化学第一节 共价键导学案

这是一份化学第一节 共价键导学案，共18页。

第一节　共价键
[明确学习目标]　1.能从微观角度分析形成共价键的微粒、类型，能辨识物质中含有的共价键类型——σ键、π键及其成键方式。2.了解共价键的键参数——键能、键角、键长及其对物质性质的影响。




1.共价键
(1)定义：原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。
(2)特征：共价键具有饱和性和方向性。
(3)共价键类型(按成键原子轨道的重叠方式分类)
①σ键

形成
成键原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠而形成
类型
s­s型

s­p型

p­p型

特征
①以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称；
②σ键的强度较大

②π键

形成
由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成
p­p型

特征
①π键的电子云具有镜面对称性，即每个π键的电子云由两块组成，分别位于由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；
②π键一般不如σ键牢固，较易断裂

2.键参数——键能、键长、键角
(1)键能及其应用
①定义：气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量叫键能。单位为：kJ·mol－1。
②应用：衡量共价键的强弱，估算化学反应热效应。
(2)键长及其应用
①定义：构成化学键的两个原子的核间距。
②应用：衡量共价键强弱的另一个参数，即键越长，键能越小，键越弱。
(3)键角及其应用
①定义：多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。
②应用：描述分子空间结构的重要参数。


1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)π键是由两个p轨道“头碰头”重叠形成的。(　　)
(2)σ键是轴对称而π键是镜面对称。(　　)
(3)一般来说，σ键比π键强度大，更稳定。(　　)
(4)键能越大，表示该分子越容易受热分解。(　　)
(5)在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长。(　　)
(6)双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定。(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×
解析　(1)原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为σ键，以“肩并肩”方式相互重叠形成的共价键为π键。
(4)键能越大，分子越稳定。
(5)形成共价键的两个原子之间的核间距叫键长。
(6)当共价键键能越大、键长越短时，分子越稳定。
2.下列说法正确的是(　　)
A.p轨道之间以“肩并肩”方式重叠可形成σ键
B.p轨道之间以“头碰头”方式重叠可形成π键
C.s轨道和p轨道以“头碰头”方式重叠可形成σ键
D.共价健是由两个原子轨道以“头碰头”方式重叠形成的
答案　C
解析　A项，应形成π键；B项，应形成σ键；C项，“头碰头”重叠即形成σ键；D项，形成共价键的两原子轨道既可“肩并肩”重叠又可“头碰头”重叠。
3.关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是(　　)
A.键角是描述分子立体结构的重要参数
B.键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关
C.键能越大，键长越长，共价化合物越稳定
D.键角的大小与键能的大小无关
答案　C
解析　键长越短，键能越大，共价键越稳定。
4.用“>”或“<”填空：
(1)键长：N—N________N===N；
(2)键能：2E(C—C)________E(C===C)；
(3)键角：CO2________H2O。
答案　(1)>　(2)>　(3)>
解析　(1)键长越短，键能越大，双键的键能大于单键，则双键的键长小于单键，即键长：N—N>N===N。
(2)键长越短，键能越大，双键的键能大于单键键能但小于单键键能的2倍，即2E(C—C)>E(C===C)。
(3)二氧化碳为直线形结构，键角为180°，H2O为V形结构，键角为105°，键角：CO2>H2O。
5.在下列6种物质中：①N2，②CO2，③CH2Cl2，④C2H4，⑤CaCl2，⑥Na2O2，既含离子键又含共价键的化合物是________，只存在σ键的分子是________，1个分子中只存在1个π键的分子是________。
答案　⑥　③　④
解析　①N2是含有三键的单质分子；②CO2是含有碳氧双键的共价化合物；③CH2Cl2是只含单键的共价化合物；④C2H4分子中含有单键和双键；⑤CaCl2中只有离子键；⑥Na2O2是由离子键和共价键构成的离子化合物。因此既含离子键又含共价键的化合物是过氧化钠，只存在σ键的分子是CH2Cl2,1个分子中只存在1个π键的分子是乙烯。


知识点一　共价键的特征和分子中的σ、π键


1.共价键的特征
(1)当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，电子出现在两原子核间的概率增大，体系的能量降低。
(2)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。
(3)共价键的方向性决定了分子的空间结构。但并不是所有共价键都具有方向性，如两个s轨道重叠形成共价键时就没有方向性。
2.σ键和π键的比较


