专题02 共价键参数的比较与应用（重难点讲义）化学沪科版选择性必修2

专题06共价键参数的比较与应用 1．理解键能、键长、键角等键参数的概念。 2．能应用键参数——键能、键长、键角说明简单分子的结构和性质。 一、键参数对物质性质的影响 二、键长 1．概念：两个成键原子的原子核间的__________。 2．意义：键长愈短，化学键愈强，键愈_________。 3．键长的应用 (1)一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子越_________。 (2)键长的比较方法 ①根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越_____。 ②根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长_____双键键长_____三键键长。 三、键能 1．概念：在1×105Pa、298K条件下，断开1molAB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量。 2．意义：表示共价键的强弱，键能愈大，键愈_________。 3．键能的应用 (1)衡量共价键的强弱：键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越_________。 (2)判断分子的稳定性：结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越_________。 (3)判断化学反应的能量变化 ①化学键与能量：旧化学键的断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量 ②焓变与键能的关系：ΔH＝_________键能总和－_________键能总和 ③反应热性质：ΔH＜0时，为_________反应；ΔH＞0时，为_________反应。 四、键角 1．概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的_________。 2．意义：可以描述多原子分子的_________结构。 3．键角的应用 (1)键长和键角决定分子的空间结构。 (2)常见分子空间结构与键角 分子的空间结构 键角 实例 正四面体形 _________ CH4() _________ P4() 平面形 _________ BF3() 三角锥形 _________ NH3() V形(角形) _________ H2O() 直线形 _________ CO2() 题型01键参数综合应用 【典例】下列关于共价键的说法错误的是_______。 A．稀有气体一般难发生化学反应，是因为分子中键能较大 B．两个原子形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，键能越大 C．C=C的键能虽然比C-C大，但碳碳单键的化学性质比碳碳双键稳定 D．键角是两个相邻共价键之间的夹角，多原子分子的键角一定，说明共价键具有方向性 提分速记 【变式】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 二、键角大小比较 【典例】下列分子或离子中键角由大到小排列的顺序是_______。 ①BCl3 ②NH3 ③H2O ④PCl ⑤HgCl2 A．⑤④①②③ B．⑤①④②③ C．④①②⑤③ D．③②④①⑤ 【变式】NH3、NF3、NCl3等分子中心原子相同，如果周围原子电负性大者键角小，那么NH3、NF3、NCl3三种分子中，键角大小的顺序正确的是_______。 A．NH3＞NF3＞NCl3 B． NCl3＞NF3＞NH3 C．NH3＞NCl3＞NF3 D．NF3＞NCl3＞NH3 三、键角大小原因解释 【典例】(2026·上海华东师大附中适应性调研)比较H2O分子中O-H键角与NH3分子中N-H键角大小，并说明理由 。 提分速记 键角大小原因解释的模型 模型1：价层电子对构型(或中心原子杂化方式)不相同，优先看杂化方式，键角：sp>sp2>sp3 答题模板：×××中心原子采取×××杂化，键角为×××，而×××中心原子采取×××杂化，键角为×××。 模型2：价层电子对构型(或中心原子杂化方式)相同，看电子对间的斥力 (1)电子对排斥力大小顺序：孤电子对与孤电子对之间>孤电子对与成键电子对之间>成键电子对与成键电子对之间。 (2)三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序：三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键。 答题模板： ×××分子中无孤电子对，×××分子中含有n个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，因而键角较小。 【变式】(2025·上海金山二模)工业上可以用硫(S8)与CH4为原料制备CS2，加热时S8分解为S2，然后发生反应：2S2(g)＋CH4(g)CS2(g)＋2H2S(g) ΔH＜0。共价键键能如下表所示： 共价键 S=S C-H C=S S-H 键能/kJ·mol-1 a b c d 则(a＋2b) (c＋2d)(选填“>”“＜”或“=”)；该反应涉及化合物分子中键角由大到小的顺序是 。 【巩固训练】 1．下列分子中键角最大的是_______。 A．H2O B．CO2 C．CH2O D．NH3 2．下列比较正确的是_______。 A．键长：C—O＞Si—O B．键长：C—C＞C===C C．键能：C—O＜Si—O D．键能：C—C＞C===C 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 4．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 5．