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2.1.1共价键
【核心素养发展目标】
1．认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键，知道共价键具有饱和性和方向性
2．知道根据原子轨道的重叠方式，共价键可分为σ键和π键等类型，熟练判断分子中σ键和π键的存在及个数
3．知道键能、键长、键角等键参数的概念，能用键参数说明简单分子的某些性质
【主干知识梳理】
一、共价键
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)成键的实质：原子间通过共用电子对(即原子轨道重叠)产生的强烈作用
(4)成键条件：非金属元素的原子最外层未达到饱和状态(即8电子稳定结构)，相互间通过共用电子对形成共价键
①同种或不同种非金属元素的原子的结合，如：H2、O2、CO2、H2O
②部分金属元素的原子和非金属原子结合，如：AlCl3、BeCl2
(5)存在范围
①非金属单质分子(稀有气体除外)，如：H2、O2、N2、Cl2
②非金属形成的化合物中，如：CO2、H2O、H2SO4、NH3、CH4
③部分离子化合物中，如：NaOH、Na2SO4、NH4NO3
④某些金属和非金属形成的化合物中，如：AlCl3、BeCl2
(6)共价键表示方法
①用电子式表示：用小黑点(或×)表示最外层电子，如：
②用结构式表示：用一根短线来表示一对共用电子对，如：H－H
(7)共价键的形成过程
①用电子式表示H2的形成过程：
②用原子轨道描述氢原子形成氢分子的过程
原子轨道在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了
2．共价键的特征
(1)饱和性：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，如：H 原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子，水的分子式是H2O而不能是OH或H3O或HO2等
①用电子排布图表示HF分子中共用电子对的形成如下：
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②氢、卤原子只有一个未成对电子，只形成1个价键：－H、－X
③氧、硫原子有2个未成对电子，总是形成两个价键：＝O或－O－
④氮原子有3个未成对电子，与C、H等电负性比氮小的元素的原子成键时总是形成三个价键
⑤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
(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，如图所示：
①共价键的方向性决定了分子的立体构型
②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
3．共价键的分类
【对点训练1】
1．从电负性的角度来判断下列元素的原子之间易形成共价键的是(　　)
A．Na和Cl B．H和F C．K和F D．Ca和O
2．下列表示原子间形成共价键的化学用语正确的是(　　)
A． B．
C． D．
3．原子间形成分子时，决定各原子相互结合的数量关系的是(　　)
A．共价键的方向性 B．共价键的饱和性
C．共价键原子的大小 D．共价键的稳定性
4．下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是(　　)
A．H2O2(过氧化氢)：H—O===O—H B．N2H4(肼)：
C．C2H5SH(乙硫醇)： D．SiHCl3(三氯氢硅)：
5．下列物质的化学式和结构式中，从成键情况看不合理的是(　　)
A．CH3N： B．CH4S：
C．CH2SeO： D．CH4Si：
6．对三硫化四磷分子的结构研究表明，该分子中没有不饱和键，且各原子的最外层均已达到了8个电子的稳定结构。则一个三硫化四磷分子中含有的共价键个数是(　　)
A．7个 B．9个 C．19个 D．不能确定
二、共价键类型——σ键和π键(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)
1．σ键
(1)σ键的形成：沿键轴(两原子核的连线)方向以“头碰头”的方式发生原子轨道重叠，轨道重叠部分呈圆柱形对称沿着键轴分布，具有轴对称特征的共价键称为σ键
(2)σ键的类型：根据成键电子原子轨道的不同，σ键可分为s－s σ键、s－p σ键、p－p σ键
①s－s σ键：两个成键原子均提供s轨道形成的共价键
②s－p σ键：两个成键原子分别提供s轨道和p轨道形成的共价键
③p－p σ键：两个成键原子均提供p轨道形成的共价键
(3)σ键的特征
①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
②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
(4)σ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
氮分子形成示意图