σ键
π键
概念
未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠形成的共价键
未成对电子的原子轨道采取“肩并肩”的方式重叠形成的共价键
类型
s－s σ键、s－p σ键、p－p σ键
p－p π键
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
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
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

3.乙烷、乙烯、乙炔分子中的σ、π键
(1)乙烷
乙烷的结构简式是CH3CH3，在乙烷分子中，每个碳原子与3个氢原子形成3个σ键，2个碳原子之间形成1个σ键，所以乙烷分子中共有7个σ键。
(2)乙烯
乙烯的结构简式是CH2===CH2，在乙烯分子中，每个碳原子与2个氢原子形成2个σ键，2个碳原子之间形成1个σ键和1个π键，所以乙烯分子中共有5个σ键和1个π键。
(3)乙炔
乙炔的结构简式是CHCH，在乙炔分子中，每个碳原子与1个氢原子形成1个σ键，2个碳原子之间形成1个σ键和2个π键，所以乙炔分子中共有3个σ键和2个π键。





[解析]　σ键比π键更稳定，A错误；s－s σ键无方向性，B错误；原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为σ键，C错误；两个原子之间形成共价键时，单键为σ键，双键和三键中只有一个σ键，D正确。
[答案]　D
[方法]　分子中σ键和π键的判断方法
(1)根据成键原子的价层电子数来判断能形成几个共用电子对。如果只形成一个共用电子对，则该共价键一定是σ键；如果形成多个共用电子对，则先形成1个σ键，另外的原子轨道形成π键。
(2)一般规律：共价单键是σ键；共价双键中有一个σ键，另一个是π键；共价三键中有一个σ键，另两个是π键。
[练1]　共价键具有饱和性和方向性，下列关于共价键这两个特征的叙述中，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.共价键的方向性是由成键原子的轨道的方向性决定的
C.共价键的饱和性决定了分子内部的原子的数量关系
D.共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关
答案　D
解析　原子的未成对电子配对成键后，一般就不再与其他原子的未成对电子配对成键了，故原子的未成对电子数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，故A、C正确；形成共价键时，原子轨道重叠的程度越大越好，为了达到原子轨道的最大重叠程度，成键的方向与原子轨道的伸展方向就存在着必然的联系，故B正确。
[练2]　已知碳的氧化物可以制备尿素、乙烯脲等，其中乙烯脲可用于制备树脂、增塑剂、喷漆、胶黏剂等。

(1)乙烯脲中含σ键与π键数目之比为________。
(2)尿素分子中σ键与π键的数目之比为________。
答案　(1)12∶1　(2)7∶1
解析　单键为σ键，双键中含1个σ键、1个π键；1个乙烯脲分子中含12个σ键、1个π键，故σ键与π键数目之比为12∶1；1个尿素分子中含7个σ键、1个π键，故σ键与π键的数目之比为7∶1。

知识点二　键参数及其应用

像“键能”“键长”和“键角”这些表明化学键性质的物理量，通常称为“键参数”。
1.键能
(1)定义：通常是指298.15 K、100 kPa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原子所吸收的能量称为A—B键的键能；用EA—B表示，A、B可以相同，也可以不同。其单位是kJ·mol－1。
(2)应用：①键能的大小可以定量地表示化学键的强弱程度。键能越大，断开时需要的能量就越多，这个化学键就越牢固；反之，键能越小，这个化学键就越不牢固。
②可以判断结构相似的分子的相对稳定性。一般来说，结构相似的分子中，化学键的键能越大，分子越稳定。如EH—F>EH—Cl>EH—Br>EH—I，则稳定性：HF>HCl>HBr>HI。
③判断化学反应过程中的能量变化。旧化学键断裂吸收的能量之和与新化学键形成放出的能量之和的相对大小决定着化学反应中的能量变化。
焓变与键能的关系：ΔH＝∑反应物的键能－∑生成物的键能。ΔH<0时，该反应为放热反应；ΔH>0时，该反应为吸热反应。
2.键长
(1)定义：两个成键原子的原子核间的距离叫做该化学键的键长。
如在氯气分子中，两个氯原子的原子核间的距离(简称核间距)就是Cl—Cl键的键长。同样，在氯化氢分子中，氢原子与氯原子的核间距，就是H—Cl键的键长。
(2)键长与键的稳定性的关系：一般而言，键长越短，共价键越稳定。
(3)键长与分子空间结构的关系：键长是影响分子空间结构的因素之一。如CH4分子的空间结构为正四面体形，而CH3Cl分子的空间结构只是四面体形而不是正四面体形，原因是C—H键和C—Cl键的键长不相等。
(4)定性判断键长的方法
①根据原子半径进行判断。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。如键长：H—I>H—Cl>H—F；Br—Br>Cl—Cl>F—F；Si—Si>Si—C>C—C。
②根据共用电子对数判断。就相同的两原子形成的共价键而言，单键键长>双键键长>三键键长。如键长：C—C>C===C>C≡C。
3.键角
(1)定义：在多原子分子中，两个化学键的夹角叫做键角。
(2)应用：键角常用于描述多原子分子的空间结构。
(3)常见分子中的键角