参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 6．下列说法中能说明BF3分子中的4个原子位于同一平面的是_______。 A．任意两个B—F键间的夹角相等 B．3个B—F键键能相等 C．3个B—F键键长相等 D．任意两个B—F键间的夹角为120° 7．在白磷(P4)分子中，4个P原子分别处在正四面体的四个顶点，结合有关P原子的成键特点，下列有关白磷的说法正确的是_______。 A．白磷分子的键角为109.5° B．分子中共有4对共用电子对 C．白磷分子的键角为60° D．分子中有6对孤电子对 8．下列有关键角与分子空间构型的说法不正确的是_______。 A．键角为180°的分子，空间构型是直线形 B．键角为120°的分子，空间构型是平面三角形 C．键角为109.5°的分子，空间构型是正四面体形 D．键角为90°～109.5°之间的分子，空间构型可能是V形 9．关于键长、键能和键角，下列说法错误的是_______。 A．键角是描述分子空间结构的重要参数 B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C．C==C键能等于C—C键能的2倍 D．因为O—H的键能小于H—F的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强 10．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．H—F的键长是H—X(X表示卤族元素)中最长的 B．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180° C．分子中通常键能越大，键长越短，分子越稳定 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 11．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构型的重要参数 B．因为H—O键的键能小于H—F键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱 C．水分子可表示为H—O—H，分子中的键角为180° D．H—O键的键能为463 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463 kJ 12．回答下列问题： (1)比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)： ①H2O________CS2，原因是_______________________________________________。 ②SO3______SO。 ③BF3________NCl3。 (2)比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)： ①PH3________PO，原因是__________________________________________。 ②SO______SO。 13．某些共价键的键能数据如下表(单位：kJ/mol): 共价键 H—H Cl—Cl Br—Br H—Cl H—I I—I N≡N H—O H—N 键能 436 243 193 432 298 151 946 463 393 (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________。 (3)试通过键能数据估算下列反应的反应热：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝________。 【强化训练】 1．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．在分子中，两个成键原子间的距离叫做键长 B．AB2型分子的键角均为180° C．C—C键的键能为347.7 kJ/mol，但C=C键的键能小于347.7×2 kJ/mol D．H—Cl键的键能为431.8kJ/mol，故HCl分解成1molH2和1molCl2时，消耗的能量为863.6kJ 2．已知某些化学键键能如下，下列说法不正确的是_______。 化学键 H-H Cl-Cl Br-Br H-Cl H-Br 键能/kJ·mol 436 243 194 432 a A．根据键能可估算反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的△H= -185 kJ·mol B．根据原子半径可知键长：H—Cl<H—Br，进而推测a<432 C．可以根据H—Cl和H—Br的键能大小判断HCl和HBr的稳定性 D．常温下Cl2和Br2的状态不同，与Cl—Cl和Br—Br的键能有关 3．利用下列键能数据，估算异丁烷(C4H10)直接脱氢生成异丁烯反应(CH3)2CHCH3(g)→H2(g)+(CH3)2C=CH2(g)的△H为( ) 化学键 C-C C=C C-H H-H 键能/(kJ/mol) 347.7 615 413.4 436 A．+123.5 kJ/mol B．-123.5 kJ/mol C．-224.2 kJ/mol D．+224.2 kJ/mol 4．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 5．下列有关分子空间构型的说法中正确的是_______。 A．HClO、BF3、NCl3分子中所有原子的最外层电子都满足了电子稳定结构 B．P4和CCl4都是正四面体形分子且键角都为109°28′ C．分子中键角的大小： SO3＞NH3＞CCl4 D．BeF2分子中，中心原子Be的价层电子对数等于，成键电子对数等于，没有孤电子对，分子空间构型为直线形 6．(2025·上海三模)(5)硼酸晶体的片层结构如图所示，其中键角为，的键角小的键角分析其主要原因包括_______。 