氮分子的2个px单电子沿着x－ x轴方向形成p－ p σ键后，由于py、pz原子轨道垂直于px所在的平面，py、pz的单电子不可能再沿着(y，z)轴的方向以“头碰头”形成σ键，而只能是以“肩并肩”的方式重叠，我们把这种以“肩并肩”的方式重叠的共价键叫π键
(1)π键的形成：由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成，重叠形成的电子云由两块形成，分别位于两原子核构成的平面两侧，互为镜像而具有镜像对称特征的共价键称为π键，形成π键的电子称为π电子，p轨道和p轨道形成π键的过程如图所示
(2)π键的特征
①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
②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
③以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子并不能单独旋转，π键不能旋转，若旋转则会破坏π键
(3)π键的存在：π键通常存在于双键或三键中
【微点拨】
①s轨道与s轨道形成σ键时，电子并不是只在两核间运动，只是电子在两核间出现的概率大
②因s轨道是球形的，故s轨道与s轨道形成σ键时，无方向性。两个s轨道只能形成σ键，不能形成π键
③两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键
④σ键和π键总称价键轨道，但分子形成共价键时，先形成σ键后才形成π键
3．判断σ键、π键的一般规律
共价单键为σ键；共价双键中有一个σ键，另一个是π键；共价三键由一个σ键和两个π键构成
观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构回答
(1)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？ 乙烷分子由7个σ键组成；乙烯分子由5个σ键和1个π键组成；乙炔分子由3个σ键和2个π键组成
(2)乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼呢？ 乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含有1个和2个π键，π键原子轨道重叠程度小，不稳定，容易断裂。而乙烷中没有π键，σ键稳定，不易断裂
4．σ键与π键的比较
键的类型比较项目 σ键 π键
概念 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 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
原子轨道重叠方式 头碰头 肩并肩
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
特征(电子云形状) 原子轨道重叠部分沿键轴呈轴对称 原子轨道重叠部分分别位于两原子核构成平面的两侧，呈镜面对称
类型 s－s σ键、s－p σ键、p－p σ键 p－p π键
键的性质 σ键可沿键轴自由旋转，不易断裂 π键不能旋转，易断裂
键的强度 较大 较小
化学活泼性 不活泼 活泼
示意图 INCLUDEPICTURE "E:\\莫成程\\2017\\同步\\化学\\人教 选修3\\W44.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\莫成程\\2017\\同步\\化学\\人教 选修3\\W44.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\莫成程\\2017\\同步\\化学\\人教 选修3\\W45.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\莫成程\\2017\\同步\\化学\\人教 选修3\\W45.TIF" \* MERGEFORMATINET
存在的情况 能单独存在，可存在于任何含共价键的分子中 不能单独存在，必须与σ键共存，可存在于双键和三键中
【对点训练2】
1．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
2．在N2F2分子中，所有原子均符合8电子稳定结构，则该分子中两个氮原子之间的键型构成是(　　)
A．仅有一个σ键 B．仅有一个π键 C．一个σ键，一个π键 D．一个σ键，两个π键
3．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．H2 B．CCl4 C．Cl2 D．F2
4．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－s σ键 B．两者都为p－p σ键
C．前者为p－p σ键，后者为s－p σ键 D．前者为s－s σ键，后者为s－p σ键
三、键参数——键能、键长与键角
1．键能
(1)概念：气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。键能通常是298.15 K、100 kPa条件下的标准值，单位是kJ·mol－1
