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高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 原子结构模型第2课时课堂检测
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这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 原子结构模型第2课时课堂检测，共11页。
第2课时 共价键的键参数
[核心素养发展目标] 1.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。2.学会键能与反应热相互求算的方法。
1．键长
(1)概念：两个成键原子的原子核间的距离(简称核间距)叫作该化学键的键长。
(2)影响因素：成键原子半径。一般原子半径越小，键长越短。
(3)意义
2．键角
(1)概念：是指在多原子分子中，两个化学键的夹角。
(2)意义：可以描述多原子分子的空间结构。
(3)几种常见分子的空间结构和键角
分子空间构型
键角
实例
正四面体形
109°28′
CH4、CCl4
60°
白磷(P4)
平面形
120°
苯、乙烯、BF3等
三角锥形
107.3°
NH3
V形
104.5°
H2O
直线形
180°
CO2、CS2、CH≡CH
3.键能
(1)概念：在1×105 Pa、298 K条件下，断开1 mol AB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量。
(2)表示方法：常用EA—B表示。
(3)单位是kJ·mol－1。
(4)应用：
①定量表示化学键的强弱。
键能愈大，断开时需要的能量就愈多，化学键就愈牢固。
②判断分子的稳定性：
一般而言，组成和结构相似的分子，化学键键能越大，分子稳定性越强。
如EH—F>EH—Cl>EH—Br>EH—I，则稳定性：HF>HCl>HBr>HI。
③计算反应的焓变：ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)
若反应物总键能>生成物总键能，ΔH>0，则反应吸热；若反应物总键能<生成物总键能，ΔH<0，则反应放热。
(1)键长越短，键能一定越大( )
(2)断开1 mol HCl需要吸收的能量称为H—Cl的键能( )
(3)键能越大，键长越长，共价键越牢固( )
(4)分子中键角越大，分子越稳定( )
(5)分子中键能越大，分子越稳定，熔、沸点越高( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
1．用“＞”或“＜”填空。
(1)比较键能大小：
①C—H______N—H________O—H；②H—F________H—Cl。
(2)比较键长大小：
①C—H______N—H________O—H；②H—F________H—Cl。
(3)比较键角大小：
①CO2________NH3；②H2O________NH3。
答案 (1)①＜ ＜ ②＞ (2)①＞ ＞ ②＜ (3)①＞ ②＜
2．N≡N的键能为945 kJ·mol－1，N—N的键能为160 kJ·mol－1，计算说明N2中的________键比________键稳定(填“σ”或“π”)。
答案 π σ
解析 N≡N中有一个σ键和两个π键，其中σ键的键能是160 kJ·mol－1，则π键键能＝ kJ·mol－1＝392.5 kJ·mol－1，键能越大，共价键越稳定，故π键比σ键稳定。
3．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
I—I
N≡N
O—H
N—H
键能
436
243
193
431
297
151
945
467
391
(1)把1 mol Cl2分解为气态原子时，需要________(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。
(2)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＝________。
答案 (1)吸收 243 (2)N2 I2 H2O
(3)－183 kJ·mol－1
解析 (1)键能是指气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量，新键形成释放能量，则旧键断裂必然吸收能量，根据能量守恒定律，断开1 mol Cl—Cl键吸收的能量等于形成1 mol Cl—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＝E(反应物键能之和)－E(生成物键能之和)＝(436＋243－2×431)kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1。
(1)共价键参数与分子性质的关系
键能越大，键长越短，分子越稳定。
(2)共价键强弱的判断
①由原子半径和共用电子对数判断：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。
②由键能判断：共价键的键能越大，共价键越牢固。
③由键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固。
(3)键长的判断方法
①根据原子半径判断：在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。
②根据共用电子对数判断：相同的两原子形成共价键时，单键键长＞双键键长＞三键键长。
1．下列说法正确的是( )
A．键角决定了分子的结构
