分层作业11 共价键的形成 共价键的类型
A级 必备知识基础练
1.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
2.下列关于σ键和π键的理解不正确的是( )
A.σ键一般能单独形成,而π键不能单独形成
B.σ键可以绕键轴旋转,π键一定不能绕键轴旋转
C.碳碳双键中一定有一个σ键、一个π键,碳碳三键中一定有一个σ键、两个π键
D.CH3—CH3、CH2═CH2、CH≡CH中碳碳键的σ键键能相等,π键键能也相等
3.下列物质中全部只含有极性键的是( )
A.Br2、CO2、H2O、HBr
B.CO2、H2O2、H2S、HCl
C.Na2O2、S8、CO2、H2O
D.CO2、NH3、CH4、HI
4.关于苯分子的说法正确的是( )
A.分子中只含有6个非极性键
B.分子中不含非极性键
C.分子中只含σ键
D.分子中含有π键
5.下列物质的分子中既有σ键又有π键的是( )
①HCl ②H2O ③N2 ④H2O2 ⑤C2H4 ⑥C2H2
A.①②③ B.③④⑤⑥
C.①③⑥ D.③⑤⑥
6.元素周期表前四周期A、B、C、D、E五种元素,A元素的原子最外层电子排布式为ms1;B元素的原子外围电子排布式为ns2np2;C元素位于第2周期且原子中p能级与s能级电子总数相等;D元素原子的M电子层的p能级中有3个未成对电子;E元素原子有5个未成对电子。
(1)E元素原子外围电子排布式是 ,在元素周期表中的位置是 ,其最高价氧化物的化学式是 。
(2)C基态原子的轨道表示式为 ,若A为非金属元素,则按原子轨道的重叠方式,A与C形成的化合物中的共价键属于 (填“σ”或“π”)键。
(3)当n=3时,B与C形成的化合物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是 。
(4)若A元素的原子最外层电子排布为2s1,B元素的基态原子外围电子排布为3s23p2,A、B、C、D四种元素的电负性由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
B级 关键能力提升练
7.气态氯化铝(Al2Cl6)是具有配位键的化合物,分子中原子间成键的关系如选项所示。若将选项中配位键的斜线加上箭头,下列4个选项中正确的是( )
8.CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径。以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰酸的反应:
NH3+CO2→+H2O
下列有关三聚氰酸的说法正确的是( )
A.分子式为C3H3N3O3
B.分子中既含极性键又含非极性键
C.属于离子化合物
D.生成该物质的上述反应为中和反应
9.由前10号元素组成的物质T和X,有如图所示的转化关系。X不稳定,易分解。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列有关说法正确的是( )
A.为使该转化成功进行,Y可以是酸性KMnO4溶液
B.等物质的量的T、X分子中含有π键的数目均为NA
C.每个X分子中含有的σ键个数是每个T分子中含有的σ键个数的2倍
D.T分子中只含有极性键,X分子中既含有极性键又含有非极性键
10.一种新型电池的电解质是由短周期主族元素组成的化合物,其结构如图所示。其中元素W、X、Y、Z处于元素周期表的同一周期,Y原子的最外层电子数是X次外层电子数的3倍。下列叙述错误的是( )
A.原子半径:r(W)
D.Y和Z组成的ZY2分子中σ键和π键数目之比为1∶1
11.下列各图分别表示C2H2、S8、SF6的结构,下列说法正确的是( )
A.32 g S8分子中含有0.125 mol σ键
