第2章 第1节 第2课时 键参数——键能、键长与键角 课后达标 素养提升-【优学精讲】2024-2025学年高中化学选择性必修2教用Word(人教版)

1．下列有关共价键的键参数的比较不正确的是(　　) A．键长：C—C>C===C>C≡C B．键能：Br—Br<Cl—Cl<F—F C．分子中的键角：H2O<CH4 D．乙烯分子中碳碳键的键能：σ键>π键 解析：选B。一般化学键的键长越长键能越小，键能：C—C<C===C<C≡C，因此键长：C—C>C===C>C≡C，A正确；F原子半径小，F2分子内两个氟原子间距近、键长短，同种电荷排斥力大，键能：F—F<Cl—Cl，B错误；H2O的键角为105°，CH4的键角为109°28′，故分子中的键角：H2O<CH4，C正确；σ键为原子轨道“头碰头”重叠形成的，强度大，π键为原子轨道“肩并肩”重叠形成的，强度小，故乙烯分子中碳碳键的键能：σ键>π键，D正确。 2．下列说法不正确的是(　　) A．稀有气体一般不易发生化学反应，是因为分子中化学键的键能较大 B．已知石墨转化为金刚石要吸热，故等量的石墨与金刚石相比，石墨的总键能大 C．已知 是一种强酸，其中硫氧键的键能不相等 D．破坏化学键时，消耗能量，而形成新的化学键时，释放能量 答案：A 3．下列有关共价键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．碳碳双键比碳碳单键的键能大，故碳碳双键更稳定 解析：选D。三者的键角分别为109°28′、120°、180°，依次增大，A选项正确；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选项正确；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选项正确；碳碳双键含有1个σ键和1个π键，碳碳单键只含有1个σ键，而π键易断裂，故碳碳单键更稳定，D选项错误。 4．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．苯和乙烯均为平面形结构，键角相同 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．CS2分子中，C===S的键长等于C原子半径和S原子半径之和 D．H—O的键能为467 kJ·mol－1，即18 g H2O完全分解成H2和O2时，消耗的能量为2×467 kJ 解析：选A。B.H—O、H—F的键能逐渐增大，意味着形成这些键时放出的能量逐渐增大，说明这些化学键越稳定，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强，B错误；C.键长指两个成键原子的原子核间的距离，C===S的键长应小于C原子半径和S原子半径之和，C错误；D.H—O的键能为467 kJ·mol－1指的是断开1 mol H—O形成气态氢原子和气态氧原子所吸收的能量为467 kJ，18 g (即1 mol) H2O中含2 mol H—O，断开时需吸收2×467 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，还会释放出一部分能量，D错误。 5．(2024·泰州高二检测)已知H—H的键能为436 kJ·mol－1，O===O的键能为497.3 kJ·mol－1，Cl—Cl的键能为242.7 kJ·mol－1，N≡N的键能为946 kJ·mol－1。下列叙述正确的是(　　) A．N—N的键能为×946 kJ·mol－1≈315.3 kJ·mol－1 B．氮气分子中的共价键的键长比氢气分子中的短 C．氧气分子中氧原子是以共价单键结合的 D．氮气分子比氯气分子稳定 解析：选D。N—N的键能不为N≡N的键能的，故A项错误；共价键的键长和成键原子的半径有关，因为原子半径：H<N，所以H—H的键长小于N≡N的键长，故B项错误；氧气分子中的化学键是O===O，故C项错误；因为N≡N的键能比Cl—Cl的键能大，所以N2比Cl2稳定，故D项正确。 6．(2024·绵阳高二检测)二氯化二硫(S2Cl2)分子为非平面结构，常温下是一种黄红色液体，有刺激性恶臭味，熔点为－80 ℃，沸点为137.1 ℃。下列关于二氯化二硫的叙述正确的是(　　) A．二氯化二硫的电子式为 B．分子中只有σ键 C．分子中S—Cl的键长大于S—S的键长 D．分子中S—Cl的键能小于S—S的键能 解析：选B。