B．CH4、CCl4中键长相等，键角不同
C．C==C键的键能是C—C键的键能的两倍
D．共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定
答案 D
解析 分子结构是由键角和键长共同决定的，A项错；CH4、CCl4分子均为正四面体形，它们的键角相同，键长不等，B项错；C==C键由一个σ键和一个π键构成，通常而言σ键键能大于π键键能，故C==C键键能应小于C—C键键能的两倍，C项错。
2．下列分子最难分裂为原子的是( )
A．HCl B．HI
C．H2S D．PH3
答案 A
解析 元素的电负性越大，元素原子吸引共用电子对的能力越强，键能越大，分子越稳定，分子越难分解，Cl元素的电负性最大，所以HCl最难分裂为原子。
3．下列说法中正确的是( )
A．在分子中，两个原子间的距离叫键长
B．非极性键的键能大于极性键的键能
C．键能越大，表示该分子越容易受热分解
D．H—Cl键的键能为431 kJ·mol－1，H—I键的键能为297 kJ·mol－1，这可说明HCl分子比HI分子稳定
答案 D
解析 形成共价键的两个原子核间的距离为键长，A项不正确；键能的大小取决于成键原子的电负性，与键的极性无必然联系，B项不正确；键能越大，分子越稳定，C项不正确，D项正确。
4．下列事实不能用键能的大小来解释的是( )
A．N2的化学性质很稳定
B．稀有气体一般难发生反应
C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
D．F2比O2更容易与H2反应
答案 B
解析 由于N2分子中存在N≡N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，其氢化物中的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性逐渐减弱；由于H—F键的键能大于O—H键的键能，所以F2更容易与H2反应。
5．能说明BF3分子的4个原子在同一平面的理由是( )
A．任意两个B—F键之间的夹角为120°
B．B—F键为极性共价键
C．3个B—F键的键能相同
D．3个B—F键的键长相等
答案 A
解析 BF3分子中键能、键长与分子的空间结构无关，只有键间夹角是120° 决定了BF3分子中的4个原子在同一平面内，A项符合题意。
6．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/(10－12 m)
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
答案 B
解析 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Oz>y>x。
7．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________(填字母)。
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
答案 (1)0.074 nm ①⑤②③④ (2)BC
解析 (1)可以直接从图上有关数据读出，H—H键的键长为0.074 nm；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；⑤比④能量高，由④到⑤必须消耗外界能量，C正确；氢分子中只含有一个非极性共价键，D错误。
一、单项选择题
1．N—H键键能的含义是( )
A．由N和H形成1 mol NH3所放出的能量
B．把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的能量
C．拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的能量
D．形成约1个N—H键所放出的能量
答案 C
解析 N—H键的键能是指1×105 Pa、298 K条件下，断开1 mol N—H键吸收的能量，不是形成1个N—H键放出的能量。1 mol NH3分子中含有3 mol N—H键，拆开1 mol NH3或形成1 mol NH3中的共价键吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。
2．(2019·湖北宜昌部分示范高中教学协作体高二期中)关于键长、键能和键角的说法中不正确的是( )
A．键角是描述分子空间结构的重要参数
B．键长的长短与成键原子的半径有关
C．多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性
D．键能越大，键长就越长，共价化合物也就越稳定
答案 D
解析 键角是分子中两个共价键之间的夹角，是描述分子空间结构的重要参数，故A正确；影响键长的因素有参与成键的原子半径和成键数目等，故B正确；多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性，故C正确；键能越大，键长越短，共价化合物越稳定，故D错误。
3．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．(CN)2分子中既有极性键，又有非极性键
B．(CN)2分子中N≡C键的键长长于C—C键的键长
C．(CN)2分子中含有2个σ键和4个π键
D．不能和氢氧化钠溶液发生反应
答案 A
解析 分子中N≡C键是极性键，C—C键是非极性键，A正确；成键原子半径越小，键长越短，N原子半径小于C原子半径，且C、N之间形成三键，故N≡C键比C—C键的键长短，B错误；1个(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键，C错误；由于与卤素性质相似，故(CN)2可以和氢氧化钠溶液反应，D错误。