B.SF6中的共价键均为非极性键
C.1 mol C2H2分子中有3 mol σ键和2 mol π键
D.C2H2分子中不含非极性键
12.某物质可溶于水、乙醇,熔点为209.5 ℃,其分子的结构简式如图所示。下列说法不正确的是( )
A.该分子中不含有极性共价键
B.1 mol该物质中σ键和π键的个数比为3∶1
C.该分子中原子最外层达到8电子稳定结构的为C原子、N原子
D.该分子中的共价键按原子轨道重叠方式划分为2种
C级 学科素养拔高练
13.长期以来一直认为氟的含氧酸不存在,但1971年美国科学家将F2通入细冰获得HFO(次氟酸)。
(1)HFO的电子式为 ,其中O元素的化合价为 。
(2)HFO与水反应得到H2O2,写出HFO与水反应的化学方程式: 。
(3)科学家对H2O2结构的认识经历了较为漫长的过程,最初,科学家提出了两种观点:
甲:、乙:H—O—O—H,式中O→O表示配位键,在化学反应中O→O键遇到还原剂时易断裂。化学家Baeyer和Villiyer为研究H2O2的结构,设计并完成了下列实验:
a.将C2H5OH与浓硫酸反应生成(C2H5)2SO4和水;b.将制得的(C2H5)2SO4与H2O2反应,只生成A和H2SO4;c.将生成的A与H2反应(已知该反应中H2作还原剂)。如果H2O2的结构如甲所示,实验c中化学反应方程式为(A写结构简式) 。
(4)H2O2的结构如图所示,则H2O2分子中化学键类型为 (填字母)。
A.仅有σ键
B.仅有π键
C.同时含有σ键、π键
D.同时存在极性键和非极性键
答案：
1.B 解析 原子间形成分子时,共价键的方向性决定了分子的构型,饱和性决定原子之间的数量关系,所以决定各原子相互结合的数量关系的是共价键的饱和性,故选B。
2.D 解析 分子中可只含σ键,但含π键时一定含σ键,即σ键能单独形成,而π键不能单独形成,A项正确;σ键为轴对称,π键为镜面对称,则σ键可以绕键轴旋转,π键一定不能绕键轴旋转,B项正确;双键、三键中均只含1个σ键,其余为π键,则碳碳双键中有一个σ键、一个π键,碳碳三键中有一个σ键、两个π键,C项正确;三种分子中分别含C—C、C═C、C≡C键,而碳碳键的键长、键能均不相同,D项错误。
3.D 解析 Br2、S8、H2O2含有非极性键,Na2O2中含有离子键和非极性键,故D正确。
4.D 解析 苯分子中的6个碳原子都以σ键与氢原子结合,形成6个极性键;每个碳原子以两个σ键与相邻两个碳原子结合,形成6个非极性键,因此苯分子中既有极性键又有非极性键,A、B错误。同时,每个碳原子各有一个垂直于分子平面的p轨道,形成了一个以6个碳原子为中心的π键,C错误、D正确。
5.D 解析 ①HCl的结构式为H—Cl,只含σ键;②H2O的结构式为H—O—H,只含σ键;③N2的结构式为N≡N,既含σ键又含π键;④H2O2的结构式为H—O—O—H,只含σ键;⑤C2H4的结构式为,既含σ键又含π键;⑥C2H2的结构式为H—C≡C—H,既含σ键又含π键。
6.答案 (1)3d54s2 第4周期ⅦB族 Mn2O7
(2) σ
(3)SiO2+2OH-══Si+H2O
(4)O>P>Si>Li
解析 元素周期表前四周期A、B、C、D、E五种元素,A元素的原子最外层电子排布式为ms1,A位于ⅠA族,可能为H、Li、Na、K;B元素的原子外围电子排布式为ns2np2,B位于ⅣA族,B可能为C、Si或Ge;C元素位于第2周期且原子中p能级与s能级电子总数相等,电子排布式为1s22s22p4,C为O元素;D元素原子的M电子层的p能级中有3个未成对电子,电子排布式为1s22s22p63s23p3,D为P元素;E元素原子有5个未成对电子,E位于第4周期,电子排布式应为1s22s22p63s23p63d54s2,E为Mn元素。