S2Cl2分子中S原子之间形成1个共用电子对，Cl原子与S原子之间形成1个共用电子对，S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl，电子式为，故A错误；S2Cl2分子中含有的化学键都是单键，即只有σ键，故B正确；同周期主族元素从左往右，原子半径逐渐减小，所以氯原子半径小于硫原子半径，一般成键原子半径越小，键长越短，键能越大，所以二氯化二硫分子中S—Cl的键长小于S—S 的键长，S—Cl的键能大于S—S的键能，故C、D错误。 7．已知N—N、N===N和N≡N的键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C—C、C===C和C≡C的键能之比为1.00∶1.77∶2.34。下列说法正确的是(　　) A．σ键一定比π键稳定 B．N2较易发生加成反应 C．乙烯、乙炔较易发生加成反应 D．乙烯、乙炔中的π键比σ键稳定 解析：选C。根据N—N、N===N和N≡N的键能之比为1.00∶2.17∶4.90可知，N≡N、N===N中的π键比σ键稳定，N2难发生加成反应，故A、B错误；根据C—C、C===C和C≡C的键能之比为1.00∶1.77∶2.34可知，C===C、C≡C中的π键比σ键弱，σ键比π键稳定，乙烯、乙炔较易发生加成反应，故C正确、D错误。 8．碳和硅的有关化学键的键能(单位为kJ·mol－1)见下表： 化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 键能 356 413 336 226 318 452 下列说法不正确的是(　　) A．C===O的键能为672 kJ·mol－1 B．SiH4的稳定性比CH4的弱 C．一般原子半径越大，键长越长，键能越小 D．C与C之间比Si与Si之间更易形成π键 解析：选A。C===O之间存在一个σ键和一个π键，前者键能大，C===O的键能并不是C—O键能的两倍，A项不正确；根据题表数据可知，Si—H的键能小于C—H的键能，所以CH4的稳定性比SiH4的强，B项正确；根据题表数据可知，一般原子半径越大，键长越长，键能越小，C项正确；Si原子半径大，相邻Si原子间距离远，p轨道与p轨道更难“肩并肩”重叠形成π键，D项正确。 9．氢气分子形成过程的示意图如下，请回答相关问题。 (1)H—H的键长为__________，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是__________________________。 (2)下列说法正确的是__________(填字母)。 A．氢气分子中含有一个π键 B．由①到④，电子在核间出现的概率增大 C．由④到⑤，必须消耗外界的能量 (3)几种常见化学键的键能(单位为kJ·mol－1)见下表： 化学键 Si—O H—O O===O Si—Si Si—C 键能 452 462.8 497.3 226 x ①试比较Si—C与Si—Si的键能大小：x kJ·mol－1________(填“＞”“＜”或“＝”)226 kJ·mol－1。 ②H2被喻为“21世纪人类最理想的燃料”，而有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”等观点。试计算1 kg 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2 mol Si—Si，1 mol SiO2中含4 mol Si—O)。　 解析：(1)由题图可知，H—H的键长为0.074 nm；由题图可知，体系能量由高到低的顺序是①＞⑤＞②＞③＞④。(2)氢气分子中不含π键，A项错误；共价键的本质就是高概率地出现在原子核间的电子与原子核间的电性作用，B项正确；④已经达到稳定状态，由题图可知，⑤的能量比④高，故由④到⑤，必须消耗外界的能量，C项正确。(3)①因为Si—Si的键长比Si—C的键长长，所以Si—Si的键能比Si—C 的键能小。②由题图可知，H—H的键能为436 kJ·mol－1，由H2(g)＋O2(g)===H2O(g)可得，1 mol H2燃烧生成水蒸气放出的热量约为462.8 kJ·mol－1×2 mol－436 kJ·mol－1×1 mol－497.3 kJ·mol－1× mol＝240.95 kJ，故1 kg H2燃烧生成水蒸气放出的热量约为×240.95 kJ·mol－1≈1.2×105 kJ；Si(s)＋O2(g)===SiO2(s)，1 mol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。 