4．(2019·山东师大附中期中)下列有关化学键的比较错误的是( )
A．键能：C—N
C．键角：H2O>CO2
D．乙烯分子中碳碳键的键能：σ键>π键
答案 C
解析 三键的键能大于双键，双键的键能大于单键，所以键能：C—NBr—Br>Cl—Cl，B项正确；H2O分子呈V形，两个氢氧键的夹角为104.5°，CO2分子呈直线形，两个碳氧键的夹角为180°，故键角：H2Oπ键，D项正确。
5．据下表所列键能数据判断，最稳定的分子是( )
化学键
H—H
Cl—Cl
H—S
H—F
键能/(kJ·mol－1)
436
243
339
427
A.H2S B．Cl2 C．H2 D．HF
答案 C
解析 共价键的键能越高，共价键越牢固，分子越稳定，反之，分子越不稳定。
6．以下分子或离子的空间结构为正四面体且键角为109°28′的是( )
①CH4 ②NH ③CH3Cl ④P4
A．①②③ B．①②④ C．①② D．①④
答案 C
解析 CH4分子和NH离子都是正四面体形，键角为109°28′，而P4分子也是正四面体形，但键角是60°；CH3Cl分子为四面体形。
7．NH3分子的空间结构是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，其充分的理由是( )
A．NH3分子中三个N—H键的键能相等
B．分子内3个N—H键的键长相等、键角相等
C．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个N—H键的键角都等于107.3°
D．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个N—H键的键角都等于120°
答案 C
解析 A项，键能的大小与分子的空间结构无关；B项，三个N—H键的键长、键角分别相等，仍有可能为正三角形；D项，与事实不符。
二、不定项选择题
8．下列说法中正确的是( )
A．乙烯中碳碳双键的键能是乙烷中碳碳单键的键能的2倍
B．N—O键的极性比C—O键的极性弱
C．氮气分子中含有1个σ键和2个π键
D．NH中4个N—H键的键能不同
答案 BC
解析 A项，乙烯中碳碳双键的键能小于乙烷中碳碳单键的键能的2倍，错误；B项，非金属性：N>C，与氧元素形成的共价键的极性是N—O键的极性较弱，正确；C项，氮气分子中存在氮氮三键，含有1个σ键和2个π键，正确；D项，NH中4个N—H键的键能、键长均相等，错误。
9．已知白磷(P4)和P4O6的分子结构如图所示。现提供以下化学键的键能：P—P键为198 kJ·mol－1、P—O键为360 kJ·mol－1、氧分子内氧原子间的键能为498 kJ·mol－1，则P4＋3O2===P4O6的反应热ΔH为( )
A．＋1 638 kJ·mol－1 B．－1 638 kJ·mol－1
C．－126 kJ·mol－1 D．＋126 kJ·mol－1
答案 B
解析 由图可知：1个P4分子中含有6个P—P键，1个P4O6分子中含有12个P—O键。1 mol P4和3 mol O2完全反应生成1 mol P4O6，所以反应P4＋3O2===P4O6的反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能＝6×198 kJ·mol－1＋3×498 kJ·mol－1－12×360 kJ·mol－1＝－1 638 kJ·mol－1，故选B。
10.意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的气态N4分子，其分子结构如图所示。已知断裂1 mol N—N键吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N键放出942 kJ热量，根据以上信息和数据，判断下列说法正确的是( )
A．N4属于一种新型的化合物
B．N4分子中存在非极性键
C．N4分子中N—N键键角为109°28′
D．1 mol N4转变成N2将吸收882 kJ热量
答案 B
解析 N4是由氮元素组成的一种单质，不是新型的化合物，A错误；N4分子中氮原子与氮原子之间形成的是非极性键，B正确；N4分子是正四面体结构，键角是60°，C错误；已知断裂1 mol N—N键吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N键放出942 kJ热量，则N4(g)2N2(g) ΔH＝6×167 kJ·mol－1－2×942 kJ·mol－1＝－882 kJ·mol－1，即该反应是放热反应，因此1 mol N4转变成N2将放出882 kJ热量，D错误。
11．部分化学键的键能数据如表：
化学键
H—H
F—F
H—F
H—Cl
H—I
E/(kJ·mol－1)
436.0
157
568
431.8
298.7
利用表中信息判断下列说法错误的是( )
A．表中最稳定的化学键是F—F
B．431.8 kJ·mol－1>E(H—Br)>298.7 kJ·mol－1
C．H2(g)===2H(g) ΔH＝＋436.0 kJ·mol－1
D．H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－25 kJ·mol－1
答案 AD