(2)意义：共价键的键能越大，共价键就越不容易断裂，成键原子间的结合就越牢固。结构相似的分子，键能越大，分子越稳定
(3)共价键强弱的判断：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
(4)键能的应用
①判断共价键的稳定性：原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，释放能量越多，所形成的共价键键能越大，共价键越稳定
②判断分子的稳定性：一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定
③计算化学反应的反应热：在化学反应中，旧化学键的断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，因此反应焓变与键能的关系为ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和
ΔH＜0时，为放热反应；ΔH＞0时，为吸热反应
2．键长
(1)概念：构成化学键的两个原子的核间距，因此原子半径决定共价键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短
(2)键长的应用：一般共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定，分子越稳定
(3)键长的比较方法
①根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短
②根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长＞双键键长＞三键键长
3．键角
(1)概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角
(2)应用：在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角影响着共价分子的空间结构
(3)常见分子的键角与分子空间结构
化学式 键角图解 键角 空间结构
CO2 180° 直线形
NH3 107°18′ 三角锥形
H2O 104.5° V形
BF3 120° 平面三角形
CH4 109°28′ 正四面体形
【微点拨】
①并不是所有共价键都存在三个键参数，如双原子分子中不存在键角
②由分子构成的物质，其熔沸点与共价键的键长和键能无关
③并非所有的共价键都满足“键长越小，键能越大”
如卤素单质分子中的键长：F—F＜Cl—Cl，但键能F—F＜Cl—Cl
④键长和键角的数值可以通过晶体的X射线衍射实验获得
【对点训练3】
1．人们常用HX表示卤化氢(X代表F、Cl、Br、I)，下列说法中，正确的是(　　)
A．形成共价键的两个原子之间的核间距叫做键长 B．H－F的键长是H－X中最长的
C．H－F是p－p σ键 D．H－F的键能是H－X中最小的
2．从键长的角度来判断下列共价键中最稳定的是(　　)
A．H－F B．N－H C．C－H D．S－H
3．能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是(　　)
A．任意两个键的夹角为120° B．B—F是非极性共价键
C．三个B—F的键能相同 D．三个B—F的键长相等
4．下列事实不能用键能的大小来解释的是(　　)
A．N元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定 B．稀有气体一般难发生化学反应
C．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱 D．F2比O2更容易与H2反应
5．已知N2＋O2===2NO为吸热反应，ΔH＝＋180 kJ·mol－1，其中N≡N、O==O的键能分别为946 kJ·mol－1、498
kJ·mol－1，则N—O的键能为(　　)
A．1 264 kJ·mol－1 B．632 kJ·mol－1 C．316 kJ·mol－1 D．1 624 kJ·mol－1
【课时跟踪检测】
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
2．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
3．下列各组物质中，所有化学键都是共价键的是(　　)
A．H2S和Na2O2 B．H2O2和CaF2
C．NH3和N2 D．HNO3和NaCl
4．下列电子式书写错误的是(　　)
A．甲烷　 B．氟化钠　
C．过氧化氢　 D．BF3　
5．下图表示氢原子的电子云重叠示意图。以下各种说法中错误的是(　　)
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A．图中电子云重叠意味着电子在核间出现的机会多
B．氢原子的核外的s轨道重叠形成共价键
C．氢原子的核外电子呈云雾状，在两核间分布得密一些，将两核吸引
D．氢原子之间形成σ键，s-s σ键没有方向性
6．下列说法正确的是(　　)
A．Cl2是双原子分子，H2S是三原子分子，这是由共价键的方向性决定的
