2.1 共价键（6大题型专项训练）化学人教版选择性必修2

第1节 原子结构 题型01 共价键的形成与特征 题型02 σ键与π键 题型03 极性键和非极性键 题型04 键能的应用 题型05 常见物质的键角及分子构型 题型06 键参数综合应用 题型01 共价键的本质与形成 1． 概念 原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键。 2． 本质 高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。共价键形成的原因是成键原子相互接近，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对。 3．形成元素 通常电负性相同或差值较小的非金属元素原子之间形成共价键，大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。 4．共价键特征 特征 概念 作用 存在情况 饱和性 每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的 饱和性决定了分子的组成。 所有的共价键都具有饱和性 方向性 在形成共价键时，原子轨道重叠的越多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性 方向性决定了分子的空间结构。 并不是所有共价键都具有方向性 5．表示方法 (1)用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键，如H—H、H—Cl； (2)“”表示原子间共用两对电子所形成的共价键(共价双键)，如C=C； (3)“≡”表示原子间共用三对电子所形成的共价键(共价叁键)，如C≡C。 【典例1】共价键具有饱和性和方向性，下列关于共价键这两个特征的叙述中，不正确的是(　　) A．共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的 B．共价键的方向性与成键原子的轨道的方向性有关 C．共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系 D．共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关 【变式1-1】下列关于共价键的说法正确的是 A．共价键只存在于非金属原子间 B．两个原子形成共价键时，原子之间只能存在一对共用电子对 C．两个原子形成共价键时，每个原子周围都有8个电子 D．共价键是通过共用电子对形成的一种相互作用 【变式1-2】下列说法正确的是(　　) A．含有共价键的化合物一定是共价化合物 B．分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物 C．由共价键形成的分子一定是共价化合物 D．只有非金属原子间才能形成共价键 【变式1-3】下列说法正确的是 A．分子的结构是由键能决定的 B．共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定 C．CF4、CCl4、CBr4、CI4中C-X(X=F、Cl、Br、I)键长、键角均相等 D．H2O分子中两个O-H键角为180° 题型02 σ键与π键 σ键π键比较： σ键 π键 原子轨道重叠方式 “头碰头”重叠 “肩并肩”重叠 对称类型 轴对称，因此，通过σ键连接的原子绕键轴旋转而不会破坏化学键。 镜面对称，因此，以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键 原子轨道重叠程度 大 小 键的强度 轨道重叠程度大，键的强度较大，键越牢固 轨道重叠程度较小，键比较容易断裂，不如σ键牢固 活泼性 不活泼 活泼 成键规律 共价单键都是σ键；共价双键中一个键是σ键，另一个键是π键；共价三键中一个键是σ键，另外两个键是π键 旋转情况 以形成σ键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并不破坏σ键的结构 以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子并不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键的结构 存在情况 能单独存在，可存在于任何含共价键的分子或离子中 不能单独存在，必须与σ键共存，可存在于共价双键和共价三键中 联系 只有在形成σ键后，余下的p轨道才能形成π键 实例 CH4、OH- N≡N中既含有σ键，又含有π键 2．判断σ键和π键的一般规律 (1)共价单键都是σ键； (2)共价双键和共价三键中有一个键是σ键，其他的都是π键。 【典例2】下列说法中，错误的是 A．中只有键没有键 B．中有1个键和2个键 C．氧原子可以形成，也可能形成 D．氧原子有两个未成对电子，因而能形成2个共价键 【变式2-1】下列说法中不正确的是(　　) A．一般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．气体单质中，一定有σ键，可能有π键 D．N2分子中有一个σ键，2个π键 【变式2-2】下列关于σ 键和π键的说法不正确的是 A．σ 键能单独形成，π键不能单独形成 B．