内容正文:
课堂小练(五) 共价键
一、选择题
1.下列元素的原子间易形成共价键的是 ( )
A.Na和Cl B.K和F
C.H和Cl D.Ca和O
解析 非金属元素的原子间容易形成共价键,活泼的金属和非金属元素的原子间容易形成离子键。则Na和Cl形成的是离子键,A项错误;K和F形成的是离子键,B项错误;H和Cl均是非金属元素,形成的是共价键,C项正确;Ca和O形成的是离子键,D项错误。
答案 C
2.下列说法正确的是 ( )
A.不同成键原子间电负性差异越大,共价键越稳定,在反应中越不容易发生断裂
B.某原子跟其他原子形成共价键时,其共价键数一定等于该元素原子的价电子数
C.基态C原子有两个未成对电子,所以最多只能形成2个共价键
D.1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子,是由共价键的饱和性决定的
解析 不同成键原子的电负性差异越大,共用电子对偏移程度越大,在反应中共价键越容易发生断裂,A项错误;非金属元素的原子形成的共价键数目一般等于该原子最外层未成对电子数,不能说一定等于该元素原子的价电子数,B项错误;在形成CH4分子的过程中,碳原子2s轨道中的1个电子激发到2p空轨道上,形成了4个未成对电子,C项错误;N原子最外层2p轨道上共有3个未成对电子,1个N原子可以与3个H原子结合形成NH3,此时共价键饱和,D项正确。
答案 D
3.下列说法正确的是 ( )
A.π键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的
B.σ键是镜面对称,而π键是轴对称
C.乙烷分子中的共价键全为σ键,而乙烯分子中含σ键和π键
D.H2分子中只含σ键,而Cl2分子中还含π键
解析 π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的,故A项错误;σ键是轴对称,而π键是镜面对称,故B项错误;乙烷分子的结构简式为CH3CH3,分子中全为σ键,而乙烯分子的结构简式为CH2CH2,分子中含σ键和π键,故C项正确;H2分子、Cl2分子中的共价键都为单键,分子中只含σ键,故D项错误。
答案 C
4.下列说法中不正确的是 ( )
A.σ键比π键重叠程度大,形成的共价键强
B.两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键
C.气体单质分子中,一定有σ键,可能有π键
D.HClO分子中有s⁃p σ键和p⁃p σ键
解析 σ键是“头碰头”的重叠,π键是“肩并肩”的重叠,σ键比π键重叠程度大,形成的共价键强,A项正确;两个原子之间形成共价键时,可能是单键、双键、三键,单键含有一个σ键,双键含有一个σ键和一个π键,三键含有一个σ键和两个π键,则两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键,B项正确;气体单质分子中,可能有σ键,如Cl2,可能有π键,如N2,也可能没有化学键,如稀有气体,C项错误;H—O—Cl分子中,H—O是s⁃p σ键,O—Cl是p⁃p σ键,D项正确。
答案 C
5.某有机物的结构简式为HC≡CCH2CHCH2,则该有机物分子中含有的σ键和π键的数目分别为 ( )
A.11、3 B.10、3
C.11、4 D.10、4
解析 单键全部为σ键,双键中有1个σ键和1个π键,三键中有1个σ键和2个π键,故该有机物分子中的C—H σ键有6个,C—C σ键有4个,因此σ键总数为10个,π键总数为3个,故B项正确。
答案 B
6.据报道,大气中存在一种潜在的温室气体SF5—CF3(结构如图),虽然其数量有限,但它是已知气体中吸热最高的。关于SF5—CF3的说法正确的是 ( )
A.分子中有σ键也有π键
B.C—F是s⁃p σ键
C.分子中不是所有原子都满足8电子稳定结构
D.0.1 mol SF5—CF3分子中电子数为8 mol
解析 该分子中只有共价单键,则分子中只有σ键,没有π键,故A项错误;C—F是p⁃p σ键,故B项错误;分子中S原子不是8e-结构,一个SF5—CF3分子中有94个电子,则0.1 mol SF5—CF3分子中电子数为9.4 mol,故D项错误。
答案 C
7.根据如表所列键能数据,下列分子中最不稳定的是 ( )
化学键
H—H
H—Cl
H—Br
Cl—Cl
Br—Br
键能/(kJ·mol-1)
436
431
299
247
193
A.HCl B.HBr
C.H2 D.Br2
解析 由题表中数据可知,分子中键能:E(H2)>E(HCl)>E(HBr)>E(Cl2)>E(Br2),键能越大分子越稳定,故Br2分子最不稳定,D项符合题意。
答案 D
8.下列有关化学键知识的比较肯定错误的是 ( )
A.键能:C—N<CN<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
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项正确;原子半径:I>Br>Cl,则键长:I—I>
Br—Br>Cl—Cl,B项正确;H2O分子中键角是105°,CO2分子中键角是180°,C项错误;相同元素原子之间形成的σ键的键能一般情况下比π键的大,D项正确。
答案 C
9.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,·表示对应原子提供的电子。下列说法正确的是 ( )