A．晶体中氧原子的杂化方式是sp3，硼原子是sp2杂化 B．晶体中氧原子的杂化方式是sp2，硼原子也是sp2杂化 C．氧原子电负性大，氧原子和氢原子之间形成氢键 D．氧原子上有孤电子对，孤电子对成键电子对的斥力较大 7．(2025·上海南汇中学高二期末)已知分子中H-N-H的键角为，则配合物[Cu(NH3)4]SO4中H-N-H的键角 107.3°(选填“>、<或=”)。 8．(2026·上海育才中学高三开学考试)(2)Cr2(SO4)3可通过下列反应制得：(NH4)2Cr2O7Cr2O3+N2↑ +4H2O、Cr2O3 + 3H2SO4 =Cr2(SO4)3 +3H2O。 ①N、O、H的电负性大小关系为 。 ②比较H2O中H-O-H键角和SO42-中O-S-O键角的大小并解释原因 。 9．回答下列问题： (1)Si与C元素位于同一主族，SiO2键角小于CO2的原因是______________________。 (2)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是____________，原因是_______________________________。 10．解答下列问题： (1)NH3分子在独立存在时，H—N—H键角为107°。如图是[Zn(NH3)6]2＋的部分结构以及H—N—H键角的测量值。解释NH3形成如图配合物后H—N—H键角变大的原因：___________________________________。 (2)AsH3分子为三角锥形，键角为91.80°，小于氨分子的键角107°，AsH3分子键角较小的原因是_________________________________________________。 (3)乙酸分子()中键角1大于键角2，其原因为______________________________。 11．SO2Cl2和SO2F2中S==O之间以双键结合，S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构为________________。SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl______SO2F2分子中∠F—S—F(填“＜”“＞”或“＝”)。 12．根据以下数据提供的信息填空： 组别 ① ② ③ 共价键 C-C C=C C≡C N-N N=N N≡N H-F H-Cl H-HBr 键长(nm) 0.154 0.134 0.120 0.146 0.120 0.110 0.092 0.127 0.141 键能(kJ/mol) 347 612 835 160 415 945 569 432 368 (1)由第③组可知，原子半径越大，键长越_______。 (2)由第①或②组可知，相同元素的原子形成的共价键，键数越多，键长越_______。 (3)由第①或②或③组可知，键长越长，键能越_______。 13．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 436 243 193 432 298 151 946 463 393 (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 。 (3)试通过键能数据估算下列反应的反应热：H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g) ΔH= 。 14．化学键的键能是指气态基态原子间形成1 mol 化学键时释放的最低能量。如：H(g)＋I(g)→H—I(g)＋297 kJ，即H—I键的键能为297 kJ/mol，也可以理解为破坏1 mol H—I键需要吸收297 kJ的热量。化学反应的发生可以看成旧化学键的破坏和新化学键的形成。下表是一些键能数据(单位：kJ/mol)： 键能 键能 键能 H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 432 S—S 255 H—S 339 C—F 427 C—Cl 330 C—I 218 H—F 568 C—O 351 H—O 463 阅读上述信息，回答下列问题： (1)根据表中数据判断CCl4的稳定性______(填“大于”或“小于”)CF4的稳定性。试预测C—Br键的键能范围：______<C—Br键键能<______。 (2)结合表中数据和热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-Q kJ/mol，则热化学方程式中Q的值为______。 (3)由表中数据能否得出这样的结论： ①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”)。 ②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固。______(填“能”或“不能”)。从数据中找出一些规律，请写出一条：______。 9 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06共价键参数的比较与应用 1．理解键能、键长、键角等键参数的概念。 2．能应用键参数——键能、键长、键角说明简单分子的结构和性质。 一、键参数对物质性质的影响 二、键长 1．概念：两个成键原子的原子核间的距离。 2．意义：键长愈短，化学键愈强，键愈牢固。 3．键长的应用 (1)一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子越稳定。 (2)键长的比较方法 ①根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。 ②根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长＞双键键长＞三键键长。 三、键能 1．