分子空间结构
键角
实例
正四面体形
109°28′
CH4、CCl4
60°
白磷(P4)
平面三角形
120°
SO3、BF3
三角锥形
107°
NH3
V形
105°
H2O
直线形
180°
CO2、CS2、CHCH

说明：多原子分子的键角是一定的，表明共价键具有方向性。


[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错误；水分子呈V形，键角为105°，C错误；H—O键的键能为467 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467 kJ,18 g H2O即1 mol H2O中含2 mol H—O键，断开时需吸收2×467 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错误。
[答案]　A
[方法]　键参数的应用
(1)由键能可推断物质的稳定性，键能越大，物质的稳定性越强。
(2)由键能数据可判断反应放热或吸热。因为化学反应过程是断旧键成新键的过程，根据断键过程吸收的总能量和成键过程放出的总能量的差值即可判断。
(3)由键长和键角判断分子的空间结构。
[练3]　下列说法中正确的是(　　)
A.分子的结构是由键角决定的
B.H2O分子中的两个O—H键的键角为180°
C.CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X键的键长、键角均相等
D.共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定
答案　D
解析　分子的结构不仅与键角有关，还与键长等有关，A错误；H2O呈V形，H2O分子中的H—O—H键角为105°，B错误；CF4、CCl4、CBr4、CI4的键长不相等，键长：C—F [练4]　下列说法正确的是(　　)
A.在分子中，两个成键原子的原子间的距离叫做键长
B.键长：N—H键>P—H键
C.H—Cl键的键能为431 kJ/mol，H—I键的键能为297 kJ/mol，这可以说明HCl分子比HI分子稳定
D.键能越大，含有该键的物质越容易分解
答案　C
解析　两个成键原子的原子核间的距离叫做该化学键的键长，A错误；成键原子的半径越大，键长越长，原子半径：P>N，键长：P—H键>N—H键，B错误；键能越大，含有该键的物质越稳定，越不易分解，C正确，D错误。

知识拓展
共价键的形成条件
一般非金属元素的原子之间通过共价键结合。
如非金属气态氢化物、水、酸、非金属氧化物等物质中的元素都以共价键结合。
共价键既可存在于非金属单质、共价化合物中，也可存在于离子化合物中(例如，氢氧化钠、过氧化钠、硫酸钾等)。
说明：①电负性相同或相差很小的非金属元素原子之间形成共价键。②一般成键原子有未成对电子。③成键原子的原子轨道在空间重叠。
本课归纳总结
　　