答案：(1)0.074 nm　①＞⑤＞②＞③＞④　(2)BC (3)①＞　②1.2×105 kJ　858.7 kJ 10．已知下列化学键的键能(单位为kJ·mol－1)： 化学键 C—C N—N O—O O===O O—H 键能 356 193 142 497.3 462.8 化学键 S—H Se—H N—H As—H 键能 363.5 276 390.8 247 回答下列问题： (1)过氧化氢不稳定，易发生分解反应2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)，利用键能数据计算出该反应的反应热为______________________________________________________________________________。 (2)O—H、S—H、Se—H的键能依次减小，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 推测P—H的最小键能范围为__________＜E(P—H)＜__________。 (3)有机化合物是以碳骨架为基础的化合物，即碳原子间易形成C—C长链，而氮原子与氮原子间、氧原子与氧原子间难形成N—N 长链和O—O长链，原因是_________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________。 解析：(1)反应2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)的反应热ΔH＝2×(462.8×2＋142) kJ·mol－1－(462.8×2×2＋497.3) kJ·mol－1＝－213.3 kJ·mol－1。(2)O、S、Se元素位于同一主族，原子半径依次增大，O—H、S—H、Se—H的键长依次增长，键长越长，键能越小，所以O—H、S—H、Se—H的键能依次减小；N、P、As元素位于同一主族，原子半径依次增大，N—H、P—H、As—H的键长依次增长，键能依次减小，所以E(As—H)＜E(P—H)＜E(N—H)，又同周期主族元素从左向右，原子半径逐渐减小，故S—H的键长比P—H的键长短，S—H 的键能比P—H的键能大，即E(As—H)<E(P—H)<E(S—H)，即247 kJ·mol－1<E(P—H)<363.5 kJ·mol－1。(3)键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，分子越稳定，由题表数据可知，C—C的键能较大，较稳定，易形成C—C长链，而N—N、O—O的键能较小，不稳定，易断裂，所以氮原子与氮原子间、氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链。 答案：(1)－213.3 kJ·mol－1　(2)O、S、Se元素位于同一主族，原子半径依次增大，O—H、S—H、Se—H的键长依次增长，因而键能依次减小　247 kJ·mol－1　363.5 kJ·mol－1　(3)C—C的键能较大，较稳定，易形成C—C长链，而N—N、O—O的键能较小，不稳定，易断裂，所以难形成N—N长链和O—O长链 11．法匹拉韦是一种药物，结构简式如下图所示。下列说法不正确的是(　　) A．该分子中σ键与π键数目之比为15∶4 B．N、O、F分别与H形成的共价键的键能依次增大 C．该分子中C—N的键能小于C===N的键能 D．该分子中所有碳碳键的键长均相同 解析：选D。A.单键均为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，故该分子中含有15个σ键，4个π键，σ键与π键数目之比为15∶4，故A正确；B.原子半径：N>O>F，键长：N—H>O—H>F—H，键能：N—H<O—H<F—H，故B正确；C.C—N的键长比C===N的键长长，键能小，所以该分子中C—N的键能小于C===N的键能，故C正确；D.该分子中碳碳键有单键和双键，键长不同，故D错误。 12.科学研究人员获得了极具理论研究意义的气态N4分子，分子结构如右图所示。已知断裂1 mol N—N吸收193 kJ热量，生成1 mol N≡N放出946 kJ热量。根据以上信息和数据，下列说法正确的是(　　) A．N4属于一种新型化合物 B．N4分子中存在σ键 C．N4分子中N—N的键角为109°28′ D．1 mol N4转变成N2将吸收734 kJ热量 解析：选B。