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第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
第1课时 共价键
培优第一阶——基础过关练
1．下列关于σ键和π键的说法中错误的是
A．1个共价双键中含有1个σ键和1个π键
B．烯烃分子中σ 键比π键稳定，不易断裂
C．双原子单质分子中一定既有σ键又有π键
D．σ键是原子轨道“头碰头”重叠，π键则为“肩并肩”重叠
【答案】C
【详解】A．共价双键中含有1个σ键和1个π键，故A正确；
B．σ键比π键重叠程度大，因此烯烃分子中σ键比π键稳定，不易断裂，故B正确；
C．双原子单质分子中可能只含有σ键不含π键，如Cl 分子中只含σ键不含π键，故C错误；
2
D．原子轨道以“头碰头”重叠形成的共价键为σ键，以“肩并肩”重叠形成的共价键为π键，故D正确；
答案选C。
2．下列说法中，错误的是
A．氧原子有两个未成对电子，因而能形成2个共价键
B．氧原子可以形成HO、HO，也可能形成HO
2 2 2 3
C．已知 HO 的分子结构是 ，在HO 中只有σ键没有π键
2 2 2 2
D．已知 N 的分子结构是NN，在N 中有1个σ键和2个π键
2 2
【答案】B
【详解】A．氧原子有两个未成对电子，其余4个电子形成2对，还缺少两个电子达到8电子稳定结构，因
而能形成2个共价键，A正确；
B．根据共价键的饱和性可知，氧原子最多形成2个共价键，所以不存在HO分子，B错误；
3
C．根据HO 的分子结构可知，其分子中均为单键，没有双键或三键，即在HO 中只有σ键没有π键，C
2 2 2 2
正确；
D．N 的分子结构是NN，形成氮氮三键，三键中有1个σ键和2个π键，D正确；
2
综上所述答案为B。
3．下列物质的分子中既有σ键又有 键的是
A．NH B．HClO C．C H D．HO
3 2 2 2 2
【答案】C
【详解】A．NH 的结构中只存在共价N-H共价单键，共价单键都是σ键，不存在π键，A不符合题意；
3
B．HClO的结构中O原子分别与H、Cl原子形成H-O共价键和O-Cl共价键，分子中只存在共价单键，因
此只存在σ键，无π键，B不符合题意；C．C H 的结构式为H—C≡C—H，共价单键C-H键都是σ键，而碳碳三键中一个是σ键，2个是π键，所
2 2
以C H 分子含有σ键和π键，C符合题意；
2 2
D．HO 的分子中2个O原子形成共价O-O共价单键，每个O原子分别与1个H原子形成H-O共价单键，
2 2
分子中只存在共价单键，所以只存在σ键，无π键，D不符合题意；
故合理选项是C。
4．下列关于共价键的描述正确的是
A．两个原子的单电子若自旋方向相同，则两两配对可形成共价键
B．原子轨道具有一定的伸展方向，所形成的共价键都具有方向性
C．两个原子的p轨道不仅能形成σ键，也能形成π键
D．气体单质中一定存在σ键，可能存在π键
【答案】C
【详解】A．两个原子的单电子若自旋方向相反，则两两配对可形成共价键，A错误；
B．s电子在形成共价键时，没有方向性，则不能所有共价键都有方向性，B错误；
C．两个原子的p轨道不仅能形成σ键，也能形成π键，C正确；
D．惰性气体为单原子分子，没有化学键，D错误；
答案选C。
5．下列物质的分子中既有 键又有 键的是
① ② ③ ④ ⑤ (甲醛)⑥
A．③⑤⑥ B．③④⑤⑥ C．①②③ D．②⑤⑥
【答案】A
【分析】根据题中既有σ键又有π键可知，本题考查σ键和π键的判断，运用双键中有一个σ键和一个π
键，三键中有一个σ键和两个π键分析。
【详解】 的结构式为 ，只存在共价单键，所以只存在 键，故 不符合题意；
的结构式为 ，只存在共价单键，所以只存在 键，故 不符合题意；
③ 的结构式为 ，所以含有 键和 键，故 符合题意；
的结构式为 ，只存在共价单键，所以只存在 键，故④不符合题意；
甲醛 的结构式为 含 ，所以含有 键和 键，故 符合题意；
的结构式为 ，含 ，所以含有 键和 键，故⑥符合题意；
故符合题意的是③⑤⑥，即答案为：A。
6．下列有关σ键和π键的说法中，错误的是