σ 键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转 C．双键中一定有一个σ 键，一个π键，三键中一定有一个σ 键，两个π键 D．CH3-CH3、CH2=CH2、CH≡CH中的σ 键都是C-C键，所以键能都相同 【变式2-3】下列化学键是通过电子云“肩并肩”重叠形成的是 A． B． C． D． 题型03 极性键和非极性键 1．分类标准：根据共用电子对是否偏移。 2．极性键和非极性键： 共价键 极性键 非极性键 形成元素 不同种元素 同种元素 共用电子的偏移 共用电子偏向电负性较大的原子 成键原子电负性相同，共用电子不偏移 原子电性 电负性较大的原子显负电性，另一原子显正电性 两原子均不显电性 【典例3】列关于极性键的叙述不正确的是(　　) A．由不同种非金属元素原子形成的共价键 B．共价化合物中必定存在极性键 C．由同种元素的两个原子形成的共价键 D．共用电子必然偏向电负性大的原子一方 【变式3-1】中科院研制出一种多功能催化剂将CH4转化为乙烯：。下列化学用语表述正确的是 A．该反应涉及极性键和非极性键的断裂及形成 B．与互为同分异构体 C．O2的电子式为： D．分子的球棍模型为 【变式3-2】下列物质中，属于极性分子，且含有极性键和非极性键的是 A． B． C． D． 【变式3-3】氯化二硫是广泛用于橡胶工业的硫化剂，其分子结构如下图所示。常温下是一种橙黄色的液体，遇水易水解，并产生能使品红褪色的气体。下列说法错误的是 A．的结构式为 B．为含有极性键和非极性键的极性分子 C．与结构相似，分子间作用力： D．与反应的化学方程式可能为： 题型04 键能的应用 1．概念：在101.3 kPa，298 K的条件下，断开1_mol AB(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，叫A—B键的键能。 2．表示方式和单位：表示方式：EA－B，单位：kJ·mol－1。 3．应用： (1)判断共价键的稳定性：原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，体系能量降低越多，释放能量越多，形成共价键的键能越大，共价键越牢固。 (2)判断分子的稳定性：一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。例如分子的稳定性：HF>HCl>HBr>HI。 (3)利用键能计算反应热：△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和。 4．测定方法：键能通常是298.15K，100kPa条件下的标准值，可以通过实验测定，更多的却是推算获得的。 【典例4】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 【变式4-1】N2与O2化合生成NO是自然界固氮的重要方式之一、下图显示了该反应中的能量变化。 下列说法不正确的是 A．N≡N键的键能大于O=O键的键能 B．完全断开1 mol NO中的化学键需吸收1264 kJ能量 C．该反应中产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量 D．生成NO反应的热化学方程式为：N2(g) + O2(g) = 2NO(g)  ΔH = +180 kJ/mol 【变式4-2】利用水煤气可合成甲醇：。某些常见化学键的键能数据如下表： 化学键 C—O H—O 键能 351 463 436 413 则中键的键能为 A． B． C． D． 【变式4-3】高纯硅是信息革命的催化剂。工业上可用制高纯硅：  。几种共价键的键能数据如图所示。已知：含共价键。下列叙述正确的是 A． B．上述正反应只有在较高温度下才能自发进行 C．其他条件不变，增大浓度能增大活化分子百分数 D．该反应的正反应活化能大于逆反应活化能 题型05 常见物质键角与分子构型 1．概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。 2．意义：键角可反映分子的空间结构，是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。 多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。 3．常见分子的键角及分子空间结构： 分子 键角 空间结构 CO2 (O=C=O)180° 直线形 H2O (H-O)105° V形(或称角形) NH3 (N-H)107° 三角锥形 CH4 (C-H)109º28´ 正四面体形 P4 (P-P)60º 正四面体形 4．测定方法：键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得 【典例5】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60°的分子，空间构型可能是正四面体形 D．键角为90°～109°28'之间的分子，空间构型可能是V形 【变式5-1】关于键角，下列说法不正确的是 A．键角的大小与键长、键能的大小有关 B．分子中的键角： C．键角是确定多分子立体结构(分子形状)的重要参数 D．