概念：在1×105Pa、298K条件下，断开1molAB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量。 2．意义：表示共价键的强弱，键能愈大，键愈牢固。 3．键能的应用 (1)衡量共价键的强弱：键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定。 (2)判断分子的稳定性：结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。 (3)判断化学反应的能量变化 ①化学键与能量：旧化学键的断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量 ②焓变与键能的关系：ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和 ③反应热性质：ΔH＜0时，为放热反应；ΔH＞0时，为吸热反应。 四、键角 1．概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。 2．意义：可以描述多原子分子的空间结构。 3．键角的应用 (1)键长和键角决定分子的空间结构。 (2)常见分子空间结构与键角 分子的空间结构 键角 实例 正四面体形 109°28′ CH4() 60° P4() 平面形 120° BF3() 三角锥形 107° NH3() V形(角形) 105° H2O() 直线形 180° CO2() 题型01键参数综合应用 【典例】下列关于共价键的说法错误的是_______。 A．稀有气体一般难发生化学反应，是因为分子中键能较大 B．两个原子形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，键能越大 C．C=C的键能虽然比C-C大，但碳碳单键的化学性质比碳碳双键稳定 D．键角是两个相邻共价键之间的夹角，多原子分子的键角一定，说明共价键具有方向性 【答案】A 【解析】A项，稀有气体是单原子分子，不存在任何化学键，一般难发生化学反应，是因为原子满足2个电子或8个电子的稳定结构，与化学键无关，A错误；B项，两个原子形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，键越稳定，键能越大，B正确；C项，C=C的键能比C-C大，但碳碳双键的键能小于碳碳单键键能的2倍，说明碳碳双键中的键不稳定，易断裂，C正确；D项，相邻两个共价键之间的夹角称为键角，多原子分子的键角一定，说明共价键具有方向性，D正确；故选A。 提分速记 【变式】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σ键、其余2个为π键，碳碳双键中只有1个碳碳单键是σ键、另一个为π键，π键键能小于σ 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。 二、键角大小比较 【典例】下列分子或离子中键角由大到小排列的顺序是_______。 ①BCl3 ②NH3 ③H2O ④PCl ⑤HgCl2 A．⑤④①②③ B．⑤①④②③ C．④①②⑤③ D．③②④①⑤ 【答案】B 【解析】①BCl3中B的价层电子对数为3＋＝3，中心B原子为sp2杂化，键角为120°；②NH3中N的价层电子对数为3＋＝4，中心N原子为sp3杂化，由于NH3分子中有孤电子对存在，使键角小于109°28′；③H2O中O的价层电子对数为2＋＝4，中心O原子为sp3杂化，理论上正四面体结构键角为109°28′，由于H2O分子中存在两个孤电子对，使得键角比NH3分子的键角还小；④PCl中P的价层电子对数为4＋＝4，中心P原子为sp3杂化，键角为109°28′；⑤HgCl2中Hg的价层电子对数为2＋＝2，中心Hg原子为sp杂化，键角为180°；综上，键角由大到小的顺序为⑤①④②③。 【变式】NH3、NF3、NCl3等分子中心原子相同，如果周围原子电负性大者键角小，那么NH3、NF3、NCl3三种分子中，键角大小的顺序正确的是_______。 A．NH3＞NF3＞NCl3 B． NCl3＞NF3＞NH3 C．NH3＞NCl3＞NF3 D．NF3＞NCl3＞NH3 【答案】C 【解析】已知电负性F＞Cl＞H，且NH3、NF3、NCl3等这些分子中心原子相同，如果周围原子电负性大者则键角小。可知键角NH3＞NCl3＞NF3，故选C。 三、键角大小原因解释 【典例】(2026·上海华东师大附中适应性调研)比较H2O分子中O-H键角与NH3分子中N-H键角大小，并说明理由 。 【答案】H2O分子中心原子价层电子对数为2+=4，且含有两对孤对电子，中心原子杂化方式为sp3，NH3分子中心原子价层电子对数为3+=4，且含有一对孤对电子，中心原子杂化方式为sp3，孤电子对对成键电子对的斥力较大，孤电子对数越多，键角越小，则H2O的键角小于NH3的键角 【解析】H2O分子中心原子价层电子对数为2+=4，且含有两对孤对电子，中心原子杂化方式为sp3，NH3分子中心原子价层电子对数为3+=4，且含有一对孤对电子，中心原子杂化方式为sp3，孤电子对对成键电子对的斥力较大，孤电子对数越多，键角越小，则H2O的键角小于NH3的键角。 提分速记 键角大小原因解释的模型 模型1：价层电子对构型(或中心原子杂化方式)不相同，优先看杂化方式，键角：sp>sp2>sp3 答题模板：×××中心原子采取×××杂化，键角为×××，而×××中心原子采取×××杂化，键角为×××。 模型2：价层电子对构型(或中心原子杂化方式)相同，看电子对间的斥力 (1)电子对排斥力大小顺序：孤电子对与孤电子对之间>孤电子对与成键电子对之间>成键电子对与成键电子对之间。 (2)三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序：三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键。 