高中化学选择性必修二 2.1.2 键参数—键能、键长与键角练习下学期（解析版）

第二章   分子结构与性质

第一节   共价键

2.1.2 键参数—键能、键长与键角

一．选择题

1.键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述正确的是(　　)

A． 键角是描述分子立体构型的重要参数

B． 因为H—O键的键能小于H—F键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱

C． 水分子的结构可表示为H—O—H，分子中的键角为180°

D． H—O键的键能为463 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗的能量为2×463  kJ

【答案】A

【解析】H—O键、H—F键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定，O2、F2与H2反应的能力逐渐增强，B项错误；水分子呈V形，键角为105°，C项错误；H—O键的键能为463 kJ·mol－1，指的是断开1 mol H—O键形成气态氢原子和气态氧原子所需吸收的能量为463 kJ,18 g H2O即1  mol H2O中含2 mol H—O键，断开时需吸收2×463 kJ的能量形成气态氢原子和气态氧原子，再进一步形成H2和O2时，还会释放出一部分能量，D项错误。

2.下列分子或离子中键角由大到小的排列顺序是(　　)

①SO2　②NH3　③H2O　④CH4　⑤CO2

A． ⑤④①②③    B． ⑤①④②③   C． ④①②⑤③    D． ③②④①⑤

【答案】B

【解析】①SO2分子为V形结构，键角为120°；②NH3为三角锥形结构，键角为107°；③H2O为V形结构，键角为105°；④CH4为正四面体结构，键角为109°28′；⑤CO2为直线形结构，键角为180°。所以键角的大小顺序为CO2>SO2>CH4>NH3>H2O，所以B正确。

3.根据如表所列键能数据，下列分子中最不稳定的是(　　)

A． HCl    B． HBr    C． H2    D． Br2

【答案】D

【解析】由题表中数据可知，分子中键能：E(H2)>E(HCl)>E(HBr)>E(Cl2)>E(Br2)，键能越大越稳定，故Br2分子最不稳定，D项符合题意。

4.三氯化磷分子的立体构型是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子立体构型理由的叙述，不正确的是(　　)

A． PCl3分子中三个P—Cl共价键的键长、键角均相等

B． PCl3分子中三个P—Cl共价键的键能、键角均相等

C． PCl3分子中的P—Cl键属于极性共价键

D． PCl3是非极性分子

【答案】D

【解析】PCl3分子是由P—Cl极性键构成的极性分子，其结构类似于NH3。

5.已知N—N、N==N、N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C—C，C==C，C≡C键能之比为1.00∶1.17∶2.34。下列有关叙述，不正确的是(　　)

A． 乙烯分子中σ键、π键的电子云形状对称性不同

B． 乙炔分子中π键重叠程度比σ键小，易发生加成反应

C． 氮分子中的N≡N键非常牢固，不易发生加成反应

D． 氮气和乙炔都易在空气中点燃燃烧

【答案】D

【解析】由题意知，N≡N键键能大于N—N键键能的三倍，N==N键键能大于N—N键键能的两倍；而C≡C键键能小于C—C键键能的三倍，C==C键键能小于C—C键键能的两倍。由键能知，乙炔分子和乙烯分子中的π键不牢固，易发生加成反应，也易发生氧化反应；而氮分子中的N≡N键非常牢固，化学性质稳定，不易发生加成反应及氧化反应，B、C正确，D错误。σ键的电子云形状呈轴对称，π键的电子云形状呈镜面对称，A正确。

6.下列共价键的键能最大的是(　　)

A． H—F     B． H—O      C． H—N      D． H—C

【答案】A

【解析】因为原子半径C>N>O>F，H原子半径相同，键长由大到小依次为H—C> H—N> H—O> H—F，键长越大键能越小，所以键能由大到小依次EH—F>EH—O>EH—N>EH—C。

7.下列说法中正确的是(　　)

A． 分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定

B． 元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素的原子间可能形成共价键

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463 kJ/mol，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463 kJ

【答案】B

【解析】D中H—O键键能为463 kJ/mol，指的是气态基态氢原子和氧原子形成1 mol H—O键时释放的最低能量，则拆开1 mol H—O键形成气态氢原子和氧原子所需吸收的能量也为463 kJ,18 g H2O即1 mol H2O中含2 mol H—O键，断开时需吸收2×463 kJ的能量形成气态氢原子和氧原子，再进一步形成H2和O2时，还需释放出一部分能量，需知H—H和O===O的键能，故D错；Li的电负性为1.0，I的电负性为2.5，其差值为1.5＜1.7，所以LiI以共价键成分为主，B项正确。

8.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． 惰性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】本题主要考查键参数的应用。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；惰性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的键能大于H—O，所以二者比较，更容易生成HF。

9.碳化硅(SiC)的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子与硅原子的位置是交替的，在

下列三种晶体中，它们的熔点从高到低的顺序是(　　)

①金刚石　②晶体硅　③碳化硅

A． ①③②       B． ②③①      C． ③①②       D． ②①③

【答案】A

【解析】　这三种晶体属同种类型，熔化时需破坏共价键，①金刚石中为C—C键，②晶体硅中为Si—Si键，③SiC中为Si—C键，由原子半径可知Si—Si键键长最大，C—C键键长最小，