B．H2O与H2S的空间结构一样是由共价键的饱和性决定的
C．并非所有的共价键都有方向性
D．两原子轨道发生重叠后，电子在两核间出现的概率减小
7．下列对于乙烯中化学键的分析中正确的是(　　)
A．在乙烯分子中有一个σ键、一个π键
B．乙烯在发生加成反应时，断裂的是碳原子间的σ键
C．乙烯可以在一定条件下制得氯乙烯，在该过程断裂的是C—H σ键
D．乙烯分子中的σ键关于镜面对称
8．下列说法正确的是(　　)
A．π键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的
B．σ键是镜面对称，而π键是轴对称
C．乙烷分子中的共价键全为σ键，而乙烯分子中含σ键和π键
D．H2分子中只含σ键，而Cl2分子中还含π键
9．关于σ键和π键的形成过程，下列说法不正确的是(　　)
A．HCl分子中的σ键为两个s轨道“头碰头”重叠形成
B．N2分子中的π键为p-p π键，π键不能绕键轴旋转
C．CH4中的碳原子为sp3杂化，4个sp3杂化轨道分别与氢原子s轨道形成σ键
D．乙烯(CH2==CH2)中的碳碳之间形成了1个σ键和1个π键
10．下列分子中存在的共价键类型完全相同(从σ键、π键的形成方式角度分析)的是(　　)
A．CH4与NH3 B．C2H6与C2H4 C．H2与Cl2 D．Cl2与N2
11．具有下列电子排布式的原子中，不能形成π键的是(　　)
A．1s22s22p63s23p4 B．1s22s22p3 C．1s22s22p63s1 D．1s22s22p2
12．下列分子既不存在s－p σ键，也不存在p－p π键的是(　　)
A．HCl B．HF C．SO2 D．SCl2
13．下列分子中既含有σ键又含有π键的是(　　)
A．CH4 B．NH3 C．CO2 D．F2
14．下列物质中σ键和π键数目比为1∶2的是(　　)
A．O2 B．HCN C．CO2 D．N2
15．P元素的价电子排布为3s23p3，P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5，对此判断正确的是(　　)
A．磷原子最外层有三个未成对电子，故只能结合三个氯原子形成PCl3
B．PCl3分子中的P—Cl键含有π键
C．PCl5分子中的P—Cl键都是π键
D．磷原子最外层有三个未成对电子，但是能形成PCl5，说明传统的价键理论存在缺陷
16．丁烯二酸(HOOCCH===CHCOOH)分子结构中含有σ键、π键的个数分别是(　　)
A．4个σ键，1个π键 B．11个σ键、3个π键
C．4个σ键、3个π键 D．9个σ键、5个π键
17．关于键长、键能和键角，下列说法错误的是(　　)
A．键角是描述分子空间结构的重要参数
B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关
C．C==C键能等于C—C键能的2倍
D．因为O—H的键能小于H—F的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强
18．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．不和氢氧化钠溶液发生反应 B．分子中N≡C的键长大于C≡C的键长
C．分子中既有极性键，又有非极性键 D．分子中含有2个σ键和4个π键
19．关于键长、键能和键角，下列说法错误的是(　　)
A．键角是描述分子空间结构的重要参数 B．键长是形成共价键的两原子间的核间距
C．键能越大，键长越长，共价化合物越稳定 D．键角的大小与键长、键能的大小无关
20．下列有关化学键类型的叙述正确的是(　　)
A．化合物NH5所有原子最外层均满足2个或8个电子的稳定结构，则1 mol NH5中含有5NA个N—H σ键(NA表示阿伏加德罗常数的值)
B．乙烯酮的结构简式为CH2==C==O，其分子中含有极性共价键和非极性共价键，且σ键与π键数目之比为1∶1
C．已知乙炔的结构式为H—C≡C—H，则乙炔中存在2个σ键(C—H)和3个π键(C≡C)
D．乙烷分子中只存在σ键，不存在π键
21．回答下列问题。
(1)1 mol CO2中含有的σ键数目为________
(2)HCN的结构式为H—C≡N，则该分子中σ键与π键数目之比为________
(3)肼(N2H4)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，燃烧时发生的反应为N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)，若该反应中有4 mol N—H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)1 mol乙醛分子中含σ键的数目为________，1个CO(NH2)2分子中含有σ键的个数为________
(6)如下图所示的分子中，有________个σ键，________个π键
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(7)X、Y、Z是元素周期表中的短周期元素，其中X、Y同周期，Y、Z同主族，Y原子最外层p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数，X原子最外层的p能级中只有一个轨道填充了2个电子，而且这三种元素可以形成化合物YX2、ZX2。根据上述信息回答下列问题：