(1)E为Mn元素,其外围电子排布式是3d54s2,在元素周期表中位于第4周期ⅦB族,其最高价为+7价,则Mn元素的最高价氧化物的化学式是Mn2O7。
(2)C为O元素,基态O原子的核外电子总数为8,其轨道表示式为;若A为非金属元素,则A为H元素,按原子轨道的重叠方式,A与C形成的化合物中只含共价单键,共价单键属于σ键。
(3)n=3时,B为Si元素,O、Si形成的化合物为二氧化硅,二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水,该反应的离子方程式为SiO2+2OH-══Si+H2O。
(4)若A元素的原子最外层电子排布为2s1,则A为Li元素,B元素的原子外围电子排布为3s23p2,则B为Si元素,C为O元素、D为P元素,元素非金属性越强,电负性越大,则A、B、C、D四种元素的电负性由大到小的顺序是O>P>Si>Li。
7.D 解析 Cl原子最外层有7个电子,只能与Al原子各提供1个电子形成一个共价键,使Cl原子达到8电子稳定结构,Al原子最外层有3个电子,可分别与3个Cl原子形成共价键,而Cl原子与2个Al原子或Al原子与4个Cl原子形成的化学键中,必有一个是配位键,Cl原子最外层有孤电子对可提供,Al原子的3p轨道上有空轨道可接受孤电子对,故D正确。
8.A 解析 三聚氰酸的分子式为C3H3N3O3,A项正确;该分子中只有极性键,即C—N、C═N、C—O和H—O键,B项错误;该分子中只有共价键,三聚氰酸属于共价化合物,C项错误;因为氨不是碱,二氧化碳不是酸,且三聚氰酸不是盐,不符合中和反应的定义,D项错误。
9.A 解析 由题图可知,T为HCHO,X不稳定,易分解,则X为H2CO3,Y为氧化剂,可以选择酸性KMnO4溶液,A项正确;等物质的量并不一定是1 mol,B项错误;1个X分子中含有的σ键个数为5,1个T分子中含有的σ键个数为3,C项错误;T、X分子中均只含有极性键,不含非极性键,D项错误。
10.B 解析 Y原子的最外层电子数是X次外层电子数的3倍,则Y是O元素;W、X、Y、Z处于元素周期表的同一周期,根据可知,Z是C元素、W形成1个共价键,W是F元素;X形成4个共价键,其中有1个是由X提供空轨道形成的配位键,说明X最外层有3个电子,X是B元素。电子层数相同,原子半径随原子序数的增大而减小,原子半径r(F)
12.A 解析 不同原子间的共价键为极性共价键,该分子中含有极性共价键,故A错误;每个单键是1个σ键,每个双键含有1个σ键和1个π键,每个三键含有1个σ键和2个π键,则该物质分子中σ键和π键的个数比为9∶3=3∶1,故B正确;该分子中C原子和N原子都达到8电子稳定结构,H原子没有达到8电子稳定结构,故C正确;按原子轨道重叠方式共价键分为2种,“头碰头”重叠形成σ键,“肩并肩”重叠形成π键,故D正确。
13.答案 (1) 0价
(2)HFO+H2O══HF↑+H2O2
(3)+H2→C2H5OC2H5+H2O
(4)AD
解析 (1)HFO是氟的含氧酸,因此它的分子结构与HClO相似,即F原子与一个羟基相连,其结构式为H—O—F,从而可推出HFO的电子式。在HFO中,H显+1价,F显-1价,则O的化合价为0价。
(2)HFO与水反应得到H2O2,由反应过程中原子守恒可知还会生成HF。
(3)(C2H5)2SO4与H2O2反应只生成A和H2SO4,如果H2O2的结构为,则A的结构为。A与H2反应,H2作还原剂,则反应生成H2O,结合元素守恒,可确定还有C2H5OC2H5生成。
(4)H2O2分子中仅有单键,所以全为σ键,存在的化学键有H—O键和O—O键,即分别为极性键和非极性键。
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