键长越短共价键越稳定，破坏时需要的热量越多，故熔点从高到低顺序为①③②。

10.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键的

【答案】A

【解析】　在双原子分子中没有键角，故C错；当其键能越大，键长越短时，分子越稳定，故A

对，B错；D中σ键的重叠程度要大于π键的，故σ键的键能要大于π键的。

11.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(　　)

A． HCl     B． HBr     C． H2      D． Br2

【答案】D

【解析】分子中共价键键能越大，键长越短，键越牢固，分子越稳定。                                                                     

12.（多选）H2S分子中两个共价键的夹角接近90°，其原因是(　　)

A． 共价键的饱和性

B． S原子电子排布

C． 共价键的方向性

D． S原子中p轨道的形状

【答案】CD

【解析】　S原子的价电子构型是3s23p4，有2个未成对电子，并且分布在相互垂直的3px和3py轨道中，当与2个H原子配对成键时，形成的两个共价键间夹角应接近90°，这体现了共价

键的方向性是由轨道的伸展方向决定的。                                                                 

二、填空题                                                           

13.已知某些共价键的键能、键长数据如表所示：

（1）下列推断正确的是　　　　（填字母，下同）。

A.稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI

B.氧化性：I2＞Br2＞Cl2

C.沸点：H2O＞NH3

D.还原性：HI＞HBr＞HCl＞HF

（2）下列有关推断正确的是　　　　。

A.同种元素原子形成的共价键的稳定性：三键＞双键＞单键

B.同种元素原子形成的双键的键能一定小于单键的2倍

C.键长越短，键能一定越大

（3）在HX（X＝F、Cl、Br、I）分子中，键长最短的是　　　　，最长的是　　　　；O—O键的键长　　　　（填“大于”“小于”或“等于”）O===O键的键长。

【答案】（1）ACD　（2）A　（3）HF　HI　大于

【解析】（1）根据表中数据知，同主族元素从上至下气态氢化物的键能逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；H2O在常温下为液态，NH3在常温下为气态，则H2O的沸点比NH3的高，C项正确；还原性与得失电子能力有关，还原性：HI＞HBr＞HCl＞HF，D项正确。（2）键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，由表中碳碳键的数据知A项正确；由O—O键、O===O键的键能知，B项错误；C—H键的键长大于N—H键的键长，但是N—H键的键能反而较小，C项错误。

14.据报道，科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60，已知N60分子中每个氮原子均以N—N键结合三个N原子而形成8电子稳定结构。已知N—N键键能为159 kJ·mol－1，试回答下列问题：

(1)根据上述信息推测N60的结构特点：_________________________________________________________。

(2)1 mol N60分解成N2时吸收或放出的热量是____kJ。(已知N≡N的键能为946 kJ·mol－1)

(3)由(2)列举N60的一些用途：_________________________________________________________________。

(4)若N60分子中只含x个五边形和y个六边形，则x＝________，y＝____________。(已知：多面体中，棱边数＝顶点数＋面数－2)

(5)∠NNN＝________。

【答案】　(1)全部为N—N单键，共90个N—N单键构成一个N60　(2)14070　(3)N60可作炸药　(4)12    20　(5)108°或120°

【解析】　(1)N60中化学键全部为N—N单键，共有个，即由90个N—N键构成一个N60分子。

(2)ΔH＝30×946 kJ·mol－1－90×159 kJ·mol－1＝14 070 kJ·mol－1。

(3)由于N60分解成N2时放出大量的热量，故可制作高能炸药。

(4)N60的多面体分子共有90条棱边(N—N键)，则可得方程式：，根据多面体欧拉定律可得方程式：60＋(x＋y)－90＝2，解上述方程式得x＝12，y＝20。

(5)∠NNN有两种，一种为正五边形夹角，另一种为正六边形夹角。

15.某些化学键的键能如下表所示(单位kJ·mol－1)：

(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出的热量为____kJ。

(2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的是________。

A．Cl2>Br2>I2　　　　　B．I2>Br2>Cl2

预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在足量Cl2中燃烧放热________________(填“多”或“少”)。

【答案】　(1)184.9　(2)A　多

【解析】由题中键能数据求反应热：

H2＋Cl2===2HCl

ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－2×431.8 kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1

H2＋Br2===2HBr

ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋193.7 kJ·mol－1－2×366 kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1

H2＋I2==2HI

ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋152.7 kJ·mol－1－2×298.7 kJ·mol－1＝－8.7 kJ·mol－1

16.氮是地球上极为丰富的元素。

(1)Li3N晶体中氮以N3－形式存在，基态N3－的电子排布式为________________。

(2)N≡N的键能为945 kJ·mol－1，N—N单键的键能为247  kJ·mol－1，计算说明N2中的________键比____________________________________________________________键稳定(填“σ”或“π”)。

【答案】　(1)1s22s22p6　(2)π　σ

【解析】　(1)由Li3N晶体中氮以N3－形式存在，则N3－的最外层应达到8电子，即电子排布式为1s22s22p6。

(2)N≡N中有两个π键和一个σ键，而N—N键为σ键，键能为247 kJ·mol－1，由N≡N的键能为945  kJ·mol－1，则π键键能为

＝349  kJ·mol－1。