课时跟踪检测（五）共价键
1．下列分子中的σ键是由一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是()
A．H2 B．HCl
C．Cl2 D．N2
解析：选BH2中的σ键是s-sσ键，Cl2、N2中的σ键都是p-pσ键。
2．对σ键的认识不正确的是()
A．σ键不属于共价键，是另一种化学键
B．s-sσ键与s-pσ键的对称性相同
C．分子中含有共价键，则至少含有一个σ键
D．含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同
解析：选AA项，σ键属于共价键；B项，s-sσ键与s-pσ键都属于σ键，对称性相同；D项，π键容易断裂，而σ键不易断裂，所以含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同。
3．下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是()
①HCl②H2O③N2④H2O2⑤C2H4⑥C2H2
A．①②③ B．③④⑤⑥
C．①③⑥ D．③⑤⑥
解析：选DN2分子中有三个共价键：一个σ键，两个π键；C2H4中碳碳原子之间有两个共价键：一个σ键，一个π键；C2H2中碳碳原子之间有三个共价键：一个σ键，两个π键。
4．下列说法中正确的是()
A．双原子分子中化学键键能越大，分子越稳定
B．双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定
C．双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定
D．在双键中，σ键的键能要小于π键
解析：选A在双原子分子中没有键角，C错误；当共价键键能越大、键长越短时，分子越稳定，A正确，B错误；一般σ键的重叠程度要大于π键，σ键的键能大于π键，D错误。
5．根据等电子原理，下列分子或离子与NO有相似结构的是()
①SO3②BF3③CH4④NO2
A．①② B．②③
C．③④ D．②④
解析：选ANO是4原子，24(5＋6×3＋1＝24)个价电子(最外层电子数)的粒子，与其原子数相同的只有①和②。SO3的价电子数为6×4＝24；BF3的价电子数为3＋7×3＝24，故SO3、BF3与NO是等电子体，结构相似。
6．根据下表中所列的键能数据，判断下列分子中最不稳定的是()
化学键 H—H H—Cl H—Br Br—Br 键能/(kJ·mol－1) 436.0 431.8 366 193.7 A.HCl B．HBr
C．H2 D．Br2
解析：选D键能越小，键长越长，共价键越不牢固，分子越不稳定。
7．下列各组物质化学性质不相似的是()
A．HF和H2O B．NH3和PH3
C．CO和N2 D．H3O＋和NH3
解析：选ANH3和PH3、CO和N2、H3O＋和NH3都是等电子体，化学性质相似。
8．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＋离子的存在，说明共价键不应有饱和性
C．所有共价键都有方向性
D．两个原子之间形成共价键时，可形成多个σ键
解析：选A由于S原子最外层有6个电子，故最多与2个H原子结合，所以根据共价键饱和性，将H2S写为H3S不正确；共价键不一定都具有方向性，如H2分子中的H—H，因为H原子只有1s轨道，1s为球形对称，所以两个H原子成键时沿任何方向重叠形成的共价键都相同；两个原子形成共价键时只能形成一个σ键。
9．(1)如图，写出下列价键的名称，并各举一例说明含有这种价键类型的物质。
① ② ③ ④ ⑤ 化学键类型 举例
(2)某有机物的结构式：
则分子中有________个σ键，________个π键。
解析：(1)①②③中的原子轨道是“头碰头”重叠，属于σ键，④⑤中的原子轨道是“肩并肩”重叠，属于π键；(2)共价双键有一个σ键、一个π键，共价三键有一个σ键、两个π键，故中有7个σ键，3个π键。
答案：(1)
① ② ③ ④ ⑤ 化学键
类型 s-sσ键 s-pσ键 p-pσ键 pz-pz
π键 py-py
π键 举例 H2 HCl Cl2 N2 N2 (2)73
10．某些共价键的键能数据如下表(单位：kJ·mol－1)：
共价键 H—H Cl—Cl Br—Br H—Cl H—I 键能 436 243 193 432 298 共价键 I—I N≡N H—O H—N 键能 151 946 463 393 (1)把1molCl2分解为气态原子时，需要________(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。
(2)由表中所列化学键形成的单质分子中，最稳定的是________，最不稳定的是________；形成的化合物分子中最稳定的是________。
(3)试通过键能数据估算下列反应的反应热：
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH＝______________。
解析：(1)键能是指气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量，新键形成释放能量，则旧键断裂吸收能量，根据能量守恒定律，断开1molCl—Cl键吸收的能量等于形成1molCl—Cl键释放的能量。