解析 键能越大，形成化学键时放出能量越多，化学键越稳定，反之键能越小，化学键越不稳定，题给化学键中H—F键的键能最大，则H—F键最稳定，故A错误；同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱，氧化性：F2>Cl2>Br2>I2，与氢气化合生成氢化物稳定性逐渐减弱，所以431.8 kJ·mol－1>E(H—Br)>298.7 kJ·mol－1，故B正确；H2(g)===2H(g)表示断开氢原子和氢原子之间的共价键，需吸收能量，ΔH>0，E(H—H)＝436.0 kJ·mol－1，所以ΔH＝＋436.0 kJ·mol－1，故C正确；因反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，则H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝(436.0＋157－2×568)kJ·mol－1＝－543 kJ·mol－1，故D错误。
三、非选择题
12．F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)
ΔH＝－313 kJ·mol－1，F—F键的键能为159 kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1。
答案 172
解析 根据ΔH与键能的关系可得：242 kJ·mol－1＋159 kJ·mol－1×3－ECl－F×6＝－313 kJ·mol－1，解得Cl—F键的平均键能为172 kJ·mol－1。
13．(1)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如下)，可由石墨剥离而成，具有很好的应用前景。
①石墨烯中的化学键是______(填“极性”或“非极性”)键。
②石墨烯中的键角为________。
(2)已知几种常见化学键的键能如下表：
化学键
Si—O
O==O
Si—Si
Si—C
键能/ (kJ·mol－1)
368
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：x________(填“>”“<”或“＝”)226 kJ·mol－1。
②已知1 mol单质硅含有2 mol Si—Si键，1 mol SiO2含4 mol Si—O键，试计算：1 mol Si完全燃烧放出的热量约为________。
答案 (1)①非极性 ②120° (2)①> ②522 kJ
解析 (1)由题意知石墨烯就是石墨中的一层，石墨是碳元素的一种单质，分子中只存在C—C键，属于非极性键。根据石墨烯的结构，可知石墨烯中键角为120°。
(2)①Si—Si键的键长比Si—C键的键长长，键能小。②硅燃烧的化学方程式为Si＋O2SiO2，1 mol Si完全燃烧放出的热量约为368 kJ·mol－1×4 mol－498 kJ·mol－1×1 mol－226 kJ·mol－1×2 mol＝522 kJ。
14．X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其原子序数依次增大。X元素的一种核素的质量数为12，中子数为6；Y元素是动植物生长不可缺少的、构成蛋白质的重要组成元素；Z的基态原子核外9个轨道上填充了电子且核外有2个未成对电子，与X不同族；W是一种常见元素，可以形成3种氧化物，其中一种氧化物是具有磁性的黑色晶体。
(1)Y2分子中存在σ键和π键个数之比为________。
(2)X—H和Y—H属于极性共价键，其中极性较强的键是________(X、Y用元素符号表示)；X的第一电离能比Y的________(填“大”或“小”)。
(3)写出X单质与Z的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液反应的化学方程式：_____________
_______________________________________________________________________________。
(4)W的基态原子的价电子排布式为________________________________________________。
答案 (1)1∶2 (2)N—H 小 (3)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O (4)3d64s2
解析 由题给信息可推出X是C元素，Y是N元素，Z是S元素，W是Fe元素。(1)N2结构式为N≡N，含有1个σ键、2个π键。(2)C的电负性比N的弱，故C—H键和N—H键中极性较强的键是N—H键；C的第一电离能比N的小。(3)C与浓硫酸加热时反应生成CO2、SO2和H2O。(4)Fe原子序数为26，其基态原子价电子排布式为3d64s2。
15．碳和硅的有关化学键键能如下表所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/ (kJ·mol－1)
356
413
336
226
318
452
(1)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是__________
_______________________________________________________________________________。
(2)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是____________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)C—C键和C—H键的键能较大，所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成 (2)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键
