高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 共价键练习题

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第2课时 键参数——键能、键长与键角
一、选择题
1．（2023·山东微山县第二中学高二阶段练习）根据下表中所列键能数据，判断下列分子中，最不稳定的分子是
A．HClB．HBrC．H2D．Br2
【答案】D
【解析】分子中，键能越小，分子越不稳定，从表中读出键能最小的是溴，故选D项。
2．（2022·安徽青阳第一中学高二阶段练习）根据键能数据(H－Cl 431 kJ·ml－1，H－I 297 kJ·ml－1)，可得出的结论是
A．溶于水时，HI比HCl更容易电离
B．HI比HCl熔沸点高
C．HI比HCl稳定
D．拆开等物质的量的HI和HCl，HI消耗的能量多
【答案】A
【解析】A项，溶于水时，HI、HCl分子内的共价键被破坏，由于H－Cl的键能大于H－I的键能，所以HI比HCl更容易电离，符合题意；B项，HI、HCl熔化和气化时，并没有破坏共价键，所以HI比HCl沸点高与键能无关，不符合题意；C项，由于H－Cl的键能大于H－I的键能，所以HI不如HCl稳定，不符合题意；D项，拆开等物质的量的HI和HCl，由于HCl的键能大，所以HCl消耗的能量多，不符合题意。
3．（2022·重庆高二阶段练习）关于共价键，下列说法正确的是
A．H－Cl键的键能为431.8 kJ·ml－1，H－Br键的键能为366 kJ·ml－1，这可以说明HCl比HBr分子稳定
B．共价键都具有方向性
C．在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长
D．键能越大，表示该分子越容易受热分解
【答案】A
【解析】A项，键能越大，化合物越稳定，正确；B项，H的1s电子为球形对称，s－s电子重叠没有方向性，则H－H键无方向性，错误；C项，键长是分子中两个成键原子的核间平均距离，不是两个成键的原子间的距离，错误；D项，键能越大，表示该分子越难受热分解，错误。
4．（2022·广东广州市真光中学高二阶段练习）关于键长、键能、键角，下列说法错误的是
A．键角是描述分子空间结构的重要参数
B．键长是形成共价键的两原子的核间距
C．键能：H－I＞H－Br＞H－Cl
D．键角的大小与键长、键能的大小无关
【答案】C
【解析】A项，键角是描述分子空间构型的重要参数，如直线形分子键角180°，正四面体形分子的键角为109°28′，正确；B项，键长是表示形成共价键的两原子的核间距，正确；C项，键长越大，键能越小，因为原子半径大小为：I＞Br＞Cl，所以键长大小：H—I＞H—Br＞H—Cl，键能大小为：H—I＜H—Br＜H—Cl，错误；D项，键角大小取决于成键原子原子轨道的夹角，与键长、键能无关，正确。
5．（2023·北京朝阳高三统考期末）已知某些化学键键能如下，下列说法不正确的是
A．根据键能可估算反应H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)的ΔH＝－185 kJ·ml－1
B．根据原子半径可知键长：H－Cl＜H－Br，进而推测a＜432
C．H2(g)与Br2(g)反应生成2 ml HBr(g)时，放出热量小于185 kJ
D．常温下Cl2和Br2的状态不同，与Cl－Cl和Br－Br的键能有关
【答案】D
【解析】A项，根据反应热＝反应物总键能－生成物总键能，则：H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)中有：ΔH＝436 kJ·ml－1＋243 kJ·ml－1－2×432 kJ·ml－1＝－185 kJ·ml－1，正确；B项，Cl原子半径小于Br原子，H—Cl键的键长比H—Br键长短，H—Cl键的键能比H—Br键大，进而推测a＜432，正确；C项，键能Cl－Cl＞Br－Br，反应生成HBr比生成HCl更难，放出的热量更低，故生成2 ml HBr(g)时，放出热量小于185 kJ，正确；D项，Cl－Cl键能大于Br－Br键能，说明Cl2分子比Br2分子稳定，破坏的是共价键，而状态由分子间作用力决定，不正确。
6．（2022·黑龙江大庆·高二校考期中）NH3分子的空间结构是三角锥形结构而不是平面正三角形结构，最充分的理由是
A．NH3分子内3个N—H键长均相等
B．NH3分子内3个价键的键角和键长均相等
C．NH3分子内3个N—H的键长相等，键角都等于107°
D．NH3分子内3个N—H的键长相等，键角都等于120°
【答案】C
【解析】NH3分子内的键角和键长都相等，可能有两种情况，一是平面正三角形，二是三角锥形结构。如果键角为120°，则必然为平面正三角形，故选C项。
7．（2022·吉林高二期末）能够用键能的大小作为主要依据来解释的是
A．稀有气体一般难发生化学反应
B．CH4分子比SiH4稳定
C．常温常压下氯气呈气态而溴单质星液态