(2)键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，化学性质越稳定，因此最稳定的单质为N2，最不稳定的单质是I2，最稳定的化合物是H2O，最不稳定的化合物是HI。
(3)ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和＝(436＋243－2×432)kJ·mol－1＝－185kJ·mol－1。
答案：(1)吸收243(2)N2I2H2O
(3)－185kJ·mol－1
1．下列说法正确的是()
A．π键是由两个p电子“头碰头”重叠形成的
B．σ键是镜像对称，而π键是轴对称
C．乙烷分子中的键全为σ键，而乙烯分子中含有σ键和π键
D．H2分子中含σ键，而Cl2分子中除σ键外还含有π键
解析：选C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键是镜像对称；分子中所有的单键都是σ键，双键和三键中均含σ键和π键。
2．下列说法正确的是()
A．键角越大，该分子越稳定
B．共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定
C．CH4、CCl4中键长相等，键角不同
D．CC键由σ键和π键组成，C—C键为σ键，故CC键的键能小于C—C键的2倍。
3．下列有关化学键类型的判断正确的是()
A．全部由非金属元素组成的化合物中肯定不存在离子键
B．所有物质中都存在化学键
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
解析：选DNH4Cl全部是由非金属元素组成的，却存在离子键，A项错误；稀有气体原子达到稳定结构，为单原子分子，不存在化学键，B项错误；单键都为σ键，乙烷的结构式为,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项错误。
4．氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，性质与卤素相似，下列叙述正确的是()
A．分子中既有极性键，又有非极性键
B．分子中N≡C键的键长大于C—C键的键长
C．分子中含有2个σ键和4个π键
D．不和氢氧化钠溶液发生反应
解析：选A分子中N≡C键是极性键，C—C键是非极性键；成键原子半径越小，键长越短，N原子半径小于C原子半径，故N≡C键比C—C键的键长短；(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键；由于与卤素性质相似，故(CN)2可以和氢氧化钠溶液反应。
5．下列说法中正确的是()
A．分子中键能越大，键长越短，则分子越稳定
B．只有非金属原子之间才能形成共价键
C．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°
D．H—O键键能为463kJ·mol－1，即18g水分子生成H2和O2时，放出的能量为2×463kJ
解析：选A在分子中键能越大，键长应越短，分子越稳定，A正确；B中有些金属元素也可形成共价键；C中水分子的两个O—H键的键角小于180°，其分子结构式虽为H—O—H，但不能表示分子结构的真正立体构型；D中给出的H—O键的键能是破坏1molH—O键所吸收的能量，在H2O分子中有两个H—O键，应吸收能量2×463kJ，而当H、O分别形成H2和O2，成键时需放出能量，所以反应放出的总能量应是它们的代数和，故D错误。
6．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
解析：选D由于π键的强度一般小于σ键的强度，所以反应时π键比σ键易断裂，A项正确；分子的形成是为了使其能量降低，首先形成σ键，再根据成键原子的核外电子排布判断是否有π键形成，B项正确；H原子形成分子时，只能形成σ键，不能形成π键，C项正确；原子跟其他原子首先形成σ键，故分子中不可能只有π键而没有σ键。
7．B3N3H6与C6H6是等电子体，则下列说法不正确的是()
A．B3N3H6能发生加成反应和取代反应
B．B3N3H6具有碱性
C．B3N3H6各原子在同一平面上
D．B3N3H6不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
解析：选B苯分子所有原子都在同一平面上，能发生加成反应和取代反应，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，也不具有碱性，而B3N3H6具有相似的性质，故B错误。
8．下面是从实验中测得的不同物质中氧氧键的键长和键能的数据：
O—O键数据 O O O2 O 键长/10－12m 149 128 121 112 键能/(kJ·mol－1) x y z＝494 w＝628 其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导出键能的大小顺序为w＞z＞y＞x。则该规律是()
A．成键所用的电子数越多，键能越大
B．键长越长，键能越小