解析 (1)分析表中键能数据可知，C—C键、C—H键的键能大，难断裂，而Si—Si键、Si—H键的键能小，易断裂，导致硅烷难以形成长链结构。(2)C—H键的键能大于C—O键，则C—H键比C—O键稳定。Si—H键的键能小于Si—O键，则Si—H键不如Si—O键稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键，故SiH4更易生成氧化物。
第2课时 共价键的键参数
[核心素养发展目标] 1.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。2.学会键能与反应热相互求算的方法。
1．键长
(1)概念：两个成键原子的原子核间的距离(简称核间距)叫作该化学键的键长。
(2)影响因素：成键原子半径。一般原子半径越小，键长越短。
(3)意义
2．键角
(1)概念：是指在多原子分子中，两个化学键的夹角。
(2)意义：可以描述多原子分子的空间结构。
(3)几种常见分子的空间结构和键角
分子空间构型
键角
实例
正四面体形
109°28′
CH4、CCl4
60°
白磷(P4)
平面形
120°
苯、乙烯、BF3等
三角锥形
107.3°
NH3
V形
104.5°
H2O
直线形
180°
CO2、CS2、CH≡CH
3.键能
(1)概念：在1×105 Pa、298 K条件下，断开1 mol AB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量。
(2)表示方法：常用EA—B表示。
(3)单位是kJ·mol－1。
(4)应用：
①定量表示化学键的强弱。
键能愈大，断开时需要的能量就愈多，化学键就愈牢固。
②判断分子的稳定性：
一般而言，组成和结构相似的分子，化学键键能越大，分子稳定性越强。
如EH—F>EH—Cl>EH—Br>EH—I，则稳定性：HF>HCl>HBr>HI。
③计算反应的焓变：ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)
若反应物总键能>生成物总键能，ΔH>0，则反应吸热；若反应物总键能<生成物总键能，ΔH<0，则反应放热。
(1)键长越短，键能一定越大( )
(2)断开1 mol HCl需要吸收的能量称为H—Cl的键能( )
(3)键能越大，键长越长，共价键越牢固( )
(4)分子中键角越大，分子越稳定( )
(5)分子中键能越大，分子越稳定，熔、沸点越高( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
1．用“＞”或“＜”填空。
(1)比较键能大小：
①C—H______N—H________O—H；②H—F________H—Cl。
(2)比较键长大小：
①C—H______N—H________O—H；②H—F________H—Cl。
(3)比较键角大小：
①CO2________NH3；②H2O________NH3。
答案 (1)①＜ ＜ ②＞ (2)①＞ ＞ ②＜ (3)①＞ ②＜
2．N≡N的键能为945 kJ·mol－1，N—N的键能为160 kJ·mol－1，计算说明N2中的________键比________键稳定(填“σ”或“π”)。
答案 π σ
解析 N≡N中有一个σ键和两个π键，其中σ键的键能是160 kJ·mol－1，则π键键能＝ kJ·mol－1＝392.5 kJ·mol－1，键能越大，共价键越稳定，故π键比σ键稳定。
3．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
I—I
N≡N
O—H
N—H
键能
436
243
193
431
297
151
945
467
391
(1)把1 mol Cl2分解为气态原子时，需要________(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。
(2)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＝________。
答案 (1)吸收 243 (2)N2 I2 H2O
(3)－183 kJ·mol－1
解析 (1)键能是指气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量，新键形成释放能量，则旧键断裂必然吸收能量，根据能量守恒定律，断开1 mol Cl—Cl键吸收的能量等于形成1 mol Cl—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＝E(反应物键能之和)－E(生成物键能之和)＝(436＋243－2×431)kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1。
(1)共价键参数与分子性质的关系
键能越大，键长越短，分子越稳定。
(2)共价键强弱的判断
①由原子半径和共用电子对数判断：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。
②由键能判断：共价键的键能越大，共价键越牢固。
③由键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固。
(3)键长的判断方法
①根据原子半径判断：在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。
②根据共用电子对数判断：相同的两原子形成共价键时，单键键长＞双键键长＞三键键长。
1．下列说法正确的是( )
A．键角决定了分子的结构
B．CH4、CCl4中键长相等，键角不同
C．C==C键的键能是C—C键的键能的两倍
D．共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定
答案 D