N4是由N原子形成的单质，A项不正确；N4分子中只含有N—N，都是σ键，B项正确；N4是正四面体结构，键角为60°，C项不正确；1 mol N4转变为N2放出的热量为(2×946－6×193) kJ＝734 kJ，D项不正确。 13．(2024·广东广雅中学高二检测)断开1 mol化学键形成气态原子所需要的能量用E表示。结合表中信息判断下列说法不正确的是　(　　) 共价键 H—H F—F H—F H—Cl H—I E/(kJ·mol－1) 436 157 568 432 298 A.432 kJ·mol－1>E(H—Br)>298 kJ·mol－1 B．表中最稳定的共价键是H—F C．表中所列共价键都是极性共价键 D．H2(g)＋F2(g)===2HF(g)　ΔH＝－543 kJ·mol－1　 解析：选C。A项，一般来说，键长越短，键能越大，共价键越稳定，键长可以通过原子半径进行比较，同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，故H—Br的键能在H—Cl和H—I之间，正确；B项，键能越大，共价键越稳定，表中H—F的键能最大，因此H—F最稳定，正确；C项，H—H、F—F是非极性共价键，错误；D项，根据反应热和键能的关系，ΔH＝(436＋157－2×568) kJ·mol－1＝－543 kJ·mol－1，正确。 14．(2024·济南高二月考)分析下表化学键的键能(单位为kJ·mol－1)数据，下列有关说法错误的是(　　) 化学键 O—O O===O N—N N===N N≡N 键能 142 497.3 193 418 946 化学键 C—C C===C C≡C C—H H—H 键能 347.7 615 812 413.4 436 A.N2不能发生加成反应，因为其中的π键比σ键更稳定 B．CH2===CH2(g)＋H2(g)===CH3CH3(g)　ΔH＝－123.5 kJ·mol－1 C．由表中数据可知，H—H比C—H稳定 D．键长：C—C>C===C>C≡C；同样的，键长：N—N>N===N>N≡N 解析：选A。N2分子中两个氮原子形成N≡N，N—N的键能为193 kJ·mol－1，N≡N的键能为946 kJ·mol－1，远大于N—N键能的3倍，说明N2中的π键比σ键更稳定，加成反应需要断裂π键，所以N2难以发生加成反应，但N2不是不能发生加成反应，故A错误；CH2===CH2(g)＋H2(g)===CH3CH3(g)　ΔH＝4×413.4 kJ·mol－1＋615 kJ·mol－1＋436 kJ·mol－1－6×413.4 kJ·mol－1－347.7 kJ·mol－1＝－123.5 kJ·mol－1，故B正确；键能越大，键长越短，所以键长：C—C>C===C>C≡C；同样的，键长：N—N>N===N>N≡N，故D正确。 15．科研人员利用计算机模拟出结构类似于C60的物质N60。已知N60分子中每个氮原子均以N—N结合三个N原子而形成8电子稳定结构。已知N—N的键能为193 kJ·mol－1，回答下列问题： (1)根据上述信息推测N60的结构特点：_____________________________________________________________ ________________________________________________________。 (2)1 mol N60分解成N2时__________(填“吸收”或“放出”)的热量是__________kJ(已知N≡N的键能为946 kJ·mol－1)。 (3)由(2)列举N60的一种用途：______________________________。 (4)若N60分子中只含x个正五边形和y个正六边形，则x＝__________，y＝__________(已知：多面体中，棱边数＝顶点数＋面数－2)。 (5)∠NNN＝__________。 解析：(1)N60分子中的化学键全部为N—N，共有60×＝90个，即由90个N—N构成一个N60分子。 (2)ΔH＝90×193 kJ·mol－1－30×946 kJ·mol－1＝－11 010 kJ·mol－1。 (3)由于N60分解成N2时放出大量的热，因此可制作高能炸药。 (4)N60的多面体分子中共有90条棱边(N—N)，故x＋y＝90，根据已知信息可得：60＋(x＋y)－2＝90，联立解得x＝12，y＝20。 (5)∠NNN有两种，一种为正五边形的内角，另一种为正六边形的内角。 答案：(1)全部为N—N，由90个N—N构成一个N60分子　(2)放出　11 010　(3)制作高能炸药(答案合理即可)　(4)12　20　(5)108°或120° 学科网（北京）股份有限公司 $