课时梯级训练(10) 共价键 共价晶体(Word练习)-【优化指导】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（苏教版2019）

课时梯级训练(10)　共价键　共价晶体 题型一　共价键及键参数 1．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 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 D　解析：键能越大，分子越稳定，A错误，D正确；s­s σ键没有方向性，B错误；形成共价键的两原子核间的平均间距叫键长，C错误。 2．σ键可由两个原子的s轨道、一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以及一个原子的p轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成。则下列分子中的σ键是由两个原子的s、p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是 (　　) A．H2 B．Cl2 C．NaH D．HF D　解析：H2分子中σ键由两个H的s、s轨道重叠构建而成，A错误；Cl2分子中σ键由两个Cl的p、p轨道重叠构建而成，B错误；C中无σ键，C错误；HF分子中σ键由H的s轨道与F的p轨道重叠构建而成，D正确。 3．下列说法不正确的是 (　　) A．π键是原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键 B．2个原子形成的多重共价键中，只能有一个是σ键，而π键可以是一个或多个 C．s电子与s电子间形成的键是σ键，p电子与p电子间形成的键是π键 D．共价键一定有原子轨道的重叠 C　解析：原子轨道沿核间连线方向以“头碰头”的方式重叠形成的共价键为σ键；原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键为π键。σ键是轴对称，而π键是镜面对称。故A、D正确，C错误。分子中所有的单键都是σ键，双键中有一个σ键，一个π键，三键中有一个σ键，两个π键，B正确。 4．CH4、NH3、H2O和HF分子中，共价键的极性由强到弱的顺序是 (　　) A．CH4、NH3、H2O、HF 　　 B．HF、H2O、NH3、CH4 C．H2O、HF、CH4、NH3 　　 D．HF、H2O、CH4、NH3 B　解析：键的极性即为共用电子对的偏向(或偏离)程度，偏向(或偏离)程度越大，键的极性越强。比较共价键的极性，应比较成键的两个原子电负性的大小。两原子电负性相差得越大，则键的极性越强，B正确。 5．氮是地球上极为丰富的元素。 (1)Li3N晶体中氮以N3-存在，基态N3-的核外电子的轨道表示式为________________________________________________________________________。 (2)根据如表数据，写出氮气与氢气反应生成氨气的热化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 化学键 N—N N===N N≡N N—H H—H 键能/ (kJ·mol-1) 159 418 946 391 436 答案：(1) (2)N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol-1 解析：(1)N3-的核外电子排布式为1s22s22p6，其核外电子的轨道表示式为。 (2)氮气与氢气反应生成氨气的化学方程式为N2＋3H2⥫⥬2NH3，则1 mol N2与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3时放出热量为6 mol×391 kJ·mol-1－1 mol×946 kJ·mol-1－3 mol×436 kJ·mol-1＝92 kJ，所以氮气与氢气反应生成氨气的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g) ⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol-1。 题型二　共价晶体及性质 6．下列说法正确的是 (　　) A．金刚石晶体中的最小碳原子环由6个碳原子构成 B．共价晶体中除极性键外不存在其他类型的化学键 C．SiO2晶体中存在SiO2分子 D．金刚石的化学性质稳定，即使在高温下也不会和O2反应 A　解析：金刚石晶体的最小碳原子环由6个碳原子构成，A正确；共价晶体中既可能含有极性键，也可能含有非极性键(如金刚石晶体)，B错误；共价晶体中所有原子通过共价键结合，形成空间网状结构，不存在分子，C错误；金刚石是由碳元素组成的，能与氧气反应，D错误。 7．