2019_2020学年高中化学第2章分子结构与性质第1节共价键练习新人教版选修3.doc

　第一节　共价键
课时跟踪训练
一、选择题
1．下列对分子中σ键重叠方式的分析不正确的是(　　)
A
B
C
D
H2
HCl
Cl2
ClF
两个原子的s轨道重叠
氢原子的s轨道和氯原子的p轨道重叠
一个氯原子的s轨道和另一个氯原子的p轨道重叠
氯原子的p轨道和氟原子的p轨道重叠
解析：选C　A项H2分子中参加成键的电子为1s1，所以两个原子的s轨道重叠，正确；B项HCl分子中参加键的电子为H原子的1s1和氯原子的3p轨道上的电子，即HCl中氢原子的s轨道和氯原子的p轨道重叠，正确；C项Cl2分子中参加键的电子为氯原子的3p轨道上的电子，为p­p重叠，错误；D项ClF分子中参加成键的电子为氟原子的2p轨道上的电子与氯原子的3p轨道上的电子，即ClF中氯原子的p轨道和氟原子的p轨道重叠，正确。
2．下列物质的分子中，既有s­p σ键，又有p­p σ键的是(　　)
A．H2O B．OF2
C．HClO D．N2
解析：选C　水中只有s­p σ键，故A不选；OF2中只有p­p σ 键，故B不选；次氯酸分子中既有氢氧s­p σ键，又有氧氯p­p σ键，故C选；氮气中只有氮氮p­p σ键，故D不选。
3．下列有机分子结构中，肯定既有σ键也有π键的是(　　)
A．C2H4 B．C2H5OH
C．C6H6 D．C3H8
解析：选A　C2H4的结构式为，既有σ键也有π键，故A正确；C2H5OH的结构式中只存在σ键，故B错误；C6H6若表示苯分子则既含有σ键也有π键，若表示正三棱柱，就都是σ键，故C错误；C3H8中只存在σ键，故D错误。
4．参考下表化学键的键能与键长数据，判断下列分子中，受热最稳定的是(　　)
化学键
H—C
H—N
H—O
H—F
键能/(kJ·mol－1)
413．4
390.8
462．8
568
键长/pm
109
101
96
92
A．CH4 B．NH3
C．H2O D．HF
解析：选D　从键能的角度分析，四种氢化物稳定性由强到弱的顺序为HF、H2O、CH4、NH3；从键长的角度分析，四种氢化物稳定性由强到弱的顺序为HF、H2O、NH3、CH4；综合两方面因素最稳定的是HF。
5．我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如下：
HCHO＋O2CO2＋H2O。下列有关说法正确的是(　　)
A．该反应为吸热反应
B．CO2分子中的化学键为非极性键
C．HCHO分子中既含σ键又含π键
D．每生成1．8 g H2O消耗2．24 L O2
解析：选C　氧化反应一般为放热反应，A错；CO2分子中含有极性键，B错；HCHO分子中既有σ键，又有π键，C正确；D项，不一定是标准状况下，即产生的O2不一定为2．24 L，D错。
6．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
解析：选D　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项正确；N2分子中的π键是由每个氮原子各提供两个p电子以“肩并肩”方式形成的，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，二者化学性质相似，但并不完全相同，C项正确，D项错误。
7．下列说法正确的是(　　)
A．若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的饱和性
B．H3O＋的存在，说明共价键不应有饱和性
C．所有共价键都有方向性
D．两个原子之间形成共价键时，可形成多个σ键
解析：选A　由于S原子最外层有6个电子，故最多与2个H原子结合，所以根据共价键的饱和性，将H2S写为H3S不正确；共价键不一定都具有方向性，如H2分子中的H—H键，因为H原子只有1s轨道，1s为球形对称，所以两个H原子成键时沿任何方向重叠形成的共价键都相同；两个原子形成共价键时只能形成一个σ键。
8．碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图所示。下列有关该物质的说法正确的是　　)

