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第2课时 共价键的键参数 等电子原理
(建议用时：35分钟)
知识点
基础训练
能力提升
1.键参数
1,3,4,5,7,9
11,12,13，14,15,16
2.等电子原理
2,6,8,10
[基础训练]
1．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
C 解析 N－H键的键能是指形成1 mol N－H键所放出的能量或拆开1 mol N－H键所吸收的能量。
2．根据等电子原理，等电子体之间结构相似、物理性质也相近。以下各组粒子不能互称为等电子体的是( )
A．CO和N2 B．O3和SO2
C．CO2和N2O D．N2H4和C2H4
D 解析 N2H4和C2H4的原子总数相同，但价电子数不相等，故选D项。
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，则释放能量
D．键能、键长只能定性地分析化学键的强弱
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，A项错误。
4．下列说法正确的是( )
A．键角决定了分子的结构
B．共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定
C．CH4、CCl4中键长相等，键角不同
D．双原子分子中化学键键角越大，分子越牢固
B 解析 分子结构是由键角和键长共同决定的，A项错误；CH4、CCl4分子均为正四面体形，它们的键角相同，键长不等，C项错误；化学键键角只能决定分子的空间结构，D项错误。
5．根据π键的成键特征判断C===C键的键能是C—C键的键能的( )
A．2倍 B．大于2倍
C．小于2倍 D．无法确定
C 解析 C===C中的双键由一个σ键和一个π键构成，通常而言σ键键能大于π键键能，因此C===C 键键能应小于C—C键键能的两倍，C项正确。
6．已知原子总数和价电子总数相同的离子或分子结构相似，如SO3、NO 都是平面三角形。那么下列分子或离子中与SO具有相似结构的是( )
A．PCl5 B．CCl4
C．NF3 D．N
B 解析 SO的原子总数为5，价电子数为32个，CCl4的原子总数为5，价电子数为4＋4×7＝32，故与SO有相似结构(均为正四面体形)；PCl5分子中价电子数为5＋7×5＝40，NF3分子中价电子数为5＋7×3＝26，N的价电子数为5×3＋1＝16。
7．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
B 解析 由于N2分子中存在叁键，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。
8．等电子体的微粒往往具有相似的结构，下列说法正确的是( )
A．BF3的空间构型为平面三角形，则NF3的空间构型为平面三角形
B．1 mol CO中含有的π键为2NA
C．N的空间构型为V形
D．ClO是NO的等电子体，其空间构型为平面三角形
B 解析 BF3、NF3价电子总数不同，不互为等电子体，空间构型不同，A项错误；CO与N2互为等电子体，则CO分子中含有叁键，1 mol CO中含有的π键为2NA，B项正确；N与CO2互为等电子体，CO2为直线形分子，故N的空间构型为直线形，C项错误；ClO和NO的价电子总数不同，不互为等电子体，D项错误。
9．实验测得四种结构相似的单质分子的键能、键长数据如表：
A—A
B—B
C—C
D—D
键长/10－10m
a
0.74
c
1.98
键能/kJ·mol－1
193
b
151
d
已知D2分子的稳定性大于A2，则a>________；d>________；比较a、c的大小：________；比较b、d的大小：________。
解析 结构相似的单质分子中，键长越短，键能越大，分子越稳定。
答案 1.98 193 a<c b>d
10．氮可以形成多种离子，如N3－、NH、N、NH、N2H、N2H等，已知N2H与N2H是由中性分子结合质子形成的，类似于NH，因此有类似于NH的性质。
(1)N有________个电子。
(2)与N互为等电子体的物质有________________(用化学式表示，至少写两种)。
解析 N有3×7＋1＝22个电子；含有三个原子和22个电子的微粒有N2O、CO2、CNO－等。
答案 (1)22 (2)N2O、CO2(CNO－等其他合理答案也对)
[能力提升]
11．化学反应可视为旧键的断裂和新键的形成过程。化学键的键能是形成化学键时释放的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：P—P：198，P—O：360，O===O：498，则反应P4(白磷)＋3O2===P4O6的反应热ΔH为( )
A．－1 638 kJ·mol－1 B．＋1 638 kJ·mol－1
C．－126 kJ·mol－1 D．＋126 kJ·mol－1
A 解析 反应中的键能包括：断裂1 mol P4和3 mol O2分子中共价键吸收的能量和形成1 mol P4O6分子中共价键放出的能量。由各物质的分子结构知1 mol P4含6 mol P—P键，3 mol O2含3 mol O===O键，化学反应的反应热ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。故ΔH＝(198 kJ·mol－1×6＋498 kJ·mol－1×3)－360 kJ·mol－1×12＝－1 638 kJ·mol－1。