根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是 (　　) A．熔点为2 700 ℃，导电性好，延展性强 B．无色晶体，熔点为3 550 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂 C．无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ℃，熔化时能导电 D．熔点为－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电 B　解析：导电性好，不是共价晶体的特征，因为共价晶体中原子与原子之间以共价键结合，形成空间网状结构，而共价键有一定的方向性，使共价晶体的质硬而脆，A不符合共价晶体特征，B符合共价晶体的特征，C应该是离子晶体，D不符合共价晶体的特征。 8．下列有关氮化硼(BN)两种晶体的说法正确的是 (　　) A．两种晶体均为共价晶体 B．两种晶体的化学式相同，所以属于同种物质 C．两种晶体中均含有极性键和非极性键 D．根据立方相氮化硼的晶体结构推测其可用作超硬材料，有优异的耐磨性 D　解析：六方相氮化硼不是共价晶体，立方相氮化硼为共价晶体，A错误；二者结构不同，不属于同种物质，B错误；两种晶体均只含有B—N键，属于极性共价键，C错误；立方相氮化硼为空间网状结构，原子间以共价键相结合，难以形变，所以其硬度大，可用作超硬材料，有优异的耐磨性，D正确。 9．气态氯化铝(Al2Cl6)是具有配位键的化合物，分子中原子间成键的关系如选项所示。若将选项中配位键的斜线上加上箭头，下列4个选项中正确的是 (　　) D　解析：Cl原子最外层有7个电子，只能与Al原子各提供1个电子形成一个共价键，使Cl原子达到8电子稳定结构，Al原子最外层有3个电子，可分别与3个Cl原子形成共价键，因此Cl原子与2个Al原子或Al原子与4个Cl原子形成的化学键中，必有一个是配位键，Cl原子最外层有孤电子对可提供，Al原子的3p轨道上有空轨道可接受孤电子对，D正确。 10．表中列出部分化学键的键能： 化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl 键能/(kJ·mol-1) 460 360 436 431 化学键 Si—Si Si—C Cl—Cl 键能/(kJ·mol-1) 226 347 243 据此判断下列说法正确的是 (　　) A．表中最稳定的共价键是Si—Si键 B．Cl2(g)―→2Cl(g)　ΔH＝－243 kJ·mol-1 C．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　 ΔH＝－183 kJ·mol-1 D．根据表中数据能计算出SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(l)的ΔH C　解析：键能越大形成的化学键越稳定，表中键能最大的是Si—O键，则最稳定的共价键是Si—O键， A错误；氯气变为氯原子吸收的能量等于氯气中断裂化学键需要的能量，Cl2(g) ―→2Cl(g)　ΔH＝＋243 kJ·mol-1，B错误；依据键能计算反应焓变＝反应物键能总和－生成物键能总和，ΔH＝436 kJ·mol-1＋243 kJ·mol-1－2×431 kJ·mol-1＝－183 kJ·mol-1，热化学方程式为H2(g)＋Cl2(g) ===2HCl(g)　ΔH＝－183 kJ·mol-1，C正确； HCl(g)===HCl(l)的ΔH未告知，故无法计算SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(l)的ΔH，D错误。 11．某共价晶体A的空间结构中的一部分如图所示。A与某物质B反应生成C，其实质是在每个A—A键中插入一个B原子，则C的化学式为 (　　) A．AB B．A5B4 C．AB2 D．A2B5 C　解析：C的结构如图所示，A原子位于正四面体的中心和4个顶点，其中顶点的4个原子为4个相同的四面体共有，因此A原子的个数为1＋4×＝2，B原子位于正四面体内部，共4个，A、B原子的个数比为1∶2，C正确。 12．金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的具有空间网状结构的共价晶体。在立方体中，若一碳原子位于立方体体心，则与它直接相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶点上(如图中的小立方体)。则图中与小立方体顶点的四个碳原子直接相邻的碳原子数以及它们分别位于大立方体的位置分别是 (　　) A．12，大立方体的12条棱的中点 B．8，大立方体的8个顶角 C．6，大立方体的6个面的中心 D．14，大立方体的8个顶角和6个面的中心 A　解析：与小立方体顶点的四个碳原子直接相邻的碳原子分别位于大立方体的12条棱的中点，共12个。