D．C－H键的键能为413.4 kJ·ml－1，解离1 ml CH4分子中C－H，需要放出能量为4×413.4 kJ
【答案】B
【解析】A项，稀有气体为单原子分子，原子最外层为2或8电子稳定结构，一般难发生化学反应，与键能无关，错误；B项，碳原子半径小于硅原子半径，碳氢键键能大于硅氢键，故CH4分子比SiH4稳定，正确；C项，氯气相对分子质量小于溴单质，分子间作用力小，熔沸点低，故氯气呈气态而溴单质呈液态，与键能无关，错误；D项，断键需要吸收能量，而不是放出能量，错误。
8．（2022·陕西西安高二期末）关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是
A．键长越长，键能越大，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．键角是确定多分子立体结构的重要参数
D．同种原子间形成的共价键键长：三键＜双键＜单键
【答案】A
【解析】A项，键长越长，键能越小，共价化合物越不稳定，键能越大，键长越短，共价化合物越稳定，错误；B项，反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能，则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，正确；C项，键长和键角常被用来描述分子的空间构型，键角是描述分子立体结构的重要参数，正确；D项，原子间键能越大，核间距越小，键长越短，键能的一般关系为：三键＞双键＞单键，则键长：三键＜双键＜单键，正确。
9．（2022·广东广州高二校联考期中改编）下列关于共价键及其键参数的叙述不正确的是
A．键角是两个相邻共价键之间的夹角，说明共价键有方向性
B．成键原子始终处于振动之中，键长是成键原子处于平衡位置时的核间距
C．共价键是通过原子轨道重叠并共用电子对而形成的，所以共价键有饱和性
D．C＝C键的键能是C—C键的2倍
【答案】D
【解析】A项，电子云的重叠只能按一定的方向进行，共价键有方向性，除去s轨道外其它原子轨道如p、d等轨道都有一定的伸展方向，沿轨道方向重叠可产生最大重叠，形成的键最稳定，所以分子内两个共价键之间存在键角，正确；B项，键长是两个成键原子的平均核间距离，是成键原子处于平衡位置时的核间距，正确；C项，共价键是原子之间强烈的相互作用，通过原子轨道重叠并共用电子对而形成的，共价键有方向性和饱和性，正确；D项，C＝C键含有1个σ键和1个π键，C—C键为σ键，C＝C键的键能小于C—C键键能的2倍，错误。
10．（2023·天津河西高二天津市新华中学校考期末）下列说法中，错误的是
A．键能是衡量化学键稳定性的参数之一，键能越大，则化学键就越牢固
B．键长与共价键的稳定性没有关系
C．键角是两个相邻共价键之间的夹角，说明共价键有方向性
D．共价键是通过原子轨道重叠并共用电子对而形成的，所以共价键有饱和性
【答案】B
【解析】A项，键能指气态基态原子形成1 ml化学键释放的最低能量，键能越大，意味着化学键越稳定，越不容易被打断，正确；B项，键长是形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，往往键能越大，共价键越稳定，错误；C项，相邻两个共价键之间的夹角称为键角，多原子分子的键角一定，说明共价键具有方向性，正确；D项，元素的原子形成共价键时，当一个原子的所有未成对电子和另一些原子中自旋方向相反的未成对电子配对成键后，就不再跟其它原子的未成对电子配对成键，例如H2O分子中，O原子有两个未成对电子，它只能跟两个H原子的未成对电子配对，因此，共价键具有饱和性，正确。
11．（2022·湖北高二校联考期中）下列有关说法不正确的是
A．CH4、NH3、CO2分子中的键角依次增大
B．HCl、HBr、HI分子中的键长依次增大
C．H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小
D．H2O、PH3、SiH4分子的稳定性依次减弱
【答案】A
【解析】A项，CH4、NH3、CO2分别为正四面体形(109°28′)、三角锥形(107°)、直线形(180°)，错误；B项，原子半径越大，形成的共价键的键长越大，Cl、Br、I的原子半径依次增大，所以与H形成的共价键的键长依次增大，正确；C项，非金属性越强，形成的共价键越稳定，共价键的键能越大，则H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小，正确；D项，非金属性O＞P＞Si，则简单氢化物的稳定性：H2O＞PH3＞SiH4，正确。
12．（2022·甘肃金昌高二永昌县第一高级中学校考期中）键能是指气态基态原子形成1 ml化学键释放的能量或断裂1 ml化学键吸收的能量(单位为kJ·ml－1)。下表列出了部分键能的数据，试计算N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH是
A．－990.6 kJ·ml－1B．＋990.6 kJ·ml－1