①写出下列元素符号：X________，Y________，Z________
②YX2分子中含________个σ键，含________个π键
22．a、b、c、d为四种由短周期元素组成的中性粒子，它们都有14个电子，且b、c、d都是共价型分子。回答下列问题：
(1)a单质可由原子直接构成，a单质可用作半导体材料，其原子核外电子排布式为________
(2)b是双核化合物，常温下为无色无味气体，b的化学式为__________，人一旦吸入b气体后，就易引起中毒，是因为________________________________________________________________而中毒
(3)c是双核单质，写出其电子式_________，c分子中所含共价键的类型为_______(填“极性键”或“非极性键”)
(4)d是四核化合物，其结构式为____________________；d分子内所含σ键的数目是_____，π键的数目是______，σ键的强度比π键的强度________，原因是________________________________________________
23．有三种物质AC2、B2C2、AD4，元素A在自然界中形成的物质种类最多；元素B的单质能在C的气态单质中剧烈燃烧，火焰呈黄色，并生成淡黄色固体B2C2；元素D的负一价阴离子的电子层结构与氩原子相同，则：
(1)A、B、C、D的元素名称分别是________、________、________、________
(2)AD4分子中含有的共价键类型为________(填“σ键”或“π键”)
(3)D的负一价阴离子的电子排布式为________，B2C2的电子式为________，属于________(填“离子化合物”或“共价化合物”)
24．有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。
(1)只有σ键的是________________(填序号，下同)；既有σ键又有π键的是__________
(2)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是______________________________
(3)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是______________
(4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是__________
【共价键】答案
【对点训练1】
1．B。解析：一般电负性相差不大的原子之间容易形成共价键，H和F都是非金属元素的原子，形成的是共价键。
2．D。解析：H2O2为共价化合物，电子式不应带“[]”，不为阴、阳离子，选项A错误；HF为共价化合物，电子式不应带“[]”，不为阴、阳离子，选项B错误；NH3为共价化合物，结构式中未共用的孤电子对不用画出，选项C错误；H2O为共价化合物，氢氧原子各形成一对共用电子对，选项D正确。
3．B。解析：原子间形成分子时，形成了共价键，共价键具有饱和性和方向性，方向性决定分子的空间结构，饱和性则决定原子形成分子时相互结合的数量关系，B正确。
4．A。解析：由共价键的饱和性可知：C、Si均形成4个共价键，H形成1个共价键，N形成3个共价键，O、S均形成2个共价键。A项中O原子间是双键，且每个氧原子与1个氢原子再形成1个单键，即每个氧原子形成3个共价键，与其饱和性不相符。
5．D。解析：根据价键理论，C、Si需要形成四个价键，N、P形成三个价键，O、Se形成两个价键，H、Cl、F、Br形成一个价键。
6．B。解析：三硫化四磷分子中没有不饱和键，且各原子的最外层均已达到了8电子的稳定结构，P元素可形成3个共价键，S元素可形成2个共价键，因此一个三硫化四磷分子中含有的共价键个数为＝9个。
【对点训练2】
1．D。解析：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，故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，故B正确；单键为σ键，而双键、三键中有σ键和π键，则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，如HCl，故C正确；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，故D错误。
2．C。解析：由题给条件所有原子均符合8电子稳定结构可知，其结构式应为F—N==N—F，则两个氮原子之间为氮氮双键，含有一个σ键，一个π键。
3．A。解析：A项中H2是由两个1s轨道形成σ键；B项中Cl的3p轨道与C的2s轨道或2p轨道形成σ键；C项是由两个3p轨道形成σ键；D项中是由两个2p轨道形成σ键。