多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性 【变式5-2】下列说法正确的是 ①分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 ②原子晶体中共价键越强，熔点越高 ③干冰是CO2分子通过氢键和分子间作用力有规则排列成的分子晶体 ④在Na2O和Na2O2晶体中，阴、阳离子数之比相等 ⑤正四面体构型的分子，键角都是109°28′⑥分子晶体中都含有化学键 A．①②③④ B．③④⑤⑥ C．⑤⑥ D．②④ 【变式5-3】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 题型06 键参数综合运用 键参数与分子性质的关系 键参数对分子性质的影响：相同类型的共价化合物分子，成键原子半径越，键长越，键能越，分子越。 【典例6】X、Y、Z、W、R为五种短周期元素，其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列说法正确的是 A．最简单氢化物的键角：W＞R B．第一电离能：Z＞W C．简单离子半径：Y＞R＞X D．非金属性：X＞Z＞W 【变式6-1】下列说法中，错误的是 A．键能越大，断开化学键所需能量越多 B．键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得 C．键角仅由成键原子的种类决定，与分子空间结构无关 D．共价键的饱和性决定了分子中原子的成键数目 【变式6-2】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 【变式6-3】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 / 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【解析】一般地，原子的未成对电子一旦配对成键，就不再与其他原子的未成对电子配对成键了，故原子的未成对电子数目决定了该原子形成的共价键具有饱和性，这一饱和性也就决定了该原子成键时最多连接的原子数，故A、C两项正确；形成共价键时，原子轨道重叠的程度越大越好，为了达到原子轨道的最大重叠程度，成键的方向与原子轨道的伸展方向存在着必然的联系，则共价键方向性是由成键电子的轨道方向性决定的，B项正确；共价键的饱和性与原子轨道重叠程度无关，与原子的未成对电子数有关，D项错误。 【变式1-1】下列关于共价键的说法正确的是 A．共价键只存在于非金属原子间 B．两个原子形成共价键时，原子之间只能存在一对共用电子对 C．两个原子形成共价键时，每个原子周围都有8个电子 D．共价键是通过共用电子对形成的一种相互作用 【答案】D 【解析】A．共价键不只存在于非金属原子间，例：AlCl3中存在共价键，是共价化合物，A错误；B．两个原子形成共价键时，原子之间可能存在多对共用电子对，例：O2、N2，B错误；C．两个原子形成共价键时，不是每个原子周围都有8个电子，例：HF，H原子周围只有2个电子，C错误；D．通常情况下，吸引电子能力相同(或相近)的原子之间通过共用电子形成共价键，D正确；故故选D。 【变式1-2】下列说法正确的是(　　) A．含有共价键的化合物一定是共价化合物 B．分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物 C．由共价键形成的分子一定是共价化合物 D．只有非金属原子间才能形成共价键 【答案】B 【解析】含有共价键的化合物中还可能含有离子键，若含有离子键则该化合物为离子化合物，故A错；化合物分子中若不含离子键，则为共价化合物，所以B正确；分子可为单质，也可为化合物，故C错；通常情况下非金属元素原子间形成共价键，但有些金属与非金属元素原子间也可形成共价键，如AlCl3属于共价化合物，故D错。 【变式1-3】下列说法正确的是 A．分子的结构是由键能决定的 B．共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定 C．CF4、CCl4、CBr4、CI4中C-X(X=F、Cl、Br、I)键长、键角均相等 D．H2O分子中两个O-H键角为180° 【答案】B 【解析】A．分子的结构主要是由键参数中的键角、键长决定的，A项错误； B．共价键的键能越大，共价键越牢固，越不容易断裂，由该键形成的分子越稳定，B项正确； C．由于F、Cl、Br、I的原子半径不同，故C—X(X=F、Cl、Br、I)键长不相等，C项错误； D．H2O分子中O原子为sp3杂化，水分子为V形结构，两个O—H键角为105°，D项错误； 故选B。 题型02 σ键与π键 σ键π键比较： σ键 π键 原子轨道重叠方式 “头碰头”重叠 “肩并肩”重叠 对称类型 轴对称，因此，通过σ键连接的原子绕键轴旋转而不会破坏化学键。 