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课时精练08 共价键参数

1．下列有关化学键知识的比较肯定错误的是(　　)
A．键能：C—N＜C===N＜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键能：σ键＜π键
【答案】D
【解析】C、N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105°，CO2分子中键角是180°，C正确；相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的大，D错误。
2．参考下表中化学键的键能与键长数据，判断下列分子最稳定的是 (　　)
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
【答案】D
【解析】根据题表中各化学键的键能和键长数据综合分析可确定最稳定的是HF。
3．下列有关共价键的键参数的说法不正确的是(　　)
A．CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大 B．HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长
C．H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小 D．分子中共价键的键能越大，分子的熔、沸点越高
【答案】D
【解析】三者的键角分别为109°28′、120°、180°，依次增大，A正确。因为F、Cl、Br的原子半径依次增大，故与H形成共价键的键长依次增长，B正确。O、S、Se的原子半径依次增大，故与H形成共价键的键长依次增长，键能依次减小，C正确。分子的熔、沸点与分子间作用力有关，与共价键的键能无关，D错误。
4．下列说法正确的是(　　)
A．键能越大，表示该分子越容易受热分解
B．共价键都具有方向性
C．在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长
D．H—Cl键的键能为431.8 kJ·mol－1，H—Br键的键能为366 kJ·mol－1，这可以说明HCl比HBr分子稳定
【答案】D
【解析】键能越大，分子越稳定，A错，D正确；H—H键没有方向性，B错；形成共价键的两个原子之间的核间距叫键长，C错。
5．下列事实不能用键能的大小来解释的是(　　)
A．氮元素的电负性较大，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．HF比H2O稳定
【答案】B
【解析】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，其氢化物中化学键的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI；由于H—F键的键能大于H—O键，所以稳定性：HF＞H2O。
6．键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述正确的是( )
A．键角是描述分子空间结构的重要参数
B．因为H—O的键能小于H—F的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱
C．H—F的键长是H—X中最长的
D．碳碳三键和碳碳双键的键能分别是单键键能的3倍和2倍
【答案】A
【解析】A项，当物质分子内有多个化学键时，化学键之间的夹角叫键角，它反映了分子内原子的空间分布情况，因此键角是描述分子空间结构的重要参数，A正确；B项，O2分子内两个O原子形成2对共用电子对，结合力强，断裂吸收的能量高，而F2内的2个F原子形成1对共用电子对，结合力相对O2来说弱，断裂吸收的能量低，因此与H2反应F2更容易发生反应，而O2相对来说弱，即F2比O2与H2反应的能力强，B错误；C项， F的原子半径是X中最短的、H—F的键长是H—X中最短的，C错误；D项， 碳碳三键中只有1个碳碳单键是键、其余2个为π键，碳碳双键中只有1个碳碳单键是键、另一个为π键，π键键能小于 键，则碳碳三键和碳碳双键的键能分别小于单键键能的3倍和2倍，D错误；故选A。
7．关于键长、键能和键角，下列说法正确的是( )
A．C≡C 键的键能等于 C-C 键键能的三倍
B．N2 的 N ≡N 键非常牢固，不易断裂
C．(CN)2分子(结构式为 N ≡C - C ≡N )中 N º C 键的键长大于 C- C 键的键长
D．白磷( P4 )分子呈正四面体结构，其键角为 109°28′
【答案】B
【解析】A项，碳碳三键中两个是π键，一个是σ键，碳碳单键是σ键，C≡C的键能小于C-C的键能的三倍，故A错误；B项，氮分子中的N≡N键的键能较大，使得N≡N键非常牢固，不易断裂，故B正确；C项，同一周期元素中，原子半径随着原子序数的增大而减小，原子半径越大其形成的共价键的键长越长，碳原子半径大于氮原子，所以氰分子中C≡N键长小于C≡C键长，而C≡C键长又小于C- C 键的键长，因此N≡C 键的键长小于 C- C 键的键长，故C错误；D项，白磷的分子的结构为，白磷分子呈正四面体，键角60°，故D错误；故选B。
8．已知X—X、Y—Y、Z—Z键的键长分别为198 pm、74 pm、154 pm，则它们单质分子的稳定性是(　　)
A．X2>Y2>Z2　　 B．Z2>Y2>X2 C．Y2>X2>Z2 D．Y2>Z2>X2
【答案】D
【解析】共价键的键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子也越稳定，而三种单质的键长由小到大的顺序为：Y—YZ2>X2。
9．氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，性质与卤素相似，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．不和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，N原子半径小于C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；由于氰气与卤素性质相似，故可以和氢氧化钠溶液反应。
10．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∶1.17∶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
【答案】D
【解析】由题意知，N≡N键键能大于N—N键键能的三倍，N==N键键能大于N—N键键能的两倍；而C≡C键键能小于C—C键键能的三倍，C==C键键能小于C—C键键能的两倍。由键能知，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，B、C正确，D错误。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，A正确。
11．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】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，在化学反应中更难断裂。
12．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)Oz>y>x。
13．六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
【答案】D
【解析】根据题图可知，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错误；六氟化硫中F为－1价，S为＋6价，S元素不能再失去电子，所以不能被氧化，故六氟化硫不易燃烧生成二氧化硫，B错误；同种原子间形成非极性键，不同种原子间形成极性键，六氟化硫分子中的S—F键均为极性键，不含非极性键，C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正确。
14．N2的分子结构可以表示为，CO的分子结构可以表示为，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．N2分子与CO分子中的π键并不完全相同
C．N2与CO键能不同 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1个σ键和2个π键，所以二者都含有三键，A项正确。N2分子中的2个π键是由每个N原子各提供2个p电子以“肩并肩”的方式重叠形成的，而CO分子中的2个π键，其中1个π键，成键电子完全由氧原子提供，B项正确。由不同元素形成的三键，键能不同，C项正确、D项错误。
15．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。
16．已知P的价层电子排布式为3s23p3，P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5，下列判断正确的是 (　　)
A．磷原子最外层有三个未成对电子，故只能结合三个氯原子形成PCl3
B．PCl3分子中的P—Cl键含有π键
C．PCl5分子中的P—Cl键都是π键
D．磷原子最外层有三个未成对电子，但是能形成PCl5，说明传统的价键理论存在缺陷
【答案】D
【解析】PCl3的电子式为，P—Cl键都是σ键。一个PCl5分子中有5个P—Cl σ键，这违背了传统价键理论饱和性原则，说明传统价键理论不能解释PCl5的结构，即传统价键理论存在缺陷，D项符合题意。
17．氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C-C≡N，其性质与卤素气体单质相似，氰气可用于有机合成、制农药，也可用作消毒、杀虫的熏蒸剂等。下列叙述正确的是 (　　)
A．在所有气体单质分子中，一定有σ键，可能有π键 B．氰气分子中N≡C键的键长大于C—C键的键长
C．1个氰气分子中含有3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】C
【解析】稀有气体为单原子分子，不存在化学键，A错误；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，B错误；1个(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键，C正确；由于(CN)2与卤素单质性质相似，故(CN)2可以和氢氧化钠溶液反应，D错误。