A．H只能形成σ键，O可以形成σ键和π键B．在气体单质分子中，一定含有σ键，可能含有π键
C．σ键的电子云图形是轴对称的，π键的电子云图形是镜面对称的
D．丁烯二酸(HOOCCH=CHCOOH)分子结构中含有11个σ键，3个π键
【答案】B
【详解】A．氢原子核外只有1个电子，只能形成1个共价键，只能形成σ键，氧原子最外层有6个电子，
可形成2个共价键，可形成单键或双键，可形成σ键和π键，A正确；
B．在气体单质分子中，不一定含σ键和π键，如稀有气体的单质中不存在化学键，B错误；
C．σ键的电子云是头碰头重叠形成的，为轴对称，π键的电子云是通过肩并肩重叠形成的，为镜面对称，
C正确；
D．丁烯二酸(HOOCCH=CHCOOH)的结构式为： ，含8个单键，3个双键，单
键为σ键，双键为1个σ键、1个π键，因此丁烯二酸(HOOCCH=CHCOOH)分子结构中含有11个σ键，3
个π键，D正确；
答案选B。
7．下列不属于共价键成键因素的是
A．两原子体积大小要适中 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．共用电子对在两原子核之间高概率出现
【答案】A
【详解】A．共价键的形成与两原子体积大小要适中无关，A错误；
B．形成共价键时原子之间以共用电子对结合，共用的电子需要配对，B正确；
C．共价键成键后体系能量降低，形成稳定的物质，C正确；
D．共价键的形成需要共用电子对在两原子核之间高概率出现，D正确；
故答案选A。
8．下列关于化学键的说法正确的是
A．s-sσ键与s-pσ键的电子云对称性不同
B．物质只有发生化学变化时才会有化学键的断裂
C．成键的原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固
D．非金属元素之间形成的化合物中只含有共价键
【答案】C
【详解】A．s-sσ键与s—pσ键的电子云都是轴对称，对称性相同，A错误；
B．有的物质溶于水或加热熔融时也会有化学键的断裂，例如氯化钠溶于水形成自由移动的阴阳离子，B
错误；
C．成键的原子间原子轨道重叠越多，成键原子的距离越小，共价键越牢固，C正确；
D．NH Cl中不仅含有共价键，还有离子键，D错误；
4
答案选C。9．下列有关σ键和π键说法正确的是
A．所有的σ键的强度都比π键的大 B．σ键可以绕键轴旋转，π键不能
C．σ键只有s-sσ键和s-pσ键两种 D．σ键和π键的电子云形状特征都是轴对称
【答案】B
【详解】A． σ键不一定比π键强度大，如氮气中σ键的强度比π键强度小，故A错误；
B． 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，故B正确；
C． σ键除s-sσ键和s-pσ键两种外，还有p-pσ键等，故C错误；
D． σ键“头碰头”重叠为轴对称，π键“肩并肩”重叠为镜面对称，故D错误；
故选B。
10．下列分子中既含σ键，又含π键的是
A．H B．F C．HCl D．C H
2 2 2 4
【答案】D
【详解】乙烯分子中含有碳碳双键，碳原子发生sp2杂化，其中碳碳原子间和碳原子与氢原子之间分别
“头碰头”重叠形成σ键，由于每个碳原子上均有一个垂直于杂化平面的p轨道，两个p轨道间通过“肩
并肩”的重叠方式形成π键，而H、HCl、F 中只含有σ键不含有π键，故选D。
2 2
11．下列有关化学键类型的判断正确的是
A．共价化合物中也可以存在离子键
B．全部由非金属元素构成的化合物也可以存在离子键
C．已知乙烯的结构式为CH=CH ，则分子中存在4个σ键(C－H)和2个π键(C=C)
2 2
D．乙烷分子中6个C－H键都为σ键，1个C－C键为π键
【答案】B
【详解】A．在共价化合物中一定不存在离子键，如HF、HO分子中只有共价键，故A错误；
2
B．NH Cl全部是由非金属元素组成的，但该化合物为离子化合物，铵根离子和氯离子之间为离子键，故B
4
正确；
C．单键为σ键，共价双键中有一个σ键，另一个为π键，故乙烯（CH=CH ）分子中有4个C－Hσ键，
2 2
C=C键中有1个σ键、1个π键，故C错误；
D．单键为σ键，则乙烷分子中6个C－H键和1个C－C键都为σ键，故D错误；
答案选B。
培优第二阶——拓展培优练
12．下列说法中不正确的是
①任何分子内均存在化学键
②含有共价键的化合物就是共价化合物
③离子键就是阳离子、阴离子间的静电引力
④根据电离方程式 可以判断 分子里存在离子键
⑤ 与 的化学键类型不完全一样A．①②④⑤ B．②③④⑤ C．①②③⑤ D．①②③④
【答案】D
【详解】①稀有气体为单原子分子，不存在化学键，错误；
②只含有共价键的化合物是共价化合物，错误；
③离子键就是阳离子、阴离子间的强相互作用力，不仅仅是静电引力，错误；
④ 分子溶于水，在水分子的作用下发生电离，HCl为共价化合物，不存在离子键，错误；
⑤ 含有H-O极性共价键， 中还含有O-O非极性共价键，化学键类型不完全一样，正确；
故选D。
13．下列说法不正确的是
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．乙烯分子中的 键关于镜面对称
C．共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系
D．烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中的 键比烯烃中的 键稳定
【答案】D
【详解】A．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末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，A正确；
B．乙烯分子中的 键“肩并肩”重叠，关于镜面对称，B正确；
C．根据以上分析A项可知，C正确；
D．烯烃比烷烃活泼是因为烯烃中的π键比较活泼，D错误；
答案选D。
14．关于有机化合物中的共价键下列说法中，不正确的是
A．有机化合物的共价键有两种基本类型：σ键和π键
B．不同成键原子间电负性差异越大，共用电子对偏移的程度越大，共价键在反应中越容易发生断裂
C．乙醇分子中碳氧链极性较强，所以在与钠反应时会断裂碳氧键
D．相对无机反应，有机反应一般反应速率慢，副反应多，产物复杂
【答案】C
【详解】A．有机化合物的共价键有两种基本类型：σ键和π键，原子轨道以“头碰头”的形式相互重叠，
形成σ键，原子轨道以“肩并肩”的形式相互重叠，形成π键，A正确；
B．由于不同成键原子间电负性的差异，共用电子对会发生偏移，电负性差异越大，共用电子对偏移的程
度越大，在反应中共价键越容易发生断裂，B正确；
C．乙醇分子与钠反应时断裂的是羟基中的氢氧键，C错误；
D．共价键的断裂需要吸收能量，而且有机化合物分子中共价键的断裂位置存在多种可能，因此相对无机
反应，有机反应一般反应速率较慢，副反应较多，产物比较复杂，D正确；
答案选C。
15．下列说法不正确的是A．σ键是轴对称的，π键是镜像对称的
B．在气体单质中，一定有σ键，可能有π键
C．两个原子间形成共价键时，最多有一个σ键
D．乙烯中C=C键的键能小于乙烷中C－C键的键能的2倍
【答案】B
【详解】A．σ键以头碰头方式重叠，为球形对称，轴对称，π键以肩并肩方式重叠，为镜像对称，A正确；
B．稀有气体为单原子分子，不存在化学键，B错误；
C．两个原子在形成共价键时只有一个σ键，其他可能含有一个π键(如碳碳双键)，也可能含有两个π键(如
碳碳三键)，C正确；
D．碳碳双键中一个是π键，一个是σ键，碳碳单键是σ键，π键的键能一般小于σ键，所以乙烯中C=C键
的键能小于乙烷中C-C键的键能的2倍，D正确；
故选B。
16．下列关于σ 键和π键的说法不正确的是
A．σ 键能单独形成，π键不能单独形成
B．σ 键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转
C．双键中一定有一个σ 键，一个π键，三键中一定有一个σ 键，两个π键
D．CH-CH、CH=CH 、CH≡CH中的σ 键都是C-C键，所以键能都相同
3 3 2 2
【答案】D
【详解】A．分子中可只含σ键，但含π键时一定含σ键，则σ键一般能单独形成，而π键一般不能单独形
成，A正确；
B．σ键为球对称，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正确；
C．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正确；
D．三种分子中分别含C-C、C=C、C≡C键和C-H键，所以σ键也包含C-H键，且碳原子与碳原子之间的
键长、键能均不相同，D错误；
答案选D。
17．下列物质中，属于含有 键的电解质的是
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】A． 是在水溶液和熔融状态下都不会导电的化合物，是非电解质，故A不符合题意；
B． 是在水溶液或熔融状态下都会导电的化合物，是电解质，Ca2+与OH-之间是离子键，OH-内氢
原子和氧原子之间是 键，故B符合题意；
C． 是在熔融状态下会导电的化合物，是电解质，Na+与O2-间只存在离子键，故C不符合题意；
D． 是在水溶液和熔融状态下都不会导电的化合物，是非电解质，故D不符合题意；
故答案为：B18．过氧化钾是一种常用的氧气再生剂。过氧化钾与水反应产生氧气的化学方程式为
2KO+2H O=4KOH+O ↑。下列说法错误的是
2 2 2 2
A．KO 中既含有离子键，又含有共价键
2 2
B．反应中既有共价键的断裂，又有共价键的形成
C．KOH的电子式为
D．上述反应涉及物质中只有2种离子化合物
【答案】C
【详解】A．KO 中K+与O 之间为离子键，O 中O-O之间为共价键，故A正确；
2 2
B．反应物水中的H-O共价键断裂，又有O=O共价键形成，故B正确；
C．KOH的电子式为 ，故C错误；
D．KO 和KOH为离子化合物，故D正确；
2 2
故选C。
19．按要求回答问题
(1)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为_______N 。
A
(2)CS 分子中，共价键的类型有_______。
2
(3)下列物质中：①MgCl ；②NaO；③CS ；④NaOH； ⑤H，只存在极性键的是_______(填序号，下
2 2 2 2 2
同)，只存在非极性键的是_______，只存在离子键的是_______，既存在离子键又存在极性共价键的是
_______，既存在离子键又存在非极性共价键的是_______。
【答案】(1)3N
A
(2)极性键
(3) ③ ⑤ ① ④ ②
【解析】（1）
HCHO结构式是 ，共价单键都是σ键，共价双键中一个是σ键，一个是π键，可见1个
HCHO分子中含有3个σ键，则在1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为3N ；
A
（2）
CS 是由分子构成，在1个CS 分子中C原子与2个S原子形成4个共价键，结构式是S=C=S，C=S键是两
2 2
种不同的非金属元素的原子形成的共价键，因此属于极性键；
（3）
①MgCl 是离子化合物，Mg2+与2个Cl-之间以离子键结合，存在离子键；
2
②NaO 是离子化合物，2个Na+与 以离子键结合，在 中2个O原子之间以非极性共价键结合，故
2 2
NaO 中存在离子键、非极性共价键；
2 2③CS 是由CS 分子构成的共价化合物，其结构式是S=C=S，分子中存在极性共价键；
2 2
④NaOH是离子化合物，Na+与OH-之间以离子键结合，在OH-中H、O原子之间以极性键结合，故NaOH
中含有离子键、极性共价键；
⑤H 是由分子构成的非金属单质，在H 中2个H原子之间以非极性键H-H键结合，故其中只含非极性键。
2 2
综上所述可知：只存在极性键的物质序号是③；只存在非极性键的物质序号是⑤；只存在离子键的物质序
号是①；既存在离子键又存在极性共价键的物质序号是④；既存在离子键又存在非极性共价键的是②。
20．甲、乙、丙三种有机物的结构如下：
甲： 乙：COCl ( ) 丙：
2
(1)甲分子中有___________个 键，___________个 键，___________(填“有”或“没有”)非极性键。
(2)乙分子中碳原子形成___________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)
单键为 键，双键为1个 键、1个 键，甲的结构式为： ，含2个双键，6个单键，
则含8个 键、2个 键，含碳碳非极性键。
(2)
单键为 键，双键为1个 键、1个 键，由乙分子的结构式可知，碳原子形成3个 键、1个 键。
(3)
单键为 键，双键为1个 键、1个 键，三键为1个 键、2个 键，丙分子的结构式为：
，含4个单键、1个双键、1个三键，则含6个 键、3个 键， 键与 键的数目之比为：
6:3=2:1。
21．有以下物质：①HO ②H ③HF ④N ⑤C H ⑥C H ⑦Cl ⑧HCHO ⑨HCN
2 2 2 2 6 2 4 2
⑩HO。
2 2
(1)只含有非极性键的是_____。
(2)只含有极性键的是____。
(3)既有极性键，又有非极性键的是_____。
(4)只有σ键的是____。
(5)既有σ键又有π键的是____。
(6)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是____。【答案】(1)②④⑦
(2)①③⑧⑨
(3)⑤⑥⑩
(4)①②③⑤⑦⑩
(5)④⑥⑧⑨
(6)②
【分析】通常，同种原子形成的共价键是非极性键，不同种原子形成的共价键是极性键，共价单键是σ键，
双键中一个是σ键、另一个是π键，共价三键由一个σ键、两个π键组成，分析、判断。
①HO只含极性键，且为σ键
2
②H 只含非极性键，且为σ键
2
③HF只含极性键，且为σ键，
④N 只含非极性键，且由一个σ键、两个π键组成
2
⑤C H 含有极性键和非极性键，且均为σ键
2 6
⑥C H 含有极性键和非极性键，碳碳双键中含有一个σ键、1个π键
2 4
⑦Cl 只含非极性键，且为σ键
2
⑧HCHO只含极性键，且碳氧双键由一个σ键、1个π键组成
⑨HCN(H-C≡N)含有极性键和非极性键，三键由一个σ键、两个π键
⑩HO 含有极性键和非极性键，为σ键
2 2
（1）
只含有非极性键的是②④⑦。
（2）
只含有极性键的是①③⑧⑨。
（3）
既有极性键，又有非极性键的是⑤⑥⑩。
（4）
只有σ键的是①②③⑤⑦⑩。
（5）
既有σ键又有π键的是④⑥⑧⑨。
（6）
含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是②。
22．(1)可正确表示原子轨道的是___________。
A．2s B．2d C．3p D．3f
x
(2)写出基态镓(Ga)原子的价电子排布式：___________。
(3)下列物质中，只含有极性键的分子是_____，既含离子键又含共价键的化合物是_______；只存在σ键的
分子是_______，同时存在σ键和π键的分子是_____。
A．N B．CO C．CHCl D．C H E．C H F．CaCl G．NH Cl
2 2 2 2 2 4 2 6 2 4(4)用“>”“<”或“=”填空：第一电离能的大小：Mg____Al；
【答案】 AC 1s22s22p63s23p63d104s24p1 BC G CE ABD ＞
【详解】(1)A.2s能级只有1个轨道，故2s可以表示原子轨道，A正确；
B．不存在2d能级，B错误；
C.3p能级含有3个轨道，3个轨道相互垂直，3p 表示为x轴上的轨道，C正确；
x
D．不存在3f能级，D错误；
故答案为：AC；
(2)Ga与Al同主族相邻，原子序数相差第四周期容纳元素种数，故Ga的原子序数为13+18=31，其核外电
子排布为：1s22s22p63s23p63d104s24p1，故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p1；
(3)
A、N 分子含有非极性共价键，属于单质，氮气分子结构简式为N≡N，所以氮气分子中含有σ键和π键；
2
B、CO 分子中碳原子和氧原子之间存在极性键，属于共价化合物，二氧化碳分子结构简式为O=C=O，所
2
以二氧化碳分子中含有σ键和π键；
C．CHCl 分子中碳原子和氢原子或氯原子之间存在极性键，属于共价化合物，CHCl 分子结构式为：
2 2 2 2
，CHCl 分子中只含σ键；
2 2
D．C H 分子中碳原子和氢原子之间存在极性键，碳原子和碳原子之间存在非极性共价键，属于共价化合
2 4
物，乙烯的结构式为 ，乙烯分子中含有σ键和π键；
E．C H 分子中碳原子和氢原子之间存在极性键，碳原子和碳原子之间存在非极性共价键，属于共价化合
2 6
物，乙烷的结构式为 ，乙烷分子中只含σ键；
F．CaCl 中只含离子键，属于离子化合物；
2
G．NH Cl中铵根离子和氯离子之间存在离子键，氮原子和氢原子之间存在共价键，属于离子化合物，铵
4
根离子中氮原子和氢原子之间存在σ键；
故答案为：BC；G；CE；ABD；
(5)同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，Mg元素原子3s能级容纳2个电子，为全满稳定状态，
能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能为：Mg＞Al，故答案为：＞。
23．回答下列问题：
(1)1molCO 中含有的σ键数目为___________。
2
(2)已知CO和CN-与N 结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为___________。HCN分子中σ键与π键
2
数目之比为___________。
(3)肼(N H)分子可视为NH 分子中的—个氢原子被—NH (氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼可用作火
2 4 3 2
箭燃料，燃烧时发生的反应：NO(l)＋2NH(l)=3N (g)＋4HO(g)ΔH=-1038.7kJ·mol-1，若该反应中有4molN
2 4 2 4 2 2
—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)1mol乙醛分子中含σ键的数目为___________个，1个CO(NH) 分子中含有σ键的个数为___________。
2 2
(6)CH 、NH 、HO、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是___________。
4 3 2
【答案】 2N (或1.204×1024) 1∶2 1∶1 3 5∶1 6N (或3.612×1024) 7 HF＞HO
A A 2
＞NH ＞CH
3 4
【详解】(1)CO 分子内含有碳氧双键，双键中一个是σ键，另一个是π键，则1 molCO 中含有的σ键个数
2 2
为2N ；
A
(2)N 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，故此处填1：2；CN-结构式为
2
[C≡N]-，HCN分子结构式为H—C≡N，HCN分子中σ键与π键均为2个，故此处填1：1；
(3)反应中有4mol N—H键断裂，即有1mol NH 参加反应，则生成N 1.5mol，1个N 中含2个π键，故形
2 4 2 2
成的π键有3mol；
(4)设分子式为C H，则6m＋n=16，结合n≤2m+2，讨论得m=2，n=4，即C H，结构式为 ，
m n 2 4
单键为σ键，双键有1个σ键和1个π键，所以一个C H 分子中共含有5个σ键和1个π键，故此处填5：
2 4
1；
(5)乙醛的结构简式为 ，1个乙醛中含6个σ键，故1 mol乙醛中含有σ键6 mol，即6N 个，
A
CO(NH) 的结构简式为 ，1个CO(NH) 分子中含有7个σ键；
2 2 2 2
(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，因此四种分子中共价键的极性：HF＞HO＞NH ＞CH。
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