解析 分子结构是由键角和键长共同决定的，A项错；CH4、CCl4分子均为正四面体形，它们的键角相同，键长不等，B项错；C==C键由一个σ键和一个π键构成，通常而言σ键键能大于π键键能，故C==C键键能应小于C—C键键能的两倍，C项错。
2．下列分子最难分裂为原子的是( )
A．HCl B．HI
C．H2S D．PH3
答案 A
解析 元素的电负性越大，元素原子吸引共用电子对的能力越强，键能越大，分子越稳定，分子越难分解，Cl元素的电负性最大，所以HCl最难分裂为原子。
3．下列说法中正确的是( )
A．在分子中，两个原子间的距离叫键长
B．非极性键的键能大于极性键的键能
C．键能越大，表示该分子越容易受热分解
D．H—Cl键的键能为431 kJ·mol－1，H—I键的键能为297 kJ·mol－1，这可说明HCl分子比HI分子稳定
答案 D
解析 形成共价键的两个原子核间的距离为键长，A项不正确；键能的大小取决于成键原子的电负性，与键的极性无必然联系，B项不正确；键能越大，分子越稳定，C项不正确，D项正确。
4．下列事实不能用键能的大小来解释的是( )
A．N2的化学性质很稳定
B．稀有气体一般难发生反应
C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
D．F2比O2更容易与H2反应
答案 B
解析 由于N2分子中存在N≡N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，其氢化物中的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性逐渐减弱；由于H—F键的键能大于O—H键的键能，所以F2更容易与H2反应。
5．能说明BF3分子的4个原子在同一平面的理由是( )
A．任意两个B—F键之间的夹角为120°
B．B—F键为极性共价键
C．3个B—F键的键能相同
D．3个B—F键的键长相等
答案 A
解析 BF3分子中键能、键长与分子的空间结构无关，只有键间夹角是120° 决定了BF3分子中的4个原子在同一平面内，A项符合题意。
6．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/(10－12 m)
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
答案 B
解析 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
7．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________(填字母)。
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
答案 (1)0.074 nm ①⑤②③④ (2)BC
解析 (1)可以直接从图上有关数据读出，H—H键的键长为0.074 nm；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；⑤比④能量高，由④到⑤必须消耗外界能量，C正确；氢分子中只含有一个非极性共价键，D错误。
一、单项选择题
1．N—H键键能的含义是( )
A．由N和H形成1 mol NH3所放出的能量
B．把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的能量
C．拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的能量
D．形成约1个N—H键所放出的能量
答案 C
解析 N—H键的键能是指1×105 Pa、298 K条件下，断开1 mol N—H键吸收的能量，不是形成1个N—H键放出的能量。1 mol NH3分子中含有3 mol N—H键，拆开1 mol NH3或形成1 mol NH3中的共价键吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。
2．(2019·湖北宜昌部分示范高中教学协作体高二期中)关于键长、键能和键角的说法中不正确的是( )
A．键角是描述分子空间结构的重要参数
B．键长的长短与成键原子的半径有关
C．多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性
D．键能越大，键长就越长，共价化合物也就越稳定
答案 D
解析 键角是分子中两个共价键之间的夹角，是描述分子空间结构的重要参数，故A正确；影响键长的因素有参与成键的原子半径和成键数目等，故B正确；多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性，故C正确；键能越大，键长越短，共价化合物越稳定，故D错误。
3．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．(CN)2分子中既有极性键，又有非极性键
B．(CN)2分子中N≡C键的键长长于C—C键的键长
C．(CN)2分子中含有2个σ键和4个π键
D．不能和氢氧化钠溶液发生反应
答案 A
解析 分子中N≡C键是极性键，C—C键是非极性键，A正确；成键原子半径越小，键长越短，N原子半径小于C原子半径，且C、N之间形成三键，故N≡C键比C—C键的键长短，B错误；1个(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键，C错误；由于与卤素性质相似，故(CN)2可以和氢氧化钠溶液反应，D错误。
4．(2019·山东师大附中期中)下列有关化学键的比较错误的是( )
A．键能：C—N
C．键角：H2O>CO2
D．乙烯分子中碳碳键的键能：σ键>π键
答案 C
