鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 共价键模型第2课时课时训练

第2课时　共价键的键参数

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.下列说法中正确的是(　　)

A.键能越小,表示化学键越牢固,难以断裂

B.两原子核越近,键长越长,化学键越牢固,性质越稳定

C.破坏化学键时消耗能量,而形成新的化学键时则释放能量

D.键能、键长只能定性地分析化学键的特性

答案C

解析键能越大,键长越短,化学键越牢固。

2.下列化学键中,键的极性最强的是(　　)

A.C—F B.C—O

C.C—N D.C—C

答案A

解析电负性:F>O>N>C,成键两原子电负性差值越大,形成共价键的极性越强,则键的极性最强的是C—F。

3.下列有关化学键知识的比较肯定错误的是(　　)

A.键能:C—N<CN<C≡N

B.键长:I—I>Br—Br>Cl—Cl

C.分子中的键角:H2O>CO2

D.相同元素原子间形成的共价键是非极性共价键

答案C

解析C、N两种原子间形成的化学键,三键键能最大,单键键能最小,A正确;原子半径:I>Br>Cl,则键长:I—I>Br—Br>Cl—Cl,B正确;H2O分子中键角是104.5°,CO2分子中键角是180°,C错误;相同元素原子之间形成的共价键是非极性共价键,D正确。

4.能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是 (　　)

A.任意两个键的夹角均为120°

B.B—F键是非极性共价键

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

解析本题考查共价键键参数的运用。当键角为120°时,BF3的空间结构为平面三角形,分子中四个原子在同一平面。

5.氰气的化学式为(CN)2,结构式为N≡C—C≡N,其性质与卤素单质相似,下列叙述正确的是(　　)

A.分子中既有极性键,又有非极性键

B.分子中N≡C键的键长大于C—C键的键长

C.分子中含有2个σ键和4个π键

D.(CN)2不能与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;成键原子半径越小,键长越短,氮原子半径小于碳原子半径,故N≡C键比C—C键的键长短;(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键;由于(CN)2与卤素单质性质相似,故可以和氢氧化钠溶液反应。

6.(2021山东青岛第二中学高二检测)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

解析键能越小,共价键越不牢固,相应的分子越不稳定。

7.下列分子中键角最大的是(　　)

A.CH4 B.NH3

C.H2O D.CO2

答案D

解析CH4分子为正四面体结构,键角为109°28',NH3分子为三角锥形,键角为107.3°,H2O分子为角形,键角为104.5°,CO2为直线形分子,键角为180°。

8.能够用键能的大小作为主要依据来解释的是(　　)

A.常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液态

B.硝酸是挥发性酸,而硫酸、磷酸是难挥发性酸

C.稀有气体一般难发生化学反应

D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定

答案D

解析物质的状态与分子内共价键的键能无关;物质的挥发性与分子内键能的大小无关;稀有气体是单原子分子,无化学键,难发生化学反应的原因是它们的最外层电子已达稳定结构;氮气比氧气稳定是由于N2分子中共价键的键能(945kJ·mol-1)比O2分子中共价键的键能(498kJ·mol-1)大,在化学反应中更难断裂。

关键能力提升练

9.三氯化磷分子的空间结构是三角锥形而不是平面正三角形,下列关于三氯化磷分子空间结构理由的叙述,正确的是(　　)

A.PCl3分子中三个共价键的键长、键角都相等

B.PCl3分子中三个共价键键能、键角均相等

C.PCl3分子中的P—Cl键属于极性共价键

D.PCl3分子中P—Cl键三个键角都是100.1°,键长相等

答案D

解析PCl3分子是由P—Cl极性键构成的极性分子,其空间结构类似于NH3。

10.(双选)下列说法正确的是(　　)

A.已知N—N键的键能为160 kJ·mol-1,故N≡N键的键能为160 kJ·mol-1×3

B.H—H键的键能为436.0 kJ·mol-1,F—F键的键能为159 kJ·mol-1,故H2比F2稳定

C.某元素原子最外层有1个电子,它跟卤素相结合时,所形成的化学键为离子键

D.N—H键的键能为391 kJ·mol-1,其含义为形成1 mol N—H键所释放的能量为391 kJ

答案BD

解析由于N≡N键中含有一个σ键、两个π键,σ键与π键的键能不同,故A项错。分子中共价键的键能越大,分子越稳定,故B项正确。原子最外层有1个电子的元素可能为氢元素或碱金属元素,故与卤素相结合可形成共价键或离子键,故C项错。D项正确。

11.已知H—H键键能为436 kJ·mol-1,H—N键键能为391 kJ·mol-1,根据化学方程式N2+3H22NH3,1 mol N2与足量H2反应放出的热量为92.4 kJ·mol-1,则N≡N键的键能是(　　)

A.431 kJ·mol-1

B.945.6 kJ·mol-1

C.649 kJ·mol-1

D.896 kJ·mol-1

答案B

解析本题与热化学反应方程式有关,N≡N键、H—H键的断裂需要吸收能量,而N—H键的形成需要放出能量,根据焓变的计算可得如下关系式:Q+436kJ·mol-1×3-391kJ·mol-1×6=-92.4kJ·mol-1,解得Q=945.6kJ·mol-1。

12.从实验测得不同物质中氧氧之间形成化学键的键长和键能的数据:

其中x、y的键能数据尚未测定,但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>x;该规律性是(　　)