C．成键所用的电子数越少，键能越大
D．成键时共用电子越偏移，键能越大
解析：选B观察表中数据发现，O2与O的键能较大者，键长短，O中O—O的键长比O中的长，所以键能小。按键长由短到长的顺序为O＜O2＜O＜O，则键能大小顺序应为w＞z＞y＞x。
9．根据氢分子的形成过程示意图回答问题。
(1)H—H键的键长为________，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是________。
(2)下列说法中正确的是________。
A．氢分子中含有一个π键
B．由①到④，电子在核间出现的概率增大
C．由④到⑤，必须消耗外界的能量
D．氢分子中含有一个极性共价键
(3)已知几种常见化学键的键能如下表：
化学键 Si—O H—O O＝O Si—Si Si—C 键能/(kJ·mol－1) 368 467 498 226 x 请回答下列问题：
①比较Si—Si键与Si—C键的键能大小(填“＞”“＜”或“＝”)：x________226kJ·mol－1。
②H2被喻为21世纪人类最理想的燃料，而更有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。已知1mol单质硅含有2molSi—Si键，1molSiO2含4molSi—O键，试计算：每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为________；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为________。
解析：(1)可以直接从图上有关数据读出，H—H键的键长为0.074nm；体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。(2)氢分子中只含有一个σ键，A错误；共价键的本质就是高概率的出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用，B正确；④已经达到稳定状态，C正确；氢分子中只含有一个非极性共价键，D错误。(3)①Si—Si键的键长比Si—C键的键长长，键能小。②从图上读出，H—H键的键能为436kJ·mol－1，每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为1000g÷2g·mol－1×(467kJ·mol－1×2－436kJ·mol－1×1－498kJ·mol－1×)＝124500kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为368kJ·mol－1×4－498kJ·mol－1×1－226kJ·mol－1×2＝522kJ。
答案：(1)0.074nm①⑤②③④(2)BC
(3)①＞②124500kJ522kJ
10．氮可以形成多种离子，如NO、NH、N、NH、N2H、N2H等，已知N2H与N2H是由中性分子结合质子形成的，类似于NH，因此有类似于NH的性质。
(1)写出N2H与碱溶液反应的离子方程式：____________________________
________________________________________________________________________。
(2)NH的电子式为________。
(3)N有________个电子。
(4)写出与N是等电子体的物质的化学式________(两种)。
(5)据报道，美国科学家卡尔·克里斯特于1998年11月合成了一种名为“N5”的物质，由于其具有极强的爆炸性，又称为“盐粒炸弹”。迄今为止，人们对它的结构尚不清楚，只知道“N5”实际上是带正电荷的分子碎片，其结构是对称的，5个N排成V形。如果5个N结合后都达到8电子结构，且含有2个N≡N，则“N5”分子碎片所带电荷是________________________________________________________________________。
解析：(1)由题给信息可知，N2H是由N2H4与两个H＋结合而形成的，所以它与OH－反应时的物质的量之比为1∶2。(2)NH中氮原子最外层5个电子中的2个电子与2个氢原子形成共价键，氮再得到1个电子达到相对稳定结构，其电子式为[HN,H]－。(3)N是由3个氮原子结合后再得到1个电子而形成的，所以应该有22个电子。(4)与N是等电子体的物质应该也是由3个原子组成，且最外层电子总数为16的粒子，有N2O、CO2等。(5)由“N5”中含有2个N≡N，可得在中间还有一个氮原子，此氮原子与N≡N一端的氮原子形成一个配位键，同样与另一个N≡N一端的氮原子形成一个配位键，这样可得形成氮氮三键的4个氮原子都达到8电子的稳定结构，此时中间的氮原子最外层就有9个电子，很不稳定，会失去1个电子而达到8电子的稳定结构，所以可得“N5”应该是带有一个单位的正电荷。
答案：(1)N2H＋2OH－===N2H4＋2H2O
(2)(3)22
(4)N2O、CO2(其他合理答案也可)
(5)一个单位的正电荷
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