高中化学第2章分子结构与性质第1节共价键(第2课时)共价键的键参数与等电子体习题.doc

共价键的键参数与等电子体

一、选择题
1．根据π键的成键特征判断C==C双键键能是C—C单键键能的(　　)
A．2倍 B．大于2倍
C．小于2倍 D．无法确定
答案：C
解析：双键含一个π键，一个σ键，单键含一个σ键，π键键能较σ键键能小，故C项正确。
2．下列单质分子中，键长最长，键能最小的是(　　)
A．H2 B．Cl2
C．Br2 D．I2
答案：D
3．下列说法中正确的是(　　)
A．难失去电子的原子，获得电子的能力一定强
B．易得到电子的原子所形成的简单阴离子，其还原性一定强
C．分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定
D．电子层结构相同的简单离子，核电荷数越多，离子半径越小
答案：D
解析：难失去电子的原子，获得电子的能力不一定强，如C、Si等；原子得到电子形成阴离子的过程容易，说明其逆向过程困难，阴离子的还原性越弱；分子中键能越大，键长越短，共价键越牢固，分子越稳定。
4．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．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：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；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，其氢化物中的化学键键长逐渐变长，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H—O键，所以二者相比较，更容易生成HF。
5．已知通常分子中所含的键能越大，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
6．在白磷(P4)分子中，4个P原子分别处在正四面体的四个顶点，结合有关P原子的成键特点，下列有关白磷的说法正确的是(　　)
A．白磷分子的键角为109°28′ B．分子中共有4对共用电子对
C．白磷分子的键角为60° D．分子中有6对孤电子对
答案：C
解析：白磷的空间结构为，键角为60°，分子中共有6对共用电子对，有4对孤电子对。
7．H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1
已知：
(a、b、c均大于零)。
下列说法正确的是(　　)
A．H2、I2和HI分子中的化学键都是非极性共价键
B．断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a)kJ
C．相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)总能量小于2 mol HI(g)的总能量
D．向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量为2a kJ
答案：B
解析：A项HI分子中共价键是由不同种非金属元素形成的，属于极性键，A错误；B项反应热等于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值，则－a＝b＋c－2E(H－I)，解得E(H—I)＝，所以断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a)kJ，B正确；C项该反应是放热反应，则相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)总能量大于2 mol HI(g)的总能量，C错误；D项该反应是可逆反应，则向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量小于2a kJ，D错误。
8．N2的结构可以表示为，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，下列说法中不正确的是(　　)
A．N2分子与CO分子中都含有三键
B．CO分子与N2分子中的π键并不完全相同
C．N2与CO互为等电子体
D．N2与CO的化学性质相同
答案：D
解析：从题图可以看出，N2分子与CO分子中均含有一个σ键和两个π键，所以二者都含有三键，A正确；N2分子中的两个π键是由每个氮原子各提供两个p轨道以“肩并肩”的方式形成的，而CO分子中的一个π键是氧原子单方面提供电子对形成的，B正确；N2与CO的原子总数和价电子总数均相同，为等电子体，性质相似，但并不完全相同，C正确，D错误。
9．下表为元素周期表前4周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是(　　)
A.W、R元素单质分子内都存在非极性键
B．X、Z元素都能形成双原子分子
C．键长W—H<Y—H，键的极性Y—H>W—H
D．键长X—H<W—H，键能X—H<W—H
答案：B
解析：由元素在周期表中的位置可知，X为N、W为P、Y为S、R为Ar、Z为Br。A.白磷单质中存在非极性键，但稀有气体分子为单原子分子，分子中没有化学键，A错误；B.氮气、溴单质都是双原子分子，B正确；C.原子半径W>Y，故键长W—H>Y—H，电负性W<Y，元素电负性越大，对键合电子吸引力越大，与H元素形成的化学键极性越大，故键的极性Y—H>W—H，C错误；D.原子半径W>X，故键长W—H>X—H，键长越短，键能越大，故键有W—H<X—H，D错误。