C．－92.4 kJ·ml－1D．－208.0 kJ·ml－1
【答案】C
【解析】用键能计算：ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和则：ΔH＝945.6 kJ·ml－1＋436 kJ·ml－1×3－391 kJ·ml－1×6＝－92.4 kJ·ml－1。C项符合题意。
13．（2022·四川资阳高二校考阶段练习）某些化学键的键能如下：
下列说法正确的是
A．1 ml H2分别与Cl2、Br2、I2反应，则在碘中完全反应放出的热量最多
B．1 ml H2与足量的Cl2完全反应，放出的热量是248 kJ
C．H－F键的键能大于431 kJ·ml－1
D．稳定性最强的是H－Cl键
【答案】C
【解析】A项，1 ml H2分别与Cl2、Br2、I2反应，生成2 ml HCl、HBr和HI，根据ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和可知，生成2 ml HCl放热183 kJ，生成2 ml HBr放热83 kJ，生成2 ml HI放热11 kJ，则在Cl2中完全反应放出的热量最多，错误；B项，1 ml H2与足量的Cl2完全反应，放出热量431 kJ×2－436 kJ－243 kJ＝183 kJ，错误；C项，原子半径Cl＞F，则键长H－F＜H－Cl，共价键键长越短，键能越大，则H－F键的键能大于431 kJ·ml－1，正确；D项，根据C中分析可知，H－X键中，稳定性最强的化学键是H－F键，错误。
14．（2022·高二课时练习）科学家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 ml N—N键吸收167 kJ热量，形成1 ml N≡N键放出942 kJ热量，根据以上信息判断，下列说法正确的是
A．1 ml N4转变成N2将放出882 kJ热量
B．N—N键比N≡N键稳定
C．1 ml N4比2 ml N2的总能量低
D．N4是由极性键组成的分子
【答案】A
【解析】A项，1 ml N4转变成N2时断裂6 ml N—N键，吸收热量167 kJ×6＝1 002 kJ，形成2 ml N≡N键，放出热量942 kJ×2＝1 884 kJ，故反应过程中放出的热量为1 884 kJ－1 002 kJ＝882 kJ，正确；B项，由题给信息可知，N—N键键能为167 kJ·ml－1，N≡N键键能为942 kJ·ml－1，键能越大，共价键越稳定，错误；C项，1 ml N4反应转化为2 ml N2时放出882 kJ的热量，说明1 ml N4比2 ml N2的总能量高，错误；D项，N4中的N—N键是同一元素的原子形成的共价键，属于非极性键，错误。
15．（2022·北京丰台高二期中）氢分子形成过程中，体系能量变化如下图，下列说法中，不正确的是
A．由①到④，电子在核间区域出现的概率增大
B．由④到⑤，需要由外界提供能量
C．有催化剂存在时，若键的键长增大，则键能也增大
D．两个氢原子的核间距从无穷远到0.074 nm的过程是成键过程，对外释放能量
【答案】C
【解析】A项，共价键的本质就是高概率地出现在原子核间的电子与原子核间的电性作用，所以由①到④，电子在核间出现的概率增加，正确；B项，由④稳定状态，通过吸收能量变为⑤，因此需要由外界提供能量，正确；C项，催化剂不能改变键长和键能，错误；D项，根据能量越低越稳定，氢气是稳定的状态，因此H－H键的键长为0.074 nm，则两个氢原子的核间距从无穷远到0.074 nm的过程是成键过程，形成新键释放能量，正确。
二、填空题
16．（2022·新疆哈密高二校考期中）化学键的键能是指气态原子间形成1 ml化学键时释放的能量。如H(g)＋I(g)→H－I(g)放出297 kJ的能量，即H－I键的键能为297 kJ·ml－1，也可以理解为破坏1 ml H－I键需要吸收297 kJ的热量。下表是一些键能的数据(单位：kJ·ml－1)。
回答下列问题：
（1）一个化学反应的反应热(设反应物、生成物均为气态)与反应物和生成物中的键能之间有密切的关系。由表中数据计算下列热化学方程式中的热效应：H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) ΔH＝___________________。
（2）根据表中数据判断CCl4的稳定性________CF4的稳定性(填“大于”或“小于”)。
（3）试预测C－Br键的键能范围(填具体数值)：______________＜C－Br键的键能＜____________。
【答案】（1）－183 kJ·ml－1 （2）小于 （3）218 kJ·ml－1 330 kJ·ml－1
