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；在形成分子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项错误；像H、Cl原子跟其他原子只能形成σ键。4．
下列分子中含有两个π键的组合是()①H2O②CO2③H—C≡N④NH3⑤N2⑥CH4A．①③⑥B．②③⑤C．①②③
⑥D．③④⑤⑥答案B解析H2O分子中含有2个H—O键，不含π键，①错误；CO2的分子中只有两个C===O，含有两个π键，
②正确；H—C≡N的分子中有C≡N，含有两个π键，③正确；NH3分子中含有3个H—N键，不含π键，④错误；N2的分子中有N≡
N，含有两个π键，⑤正确；CH4的分子中有4个H—C键，不含π键，⑥错误。故分子中含有两个π键的是②③⑤。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。A．NH3B．H2OC．HClD．CH4E．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______。(5)某有机物的结构式如下所示：则分子中有________个σ键，________
个π键。答案(1)DE(2)C(3)ABCF(4)F(5)73解析NH3中N原子与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，其分子构型为正四面体形；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，所有价电子都参与成键，C—H为极性键，C—C为非极性键；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。除共价单键全部为σ键外，双键中有一个为σ键，另一个为π键；三键中有一个为σ键，另两个为π键，故该有机物分子中σ键总数
为7，π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()A．H2S和Na2O2B．H2O2和CaF2C．NH3和N2D．HNO3和NaCl答案C解析A项，Na2O2中既
有离子键又有O—O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XYZW电负性2.53.51.22.4你认为上述四种元素中，最容易形成共价键的是()A．X与
YB．X与WC．Y与ZD．Y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σ键和π键数目比为1∶2的是()A．O2B．HCNC．CO2
D．N2答案D解析O2的结构式是O===O，分子中两个氧原子形成共价双键，分子中σ键和π键数目比为1∶1，A错误；HCN的
结构式是H—C≡N，分子中σ键和π键数目比为1∶1，B错误；CO2的结构式是O===C===O，分子中σ键和π键数目比为1∶1，
C错误；N2的结构式是N≡N，分子中σ键和π键数目比为1∶2，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。6．下列关于共价键的说法不正确的是()A．H2S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B．N2分子中有一个σ键，两个π键C．两个原子形成共价键时至少有1个σ键D．在双键中，σ键不如π键
稳定答案D题组三σ键、π键的比较与判断7．下列关于σ键和π键的说法中，不正确的是()A．s轨道与s轨道只能“头碰头”重叠而形
成s-sσ键B．s轨道与p轨道只能“头碰头”重叠而形成s-pσ键C．p轨道与p轨道可以“肩并肩”重叠而形成p-pσ键D．p轨
道与p轨道可以“肩并肩”重叠而形成p-pπ键答案C解析s轨道只能形成σ键；p轨道与p轨道可“头碰头”重叠而形成p-pσ键，
也可“肩并肩”重叠而形成p-pπ键。8．下列有关σ键和π键的说法错误的是()A．在某些分子中，化学键可能只有σ键而没有π键B．
当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键D．一般情况下，同一个分子中的σ键比π键更稳定些
答案C解析共价键中一定含σ键，则在分子中，化学键可能只有σ键，而没有π键，A正确；原子形成分子，优先头碰头重叠，则先形成σ键，
可能形成π键，B正确；气体单质分子中，可能只有σ键，如Cl2，也可能既有σ键又有π键，如N2，但也可能没有化学键，如稀有气体，C错
误；π键不稳定，易断裂，则含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者，D正确。9．关于σ键和π键的比较，下列说法不正确的是
()A．σ键是轴对称的，π键是镜面对称的B．σ键是“头碰头”式重叠，π键是“肩并肩”式重叠C．σ键不能断裂，π键容易断裂D．H原
子只能形成σ键，O原子可以形成σ键和π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。σ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===CH—C≡N分子中含6个σ键，3个π键B．2个原子形成的多重共价键中，只能有一个
是σ键，而π键可以是一个或多个C．s电子与s电子间形成的键一定是σ键，p电子与p电子间形成的键一定是π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σ键；以“肩并肩”方式相互重叠形成的共价键为π键。σ键是轴对称，而
π键是镜面对称。分子中所有的单键都是σ键，双键中有一个σ键、一个π键。[能力提升]11．甲、乙、丙三种有机物的结构如下：甲：乙：丙
：CH2==CHCN(1)甲分子中有________个σ键，________个π键，________(填“有”或“没有”)非极性键
。(2)乙分子中每个碳原子形成________个σ键，________个π键。(3)丙分子中σ键与π键的数目之比为________
。答案(1)82有(2)31(3)2∶1解析(1)甲分子中有3个C—Hσ键，2个C—Cσ键，2个C—Oσ键，1个O—
Hσ键；C==C和C==O中分别有1个π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σ键和1个π键，C与
两个Cl原子之间分别形成1个σ键。(3)丙分子中含有1个C==C键，1个C≡N键，3个C—H键和1个C—C键，故丙分子中共有6个σ
键和3个π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：①C、D在同一周期，A、B在同一主族；②它们可以组成化合物A2C、B2C2、DC2、D2A4
等；③B的阳离子与C的阴离子的核外电子排布相同；④B2C2同A2C或DC2反应都生成气体C2，B与A2C反应生成气体A2，A2与气
体C2按体积比2∶1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、B2C2、DC2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
____________。D2A4是平面形分子，其分子中含有______个σ键，______个π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)HNaOC(2)p-pσ键O===C===O(3)s-pσ键5
1(4)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O22Na＋2H2O===2N
a＋＋2OH－＋H2↑解析由A2与气体C2按体积比2∶1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)1molCO2中含有的σ键数目为________。(2)已知CO和CN－与N2结构相似，C
O分子内σ键与π键个数之比为________。HCN分子内σ键与π键数目之比为________。(3)肼(N2H4)分子可视为NH
3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)＋2N2H4(
l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1038.7kJ·mol－1若该反应中有4molNH键断裂，则形成的π键有_
_______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σ键与π键的个数比为________。(5)1m
ol乙醛分子中含有σ键的数目为________个，1个CO(NH2)2分子中含有σ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)2NA(2)1∶21∶1(3)3(4)5∶1(5)6NA(或3.612×1024)7(6)HF＞H2O＞NH3＞CH4解析(1)CO2分子内含有碳氧双键，双键中一个是σ键，另一个是π键，则1molCO2中含有的σ键为2NA。(2)N2的结构式为N≡N，推知：CO结构式为C≡O，含有1个σ键、2个π键；CN－结构式为[C≡N]－，HCN的结构式为H—C≡N，HCN分子中σ键与π键均为2个。(3)反应中有4molN—H键断裂，即有1molN2H4参加反应，生成1.5molN2，则形成的π键有3mol。(4)设分子式为CmHn，则6m＋n＝16，解之得m＝2，n＝4，即C2H4，结构式为。单键为σ键，双键有1个σ键和1个π键，所以C2H4中共含有5个σ键和1个π键。(5)乙醛和CO(NH2)2的结构简式分别为，故1mol乙醛中含有σ键6NA个，1个CO(NH2)2分子中含有7个σ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：F>O>N>C，因此四种元素与H形成的共价键的极性：FH>OH>NH>CH。 |
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