10．已知：P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g)　ΔH＝a kJ·mol－1，
P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g)　ΔH＝b kJ·mol－1，
P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为c kJ·mol－1，PCl3中P—Cl键的键能为1.2c kJ·mol－1。
下列叙述正确的是(　　)
A．P—P键的键能大于P—Cl键的键能
B．可求Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔH
C．Cl—Cl键的键能为 kJ·mol－1
D．P—P键的键能为 kJ·mol－1
答案：C
解析：由已知两个反应可得：
Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(g)
ΔH＝kJ·mol－1，无法求Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反应热；
设Cl—Cl键的键能为x，则：
x＋3×1.2c－5c＝，
x＝kJ·mol－1，
C正确；设P—P键的键能为y，P4为正四面体形结构，共有6个P—P键，由第1个反应得
6y＋×6－4×3×1.2c＝a，
y＝kJ·mol－1；P—P键的键长大于P—Cl键，故P—P键的键能小于P—Cl键。
二、非选择题
11．下表为某些化学键的键能(单位：kJ·mol－1)。
共价键
Cl—Cl
Br—Br
I—I
H—Cl
H—Br
H—I
H—H
键能
243
193
151
431
366
298
436
(1)下列氢化物中，最稳定的是__________。
A．HCl B．HBr
C．HI D．HF
(2)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，生成2 mol HCl气体，放出能量__________kJ。
(3)相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，若消耗等物质的量的氢气时，放出热量最多的是__________。推测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)D　(2)183　(3)Cl2　多
解析：理解键能的含义，根据键能越大，分子越稳定，判断物质的稳定性，由键能与化学反应热的关系进行解答。
稳定性是化学性质，与键能的大小有关，由于键能H—Cl键＞H—Br键＞H—I键，故推测键能H—F键＞H—Cl键，键能越大，分子越稳定，所以HF最稳定。H2＋Cl2===2HCl，生成2 mol HCl时，断键时吸收能量：436 kJ＋243 kJ＝679 kJ，成键时放出能量：2×431＝862 kJ，反应共放出183 kJ能量。由此可算出1 mol H2与1 mol Br2、1 mol I2反应分别放出的能量为103 kJ、9 kJ，判断出三者放出热量关系为Cl2＞Br2＞I2。

一、选择题
1．氨分子、水分子、甲烷分子中共价键的键角分别为a、b、c，则a、b、c的大小关系为(　　)
A．a<b<c　　　　 B．c<b<a
C．b<c<a D．b<a<c
答案：D
解析：NH3、H2O、CH4分子中键角分别为107°、105°、109°28′。
2．由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各粒子的电子总数相同，则互称为等电子体。以下各组粒子不是等电子体的是(　　)
A．He和Li＋ B．O3和NO
C．N2H4和C2H4 D．Na＋和Mg2＋
答案：C
解析：题给各组粒子中两种粒子的原子数均相同，因此，只要判断它们的电子总数是否相同即可。A、B、D三项中两种粒子的电子总数分别都为2、24、10，符合概念内容，可互称为等电子体；C项中两种粒子的电子总数分别为18、16，不符合等电子体概念。
3．美国科学家合成了含有N的盐类，含有该离子的盐是高能爆炸物质，该离子的结构呈“V”形，如图所示(图中箭头代表单键)。以下有关该物质的说法中正确的是(　　)
A．每个N中含有35个质子和36个电子
B．该离子中只含有非极性键
C．该离子中含有2个π键
D．N与PO互为等电子体
答案：B
解析：该离子可看做是5个N原子共失去1个电子后得到的，故含有35个质子和34个电子，A错；该离子中的键全部是N原子之间形成，故全部是非极性键，B正确；该离子中含有两个N≡N键，故含有4个π键，C不正确；PO中含有32个价电子，N含有24个价电子，D错。
4．已知H—H键的键能为436 kJ·mol－1，O==O键为497.3 kJ·mol－1，Cl—Cl键为242.7 kJ·mol－1，N≡N键为946 kJ·mol－1，则下列叙述中正确的是(　　)
A．N—N键的键能为×946 kJ·mol－1＝315.3 kJ·mol－1
B．氮气分子中的共价键的键长比氢气分子中的短
C．氧气分子中氧原子是以共价单键结合的
D．氮气分子比氯气分子稳定
答案：D