18．据李时珍《本草纲目》记载：“柳叶煎之，可疗心腹内血、止痛，治疥疮”，利用现代有机提纯技术，人们从自然界的柳叶中提纯出了一种重要的化学物质水杨酸(结构如图)，并用它来合成止痛药阿司匹林。下列对水杨酸的结构分析不正确的是 (　　)

A．水杨酸分子中的碳氧键有两种不同的键长
B．水杨酸分子中苯环上碳碳键的键能是环外碳碳键键能的两倍
C．水杨酸分子中的C原子一定位于同一个平面上
D．水杨酸分子中的∠CCC比∠COH键角大
【答案】B
【解析】水杨酸分子中的碳氧键有单键和双键两种，键长不同，A项正确；水杨酸分子中苯环上的碳碳键介于单键和双键之间，键能比碳碳单键的两倍小，B项错误；根据水杨酸的结构可知水杨酸分子中的C原子均在同一平面上，C项正确；水杨酸分子中的∠CCC约为120 ℃，∠COH与水分子中∠HOH类似，接近109.5°，D项正确。
19．如图为元素周期表前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 (　　)

X

W
Y

R

Z

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—HW—H D．键长X—H分子中没有化学键，A错误；氮气、溴单质都是双原子分子，B正确；原子半径W>Y，故键长W—H>Y—H，电负性WW—H，C错误；原子半径W>X，故键长W—H>X—H，一般键长越短，键能越大，故键能W—H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)依据图表中键能数据分析，C—C键、C—H键键能大，难断裂；Si—Si键、Si—H键键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成
(2)SiH4稳定性小于CH4，更易生成氧化物，是因为C—H键键能大于C—O键的，C—H键比C—O键稳定。Si—H键键能远小于Si—O键的，不稳定，倾向于形成稳定性更强的Si—O键
【解析】(1)C—C键和C—H键较强，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，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。
20．化学键的键能是指气态原子间形成1 mol化学键时释放的能量。如H(g)+I(g)→H-I(g)放出297 kJ的能量，即H-I键的键能为297 kJ·mol-1，也可以理解为破坏1 mol H-I键需要吸收297 kJ的热量。下表是一些键能的数据(单位：kJ·mol-1)。
共价键
键能
共价键
键能
共价键
键能
共价键
键能
H-H
436