镜面对称，因此，以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键 原子轨道重叠程度 大 小 键的强度 轨道重叠程度大，键的强度较大，键越牢固 轨道重叠程度较小，键比较容易断裂，不如σ键牢固 活泼性 不活泼 活泼 成键规律 共价单键都是σ键；共价双键中一个键是σ键，另一个键是π键；共价三键中一个键是σ键，另外两个键是π键 旋转情况 以形成σ键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并不破坏σ键的结构 以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子并不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键的结构 存在情况 能单独存在，可存在于任何含共价键的分子或离子中 不能单独存在，必须与σ键共存，可存在于共价双键和共价三键中 联系 只有在形成σ键后，余下的p轨道才能形成π键 实例 CH4、OH- N≡N中既含有σ键，又含有π键 2．判断σ键和π键的一般规律 (1)共价单键都是σ键； (2)共价双键和共价三键中有一个键是σ键，其他的都是π键。 【典例2】下列说法中，错误的是 A．中只有键没有键 B．中有1个键和2个键 C．氧原子可以形成，也可能形成 D．氧原子有两个未成对电子，因而能形成2个共价键 【答案】C 【解析】A．H2O2的结构为H-O-O-H，所有单键均为σ键，没有双键或三键，故不存在π键，A正确； B．N2分子中N≡N三键包含1个σ键和2个π键，B正确； C．H3O作为中性分子不符合氧原子共价键的饱和性（最多形成2个共价键），但H3O+（水合氢离子）存在。题目未指明电荷，故C错误； D．氧原子价电子排布式为2s22p4，有2个未成对电子，可形成2个共价键（如H2O），D正确； 故选C。 【变式2-1】下列说法中不正确的是(　　) A．一般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．气体单质中，一定有σ键，可能有π键 D．N2分子中有一个σ键，2个π键 【答案】C 【解析】气体单质中不一定含σ键，如稀有气体分子均为单原子分子，分子内无化学键。 【变式2-2】下列关于σ 键和π键的说法不正确的是 A．σ 键能单独形成，π键不能单独形成 B．σ 键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转 C．双键中一定有一个σ 键，一个π键，三键中一定有一个σ 键，两个π键 D．CH3-CH3、CH2=CH2、CH≡CH中的σ 键都是C-C键，所以键能都相同 【答案】D 【解析】A项，分子中可只含σ键，但含π键时一定含σ键，则σ键一般能单独形成，而π键一般不能单独形成，A正确；B项，σ键为球对称，π键为镜面对称，则σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转，B正确；C项，双键、三键中均只含1个σ键，其余为π键，则碳碳双键中有一个σ键，一个π键，碳碳三键中有一个σ键，两个π键，C正确；D项，三种分子中分别含C-C、C=C、C≡C键和C-H键，所以σ键也包含C-H键，且碳原子与碳原子之间的键长、键能均不相同，D错误；故选D。 【变式2-3】下列化学键是通过电子云“肩并肩”重叠形成的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．HCl分子中H原子的s电子与Cl原子的p电子是原子轨道“头碰头”重叠形成的，A不符合题意；B．Cl2中2个Cl原子的p轨道的电子是原子轨道“头碰头”重叠形成的，B不符合题意；C．图示是两个原子的p轨道电子通过电子云“肩并肩”重叠形成的，C符合题意；D．H2中2个H原子的s轨道的电子是原子轨道“头碰头”重叠形成的，D不符合题意；故选C。 题型03 极性键和非极性键 1．分类标准：根据共用电子对是否偏移。 2．极性键和非极性键： 共价键 极性键 非极性键 形成元素 不同种元素 同种元素 共用电子的偏移 共用电子偏向电负性较大的原子 成键原子电负性相同，共用电子不偏移 原子电性 电负性较大的原子显负电性，另一原子显正电性 两原子均不显电性 【典例3】列关于极性键的叙述不正确的是(　　) A．由不同种非金属元素原子形成的共价键 B．共价化合物中必定存在极性键 C．由同种元素的两个原子形成的共价键 D．共用电子必然偏向电负性大的原子一方 【答案】C 【解析】极性键是电负性不同的两种非金属元素的原子间形成的，同种元素的原子形成的是非极性键；电负性越大，吸引共用电子的能力越强，共价键的极性越强。 【变式3-1】中科院研制出一种多功能催化剂将CH4转化为乙烯：。下列化学用语表述正确的是 A．该反应涉及极性键和非极性键的断裂及形成 B．与互为同分异构体 C．O2的电子式为： D．分子的球棍模型为 【答案】A 【详解】A．该反应涉及C-H极性键、O=O非极性键断裂，O-H极性键、C=C非极性键的形成，A正确； B．12C2H4与14C2H4是指分子中含有不同中子数的C原子，二者结构仍相同，故12C2H4与14C2H4不互为同分异构体，B错误； C．O2分子中含O=O双键，电子式为，C错误； D．该图示为CH4分子的空间填充模型，不是球棍模型，D错误； 答案选A。 【变式3-2】下列物质中，属于极性分子，且含有极性键和非极性键的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．是V形分子，分子中正负电中心不重合，是极性分子，H-O键为极性键，不含非极性键，故不选A； B．结构式为S=C=S，含有极性键，为直线形分子，分子中正负电中心重合，属于非极性分子，故不选B； C．结构式为H-O-O-H，空间结构不对称，分子中正负电中心不重合，是极性分子，其中H-O键为极性键，O-O键为非极性键，故选C； D．