解析：在N2分子中，N原子间以N≡N键结合，其中有一个σ键和两个π键，但σ键的键能大于π键的键能，故A项错误；共价键的键长和成键原子的半径有关，由于原子半径r(H)<r(N)，所以H—H键的键长小于N≡N键，故B项错误；氧气分子中的化学键由一个σ键和一个π键组成，故C项错误；由于N≡N键的键能很大，所以N2比Cl2稳定，故D项正确。
5．从实验测得不同物质中氧—氧之间的键长和键能的数据如下表：
O—O键
数据　　　
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，但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>x。该规律性是(　　)
A．成键时电子数越多，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：观察表中数据发现，O2与O的键能大者键长短，据此可得O中O—O键的键长比O中的长，所以键能要小。按键长由短到长的顺序为(O—O键)O<O2<O<O，键能则应为w>z>y>x。
6．白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P a kJ/mol、P—O b kJ/mol、P===O c kJ/mol、O===O d kJ/mol。根据下图所示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是(　　)
A．(6a＋5d－4c－12b)kJ/mol
B．(4c＋12b－6a－5d)kJ/mol
C．(4c＋12b－4a－5d)kJ/mol
D．(4a＋5d－4c－12b)kJ/mol
答案：A
解析：1 mol P4中有6 mol P—P键，完全断裂需要吸收6a kJ热量，5 mol O2中有5 mol O===O键，完全断裂需要吸收5d kJ热量，1 mol P4O10中有4 mol P===O键和12 mol P—O键，形成P===O键和P—O键放出(4c＋12b)kJ热量，故ΔH＝[6a＋5d－(4c＋12b)]kJ/mol。
二、非选择题
7．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：
化学键
Si—O
H—O
O==O
Si—Si
Si—C
键能/kJ·mol－1
460
464
498
176
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“＝”)176。
②H2被称为21世纪人类最理想的燃料，而还有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。试计算：每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为________；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为________。
答案：(1)74 pm　①⑤②③④　(2)BC
(3)①>　②121500 kJ　990 kJ
解析：(1)可以直接从题图上有关数据得出，H—H键的键长为74 pm；体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。(2)氢气分子中含有1个σ键，A错；共价键的本质就是高概率地出现在原子间的电子与原子间的电性作用，B正确；④已经达到稳定状态，C正确；氢气分子中含有一个非极性键，D错。(3)①Si—Si键的键长比Si—C键的键长长、键能小。②由题图可知H—H键的键能为436 kJ·mol－1，每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约
为1 000 g÷2 g·mol－1×464 kJ·mol－1×2－436 kJ·mol－1－498 kJ·mol－1×＝121 500 kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为460 kJ·mol－1×4 mol－498 kJ·mol－1×1 mol－176 kJ·mol－1×2 mol＝990 kJ。
8．(1)CH、CH3、CH都是重要的有机反应中间体，它们的电子式分别是________、________、________；其中CH中四个原子是共平面的，三个键角相等，则键角应是________。
(2)叠氮化合物在化学工业上有重要应用。N叫做叠氮离子，请写出3种由三个原子构成的含有与N的电子数相同的粒子的化学式______、______、______。
(3)N≡N键的键能为946 kJ/mol，N—N键的键能为193 kJ/mol，说明N2中的________键比________键稳定(填“σ”或“π”)
(4)CaC2中C与O互为等电子体，O的电子式可表示为________________；1 mol O中含有的π键数目为________。
(5)PH3在常温下是一种无色、剧毒、易自燃的气体，分子结构和NH3相似。在常温下1体积的水能溶解0.26体积的PH3，PH3和卤化氢(HX)作用生成相应的化合物PH4X，PH4X在水溶液中完全水解(PH结构类似于CH4)。PH3的分子结构的形状是________；在PH中P－H键之间的夹角是________。
答案：(1)　120°
(2)CO2　N2O　BeF2　(3)π　σ
(4)　2NA　(5)三角锥形　109°