答题模板： ×××分子中无孤电子对，×××分子中含有n个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，因而键角较小。 【变式】(2025·上海金山二模)工业上可以用硫(S8)与CH4为原料制备CS2，加热时S8分解为S2，然后发生反应：2S2(g)＋CH4(g)CS2(g)＋2H2S(g) ΔH＜0。共价键键能如下表所示： 共价键 S=S C-H C=S S-H 键能/kJ·mol-1 a b c d 则(a＋2b) (c＋2d)(选填“>”“＜”或“=”)；该反应涉及化合物分子中键角由大到小的顺序是 。 【答案】＜ CS2>CH4>H2S 【解析】由反应△H=反应物总键能—生成物总键能可得：(2a+4b)—(2c+4d) ＜0，解得(a＋2b) ＜(c＋2d)；甲烷分子中碳原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为0，分子的空间构型为正四面体形，二硫化碳分子中碳原子的价层电子对数为2、孤对电子对数为0，分子的空间构型为直线形，硫化氢分子中硫的价层电子对数为4、孤对电子对数为2，分子的空间构型为V形，则键角由大到小的顺序为CS2>CH4>H2S。 【巩固训练】 1．下列分子中键角最大的是_______。 A．H2O B．CO2 C．CH2O D．NH3 【答案】B 【解析】H2O分子为V形，键角为105°；CO2分子为直线形，键角为180°；CH2O分子为平面三角形，键角为120°；NH3为三角锥形，键角为107°。故选B。 2．下列比较正确的是_______。 A．键长：C—O＞Si—O B．键长：C—C＞C===C C．键能：C—O＜Si—O D．键能：C—C＞C===C 【答案】B 【解析】A项，由于原子半径：Si＞C，故键长：Si—O＞C—O；B项，由于键长：单键＞双键＞叁键，故键长：C—C＞C===C；C、D两项，一般说键长越短，键能越大，故键能：C—O＞Si—O、C===C＞C—C。 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选正确。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选正确。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选正确。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选错误。故选D。 4．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。 5．参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。 6．下列说法中能说明BF3分子中的4个原子位于同一平面的是_______。 A．任意两个B—F键间的夹角相等 B．3个B—F键键能相等 C．3个B—F键键长相等 D．任意两个B—F键间的夹角为120° 【答案】D 【解析】键参数中，键能和键长是用于判断共价键稳定性的依据，而键角是判断分子立体构型的依据。3个B—F键间的夹角均为120°时，正好构成一个以B原子为中心的平面结构，因此4个原子共平面。故选D。 7．在白磷(P4)分子中，4个P原子分别处在正四面体的四个顶点，结合有关P原子的成键特点，下列有关白磷的说法正确的是_______。 A．白磷分子的键角为109.5° B．分子中共有4对共用电子对 C．白磷分子的键角为60° D．分子中有6对孤电子对 【答案】C 【解析】白磷的正四面体结构不同于甲烷的空间结构；由于白磷分子中无中心原子，根据共价键的方向性和饱和性，每个磷原子都以3个共价键与其他3个磷原子结合形成共价键，从而形成正四面体结构，所以键角为60°，总共有6个共价单键，每个磷原子含有一对孤电子对，总计有4对孤电子对。 8．下列有关键角与分子空间构型的说法不正确的是_______。 A．键角为180°的分子，空间构型是直线形 B．键角为120°的分子，空间构型是平面三角形 C．键角为109.5°的分子，空间构型是正四面体形 D．键角为90°～109.5°之间的分子，空间构型可能是V形 【答案】B 【解析】A、键角为180°的分子，空间构型是直线形，例如二氧化碳等，A正确；B、乙烯分子的键角为120°，但它的空间构型并不是平面三角形，B错误；C、键角为109.5°的分子，空间构型是正四面体形，C正确；D、键角为90°～109.5°之间的分子，空间构型可能是V形，例如水等，D正确，故选B。 9．关于键长、键能和键角，下列说法错误的是_______。 A．键角是描述分子空间结构的重要参数 B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C．C==C键能等于C—C键能的2倍 D．因为O—H的键能小于H—F的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强 【答案】C 【解析】C==C由一个σ键和一个π键构成，C—C为σ键，二者键能不是2倍的关系，C项错误；原子半径：O＞F，键长：O—H＞H—F，键能：O—H＜H—F，形成化学键时放出的能量：O—H＜H—F，H—F更稳定，F2跟H2反应的能力更强，D项正确。 10．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．H—F的键长是H—X(X表示卤族元素)中最长的 B．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180° C．分子中通常键能越大，键长越短，分子越稳定 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】C 【解析】A项，卤族元素中F的原子半径最小，则H—F的键长是H—X中最短的，A项错误；B项，水分子的结构式为H—O—H，H2O中中心原子O上的孤电子对数为×(6-2×1)=2、σ键电子对数为2、价层电子对数为4，H2O分子的空间结构为V形，分子中键角为105°，B项错误；C项，分子中通常键长越短、键能越大，分子越稳定，C项正确；D项，碳碳三键中含2个π键和1个σ键，碳碳双键中含1个π键和1个σ键，其中π键弱于σ键，故碳碳三键的键能比单键键能的3倍小，碳碳双键的键能比单键键能的2倍小，D项错误；故选C。 11．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构型的重要参数 B．因为H—O键的键能小于H—F键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱 C．水分子可表示为H—O—H，分子中的键角为180° D．H—O键的键能为463 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463 kJ 【答案】A 【解析】H—O键、H—F键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定，O2、F2与H2反应的能力逐渐增强，B项错误；水分子呈V形，键角为104.5°，C项错误；D项中H—O键的键能为463 kJ·mol－1，指的是断开1 mol H—O键形成气态氢原子和气态氧原子所需吸收的能量为463 kJ，18 g H2O即1 mol H2O中含2 mol H—O键，断开时需吸收2×463 kJ的能量形成气态氢原子和气态氧原子，再进一步形成H2和O2时，还需释放出一部分能量，故D项错误。 12．回答下列问题： (1)比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)： ①H2O________CS2，原因是_______________________________________________。 ②SO3______SO。 ③BF3________NCl3。 (2)比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)： ①PH3________PO，原因是__________________________________________。 ②SO______SO。 【答案】(1)①＜ H2O中中心O原子采取sp3杂化，键角约为105°；CS2中中心C原子采取sp杂化，键角为180° ②＞ ③＞ (2)①< PH3与PO中中心P原子都采取sp3杂化，PO中无孤电子对，PH3分子中含有1个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，因而键角较小 ②< 13．某些共价键的键能数据如下表(单位：kJ/mol): 共价键 H—H Cl—Cl Br—Br H—Cl H—I I—I N≡N H—O H—N 键能 436 243 193 432 298 151 946 463 393 (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________。 (3)试通过键能数据估算下列反应的反应热：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝________。 【答案】(1)吸收 243 (2)N2 I2 H2O (3)－185 kJ·mol－1 【解析】(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。 【强化训练】 1．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．在分子中，两个成键原子间的距离叫做键长 B．AB2型分子的键角均为180° C．C—C键的键能为347.7 kJ/mol，但C=C键的键能小于347.7×2 kJ/mol D．H—Cl键的键能为431.8kJ/mol，故HCl分解成1molH2和1molCl2时，消耗的能量为863.6kJ 【答案】C 【解析】A．键长是指两个原子核间的平均间距，故A错误；B．AB2型分子可能是直线型如二氧化碳，键角为，也可能使V型，如OF2，键角约为104°，故B错误；C．C—C键为σ键，C=C中有一个是σ键、一个π键，π键键能小于σ键能，故C=C键的键能小于347.7×2 kJ/mol，故C正确；D．H—Cl键的键能为431.8kJ/mol，2molHCl分解成2molH和2molCl时，消耗的能量为863.6kJ，故D错误；故选C。 2．已知某些化学键键能如下，下列说法不正确的是_______。 化学键 H-H Cl-Cl Br-Br H-Cl H-Br 键能/kJ·mol 436 243 194 432 a A．根据键能可估算反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的△H= -185 kJ·mol B．根据原子半径可知键长：H—Cl<H—Br，进而推测a<432 C．可以根据H—Cl和H—Br的键能大小判断HCl和HBr的稳定性 D．常温下Cl2和Br2的状态不同，与Cl—Cl和Br—Br的键能有关 【答案】D 【解析】A项，根据反应热=反应物总键能-生成物总键能，则：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)中有：△H=+436 kJ/mol+243 kJ/mol-2×432kJ/mol =-185kJ/mol，A正确；B项，Cl原子半径小于Br原子，H—Cl键的键长比H—Br键长短，H—Cl键的键能比H—Br键大，进而推测a<432，B正确；C项，键能越大物质的热稳定性越大，可以根据H—Cl和H—Br的键能大小判断HCl和HBr的稳定性，C正确；D项，Cl-Cl键能大于Br-Br键能，说明Cl2分子比Br2分子稳定，破坏的是共价键，而状态由分子间作用力决定，D不正确；故选D。 3．