结构式为H-O-Cl，空间结构不对称，分子中正负电中心不重合，是极性分子，只含极性键，故不选D； 故选：C。 【变式3-3】氯化二硫是广泛用于橡胶工业的硫化剂，其分子结构如下图所示。常温下是一种橙黄色的液体，遇水易水解，并产生能使品红褪色的气体。下列说法错误的是 A．的结构式为 B．为含有极性键和非极性键的极性分子 C．与结构相似，分子间作用力： D．与反应的化学方程式可能为： 【答案】D 【详解】A．根据图示，的结构式为，A正确； B．S-S键为非极性共价键，S-Cl键为极性共价键，该物质结构不对称，是极性分子，B正确； C．与结构相似，相对分子质量：，故分子间作用力：，C正确； D．是一种橙黄色的液体，遇水易水解，并产生能使品红褪色的气体，硫元素发生歧化反应，化学方程式为：，D错误； 故选D。 题型04 键能的应用 1．概念：在101.3 kPa，298 K的条件下，断开1_mol AB(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，叫A—B键的键能。 2．表示方式和单位：表示方式：EA－B，单位：kJ·mol－1。 3．应用： (1)判断共价键的稳定性：原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，体系能量降低越多，释放能量越多，形成共价键的键能越大，共价键越牢固。 (2)判断分子的稳定性：一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。例如分子的稳定性：HF>HCl>HBr>HI。 (3)利用键能计算反应热：△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和。 4．测定方法：键能通常是298.15K，100kPa条件下的标准值，可以通过实验测定，更多的却是推算获得的。 【典例4】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。 【变式4-1】N2与O2化合生成NO是自然界固氮的重要方式之一、下图显示了该反应中的能量变化。 下列说法不正确的是 A．N≡N键的键能大于O=O键的键能 B．完全断开1 mol NO中的化学键需吸收1264 kJ能量 C．该反应中产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量 D．生成NO反应的热化学方程式为：N2(g) + O2(g) = 2NO(g)  ΔH = +180 kJ/mol 【答案】B 【详解】A．由图可知，N≡N键键能大于O=O键，A正确； B．2 mol NO的总键能为1264  kJ，则NO键能为632  kJ/mol，B错误； C．由键能数据计算可知，生成 2 mol NO时为吸热180  kJ，则产物具有的总能量高于反应物所具有的总能量，C正确； D．反应吸收能量为1444  kJ，放出能量为1264  kJ，故反应吸热180  kJ，D正确； 故答案为B。 【变式4-2】利用水煤气可合成甲醇：。某些常见化学键的键能数据如下表： 化学键 C—O H—O 键能 351 463 436 413 则中键的键能为 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】反应的焓变ΔH等于断裂旧键吸收的总能量减去形成新键释放的总能量。 断裂的键：1 mol C≡O（键能设为x）和2 mol H-H键（2×436=872 kJ），总吸收能量为x + 872。 形成的键：3 mol C-H键（3×413=1239 kJ）、1 mol C-O键（351 kJ）、1 mol O-H键（463 kJ），总释放能量为1239+351+463=2053 kJ。 代入ΔH = -110 kJ·mol-1 -110 = (x + 872) - 2053 → x = 1071 kJ·mol-1 因此，CO中键能为1071 kJ·mol-1 【详解】根据分析答案选C。 【变式4-3】高纯硅是信息革命的催化剂。工业上可用制高纯硅：  。几种共价键的键能数据如图所示。已知：含共价键。下列叙述正确的是 A． B．上述正反应只有在较高温度下才能自发进行 C．其他条件不变，增大浓度能增大活化分子百分数 D．该反应的正反应活化能大于逆反应活化能 【答案】A 【详解】A．反应热等于断裂共价键吸收的能量与形成共价键放出的能量之差，，A正确； B．上述反应是气体分子数增大的放热反应，即熵增反应、焓减反应，故在任何温度下都能自发进行，B错误； C．增大甲硅烷浓度，能提高单位体积内活化分子数，不能提高活化分子百分数，C错误； D．反应热等于正反应活化能与逆反应活化能之差，对于放热反应，正反应活化能小于逆反应活化能，D错误。 故答案选A。 题型05 常见物质键角与分子构型 1．概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。 2．意义：键角可反映分子的空间结构，是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。 多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。 3．