解析 三键的键能大于双键，双键的键能大于单键，所以键能：C—N
5．据下表所列键能数据判断，最稳定的分子是( )
化学键
H—H
Cl—Cl
H—S
H—F
键能/(kJ·mol－1)
436
243
339
427
A.H2S B．Cl2 C．H2 D．HF
答案 C
解析 共价键的键能越高，共价键越牢固，分子越稳定，反之，分子越不稳定。
6．以下分子或离子的空间结构为正四面体且键角为109°28′的是( )
①CH4 ②NH ③CH3Cl ④P4
A．①②③ B．①②④ C．①② D．①④
答案 C
解析 CH4分子和NH离子都是正四面体形，键角为109°28′，而P4分子也是正四面体形，但键角是60°；CH3Cl分子为四面体形。
7．NH3分子的空间结构是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，其充分的理由是( )
A．NH3分子中三个N—H键的键能相等
B．分子内3个N—H键的键长相等、键角相等
C．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个N—H键的键角都等于107.3°
D．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个N—H键的键角都等于120°
答案 C
解析 A项，键能的大小与分子的空间结构无关；B项，三个N—H键的键长、键角分别相等，仍有可能为正三角形；D项，与事实不符。
二、不定项选择题
8．下列说法中正确的是( )
A．乙烯中碳碳双键的键能是乙烷中碳碳单键的键能的2倍
B．N—O键的极性比C—O键的极性弱
C．氮气分子中含有1个σ键和2个π键
D．NH中4个N—H键的键能不同
答案 BC
解析 A项，乙烯中碳碳双键的键能小于乙烷中碳碳单键的键能的2倍，错误；B项，非金属性：N>C，与氧元素形成的共价键的极性是N—O键的极性较弱，正确；C项，氮气分子中存在氮氮三键，含有1个σ键和2个π键，正确；D项，NH中4个N—H键的键能、键长均相等，错误。
9．已知白磷(P4)和P4O6的分子结构如图所示。现提供以下化学键的键能：P—P键为198 kJ·mol－1、P—O键为360 kJ·mol－1、氧分子内氧原子间的键能为498 kJ·mol－1，则P4＋3O2===P4O6的反应热ΔH为( )
A．＋1 638 kJ·mol－1 B．－1 638 kJ·mol－1
C．－126 kJ·mol－1 D．＋126 kJ·mol－1
答案 B
解析 由图可知：1个P4分子中含有6个P—P键，1个P4O6分子中含有12个P—O键。1 mol P4和3 mol O2完全反应生成1 mol P4O6，所以反应P4＋3O2===P4O6的反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能＝6×198 kJ·mol－1＋3×498 kJ·mol－1－12×360 kJ·mol－1＝－1 638 kJ·mol－1，故选B。
10.意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的气态N4分子，其分子结构如图所示。已知断裂1 mol N—N键吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N键放出942 kJ热量，根据以上信息和数据，判断下列说法正确的是( )
A．N4属于一种新型的化合物
B．N4分子中存在非极性键
C．N4分子中N—N键键角为109°28′
D．1 mol N4转变成N2将吸收882 kJ热量
答案 B
解析 N4是由氮元素组成的一种单质，不是新型的化合物，A错误；N4分子中氮原子与氮原子之间形成的是非极性键，B正确；N4分子是正四面体结构，键角是60°，C错误；已知断裂1 mol N—N键吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N键放出942 kJ热量，则N4(g)2N2(g) ΔH＝6×167 kJ·mol－1－2×942 kJ·mol－1＝－882 kJ·mol－1，即该反应是放热反应，因此1 mol N4转变成N2将放出882 kJ热量，D错误。
11．部分化学键的键能数据如表：
化学键
H—H
F—F
H—F
H—Cl
H—I
E/(kJ·mol－1)
436.0
157
568
431.8
298.7
利用表中信息判断下列说法错误的是( )
A．表中最稳定的化学键是F—F
B．431.8 kJ·mol－1>E(H—Br)>298.7 kJ·mol－1
C．H2(g)===2H(g) ΔH＝＋436.0 kJ·mol－1
D．H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－25 kJ·mol－1
答案 AD
解析 键能越大，形成化学键时放出能量越多，化学键越稳定，反之键能越小，化学键越不稳定，题给化学键中H—F键的键能最大，则H—F键最稳定，故A错误；同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱，氧化性：F2>Cl2>Br2>I2，与氢气化合生成氢化物稳定性逐渐减弱，所以431.8 kJ·mol－1>E(H—Br)>298.7 kJ·mol－1，故B正确；H2(g)===2H(g)表示断开氢原子和氢原子之间的共价键，需吸收能量，ΔH>0，E(H—H)＝436.0 kJ·mol－1，所以ΔH＝＋436.0 kJ·mol－1，故C正确；因反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，则H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝(436.0＋157－2×568)kJ·mol－1＝－543 kJ·mol－1，故D错误。