A．分子式为C3H2O3
B．分子中含6个σ键
C．分子中只有极性键
D．8.6 g该物质完全燃烧得到6.72 L CO2
解析：选A　由图示可知，该物质的分子式为C3H2O3，A项正确；分子中碳碳双键和碳氧双键中各有一个σ键，碳氧单键全部是σ键(4个)，碳氢键也是σ键(2个)，共有8个σ键，B项错误；分子中的碳氧键、碳氢键都是极性键，而碳碳键是非极性键，C项错误；8.6 g 该物质的物质的量为0.1 mol，完全燃烧后得到0.3 mol CO2，只有在标准状况下0.3 mol CO2的体积才是6.72 L，D项错误。
9．已知N—N、N===N、N≡N键能之比为1．00∶2．17∶4．90，而C—C、C===C、C≡C键能之比为1．00∶1．77∶2．34。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．乙烯分子中σ键、π键的电子云形状对称性不同
B．乙炔分子中π键重叠程度比σ键小，易发生加成反应
C．氮分子中的N≡N键非常牢固，不易发生加成反应
D．氮气和乙炔都易在空气中点燃燃烧
解析：选D　由题意知，N≡N键能大于N—N键能的四倍，N===N键能大于N—N键能的两倍；而C≡C键能小于C—C键能的三倍，C===C键能小于C—C键能的两倍。说明乙炔分子和乙烯分子中的π键不牢固，易发生加成反应，也易发生氧化反应；而氮分子中的N≡N键非常牢固，化学性质稳定，不易发生加成反应及氧化反应。σ键的电子云形状呈轴对称，π键的电子云形状呈镜面对称。
10．由实验测得不同物质中O—O键的键长和键能数据如下表。其中X、Y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为W>Z>Y>X。该规律性是(　　)
　　O—O键
数据　　
O
O
O2
O
键长/10－12 m
149
128
121
112
键能/kJ·mol－1
X
Y
Z＝494
W＝628
A．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：选B　电子数由多到少的顺序为O＞O＞O2＞O，而键能由大到小顺序为W＞Z＞Y＞X，A错误；对于这些微粒在成键时所用的电子数情况，题中无信息，C错误；这些微粒都是O原子成键，无偏移，D错误。
11．通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的立体构型相同，则下列有关说法中正确的是(　　)
A．CH4和NH是等电子体，键角均为60°
B．NO和CO是等电子体，均为平面正三角形结构
C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构
D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道
解析：选B　CH4和NH为等电子体，都是正四面体结构，键角均为109°28′，A项不正确；NO和CO是等电子体，均为平面正三角形结构，B项正确；H3O＋和PCl3价电子总数不相等，不是等电子体，C项不正确；B3N3H6结构与苯相似，也存在“肩并肩”式重叠的轨道，D项不正确。
12．由短周期前10号元素组成的物质T和X，有如图所示的转化。X不稳定，易分解。下列有关说法正确的是(　　)

A．为使该转化成功进行，Y可以是酸性KMnO4溶液
B．等物质的量的T、X分子中含有π键的数目均为NA
C．X分子中含有的σ键个数是T分子中含有的σ键个数的2倍
D．T分子中只含有极性键，X分子中既含有极性键又含有非极性键
解析：选A　由球棍模型可知，T为HCHO，X不稳定，易分解则X为H2CO3，则Y为氧化剂，可以选择氧化性较强的酸性KMnO4溶液，A项正确；等物质的量并不一定是1 mol，B项错误；X分子中含有的σ键个数为5，T分子中含有的σ键个数为3，C项错误；T、X分子中均只含有极性键，无非极性键，D项错误。
二、非选择题
13．(1)如图，写出下列价键的名称，并各举一例说明含有这种价键类型的物质。

①
②
③
④
⑤
化学键类型

举例

(2)某有机物的结构式：，则分子中有________个σ键，________个π键。
解析：(1)①②③中的原子轨道是“头碰头”重叠，属于σ键，④⑤中的原子轨道是“肩并肩”重叠，属于π键。(2)共价双键有一个σ键、一个π键，共价三键有一个σ键、两个π键，故中有7个σ键、3个π键。
答案：(1)

①
②
③
④
⑤
化学键
类型
s­s σ键
s­p σ键
p­p σ键
pz­pz π键
py­py π键
举例
H2
HCl
Cl2
N2
N2
(2)7　3
14．a、b、c、d为四种由短周期元素组成的物质，它们都有14个电子，且四种物质中均只含共价键。回答下列问题：
(1)a是单质，可用作半导体材料，a原子核外电子排布式为___________。
(2)b是双核化合物，常温下为无色无味气体。b的化学式为________。
(3)c是双核单质，写出其电子式：________。c分子中所含共价键的类型为________(填“极性键”或“非极性键”)。
(4)d是四核化合物，其结构式为________，1个d分子内所含共价键有________个σ键，________个π键，σ键和π键的强度大小关系为σ键________π键(填“>”“<”或“＝”)，原因是_______________________________________。
解析：由题意知，(1)a是单质，含14个电子，是Si，Si可作半导体材料。(2)b是两个原子的化合物，根据其物理性质：无色无味气体，推断b为CO。(3)c是双原子单质，每个原子有7个电子，故c为N2，N2分子的电子式为，为非极性键。(4)d是四核化合物，即4个原子共有14个电子，只能是烃，故d为C2H2，C2H2的结构式为H—C≡C—H，有2个H—C σ键，1个C—C σ键，2个π键。
答案：(1)1s22s22p63s23p2　(2)CO
(3)　非极性键
(4)H—C≡C—H　3　2　>　 形成σ键的原子轨道的重叠程度比π键的重叠程度大，形成的共价键键能大
15．下表是一些键能数据(单位：kJ·mol－1)：
化学键
键能
化学键
键能
化学键
键能
化学键
键能
H—H
436
Cl—Cl
243
H—Cl
432
H—O
467
S===S
255
H—S
339
C—F
427
C—O
347
C—Cl
330
C—I
218
H—F
565