1.下列有关共价键的形成的说法错误的是(　　)
A.原子间形成共价键，体系的能量降低
B.原子间形成共价键后，若原子核间距离更近时，体系的能量会更低
C.原子间形成共价键时，电子云在空间部分重叠
D.共用电子在形成共价键的原子核之间区域出现的概率较大
答案　B
解析　原子间形成共价键后，体系能量降低；若形成共价键后，原子核间距离更近，体系能量增大，A正确，B错误。形成共价键，电子云在空间一定会部分重叠，且共用电子在原子核间区域出现的概率较大，C、D正确。
2.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热量
C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的热量
D.形成1个N—H键所放出的热量
答案　C
解析　N—H键的键能是形成1 mol N—H键放出的能量或拆开1 mol N—H键所吸收的能量，不是形成1个N—H键释放的能量。1 mol NH3中含有3 mol N—H键，拆开1 mol NH3中的N—H键或形成1 mol NH3中的N—H键吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。
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键是极性共价键
C.三个B—F键的键能相同
D.三个B—F键的键长相等
答案　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.下列事实不能用键能的大小来解释的是(　　)
A.氮元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定
B.稀有气体一般难发生反应
C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
D.HF比H2O稳定
答案　B
解析　由于N2分子中存在氮氮三键，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，其氢化物中化学键的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性HF>HCl>HBr>HI；由于H—F键的键能大于H—O键，所以稳定性HF>H2O。
5.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
答案　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；原子形成分子时，原子轨道优先以“头碰头”的方式重叠，则先形成σ键，可能形成π键，故B正确；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，如氢原子，故C正确；两原子成键时，优先形成σ键，可能形成π键，则在分子中，存在π键时一定存在σ键，故D错误。
6.下列关于乙烯分子结构的说法错误的是(　　)
A.每个碳原子形成3个σ键和1个π键
B.乙烯分子中含有极性键和非极性键
C.乙烯分子中碳碳双键的键长比乙烷分子中碳碳单键的键长短
D.乙烯分子中碳碳双键的键能是乙烷分子中碳碳单键的键能的两倍
答案　D
解析　乙烯的结构简式是CH2===CH2，每个碳原子分别与2个氢原子形成了2个σ键。2个碳原子之间形成1个σ键和1个π键，即每个碳原子形成3个σ键和1个π键，A正确；碳碳双键是非极性键，而C—H键是极性键，B正确；碳碳双键之间有2对共用电子，而碳碳单键之间有1对共用电子，显然前者中2个碳原子之间的作用力大，键长短，C正确；乙烯分子中碳碳双键的键能不等于乙烷分子中碳碳单键的键能的2倍，而是比2倍略小，D错误。
7.某些共价键的键能数据如下：(单位：kJ·mol－1)

共价键
H—H
Cl—Cl
Br—Br
H—Cl
H—I
键能
436
243
193
431
297
共价键
I—I
N N
H—O
H—N

键能
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分子中，最稳定的是________(填物质的化学式，下同)，最不稳定的是________。
(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　(3)－183 kJ·mol－1
解析　(1)考查的是键能的定义。
(2)比较这些共价键键能的数值可知，NN键的键能最大，I—I键的键能最小，所以N2分子最稳定，I2分子最不稳定。
(3)在反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)中，有1 mol H—H键和1 mol Cl—Cl键断裂，共吸收能量436 kJ＋243 kJ＝679 kJ，形成2 mol H—Cl键共放出能量431 kJ×2＝862 kJ，放出的能量大于吸收的能量，所以该反应为放热反应，ΔH＝679 kJ·mol－1－862 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1。

课时作业
一、选择题(本题共7小题，每小题只有1个选项符合题意)
1. 如图是氢分子的电子云重叠示意图。以下说法中错误的是(　　)

A.图中电子云重叠意味着电子在核间出现的概率增大
B.氢原子核外的s轨道重叠形成共价键
C.氢原子的核外电子呈云雾状，在两核间分布得浓一些，将两核吸引
D.氢原子之间形成s－s σ键
答案　C
解析　电子云重叠说明电子在核间出现的概率增大，A正确；两个H原子之间形成s－s σ键，B、D正确；电子云是对核外电子运动状态的形象化描述，原子间通过共用电子对(即电子云重叠)形成共价键，C不正确。
2.下列不属于共价键成键因素的是(　　)
A.电子在两原子核之间高概率出现
B.未成对电子必须配对
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
答案　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，体系的能量越低；原子的体积大小与能否形成共价键无必然联系。
3.下列说法不正确的是(　　)
A.键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂
B.成键的两原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定
C.破坏化学键时消耗能量，而形成化学键时释放能量
D.键能、键长只能定性地分析化学键的强弱
答案　A
解析　键能越大，断开该键所需的能量越多，化学键越牢固，性质越稳定，故A错误。
4.下列有关共价键的键参数的说法不正确的是(　　)
A.CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大
B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长
C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小
D.分子中共价键的键能越大，分子的熔、沸点越高
答案　D
解析　三者的键角分别为109°28′、120°、180°，依次增大，A正确；因为F、Cl、Br的原子半径依次增大，故与H形成共价键的键长依次增长，B正确；O、S、Se的原子半径依次增大，故与H形成共价键的键长依次增长，键能依次减小，C正确；分子的熔、沸点与共价键的键能无关，D错误。
5.已知通常分子中所含化学键的键能越大，分子越稳定。参考下表中化学键的键能数据，判断下列分子中，受热时最不稳定的是(　　)

化学键
H—H
H—Cl
H—Br
H—I
键能/kJ·mol－1
436.0
431.8
366
298.7

A.氢气 B．氯化氢
C.溴化氢 D．碘化氢
答案　D
解析　H—I键的键能最小，分子最不稳定。
6.关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是(　　)
A.键长越长，键能越小，共价化合物越稳定
B.通过反应物和生成物分子中键能数据可以粗略预测反应热的大小
C.键角是描述多原子分子空间结构(分子形状)的重要参数
D.同种原子间形成的共价键键长长短总是遵循：三键<双键<单键
答案　A
解析　键长越长，键能越小，共价化合物越不稳定，故A错误；反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，所以通过反应物和生成物分子中键能数据可以粗略预测反应热的大小，故B正确；键长和键角常被用来描述分子的空间结构，键角是描述分子空间结构的重要参数，故C正确；同种原子间形成的共价键键能越大，核间距越小，键长越短，则键长：三键<双键<单键，故D正确。
7.下列物质分子中既有σ键，又有π键的是(　　)
①HCl　②H2O　③N2　④C2H2　⑤C2H4
A.①②③ B．③④⑤ C．①③ D．④⑤
答案　B
解析　①HCl分子中只有共价单键，则只有σ键；②H2O分子中只有共价单键，则只有σ键；③N2分子中氮氮三键有1个σ键和2个π键；④C2H2分子中含碳碳三键，三键中有1个σ键和2个π键；⑤C2H4分子中含碳碳双键，双键中有1个σ键和1个π键；则分子中既有σ键，又有π键的是③④⑤，故选B。
二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)
8.下列说法正确的是(　　)
A.并非所有的共价键都有方向性
B.H2O与H2S的空间结构一样是由共价键的饱和性决定的
C.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
D.两原子轨道发生重叠后，电子出现在两核间的概率增大
答案　AD
解析　H2分子中H原子的s轨道为球形，无方向性，所以形成的s－s σ键没有方向性，A正确；H2O、H2S空间结构一样，是由共价键的方向性决定的，B错误；Cl最外层有7个电子，只能形成1个Cl—Cl键，形成Cl2，S最外层有6个电子，只能结合2个H，形成H2S分子，由共价键的饱和性决定，C错误；共价键形成时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠，所以两原子轨道发生重叠后，电子在两核间出现的概率增大，D正确。
9.下列说法正确的是(　　)
A.σ键比π键重叠程度大，所以C2H4中σ键强于π键
B.两个原子间可能只形成π键
C.气体单质分子中，一定有σ键，可能有π键
D.HClO分子中有s－p σ键和p－p π键
答案　A
解析　σ键的原子轨道采用“头碰头”方式重叠成键，π键的原子轨道采用“肩并肩”方式重叠成键，前者比后者重叠程度大，所以C2H4中σ键强于π键，A正确；π键不能单独存在，只能与σ键共存，B错误；稀有气体单质是单原子分子，没有σ键也没有π键，C错误；HClO分子的结构为H—O—Cl，H—O间为s－p σ键，O—Cl间为p－p σ键，D错误。
10.已知一定条件下断裂或形成某些化学键的能量关系如下表：

断裂或形成的化学键
能量数据
断裂1 mol H2分子中的化学键
吸收能量436 kJ
断裂1 mol Cl2分子中的化学键
吸收能量243 kJ
形成1 mol HCl分子中的化学键
释放能量431 kJ