常见分子的键角及分子空间结构： 分子 键角 空间结构 CO2 (O=C=O)180° 直线形 H2O (H-O)105° V形(或称角形) NH3 (N-H)107° 三角锥形 CH4 (C-H)109º28´ 正四面体形 P4 (P-P)60º 正四面体形 4．测定方法：键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得 【典例5】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60°的分子，空间构型可能是正四面体形 D．键角为90°～109°28'之间的分子，空间构型可能是V形 【答案】B 【解析】A项，键角为180°的分子，空间构型是直线形，例如CO2分子是直线型分子，A项正确；B项，苯分子的空间构型是平面正六边形分子，键角为120゜，B项错误；C项，白磷分子的键角为60°，空间构型为正四面体形，C项正确；D项，水分子的键角为104.5°，空间构型为V形，D项正确。故选B。 【变式5-1】关于键角，下列说法不正确的是 A．键角的大小与键长、键能的大小有关 B．分子中的键角： C．键角是确定多分子立体结构(分子形状)的重要参数 D．多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性 【答案】A 【详解】A．键角的大小主要由中心原子的杂化类型和孤对电子数目决定，与键长、键能无直接因果关系，A错误； B．CO2为直线形（键角180°），H2O为V形（键角约104.5°），分子中的键角：，B正确； C．键角是判断分子空间构型（如直线形、三角锥形等）的关键参数，C正确； D．键角固定体现了共价键的方向性（原子轨道需按特定方向重叠），D正确； 故选A。 【变式5-2】下列说法正确的是 ①分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 ②原子晶体中共价键越强，熔点越高 ③干冰是CO2分子通过氢键和分子间作用力有规则排列成的分子晶体 ④在Na2O和Na2O2晶体中，阴、阳离子数之比相等 ⑤正四面体构型的分子，键角都是109°28′⑥分子晶体中都含有化学键 A．①②③④ B．③④⑤⑥ C．⑤⑥ D．②④ 【答案】D 【详解】①分子晶体中的分子间作用力越大，晶体的熔沸点越高，属于物理性质，而物质的稳定性为化学性质，二者没有直接关系，所以分子越稳定与化学键的类型有关，错误； ②原子晶体熔化破坏共价键，原子晶体中共价键越强，熔点越高，正确； ③干冰分子间不存在氢键，错误； ④在Na2O中阴、阳离子分别为钠离子和氧负离子，而Na2O2晶体中阴、阳离子分别为钠离子和过氧根离子，阴、阳离子数之比都为1：2，所以阴、阳离子数之比相等，正确； ⑤正四面体构型的白磷分子，键角都是60°，并不是都是109°28′，错误； ⑥稀有气体分子晶体中不存化学键，错误； 综上说法正确的有②④，故选D。 【变式5-3】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。 题型06 键参数综合运用 键参数与分子性质的关系 键参数对分子性质的影响：相同类型的共价化合物分子，成键原子半径越小，键长越短，键能越大，分子越稳定。 【典例6】X、Y、Z、W、R为五种短周期元素，其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列说法正确的是 A．最简单氢化物的键角：W＞R B．第一电离能：Z＞W C．简单离子半径：Y＞R＞X D．非金属性：X＞Z＞W 【答案】A 【分析】首先确定元素：X 最外层电子数1、原子半径最小，为H；Y 最外层电子数1、原子半径最大，为Na；Z 最外层电子数4，为C；W 最外层电子数5，为N；R 最外层电子数6，为S；据此作答。 【详解】A．NH3中N的价层电子对数为，为sp3杂化，有1对孤电子对，H2S中S的价层电子对数为，为sp3杂化，有2对孤电子对，H2S分子中孤电子对对成键电子对的排斥作用更大，故键角W > R，A正确； B．Z为C，W为N，N的2p轨道为半充满稳定结构，其第一电离能大于同周期相邻主族的第一电离能，所以第一电离能N>C，B错误； C．简单离子半径S2->Na+>H+，即R>Y>X，C错误； D．非金属性N>C>H，即W>Z>X，D错误； 故选A。 【变式6-1】下列说法中，错误的是 A．键能越大，断开化学键所需能量越多 B．键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得 C．键角仅由成键原子的种类决定，与分子空间结构无关 D．共价键的饱和性决定了分子中原子的成键数目 【答案】C 【详解】A．键能是断开1mol化学键所需的能量，键能越大，所需能量越多，故A正确； B．X射线衍射实验可测定晶体结构，包括键长和键角，故B正确； C．键角不仅由成键原子种类决定，还与分子空间结构有关，故C错误； D．共价键的饱和性指原子成键数目固定，如C形成4个键，故D正确； 答案选C。 【变式6-2】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。 【变式6-3】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。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $