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课时训练8 共价键的键参数与等电子原理
1.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、磷酸是不挥发性酸
C.稀有气体一般难于发生化学反应
D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定
解析:共价分子构成物质的状态取决于分子间作用力的大小,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,难于发生化学反应的原因是它们的价电子已形成稳定结构;氮气比氧气稳定是由于N2分子中共价键的键能(946 kJ·mol-1)比O2分子中共价键的键能(497.3 kJ·mol-1)大,在化学反应中更难于断裂。
答案:D
2.根据π键的成键特征,判断CC键的键能和C—C键的键能的关系是( )
A.双键的键能等于单键的键能的2倍
B.双键的键能大于单键的键能的2倍
C.双键的键能小于单键的键能的2倍
D.无法确定
解析:根据碳碳双键中含有1个π键,由于π键电子云重叠程度小,不如σ稳定,所以双键的键能小于单键键能的2倍,选项C正确。
答案:C
3.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
解析:本题主要考查σ键和π键的形成。由于π键的键能小于σ键的键能,所以反应时易断裂,A项正确;在分子形成时为了使其能量最低,必然首先形成σ键,根据形成的原子的核外电子排布来判断是否形成π键,所以B项正确,D项错误;像H、Cl等原子跟其他原子只能形成σ键,故C项正确。
答案:D
4.下列各说法中正确的是( )
A.分子中键能越大,键长越长,则分子越稳定
B.元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素的原子间容易形成离子键
C.水分子可表示为H—O—H,故键角为180°
D.H—O键键能为463 kJ·mol-1,即18 g 气态水分解成H2和O2时,消耗能量为2×463 kJ
解析:共价键的键长越短,键能越大,选项A错;水分子不是直线形结构,分子中键角小于180°,选项C错;由于水分解后生成氢气和氧气要放出能量,所以18 g水分解生成氢气和氧气消耗的能量小于2×463 kJ。
答案:B
5.下列分子式及结构式中成键情况不合理的是( )
A.CH3N
B.CH2SeO
C.CH4S
D.CH4Si
解析:H只有一个未成对电子,可以形成1个共价键,C和Si最外层有4个电子,可以形成4个共价键,N最外层有5个电子,可以形成3个共价键,O、S、Se最外层有6个电子,可以形成2个共价键。逐一分析,D中的C、Si成键不合理。
答案:D
6.已知H—H键能为436 kJ·mol-1,N—H键能为391 kJ·mol-1,根据化学方程式:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,则N≡N键的键能是( )
A.431 kJ·mol-1 B.946 kJ·mol-1
C.649 kJ·mol-1 D.896 kJ·mol-1
解析:化学反应的本质是反应物分子旧键断裂(吸收能量),生成物分子新键形成(放出能量),反应热等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和。
设N≡N的键能为E(N≡N),则有
1 mol·E(N≡N)+3 mol×436 kJ·mol-1-2 mol×3×391 kJ·mol-1=-92.4 kJ·mol-1
解得E(N≡N)≈946 kJ·mol-1。
答案:B
7.
美国科学家合成了含有的盐类,含有该离子的盐是高能爆炸物质,该离子的结构呈“V”形,如右图所示(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.与P互为等电子体
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;P中含有32个价电子,含有24个价电子,D错。
答案:B
8.从实验测得不同物质中氧—氧键之间的键长和键能数据如下表,其中X、Y的键能数据尚未测定,但可根据规律推导键能的大小顺序为W>Z>Y>X。该规律是( )
氧—氧键
数据
O2
键长/10-12 m
149
128
121
112
键能/(kJ·mol-1)
X
Y
Z=497.3
W=628
A.成键时电子数越多,键能越大
B.键长越长,键能越小
C.成键所用的电子数越少,键能越大
D.成键时电子对越偏移,键能越大
解析:电子数由多到少的顺序为:>O2>,键能大小顺序为W>Z>Y>X;A项错误;这些微粒都是O成键,共用电子对无偏移,D项错误;对于这些微粒在成键时所用电子情况,题中无信息,已有的知识中也没有,说明这不是本题考查的知识点,C项错误。
答案:B
9.下列几组微粒互为等电子体的是( )