回答下列问题：
(1)①由表中数据能否得出下列结论：
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”，下同)；非金属性越强的原子形成的共价键越牢固________。
②能否从数据中找出一些规律，请写出一条：
_________________________________________________________________
_________
试预测C—Br键的键能范围：________kJ·mol－1＜C—Br键能＜________kJ·mol－1。
(2)由热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－185 kJ·mol－1并结合上表数据可推知一个化学反应的反应热(设反应物和生成物均为气态)与反应物和生成物的键能之间的关系是________________________________________，由热化学方程式2H2(g)＋S2(s)===2H2S(g)　ΔH＝－224．5 kJ·mol－1和表中数值可计算出1 mol S2(s)汽化时将________(填“吸收”或“放出”)________kJ的热量。
(3)卤代烃RX在同样条件下发生碱性水解反应时，RF、RCl、RBr、RI(R相同)的反应活性由大到小的顺序是______________。
解析：(1)①共价键键能与原子半径，两原子之间共用电对数从及原子对共用电对的吸引力有关，同类型的共价键的键能可以进行比较，不同类型不能比较。
(2)S2(g)＋2H2(g)===2H2S(g)　ΔH＝2×436 kJ/mol＋255 kJ/mol－4×339 kJ/mol＝－229 kJ/mol；结合已知热化学方程式可知，1 mol S2(s)转化为S2(g)需要4．5 kJ热量。
答案：(1)①不能　不能　②与相同原子结合的同主族元素形成的共价键，原子半径越小，共价键越牢固(其他合理答案也可)　218　330
(2)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　吸收　4．5
(3)RI＞RBr＞RCl＞RF
16．等电子体的结构相似、物理性质相近，如N2和CO为等电子体。下表为部分元素等电子体分类、立体构型表。
等电子体类型
代表物质
立体构型
四原子、24个价电子等电子体
SO3
平面三角形
四原子、26个价电子等电子体
SO
三角锥形
五原子、32个价电子等电子体

CCl4
四面体形
试回答下列问题：
(1)下面物质分子或离子的立体构型：
BrO________________，CO________________，PO________________。
(2)由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有________________。
(3)C2O和________是等电子体，C2O离子具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是__________________，价电子排布式为______________。
(4)HN3称为叠氮酸，常温下为无色有刺激性气味的液体。N的立体构型是________，与N互为等电子体的分子的化学式为________(写一种)。NH的电子式为________。
(5)已知H3B·NH3在一定条件下可逐步释放出氢最终转化为氮化硼，因此可作为储氢材料。H3B·NH3的等电子体的化学式为________。
解析：(1)互为等电子体的物质结构相似。BrO为四原子26个价电子等电子体，所以其结构与SO相似，为三角锥形；CO为四原子24电子体，与SO3的结构相似，为平面三角形；同理可知PO为正四面体形。
(2)F2为双原子14个价电子等电子体，所以由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有O。
(3)用N原子替换C2O中的C的原子可得等电子体N2O4。Mn的原子序数为25，价电子排布式为3d54s2，由周期序数＝电子层数，价电子数＝族序数，Mn位于第四周期第ⅦB族。
(4)CO与N2互为等电子体，用CO替换N2，用O替换N－，可知N与CO2互为等电子体，结构相似，所以是直线形。用S替换CO2中的2个O原子可得等电子体CS2，用N2替换CO2中的CO可得等电子体N2O。
(5)BN与C2电子数相同，所以用C2替换BN可得H3B·NH3的等电子体C2H6。
答案：(1)三角锥形　平面三角形　正四面体形　(2)O
(3)N2O4　第四周期第ⅦB族　3d54s2　(4)直线形　CO2(或N2O、CS2，写1个即可)　 　(5)C2H6

8