12．六氟化硫分子呈正八面体结构(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起强温室效应。下列有关六氟化硫的推测正确的是( )
A．六氟化硫中各原子均为8电子稳定结构
B．六氟化硫易燃烧生成二氧化硫
C．六氟化硫分子中含极性键、非极性键
D．S—F键是σ键，且键长、键能都相等
D 解析 根据题图知，每个F原子和1个S原子形成1对共用电子对，每个S原子和6个F原子形成6对共用电子对，所以F原子都达到8电子稳定结构，但S原子最外层达到12电子，A项错误；六氟化硫中S为＋6价，不能再失去电子，所以不能被氧化，故六氟化硫不易燃烧生成二氧化硫，B项错误；六氟化硫分子中的S—F键均为极性键，不含非极性键，C项错误；六氟化硫分子中的S—F键都是σ键，为正八面体结构，所以键长、键能都相等，D项正确。
13．已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，氧气中1 mol O===O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1 mol H—O键形成时放出热量463 kJ，则氢气中1 mol H—H键断裂时吸收热量为( )
A．920 kJ B．557 kJ
C．436 kJ D．188 kJ
C 解析 已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出的热量为121 kJ，所以2 mol H2燃烧生成水蒸气的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484 kJ/mol。设1 mol H—H键断裂时吸收热量为x kJ，则有－484＝2x＋496－4×463，得到x＝436。
14．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，下列说法不正确的是( )
A．N2与CO中都含有叁键
B．CO与N2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
D 解析 从题图可以看出，N2与CO中均含有一个σ键和两个π键，A项正确；N2中的π键是由两个氮原子各提供两个p电子形成的，而CO分子中的一个π键是由氧原子单方面提供电子对形成的，B项正确；N2与CO的原子总数和价电子总数均相同，互为等电子体，二者许多性质相似，但并不完全相同，C项正确，D项错误。
15．碳和硅的有关化学键键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/(kJ·mol－1)
356
413
336
226
318
452
(1)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是________________________________________________________________________。
(2)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是________________________。
答案 (1)烷烃中C—C键和C—H键键能较大，所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成
(2)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定；而Si—H键的键能却远小于Si—O键，Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键
16．有A、B、C、D、E、F六种元素，已知：
①它们位于三个不同的短周期，核电荷数依次增大。
②E元素的电离能数据如表(kJ·mol－1)：
I1
I2
I3
I4
…
496
4 562
6 912
9 540
…
③B与F同主族。
④A、E分别都能与D按原子个数比为1：1或2：1形成化合物。
⑤B、C分别都能与D按原子个数比为1：1或1：2形成化合物。
请回答下列问题：
(1)写出只含有A、B、D、E四种元素的两种盐的化学式：________、________。
(2)1个B2A2分子中存在________个σ键，________个π键。
(3)人们通常把拆开 1 mol 某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能，键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于计算化学反应的反应热(ΔH)，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，表中列出了上述部分元素形成的化学键的键能：
化学键
F—D
F—F
B—B
D===D
键能/(kJ·mol－1)
452
226
347.7
745
497.3
则下列三种物质的稳定性由高到低的顺序为__________。(填字母)
a．B与D形成的稳定化合物
b．F的单质
c．F与D形成的化合物
解析 由题意可知，E为碱金属，A、E均能与D形成原子个数比为1：1或2：1的化合物，说明D为O，E为Na, A为H。B、C分别都能与O形成原子个数比为1：1或1：2的化合物，则B为C，C为N。B与F同主族，则F为Si。键能越大，形成的物质越稳定。
答案 (1)NaHCO3 CH3COONa(或其他合理答案)
(2)3 2 (3)a>c>b
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