利用下列键能数据，估算异丁烷(C4H10)直接脱氢生成异丁烯反应(CH3)2CHCH3(g)→H2(g)+(CH3)2C=CH2(g)的△H为( ) 化学键 C-C C=C C-H H-H 键能/(kJ/mol) 347.7 615 413.4 436 A．+123.5 kJ/mol B．-123.5 kJ/mol C．-224.2 kJ/mol D．+224.2 kJ/mol 【答案】A 【解析】反应热=反应物总键能-生成物总键能，即反应热=347.7 kJ/mol×3+413.4 kJ/mol×10-(436 kJ/mol +615 kJ/mol +347.7 kJ/mol×2+413.4 kJ/mol×8)=+123.5 kJ/mol。故选A。 4．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。 5．下列有关分子空间构型的说法中正确的是_______。 A．HClO、BF3、NCl3分子中所有原子的最外层电子都满足了电子稳定结构 B．P4和CCl4都是正四面体形分子且键角都为109°28′ C．分子中键角的大小： SO3＞NH3＞CCl4 D．BeF2分子中，中心原子Be的价层电子对数等于，成键电子对数等于，没有孤电子对，分子空间构型为直线形 【答案】D 【解析】A项，NCl3分子中所有原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构，但HClO、BF3分子中的H原子、B原子最外层电子数分别为2、6，不满足8电子稳定结构，故A错误；B项，P4和CCl4都是正四面体形分子，但P4分子中键角为60°，故B错误；C项，SO3呈平面正三角形结构，键角120°，CCl4呈正四面体结构，键角109°28′，NH3为三角锥形结构，存在孤对电子，所以键角小于109°28′，则分子中键角的大小：SO3＞CCl4＞NH3，故C错误；D项，BeF2分子的结构式为F-Be-F，中心Be原子的价层电子对数为2，由于中心Be原子最外层的2个电子全部参与成键，没有孤电子对，所以其空间结构为直线形，故D正确；故选D。 6．(2025·上海三模)(5)硼酸晶体的片层结构如图所示，其中键角为，的键角小的键角分析其主要原因包括_______。 A．晶体中氧原子的杂化方式是sp3，硼原子是sp2杂化 B．晶体中氧原子的杂化方式是sp2，硼原子也是sp2杂化 C．氧原子电负性大，氧原子和氢原子之间形成氢键 D．氧原子上有孤电子对，孤电子对成键电子对的斥力较大 【答案】(5)AD (5)硼酸晶体的片层结构中，O原子与B、H形成2个共价键，还有2个孤电子对，为sp3杂化；晶体中B为sp2杂化，键角为，因此原因为硼酸晶体中B为sp2杂化，没有孤电子对，键角为，O原子为sp3杂化，有2个孤电子对，键角为，氧原子上有孤电子对，孤电子对成键电子对的斥力较大，故选AD； 7．(2025·上海南汇中学高二期末)已知分子中H-N-H的键角为，则配合物[Cu(NH3)4]SO4中H-N-H的键角 107.3°(选填“>、<或=”)。 【答案】> 【解析】在NH3分子中，氮原子的孤对电子导致键角压缩至。而在配合物[Cu(NH3)4]SO4中，Cu2+为四配位，通常形成平面正方形结构。此时，配体NH3的孤对电子参与配位，孤对电子对成键电子对的排斥减弱，导致H-N-H键角增大，接近四面体键角(109.5°)，因此键角应大于107.3°。 8．(2026·上海育才中学高三开学考试)(2)Cr2(SO4)3可通过下列反应制得：(NH4)2Cr2O7Cr2O3+N2↑ +4H2O、Cr2O3 + 3H2SO4 =Cr2(SO4)3 +3H2O。 ①N、O、H的电负性大小关系为 。 ②比较H2O中H-O-H键角和SO42-中O-S-O键角的大小并解释原因 。 【答案】(2)O>N>H 键角：O-S-O>H-O-H，SO42-和H2O的中心原子均为sp3杂化(或价层电子对数均为4)，但H2O中O原子上有2对孤电子对，孤电子对间有较大的斥力(孤电子对间的斥力>孤电子对与成键电子对间的斥力>成键电子对之间的斥力)，使得H-O-H键角小于O-S-O键角 【解析】(2)①元素非金属性越强，电负性越大，所以电负性大小关系为O>N>H。②键角：O-S-O>H-O-H，SO42-和H2O的中心原子均为sp3杂化(或价层电子对数均为4)，但H2O中O原子上有2对孤电子对，孤电子对间有较大的斥力(孤电子对间的斥力>孤电子对与成键电子对间的斥力>成键电子对之间的斥力)，使得H-O-H键角小于O-S-O键角。 9．回答下列问题： (1)Si与C元素位于同一主族，SiO2键角小于CO2的原因是______________________。 (2)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是____________，原因是_______________________________。 【答案】(1)SiO2中中心Si原子采取sp3杂化，键角为109°28′；CO2中中心C原子采取sp杂化，键角为180° (2)CH4＞NH3＞H2O CH4分子中无孤电子对，NH3分子中含有1个孤电子对，H2O分子中含有2个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用依次增大，故键角逐渐减小 10．解答下列问题： (1)NH3分子在独立存在时，H—N—H键角为107°。如图是[Zn(NH3)6]2＋的部分结构以及H—N—H键角的测量值。解释NH3形成如图配合物后H—N—H键角变大的原因：___________________________________。 (2)AsH3分子为三角锥形，键角为91.80°，小于氨分子的键角107°，AsH3分子键角较小的原因是_________________________________________________。 (3)乙酸分子()中键角1大于键角2，其原因为______________________________。 