4．C。解析：H原子的1个电子排布在1s轨道，F原子的最外层7个电子排布在2s、2p轨道，F2分子中共价键是p－p σ键，而HF分子中是H原子的1s轨道与F原子的2p轨道“头碰头”重叠，形成s－p σ键。
【对点训练3】
1．A。解析：A.形成共价键的两个原子之间的核间距叫做键长，A正确；B.F、Cl、Br、I中F原子半径最小，H—F的键长是H—X中最短的，B错误；C.H—F是H的1s轨道与F的2p轨道“头碰头”成键，是s－p σ键，C错误；D.键长越短键能越大，H—F的键长是H—X中最短的，键能是H—X中最大的，D错误。
2．A。解析：几种非氢元素的原子半径越小，与氢原子结合形成的共价键键长越小，键能越大，共价键越稳定。选项中4种非氢原子中，F的原子半径最小，H—F键键长最小，键能最大，故H—F键最稳定，A项正确。
3．A。解析：当键角为120°时，BF3的空间结构为平面三角形，故分子中四个原子共面。
4．B。解析：由于N2分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，分子内部没有化学键；卤族元素从F到I原子半径逐渐增大，其氢化物中的化学键键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以热稳定性逐渐减弱；由于H—F的键能大于H—O，所以二者相比较，更容易生成HF。
5．B。解析：反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，即946 kJ·mol－1＋
498 kJ·mol－1－2x＝180 kJ·mol－1，解得x＝632 kJ·mol－1。
【课时跟踪检测】
1．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．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。
3．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。
4．D。解析：甲烷为共价化合物，碳原子与氢原子之间形成1对电子对，A正确；氟化钠为离子化合物，钠原子失去1个电子变为钠离子，而氟原子得到1个电子最外层变为8电子，带有1个单位的负电荷，B正确；过氧化氢为共价化合物，两个氧原子成键形成1对电子对，氧原子与氢原子形成1对电子对，C正确；三氟化硼是共价化合物，没有电子的得失，D错误。
5．C。解析：电子云是对核外电子运动状态的一种形象描述，并不是指电子呈云雾状，图中“小黑点”的疏密只表示电子出现概率的大小，A正确；氢原子的核外的s轨道重叠形成共价键，B正确；根据A中分析可知C错误；因s轨道是球形的，故s轨道和s轨道形成σ键时，无方向性，即s-s σ键没有方向性，D正确。
6．C。解析：Cl2是双原子分子，H2S是三原子分子，这是由共价键的饱和性决定的，A不正确；H2O与H2S的空间结构一样是由中心原子含有的孤电子对决定的，与共价键的饱和性无关系，B不正确；例如氢气中的共价键没有方向性，C正确；两原子轨道发生重叠后，电子在两核间出现的概率增大，D不正确。
7．C。解析：在乙烯分子中存在4个C—H σ键和1个C—C σ键，同时还含有1个C—C π键，A错误；由于σ键要比π键稳定，故乙烯在发生加成反应时断裂的是C—C π键，B错误；由乙烯制得氯乙烯可看作是乙烯中的一个氢原子被氯原子取代，故断裂的是C—H σ键，C正确；σ键是轴对称，D错误。
8．C。解析：π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的，故A错误；σ键是轴对称，而π键是镜面对称，故B错误；乙烷分子的结构简式为CH3CH3，分子中全为σ键，而乙烯分子的结构简式为CH2===CH2，分子中含σ键和π键，故C正确；H2分子、Cl2分子中的共价键都为单键，分子中只含σ键，故D错误。
9．A。解析：HCl分子中的σ键由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道“头碰头”重叠形成，故A错误；N2分子中p轨道与p轨道通过“肩并肩”重叠形成p-p π键，π键为镜面对称，不能绕键轴旋转，故B正确；CH4中的碳原子为sp3杂化，碳原子的4个sp3杂化轨道分别与氢原子s轨道重叠，形成C—H σ键，故C正确；CH2==CH2中的碳碳之间形成双键，双键中有1个σ键和1个π键，故D正确。
10．A。解析：分子中全是s-p σ键，A正确；C2H6只存在σ键，而C2H4存在σ键和π键，B错误；H2为s-s σ键，Cl2为p-p σ键，C错误；Cl2中只存在σ键，而N2中存在σ键和π键，D错误。
11．C。解析：根据电子排布式可知四种原子分别是S、N、Na、C，其中Na是活泼金属，在化学反应中易失去一个电子，形成的是离子键，而π键是共价键中的一种，S、N、C均能形成π键。
12．D。解析：共价键是两个原子轨道以“头碰头”或“肩并肩”重叠形成的，s和p轨道以“头碰头”重叠可形成s-p σ键，p轨道之间以“头碰头”重叠可形成p-p σ键，p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成p-p π键。HCl分子中存在s-p σ键，故A错误；HF分子中存在s-p σ键，故B错误；SO2分子中存在p-p σ键和p-p π键，故C错误；SCl2分子中只存在p-p σ键，故D正确。