A.成键的电子数越多,键能越大

B.键长越短,键能越大

C.成键所用的电子数越少,键能越小

D.成键时电子对越偏移,键能越大

答案B

解析研究表中数据发现,O2与的键能大者键长短。按此规律,中O—O键长比中的长,所以键能要小。按键长(O—O键)由短到长的顺序为<O2<,键能为w>z>y>x。

13.(双选)下列有关化学键知识的比较肯定错误的是 (　　)

A.键能:C—C<CC<C≡C

B.键长:H—I>H—Br>H—Cl

C.分子中的键角:NH3>CO2

D.相同元素原子间形成的共价键键能:π键>σ键

答案CD

解析碳原子间形成的化学键,三键键能最大,单键键能最小,A正确;原子半径:I>Br>Cl,则键长:H—I>H—Br>H—Cl,B正确;NH3分子中键角是107.3°,CO2分子中键角是180°,C错误;一般情况下,相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的键能大,D错误。

14.已知几种常见化学键的键能如下表:

请回答下列问题:

(1)比较Si—Si键与Si—C键的键能大小(填“>”“<”或“=”):x　　　　　226 kJ·mol-1。 

(2)H2被喻为21世纪人类最理想的燃料,而更有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。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:每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为　　　　　。 

答案(1)>　(2)522 kJ

解析(1)Si—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,每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为368kJ·mol-1×4mol-498kJ·mol-1×1mol-226kJ·mol-1×2mol=522kJ。

15.完成下列各题:

(1)CO和N2分子中根据电子云重叠的方式不同,都包含的共价键类型有　　　　　　,CO、N2的结构可表示为C≡O、N≡N,相关化学键的键能如下表:(单位kJ·mol-1) 

结合数据说明CO比N2活泼的原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)乙苯催化脱氢制苯乙烯的反应如下:

+H2(g)

已知:

计算上述反应的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。 

答案(1)σ键和π键　CO中断裂第一个π键消耗的能量比N2中断裂第一个π键消耗的能量小,CO中的一个π键较容易断裂,因此CO较活泼

(2)123

解析(1)CO与N2是等电子体,结构相似,所以N2与CO的分子中都包含的共价键有σ键和π键。CO中断裂第一个π键消耗的能量为1071.9kJ-799kJ=272.9kJ;而N2中断裂第一个π键消耗的能量为945kJ-418kJ=527kJ,可见CO的一个π键容易断裂,因此CO比N2活泼。

(2)由制备需断开2molC—H键,生成1molH—H键,同时在C—C键的基础上生成CC键,因此生成1mol吸收的能量为2×413kJ=826kJ,放出的热量为436kJ+(614-347)kJ=703kJ,ΔH=826kJ·mol-1-703kJ·mol-1=123kJ·mol-1。

16.某些化学键的键能如下表:

根据表中数据回答问题:

(1)下列物质本身具有的能量最低的是　　　　(填字母,下同)。 

A.H2　 　 B.Cl2　 　C.Br2　 　D.I2

(2)下列氢化物中,最稳定的是　　　　。 

A.HF B.HCl

C.HBr D.HI

(3)X2+H22HX(X代表F、Cl、Br、I,下同)的反应是　　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 

(4)1 mol Cl2在一定条件下与等物质的量的H2反应,放出的热量是　　　　 kJ。相同条件下,X2分别与H2反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出的热量最多的是　　　　。 

(5)已知反应2HI(g)I2(g)+H2(g)　ΔH=7 kJ·mol-1,1 mol H2(g)分子中的化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量,计算1 mol HI(g)分子中的化学键断裂时需要吸收的能量为　　　 kJ。 

答案(1)A　(2)A　(3)放热

(4)183　F2　(5)297

解析能量越低越稳定,破坏其中的化学键需要的能量就越多,物质所含化学键的键能越大。

(1)能量最低的是H2。

(2)最稳定的是HF。

(3)根据反应热的计算方法并结合题给数据可得反应X2+H22HX是放热反应。

(4)根据放出的热量=反应物的总键能-生成物的总键能进行分析判断。

(5)设1molHI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x,则2x-436kJ-151kJ=7kJ,x=297kJ。

学科素养拔高练

17.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)NH3为三角锥形分子,N—H键键能的含义是　　　　(填字母)。 

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1个N—H键所放出的能量

(3)计算反应3Cl2+2NH3N2+6HCl(EN—H=391 kJ·mol-1,EH—Cl=431 kJ·mol-1,ECl—Cl=243 kJ·mol-1,EN≡N=945 kJ·mol-1)的反应热ΔH=　　　　 kJ·mol-1。 

(4)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243 kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能为　　　 kJ·mol-1。 

答案(1)1s22s22p6　(2)C　(3)-456　(4)172

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

(2)N—H键的键能是指形成1molN—H键放出的能量或拆开1molN—H键所吸收的能量,不是指形成1个N—H键释放的能量。1molNH3分子中含有3molN—H键,拆开1molNH3或形成1molNH3中的化学键吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。

(3)ΔH=3ECl—Cl+6EN—H-EN≡N-6EH—Cl

=3×243kJ·mol-1+6×391kJ·mol-1-945kJ·mol-1-6×431kJ·mol-1=-456kJ·mol-1。

(4)设Cl—F键的平均键能为x,ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=243kJ·mol-1+159kJ·mol-1×3-6x=-313kJ·mol-1,则x≈172kJ·mol-1。