A.N2分子与CO分子中都含σ键和π键
B.N2分子与CO分子中的π键完全相同
C.电负性:C>O
D.N2分子中含有2个π键,CO分子中含有1个π键
解析 从题图可以看出,N2分子与CO分子均含有1个σ键和2个π键,A项正确、D项错误;N2分子中的π键是由每个氮原子各提供一个p电子以“肩并肩”的方式形成的,而CO分子中的一个π键是由O原子单方面提供电子对形成的,B项错误;同一周期元素从左到右,电负性逐渐增大,故电负性:C<O,C项错误。
答案 A
10.P原子的价层电子排布为3s23p3,P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5,对此判断正确的是 ( )
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
解析 PCl3的电子式为,P—Cl键都是σ键。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。
答案 D
11.表格所列数据是在相同条件下,不同物质中氧氧键的键长和键能的实测数据,下列有关说法中正确的是 ( )
微粒
O2
键长/pm
149
128
121
112
键能/(kJ·mol-1)
a
b
496
628
A.a<b
B.O—O键的键能为496 kJ·mol-1
C.中存在π键
D.键长越长,键能越大
解析 相同元素原子间形成的化学键,键长越短,键能越大,A项正确,D项错误;O2中的化学键是OO键,B项错误;中,两个氧原子之间形成的是单键,C项错误。
答案 A
12.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;OO 498。则反应P4(白磷)+3O2P4O6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
解析 反应中的总键能包括断裂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 OO键,1 mol P4O6含12 mol P—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。
答案 A
二、非选择题
13.如图表示不同类型共价键形成时原子轨道重叠情况:
(1)其中形成的化学键属于轴对称的有 。
(2)下列物质中,通过方式①形成化学键的是 ;通过方式②形成化学键的是 ;只通过方式③形成化学键的是 ;同时含有③、④、⑤三种方式化学键的物质是 。
A.Cl2 B.HCl
C.N2 D.H2
(3)某有机物分子的结构简式为,该分子中有 个σ键,有 个π键,有 种极性键, (填“有”或“没有”)非极性键。
解析 (1)形成的化学键属于轴对称的有:两个s轨道以“头碰头”方式发生重叠形成稳定的σ键,s轨道与p轨道以“头碰头”方式发生重叠形成稳定的σ键,两个p轨道以“头碰头”方式发生重叠形成稳定的σ键;故选①②③。(2)方式①两个s轨道以“头碰头”方式发生重叠形成稳定的σ键,故为氢气,选D;方式②s轨道与p轨道以“头碰头”方式发生重叠形成稳定的σ键,故为氯化氢,选B;方式③两个p轨道以“头碰头”方式发生重叠形成稳定的σ键,故为氯气,选A;同时含有③、④、⑤三种方式化学键的物质是氮气,两个氮原子通过2p轨道形成σ键,同时另外p轨道以“肩并肩”的方式形成2个π键,选C。(3)中存在碳氢键、碳碳双键、碳碳单键、碳氧双键、碳氧单键、氢氧键,在一个该分子中有8个σ键,碳碳双键、碳氧双键中有2个π键,碳氢键、碳氧双键、碳氧单键、氢氧键中有4种极性键,碳碳单键为非极性键。
答案 (1)①②③ (2)D B A C (3)8 2 4 有
14.已知键能、键长部分数据如下表:
共价键
Cl—Cl
Br—Br
I—I
H—F
H—Cl
H—Br
H—I
H—O
键能(kJ·mo)
242.7
193.7
152.7
568
431.8
366
298.7
462.8
键长(pm)
198
228
267
96
共价键
C—C
CC
C≡C
C—H
N—H
NO
O—O
OO
键能(kJ·mo)
347.7
615
812
413.4
390.8
607
142
497.3
键长(pm)
154
133
120
109
101
(1)下列推断正确的是 (填选项字母,下同)。
A.稳定性:HF>HCl>HBr>HI
B.氧化性:I2>Br2>Cl2
C.沸点:H2O>NH3
D.还原性:HI>HBr>HCl>HF
(2)下列有关推断正确的是 。
A.同种元素形成的共价键,稳定性:三键>双键>单键
B.同种元素形成双键的键能一定小于单键的2倍
C.键长越短,键能一定越大
(3)在表中所给HX分子中,键长最短的是 ,最长的是 ;O—O键的键长 (填“大于”“小于”或“等于”)OO 键的键长。
解析 (1)根据题表中数据,同主族元素气态氢化物的键能从上至下逐渐减小,稳定性逐渐减弱,A项正确;氯气、溴单质、碘单质的氧化性逐渐减弱,B项错误;沸点:H2O>NH3,C项正确;还原性与失电子能力有关,还原性:HI>HBr>HCl>HF,D项正确。(2)由碳碳键的数据知,A项正确;由O—O键、OO键的键能知,B项错误;C—H键的键长大于N—H键的键长,但是N—H键的键能反而较小,C项错误。
答案 (1)ACD (2)A (3)HF HI 大于
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