13．C。解析：CO2分子中含有碳氧双键，双键中既含有σ键又含有π键，而CH4、NH3、F2中只含有σ键。
14．D。解析：O2的结构式是O===O，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。
15．D。解析：PCl3的电子式为，P—Cl键都是σ键。PCl5分子中有5个P—Cl σ键，这违背了传统价键理论饱和性原则，说明传统价键理论不能解释PCl5的结构，即传统价键理论存在缺陷。
16．B。解析：分子中含有1个C===C、2个C===O、2个C—H、2个C—O、2个C—C和2个O—H键，其中C===C、C===O含有1个σ键和1个π键，则分子中含有11个σ键和3个π键。
17．C。解析：C==C由一个σ键和一个π键构成，C—C为σ键，二者键能不是2倍的关系，C项错误；原子半径：O＞F，键长：O—H＞H—F，键能：H—O＜H—F，形成化学键时放出的能量：H—O＜H—F，化学键H—F更稳定，O2、F2跟H2反应的能力F2更强，D项正确。
18．C。解析：氰气性质与卤素相似，能和氢氧化钠溶液发生反应，故A错误；同一周期元素中，原子半径随着原子序数的增大而减小，原子半径越大其键长越长，碳原子半径大于氮原子，所以氰分子中C≡N的键长小于C≡C的键长，故B错误；该分子的结构式为N≡C—C≡N，该分子中含有3个σ键、4个π键，故D错误。
19．C。解析：键角是描述分子空间结构的重要参数，如CO2中的2个C==O的键角为180°，故分子为直线形分子，A正确；键长是形成共价键的两个原子间的核间距，B正确；键能越大，键长越短，共价键越强，共价化合物越稳定，故C错误；键角的大小取决于成键原子轨道的夹角，D正确。
20．D
21．(1)2NA(或1.204×1024)　
(2)1∶1　
(3)3　
(4)5∶1　
(5)6NA(或3.612×1024)　7
(6)10　3　
(7)①O　C　Si　②2　2
解析：(1)CO2的结构式为O===C===O，则1 mol CO2中含有的σ键数目为2NA。(2)HCN的结构式为H—C≡N，分子中含2个σ键和2个π键，则HCN分子中σ键与π键数目之比为1∶1。(3)该反应中有4 mol N—H键断裂，则有1 mol N2H4(l)发生反应，同时生成1.5 mol N2(g)和2 mol H2O(g)，1个N2(g)分子中含有2个π键，H2O(g)分子中不含π键，故形成的π键为3 mol。(4)1个H原子含有1个电子，1个C原子含有6个电子，若C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子，则该分子为C2H4，其结构简式为CH2===CH2，故该分子中σ键与π键的个数比为5∶1。(5)乙醛的结构简式为CH3CHO，则1 mol乙醛分子中含6 mol σ键，即6NA个；CO(NH2)2的结构简式为，故1个CO(NH2)2分子中含有7个σ键。
(6)该分子中有6个C—H、2个C—C、1个C==C、1个C≡C，单键全是σ键，双键中有1个σ键和1个π键，三键中有1个σ键和2个π键，故该分子中共有10个σ键和3个π键，故选C。(7)①X、Y、Z元素的符号分别是O、C、Si。②CO2分子的结构式为O==C==O，故其中含2个σ键，含2个π键。
22．(1)1s22s22p63s23p2
(2)CO　CO一旦被吸入肺里后，会与血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白丧失输送氧气的能力
(3)　非极性键
(4)H—C≡C—H　3　2　大　形成σ键的原子轨道的重叠程度比π键的重叠程度大，形成的共价键强
解析：(1)a单质可由原子直接构成，a单质可用作半导体材料，因此是单质硅。(2)b是双核化合物，常温下为无色无味气体，则b是一氧化碳，化学式为CO。(3)c是双核单质，因此c是氮气。(4)d是四核化合物，有14个电子，d是乙炔，其结构式为H—C≡C—H。
23．(1)碳　钠　氧　氯　
(2)σ键　
(3)1s22s22p63s23p6　　离子化合物
解析：A在自然界中形成的物质种类最多，是碳元素；淡黄色固体B2C2是Na2O2，即B为Na，C为氧；元素D的负一价阴离子电子层结构与氩原子相同，D为Cl，据此回答问题。
24．(1)①②③⑥⑦⑧　④⑤⑨
(2)⑦
(3)①③⑤⑥⑧⑨
(4)②④⑤⑥⑧⑨
解析：(1)单键只有σ键，双键或三键才含有π键，故只有σ键的是①②③⑥⑦⑧；既有σ键又有π键的是④⑤⑨。
(2)H原子只有s轨道，题给物质中含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的只有H2。
(3)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的有①③⑤⑥⑧⑨。
(4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键，说明构成这种σ键的原子中一定没有H原子，故正确答案为②④⑤⑥⑧⑨。
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