①N2和CO ②NO和 ③CO2和CS2 ④N2O和 ⑤N和O3 ⑥BF3和SO3
A.只有①②③ B.只有④⑤⑥
C.只有①③④⑥ D.全部
解析:等电子体具有两个显著特点:一是原子总数相同,二是价电子总数相同。这是判断等电子体的根本依据。从原子总数上看①~⑥都符合条件,关键是看它们之间的价电子总数。
①N2和CO价电子总数均为10个电子;
②NO和价电子总数均为11个电子;
③、④二组中四种微粒均为16个价电子;
⑤N和O3价电子总数均为18个电子;
⑥BF3和SO3价电子总数均为24个电子。故全部正确。
答案:D
10.某些共价键的键能数据如下表(单位:kJ·mol-1):
共价键
H—H
Cl—Cl
Br—Br
H—Cl
H—I
I—I
N≡N
H—O
H—N
键能
436
243
194
432
299
153
946
463
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)由表中所列化学键形成的单质分子中,最稳定的是 ,最不稳定的是 ;形成的化合物分子中最稳定的是 ,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)
解析:本题主要考查键能的定义以及键能与化学键稳定性的关系。(1)键能是指气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量,新键形成释放能量,则旧键断裂必然吸收能量,根据能量守恒定律断开1 mol Cl—Cl键吸收的能量等于形成1 mol Cl—Cl键释放的能量。(2)键能越大,化学键越稳定,越不容易断裂,化学性质越稳定,因此最稳定的单质为N2,最不稳定的单质是I2,最稳定的化合物是H2O,最不稳定的化合物是HI。
(3)ΔH=E(反应物键能之和)-E(生成物键能之和)=(436+243-2×432) kJ·mol-1=-185 kJ·mol-1。
答案:(1)吸收 243 (2)N2 I2 H2O HI (3)ΔH=-185 kJ·mol-1。
11.已知元素的某种性质“X”是元素的一种基本性质。下面给出13种元素的X的数值:
元素
Al
B
Be
C
Cl
F
Li
X的数值
1.5
2.0
1.5
2.5
3.0
4.0
1.0
元素
Mg
Na
O
P
S
Si
X的数值
1.2
0.9
3.5
2.1
2.5
1.8
试结合元素周期表知识完成下列问题。
(1)经验规律告诉我们,当形成化学键的两个原子对应元素的X相差数值大于1.7时,形成的一般是离子键,小于1.7时,一般为共价键。试推测AlBr3中化学键的类型 。
(2)某有机物分子中含有S—N键,你认为共用电子对应该偏向于 原子(填元素符号)。
(3)C、H、Cl、O、Na五种元素可互相结合,在由其中两种元素组成的化合物中,共价化合物有(写四种) 。在由其中三种元素组成的化合物中,共价化合物有(写四种) 。
解析:(1)根据元素周期律,可知与F、Cl同主族的Br元素的X值应小于3.0,而Al的X值为1.5,故Br与Al的X值之差应小于1.7,所以AlBr3中的化学键为共价键。(2)比较同主族元素的X值的大小,可知同主族元素中元素的X值越大,元素的非金属性越强,元素的X值越小,元素的金属性越强。比较第二周期元素的X值可知,从左到右,X值逐渐增大。(3)由非金属元素形成的化合物 (除铵盐外),一般都为共价化合物。
答案:(1)共价键 (2)N (3) HCl、H2O、CH4、CO2(答案合理即可) HClO、H2CO3、HClO3、HClO4(答案合理即可)
12.等电子体的结构相似、物理性质相近,称为等电子原理。如N2和CO为等电子体。下表为部分元素等电子体分类、空间构型表。
等电子体类型
代表
物质
空间构型
四原子24电子等电子体
SO3
平面三角形
四原子26电子等电子体
S
三角锥形
五原子32电子等电子体
CCl4
四面体形
六原子40电子等电子体
PCl5
三角双锥形
七原子48电子等电子体
SF6
八面体形
试回答:
(1)下面物质分子或离子的空间构型:
Br ,C ,Cl 。
(2)由第一、二周期元素组成,与F2互为等电子体的离子有 。
(3)SF6的空间构型如图1所示,请再按照图1的表示方法在图2中表示OSF4分子中O、S、F原子的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键,S、F间为共价单键。
解析:解决本题的关键是互为等电子体的物质结构相似、物理性质相似。
(1)Br为四原子26电子体,所以其结构与S一样为三角锥形;C为四原子24电子体,与SO3的结构相同,同理可知Cl为四面体形。
(2)F2为双原子14电子体,所以一、二周期中与F2互为等电子体的离子有。
(3)SF6为七原子48电子体,空间构型为八面体形,如图1;OSF4为六原子40电子体,其空间构型为三角双锥形。
答案:(1)三角锥形 平面三角形 四面体形 (2)
(3)
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