【答案】(1)NH3分子中N原子的孤电子对进入Zn2＋的空轨道形成配位键后，原孤电子对与成键电子对间的排斥作用变为成键电子对间的排斥作用，排斥作用减弱 (2)砷原子的电负性小于氮原子，其共用电子对离砷核距离较远，斥力较小，键角较小 (3)C==O对C—C的斥力大于C—O对C—C的斥力 11．SO2Cl2和SO2F2中S==O之间以双键结合，S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构为________________。SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl______SO2F2分子中∠F—S—F(填“＜”“＞”或“＝”)。 【答案】四面体形 ＞ 【解析】当中心原子的价层电子对数为4时，VSEPR模型为四面体形，硫原子无孤电子对，所以空间结构为四面体形；配位原子得电子能力越弱，其与中心原子形成的共用电子对之间的斥力越强，F原子的得电子能力大于氯原子，所以SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl＞SO2F2分子中∠F—S—F。 12．根据以下数据提供的信息填空： 组别 ① ② ③ 共价键 C-C C=C C≡C N-N N=N N≡N H-F H-Cl H-HBr 键长(nm) 0.154 0.134 0.120 0.146 0.120 0.110 0.092 0.127 0.141 键能(kJ/mol) 347 612 835 160 415 945 569 432 368 (1)由第③组可知，原子半径越大，键长越_______。 (2)由第①或②组可知，相同元素的原子形成的共价键，键数越多，键长越_______。 (3)由第①或②或③组可知，键长越长，键能越_______。 【答案】(1)长 (2)短 (3)大 【解析】(1)同主族从上往下原子半径逐渐增大，由第③组可知，原子半径越大，键长越长；(2)碳碳三键键长小于碳碳双键，碳碳双键键长小于碳碳单键，N原子间成键也是如此，故相同元素的原子形成的共价键，键数越多，键长越短；(3)从表格中数据可看出，键长越短，键能越大。 13．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 436 243 193 432 298 151 946 463 393 (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 。 (3)试通过键能数据估算下列反应的反应热：H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g) ΔH= 。 【答案】(1)吸收 243 (2)N2 I2 H2O (3)-185 kJ·mol-1 【解析】(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=反应物键能之和-生成物键能之和=(436＋243-2×432)kJ·mol-1=-185 kJ·mol-1。 14．化学键的键能是指气态基态原子间形成1 mol 化学键时释放的最低能量。如：H(g)＋I(g)→H—I(g)＋297 kJ，即H—I键的键能为297 kJ/mol，也可以理解为破坏1 mol H—I键需要吸收297 kJ的热量。化学反应的发生可以看成旧化学键的破坏和新化学键的形成。下表是一些键能数据(单位：kJ/mol)： 键能 键能 键能 H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 432 S—S 255 H—S 339 C—F 427 C—Cl 330 C—I 218 H—F 568 C—O 351 H—O 463 阅读上述信息，回答下列问题： (1)根据表中数据判断CCl4的稳定性______(填“大于”或“小于”)CF4的稳定性。试预测C—Br键的键能范围：______<C—Br键键能<______。 (2)结合表中数据和热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-Q kJ/mol，则热化学方程式中Q的值为______。 (3)由表中数据能否得出这样的结论： ①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”)。 ②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固。______(填“能”或“不能”)。从数据中找出一些规律，请写出一条：______。 【答案】(1)小于 218 kJ/mol 330 kJ/mol (2)185 (3)①不能 ②不能 与相同原子结合时，同主族元素形成的共价键，原子半径越小，共价键越牢固 【解析】(1)键能越大，分子越稳定。C—Cl键键能为330 kJ/mol，C—F键键能为427 kJ/mol，所以CF4更稳定；F、Cl、Br、I是同主族元素，原子半径越来越大，与C形成的共价键的键长越来越长，键能越来越小，所以C—Br键的键能大小介于C—I键键能和C—Cl键键能之间；(2)ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和=436 kJ/mol＋243 kJ/mol-2×432 kJ/mol=-185 kJ/mol，所以Q=185；(3)①H的原子半径小于F的原子半径，但是H—H键键能小于H—F键键能，所以①结论不正确；②Cl的非金属性强于S，但是S—S键键能大于Cl—Cl键键能，所以②结论不正确；从H—F、H—Cl；C—F、C—Cl；H—O、H—S几组键的键能中可得出：与相同原子结合时，同主族元素形成的共价键，原子半径越小，共价键越牢固；与相同原子结合时，同主族元素形成的共价键，原子半径越小，共价键越牢固。 13 / 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