如图所示： 13．长期以来一直认为氟的含氧酸不存在，但1971年美国科学家将F2通入细冰获得HFO(次氟酸)。 (1)HFO的电子式为________________。 (2)HFO与水反应得到物质A(结构如图所示)，写出HFO与水反应的化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)物质A中存在________键(填字母标号)。 A．仅有σ键 B．仅有π键 C．同时含有σ键、π键 D．同时存在极性键和非极性键 答案：(1) 　(2)HFO＋H2O===HF↑＋H2O2　(3)AD 解析：(1)HFO是氟的含氧酸，因此它的分子结构与HClO相似，即F原子与一个羟基相连，其结构式为H—O—F，从而可推出HFO的电子式。 (2)物质A为H2O2，由反应过程中原子守恒可知还会生成HF。 (3)H2O2分子中仅有单键，所以全为σ键，存在的化学键有H—O极性键和O—O非极性键。 14．硼及其化合物应用广泛。回答下列问题： (1)基态B原子的外围电子轨道表示式为____________________，其第一电离能位于同周期元素的第________位(按照由大到小顺序)。 (2)立方氮化硼(BN)是特殊的耐磨和切削材料，其晶胞结构与金刚石相似，如图所示。 ①1 mol BN晶体中，共价键的个数为________________________________________。 硼原子和氮原子所连接的最小环为__________元环。 ②晶胞有两个基本要素：原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图所示，其中X原子的坐标参数为(0，0，0)，Y原子的坐标参数为，则Z原子的坐标参数为__________________。晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知最近的两个B原子的距离为a nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则立方氮化硼的密度ρ＝__________________g·cm-3。(列出计算式即可) 答案：(1) 　七(或7)　(2)①4×6.02×1023 六(或6)　②(，，)　 解析：(1)B处于元素周期表中第二周期ⅢA族，外围电子排布式为2s22p1，则其外围电子轨道表示式为，同周期主族元素随着原子序数增大，第一电离能呈增大的趋势，但ⅡA族和ⅤA族元素反常，所以B的第一电离能位于同周期元素的第7位。 (2)①根据晶胞结构分析，N的个数为8×＋6×＝4，B的个数为4，即1个晶胞中含有4个BN，所以1 mol BN晶体中含有4 mol共价键，晶胞结构与金刚石晶胞相似，所以硼原子和氮原子所连接的最小环为六元环； ②N做面心立方堆积，B做四面体填隙，根据立体几何知识，则Z原子的坐标参数为(，，)，以B原子的坐标参数为(，，)，(，，)来看，最近的两个B原子的距离为a nm，设晶胞边长为c nm，根据立体几何知识，则a＝c，所以c＝ nm，1 mol晶胞质量为m＝4×25 g，1 mol晶胞即有NA个晶胞，所以晶体密度为ρ＝＝ g·cm-3。 15．据古籍《燕闲清赏笺》记载：“宣窑之青，乃苏勃泥青。”说明宣德时期青花瓷使用的颜料是“苏勃泥青”，它是从一种钻毒砂[主要成分为(Co，Fe)AsS]中提取出来的。请回答下列问题： (1)基态S原子的外围电子轨道表示式为______________________，其原子核外电子共有________种空间运动状态。 (2)比较元素第一电离能：S________(填“＞”“<”或“＝”)P。 (3)Fe位于元素周期表的第______周期______族，________(填“d”或“ds”)区。 (4)区分晶体与非晶体最可靠的科学方法是________。 (5)砷化镓晶胞结构如图所示。晶胞中Ga与周围最近且等距的As形成的空间结构为________。已知GaAs晶胞的棱长为a pm，其密度为ρ g·cm-3，则阿伏加德罗常数的数值为________(列出计算式即可，GaAs的摩尔质量为145 g·mol-1)。 (6)GaAs的熔点为1 238 ℃，GaN与GaAs晶体类型相同，GaN的熔点________(填“>”“<”或“＝”)1 238 ℃。 答案：(1) 　9　(2)＜ (3)四　Ⅷ　d　(4)X射线衍射实验　 (5)正四面体　　 (6)＞ 解析：(1)硫元素的原子序数为16，核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，外围电子轨道表示式为，核外电子空间运动状态与核外轨道数相同，为1＋1＋3＋1＋3＝9。 (2)磷原子的3p轨道为稳定的半充满结构，第一电离能大于相邻元素，则硫元素的第一电离能小于磷元素的第一电离能。 (3)铁元素的原子序数为26，位于元素周期表第四周期Ⅷ族，外围电子排布式为3d64s2，则位于元素周期表的d区。 (4)晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的微粒在微观空间是否有序排列，X射线衍射可以看到微观结构，则区分晶体与非晶体最可靠的科学方法是X射线衍射实验。 (5)由晶胞结构可知，晶胞中镓原子与周围最近且等距的4个砷原子形成空间网状结构，位于顶点和面心的镓原子个数为8×＋6×＝4，位于体内的砷原子个数为4，由晶胞质量公式可得(a×10—10)3ρ＝，解得NA＝。 (6)共价晶体的熔点取决于共价键的强弱，由砷化镓的熔点可知，砷化镓和氮化镓都是共价晶体，Ga—As键的键长大于Ga—N键，键能小于Ga—N键，则共价键Ga—As键弱于Ga—N键，氮化镓的熔点高于砷化镓。 16．铁镁合金储氢材料，晶胞结构如图所示，晶胞参数为a pm，储氢后氢原子以正八面体的配位模式有序分布在铁原子的周围，氢原子与铁原子之间的最短距离为晶胞参数的。 请回答下列问题： (1)同周期中，第一电离能小于Mg的元素有__________种，基态Fe原子的外围电子排布式为________，Fe元素位于元素周期表中的________区。 (2)储氢后晶体的化学式为____________，Mg原子占据Fe原子形成的_____________空隙，两个H原子之间的最短距离为_________，该储氢材料中氢的密度ρ为______________________________g·cm-3(用含a的代数式表示)。 (3)H3NBH3(氨硼烷)也是具有潜力的化学储氢材料之一，H3NBH3中H—N—H的键角________(填“>”“＜”或“＝”)NH3中H—N—H的键角。 答案：(1)2　3d64s2　d　(2)Mg2FeH6　正四面体　a pm　 g·cm-3　(3)＞ 解析：(1)同周期元素第一电离能从左到右呈增大的趋势，但Mg核外电子排布形成3s全充满结构，能量较低，则第一电离能大于相邻元素，则第一电离能小于Mg的元素有Na、Al，共2种，Fe元素是26号元素，核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2，基态Fe原子的外围电子排布式为3d64s2，Fe位于元素周期表中的d区。 (2)由晶胞结构可知，晶胞中有8个Mg原子，Fe原子位于顶点、面心，晶胞中Fe原子数目＝6×＋8×＝4，储氢后H原子以正八面体的配位模式有序分布在Fe原子的周围，则H原子数目为4×6＝24，储氢后晶体的化学式为Mg2FeH6，据图可知，Mg原子占据Fe原子形成的正四面体空隙；已知H原子构成正八面体、铁原子位于正八面体的体心，晶胞参数为a pm，H原子与Fe原子之间的最短距离为晶胞参数的，即H原子与Fe原子之间距离为a pm，则两个H原子之间的最短距离为a pm，该储氢材料每个晶胞中含24个H原子，氢的总质量为 g，晶胞体积为(a×10-10)3 cm3，则储氢材料中氢的密度ρ为 g·cm-3 (用含a的代数式表示)。 (3)H3NBH3(氨硼烷)中氮原子有3个共价键、1个配位键，NH3中氮原子有3个共价键、1个孤电子对，孤电子对和成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，则H3NBH3中H—N—H的键角大于NH3中H—N—H的键角。 17．丁二酮肟可用于镍的检验和测定，其结构式如图所示： (1)Ni元素基态原子外围电子排布式为__________________，C、N、O第一电离能由大到小的顺序是__________。 (2)1 mol丁二酮肟含有的σ键数目是________，碳原子的杂化方式为_____________。　 (3)丁二酮肟镍分子内含有的作用力有_________(填标号)。 a.配位键　　　　　　 b．离子键 c. 氢键 d. 范德华力 (4)某镍白铜的晶胞如图所示，其化学式为______________。 答案：(1)3d84s2　N>O>C (2)15NA　sp2杂化和sp3杂化　(3)ac　(4)Cu3Ni 解析：(1)Ni为第28号元素，其基态外围电子排布式为3d84s2；同一周期元素从左向右第一电离能呈增大趋势，但由于ⅡA族和ⅤA族在电子排布时特殊，使ⅡA族和ⅤA族的元素的电离能较相邻两个主族元素的第一电离能较大，故C、N、O三种元素的第一电离能从大到小为N>O>C。 (2)根据丁二酮肟的结构可以得出，1 mol丁二酮肟中含有15NA个σ键；其中碳原子存在sp2杂化和sp3杂化两种杂化方式。 (3)1个丁二酮肟镍由两个丁二酮肟和一个镍构成，丁二酮肟镍中Ni与N原子之间的作用力以配位键形式存在，一个丁二酮肟中的O原子与另外一个丁二酮肟中的H原子之间的作用力以氢键形式存在。 (4)Ni在晶胞中占有8个顶点，故一个晶胞中含有8×＝1个Ni原子，Cu在晶胞中占有6个面心，故一个晶胞中含有6× ＝3个Cu原子，故镍白铜的分子式为Cu3Ni。 学科网（北京）股份有限公司 $$