三、非选择题
12．F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)
ΔH＝－313 kJ·mol－1，F—F键的键能为159 kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1。
答案 172
解析 根据ΔH与键能的关系可得：242 kJ·mol－1＋159 kJ·mol－1×3－ECl－F×6＝－313 kJ·mol－1，解得Cl—F键的平均键能为172 kJ·mol－1。
13．(1)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如下)，可由石墨剥离而成，具有很好的应用前景。
①石墨烯中的化学键是______(填“极性”或“非极性”)键。
②石墨烯中的键角为________。
(2)已知几种常见化学键的键能如下表：
化学键
Si—O
O==O
Si—Si
Si—C
键能/ (kJ·mol－1)
368
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：x________(填“>”“<”或“＝”)226 kJ·mol－1。
②已知1 mol单质硅含有2 mol Si—Si键，1 mol SiO2含4 mol Si—O键，试计算：1 mol Si完全燃烧放出的热量约为________。
答案 (1)①非极性 ②120° (2)①> ②522 kJ
解析 (1)由题意知石墨烯就是石墨中的一层，石墨是碳元素的一种单质，分子中只存在C—C键，属于非极性键。根据石墨烯的结构，可知石墨烯中键角为120°。
(2)①Si—Si键的键长比Si—C键的键长长，键能小。②硅燃烧的化学方程式为Si＋O2SiO2，1 mol Si完全燃烧放出的热量约为368 kJ·mol－1×4 mol－498 kJ·mol－1×1 mol－226 kJ·mol－1×2 mol＝522 kJ。
14．X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其原子序数依次增大。X元素的一种核素的质量数为12，中子数为6；Y元素是动植物生长不可缺少的、构成蛋白质的重要组成元素；Z的基态原子核外9个轨道上填充了电子且核外有2个未成对电子，与X不同族；W是一种常见元素，可以形成3种氧化物，其中一种氧化物是具有磁性的黑色晶体。
(1)Y2分子中存在σ键和π键个数之比为________。
(2)X—H和Y—H属于极性共价键，其中极性较强的键是________(X、Y用元素符号表示)；X的第一电离能比Y的________(填“大”或“小”)。
(3)写出X单质与Z的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液反应的化学方程式：_____________
_______________________________________________________________________________。
(4)W的基态原子的价电子排布式为________________________________________________。
答案 (1)1∶2 (2)N—H 小 (3)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O (4)3d64s2
解析 由题给信息可推出X是C元素，Y是N元素，Z是S元素，W是Fe元素。(1)N2结构式为N≡N，含有1个σ键、2个π键。(2)C的电负性比N的弱，故C—H键和N—H键中极性较强的键是N—H键；C的第一电离能比N的小。(3)C与浓硫酸加热时反应生成CO2、SO2和H2O。(4)Fe原子序数为26，其基态原子价电子排布式为3d64s2。
15．碳和硅的有关化学键键能如下表所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/ (kJ·mol－1)
356
413
336
226
318
452
(1)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是__________
_______________________________________________________________________________。
(2)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是____________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)C—C键和C—H键的键能较大，所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成 (2)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键
解析 (1)分析表中键能数据可知，C—C键、C—H键的键能大，难断裂，而Si—Si键、Si—H键的键能小，易断裂，导致硅烷难以形成长链结构。(2)C—H键的键能大于C—O键，则C—H键比C—O键稳定。Si—H键的键能小于Si—O键，则Si—H键不如Si—O键稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键，故SiH4更易生成氧化物。
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