Cl-Cl
243
H-Cl
431
H-O
467
S=S
255
H-S
339
C-F
427
C-O
358
C-Cl
330
C-I
218
H-F
565
N≡N
945
回答下列问题：
(1)一个化学反应的反应热(设反应物、生成物均为气态)与反应物和生成物中的键能之间有密切的关系。由表中数据计算下列热化学方程式中的热效应：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)    ΔH=_______。
(2)根据表中数据判断CCl4的稳定性_______(填“大于”或“小于”)CF4的稳定性。
(3)试预测C-Br键的键能范围(填具体数值)：_______的稳定性小于CF4的稳定性。(3)与相同原子结合时，同主族元素的原子半径越小，形成的共价键的键能越大，则C-I键的键能
Ⅱ.几种常见化学键的键能如下表所示。
化学键
Si—O
H—O
O===O
Si—Si
Si—C
键能/(kJ·mol－1)
452
462.8
497.3
226
X
请回答下列问题：
(1)试比较Si—Si键与Si—C键的键能大小：X________(填“＞”“＜”或“＝”)226 kJ·mol－1。
(2)H2被认为是21世纪人类最理想的燃料，而又有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”等观点。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________(已知1 mol Si中含有2 mol Si—Si键，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键)。
【答案】Ⅰ.(1)74 pm　①⑤②③④　(2)BC　
Ⅱ.(1)＞　(2)120 475 kJ　858.7 kJ
【解析】Ⅰ.(1)可以直接从题图中读出有关数据，H—H键的键长为74 pm；体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。(2)氢分子中含有一个σ键，A项错误；核间距逐渐减小时，两个氢原子的原子轨道会相互重叠，导致电子在核间出现的概率增大，B项正确；④已经达到稳定状态，当改变构成氢分子的两个氢原子的核间距时，必须消耗外界的能量，C项正确；氢分子中含有一个非极性共价键，D项错误。
Ⅱ.(1)Si—Si键的键长比Si—C键的键长长，Si—Si键的键能比Si—C键的键能小。(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×(462.8 kJ·mol－1×2－436 kJ·mol－1－497.3 kJ·mol－1×)＝120 475 kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为452 kJ·mol－1×4 mol－497.3 kJ·mol－1×1 mol－226 kJ·mol－1×2 mol＝858.7 kJ。
22．X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其原子序数依次增大。X元素的一种核素的质量数为12，中子数为6；Y元素是动植物生长不可缺少的、构成蛋白质的重要元素；Z的基态原子核外9个原子轨道上填充了电子且有2个未成对电子，与X、Y不同族；W是一种常见元素，可以形成3种氧化物，其中一种氧化物是具有磁性的黑色晶体。
(1)Y2分子中存在的σ键和π键个数之比为　　　　。 
(2)X元素的一种氧化物XO和XY-与Y2结构相似，X、Y与氢元素形成的一种化合物HXY分子中σ键与π键数目之比为　　　　　　。 
(3)写出X的单质与Z的最高价氧化物对应水化物的浓溶液反应的化学方程式：　　　　　　　　　　。 
(4)W的基态原子的价层电子排布式为　　　　　。 
(5)X元素的一种单质是一种由单层X原子构成的平面结构新型材料，下图中，1号X与相邻X形成σ键的个数为　　　　　。 

(6)已知Y2(g)+O2(g)=2YO(g)　ΔH=+180 kJ·mol-1，其中Y≡Y键、O=O键的键能分别为946 kJ·mol-1、497.3 kJ·mol-1，则YO分子中Y、O之间共价键的键能为　　　　　。 
【答案】(1)1∶2 (2)1∶1 (3)C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
(4)3d64s2 (5)3 (6)631.65 kJ·mol-1
【解析】由题给信息可知X为C，Y为N，Z为S，W为Fe。(1)N2分子中有N≡N键，1个N2分子中有1个σ键、2个π键。(2)X元素的氧化物CO和CN-与N2结构相似，推知CN-的结构式为[C≡N]-，HCN的结构式为H-C≡N，1个HCN分子中σ键与π键个数均为2。(3)C与浓硫酸在加热条件下反应生成CO2、SO2和H2O。(4)铁的原子序数为26，其基态原子的价层电子排布式为3d64s2。(5)由题图可看出每个碳原子能与三个碳原子形成单键，故能形成3个σ键。(6)设NO分子中N、O之间共价键的键能为x，由题给信息可得180 kJ·mol-1=946 kJ·mol-1+497.3 kJ·mol-1-2x，解得x=631.65 kJ·mol-1。