【解析】（1）根据键能的定义，破坏1 ml H2(g)、1 ml Cl2(g)中的共价键分别需要消耗的能量为436 kJ、243 kJ，而形成2 ml HCl(g)中的共价键放出的能量为2×431 kJ，总的结果是放出183 kJ的能量，故ΔH＝－183 kJ·ml－1；（2）根据表中数据可知，C－Cl的键能为330 kJ·ml－1，C－F的键能为427 kJ·ml－1，根据键能的定义可知键能越大越稳定，则CCl4的稳定性小于CF4的稳定性；（3）与相同原子结合时，同主族元素的原子半径越小，形成的共价键的键能越大，则C－I键的键能＜C－Br键的键能＜C－Cl键的键能，由表格数据可知，218 kJ·ml－1＜C－Br键的键能＜330 kJ·ml－1。
17．（2022·新疆昌吉州行知学校高二阶段练习）根据氢气分子的形成过程示意图(如下图)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_______。
A．氢气分子中含有一个π键
B．由①到④，电子在核间出现的几率增大
C．由④到⑤，必须消耗外界的能量
D．氢气分子中含有一个极性共价键
（3）几种常见化学键的键能如下表：
比较Si—Si键与Si—C键的键能大小：x_______(填“＞”、“＜”或“＝”)176。
【答案】（1）74 pm ①⑤②③④ （2）BC （3）＞
【解析】（1）根据能量越低越稳定，氢气是稳定的状态，因此H—H键的键长为74 pm，根据图中能量关系得到①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④；故答案为：74 pm；①⑤②③④；（2）A项，氢气分子中含氢氢单键，含有一个σ键，不含π键，错误；B项，共价键的本质就是高概率的出现在原子间的电子与原子间的电性作用，正确；C项，④已经达到稳定状态，由④到⑤核间距离进一步减小，两原子间的斥力使体系的能量迅速上升，必须消耗外界的能量，正确；D项，氢气分子是由氢原子构成，分子中含有一个非极性共价键，不含极性共价键，错误；答案选BC；（3）Si—Si键键长比Si—C键的键长长，根据键长越长，键能越小，因此键能大小可知：x＞176 kJ·ml－1；故答案为：＞。
18．（2022·四川省绵阳第一中学高二阶段练习）化学键的键能是指气态基态原子间形成1 ml化学键时释放的最低能量。如：H(g)＋I(g)＝H—I(g)＋297 kJ，即H—I键的键能为297 kJ·ml－1，也可以理解为破坏1 ml H—I键需要吸收297 kJ的热量。化学反应的发生可以看成旧化学键的破坏和新化学键的形成。
下表是一些键能数据(单位：kJ·ml－1)：
阅读上述信息，回答下列问题：
（1）根据表中数据判断CCl4的稳定性(填“大于”或“小于”)CF4的稳定性_______。试预测C－Br键的键能范围：___________＜C—Br＜键键能＜_______________
（2）结合表中数据和热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) ΔH＝Q kJ·ml－1，该反应是_________反应(填“放热”或者“吸热”)，则热化学方程式中Q的值为_______。
（3）由表中数据能否得出这样的结论：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”)。
【答案】（1）小于 218 kJ·ml－1 330 kJ·ml－1 （2）放热 －185 （3）能
【解析】（1）化学键键能越强，断开化学键所要吸收的能量越大，该化合物稳定性越高，由表中数据可得CCl4稳定性弱于CF4。原子半径越小，生成的共价键键能越大，卤族元素F、Cl、Br、I电子层数依次增加，半径依次增大，Br的半径介于Cl与I之间，则C－Br键能也介于C－Cl和C－I之间；（2）反应物断裂化学键吸收能量，生成物生成化学键放出能量，可得ΔH＝∑E键(反应物)－∑E键(生成物)＝436 kJ·ml－1＋243 kJ·ml－1－432×2 kJ·ml－1＝－185 kJ·ml－1；ΔH＜0，则该反应为放热反应；（3）由表中数据可得，半径越小的原子生成的化学键键能越大。化学键
H－H
H－Cl
H－I
Cl－Cl
Br－Br
键能/kJ·ml－1
436
431
299
247
193
化学键
H－H
Cl－Cl
Br－Br
H－Cl
H－Br
键能/kJ·ml－1
436
243
194
432
a
化学键
H—H
N≡N
N—H
键能/kJ·ml－1
436
945.6
391
键
H－H
Cl－Cl
Br－Br
I－I
H－Cl
H－Br
H－I
键能/kJ·ml－1
436
243
193
151
431
356
299
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
431
H－O
467
S＝S
255
H－S
339
C－F
427
C－O
358
C－Cl
330
C－I
218
H－F
565
N≡N
945
化学键
Si—O
H—O
O＝O
Si—Si
Si—C
键能/kJ·ml－1
460
464
498
176
x
H－H
S－S
C－Cl
C－O
Cl－Cl
H－S
C－I
H－O
H－Cl
C－F
H－F
键能
436
255
330
351
243
339
218
463
432
427
568