对于反应：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，下列说法正确的是(　　)
A.该反应的反应热ΔH>0
B.生成1 mol HCl时反应放热91.5 kJ
C.氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键更牢固
D.相同条件下，氢气分子具有的能量高于氯气分子具有的能量
答案　BC
解析　由题表中数据可知，H—H键键能>Cl—Cl键键能，键能越大，键越牢固，分子具有的能量越低，C正确，D错误；生成1 mol HCl时的ΔH＝×(EH—H＋ECl—Cl－2EH—Cl)＝×(436＋243－431×2)＝－91.5 kJ·mol－1，故A错误，B正确。
11.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
O
O
O2
O
键长/10－12m
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.键长越长，键能越小
B.成键所用的电子数越多，键能越大
C.成键所用的电子数越少，键能越大
D.成键时共用电子对越偏移，键能越大
答案　A
解析　根据表中数据以及键能大小的顺序是w>z>y>x，可知键长越长，键能越小，A正确；O2和O成键所用电子数均为4，但键能不同，B、C错误；这些微粒都是由相同的原子组成，共用电子对无偏移，D错误。
三、非选择题(本题共3小题)
12.有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(CHN)。
(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________。
答案　(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。
13.已知键能、键长部分数据如下表：

共价键
键能(kJ·mol－1)
键长(pm)
Cl—Cl
242.7
198
Br—Br
193.7
228
I—I
152.7
267
H—F
568

H—Cl
431.8

H—Br
366

H—I
298.7

H—O
462.8
96
C—C
347.7
154
C===C
615
133
CC
812
120
C—H
413.4
109
N—H
390.8
101
N===O
607

O—O
142

O===O
497.3


(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.还原性：HI>HBr>HCl>HF
(2)下列有关推断正确的是________。
A.同种元素形成的共价键，稳定性：三键>双键>单键
B.同种元素形成双键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)AC　(2)A　(3)HF　HI　大于
解析　(1)根据表中数据，同主族气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A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错误；还原性与失电子能力有关，还原性：HI>HBr>HCl>HF，C正确。
(2)由碳碳键的数据知，A正确；由O—O键、O===O键的键能知，B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错误。
14.下表是一些键能数据(kJ·mol－1)：

共价键
键能
共价键
键能
共价键
键能
共价键
键能
H—H
436
Cl—Cl
243
H—Cl
432
H—O
467
S===S
255
H—S
339
C—F
427
C—O
347
C—Cl
330
C—I
218
H—F
565



回答下列问题。
(1)由表中数据能否得出这样的结论：
①半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)，________(填“能”或“不能”)；

②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固，________(填“能”或“不能”)。能否从数据中找出一些规律，请写出一条：____________________________
_____________________________________________________________________。
试预测C—Br键的键能范围：________ (2)由热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－185 kJ·mol－1并结合上表数据可推知一个化学反应的反应热(设反应物和生成物均为气态)与反应物和生成物的键能之间的关系是___________________________________________
_____________________________________________________________________；
由热化学方程式2H2(g)＋S2(s)===2H2S(g)　ΔH＝－224.5 kJ·mol－1和表中数值可计算出1 mol S2(s)变为1 mol S2(g)时将________(填“吸收”或“放出”)________kJ的热量。
答案　(1)①不能　②不能　同主族元素原子与相同原子结合形成共价键时，该主族元素原子半径越小，共价键越牢固　218 kJ·mol－1　330 kJ·mol－1
(2)化学反应的反应热等于反应物的键能之和与生成物的键能之和的差　吸收　4.5
解析　(1)同类型的共价键的键能可以进行比较，不同类型的不能进行比较；由于C—F键、C—Cl键、C—Br键和C—I键的类型相似，可以通过原子半径进行比较，F、Cl、Br、I的半径依次增大，C—F键、C—Cl键、C—Br键和C—I键键长依次增大，键能依次减小。
(2)化学反应的实质是旧键的断裂与新键的形成的过程。化学键的断裂要吸收热量，形成新键要放出热量，从而可以得出它们之间的关系。根据键能可以计算S2(g)＋2H2(g)===2H2S(g)的反应热：ΔH＝2×436 kJ·mol－1＋255 kJ·mol－1－4×339 kJ·mol－1＝－229 kJ·mol－1。结合已知热化学方程式知，1 mol S2(s)转化为1 mol S2(g)需要吸收4.5 kJ热量。