内容正文:
第2课时 键参数
基础过关练
题组一 键参数——键长、键角、键能
1.(2025黑龙江绥化阶段测试)碳和硅的有关化学键的键能如表所示。
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/
(kJ·mol-1)
356
413
351
226
318
452
下列说法正确的是( )
A.CO键的键能为351 kJ·mol-1×2
B.稳定性:CH4<SiH4
C.一般成键原子半径越大,键长越短,键能越大
D.C与C之间比Si与Si之间更易形成π键
2.(2025河南信阳高级中学开学考试)下列与键参数有关的说法中错误的是( )
A.键角:CO2>H2O>CH4
B.键长:Si—H>P—H>S—H>Cl—H
C.键能:E(H—F)>E(H—Cl)>E(H—Br)>E(H—I)
D.结构相似的分子,共价键的键能越大,分子通常越稳定
3.(2024江苏南通月考)NH3、NF3、NCl3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
4.(2024河北邢台联考)0.2%~0.5%的过氧乙酸(化学式为CH3COOOH,结构式如图所示)溶液是一种杀菌的高效消毒剂,下列关于该化合物的说法正确的是( )
A.C—C键的键长等于成键两原子的半径之和
B.C—H键的键能小于H2O中H—O键的键能
C.键长:<
D.该分子中σ键和π键的数目之比为9∶1
题组二 键参数对物质性质的影响
5.(2024福建三明第一中学月考)下列事实不能用键能的大小来解释的是( )
A.N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化学反应
C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
D.F2比O2更容易与H2反应
6.回答下列问题:
(1)防晒霜是指添加了能阻隔或吸收紫外线的防晒剂从而防止肌肤被晒黑、晒伤的化妆品。有研究表明分子结构中含有π键的物质能吸收紫外线,日常生活中用的防晒霜的成分中包含对氨基苯甲酸()或羟基丙酮(),它们能防晒的原因是 。
(2)元素的非金属性N>P,为什么N2的化学性质稳定,而白磷(P4)的化学性质活泼?说明理由: 。
(3)CO和N2分子中根据原子轨道重叠的方式不同,都包含的共价键类型有 ,CO、N2的结构可表示为、,相关化学键的键能如表:
化学键
C—O
CO
键能/(kJ·mol-1)
351
745
1 071.9
化学键
N—N
NN
键能/(kJ·mol-1)
193
418
946
结合数据说明CO比N2活泼的原因: 。
能力提升练
题组一 键能与反应热的计算
1.(2025山东聊城三中质检)已知几种化学键的键能和热化学方程式如下:
化学键
H—N
N—N
Cl—Cl
H—Cl
键能/
( kJ·mol-1)
391
193
243
946
432
N2H4(g)+2Cl2(g) N2(g)+4HCl(g) ΔH,下列推断正确的是( )
A.H(g)+Cl(g) HCl(g) ΔH=+432 kJ·mol-1
B.断裂1 mol Cl—Cl键吸收的能量比断裂1 mol 键吸收的能量多703 kJ
C.上述反应中,ΔH=-431 kJ·mol-1
D.上述反应中,断裂极性键和非极性键,只形成极性键
2.(经典真题)(2022浙江6月选考)标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表:
物质(g)
O
H
HO
HOO
H2
O2
H2O2
H2O
能量/
kJ·
mol-1
249
218
39
10
0
0
-136
-242
可根据HO(g)+HO(g) H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1。下列说法不正确的是( )
A.H2的键能为436 kJ·mol-1
B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量:HOO<H2O2
D.H2O(g)+O(g) H2O2(g) ΔH=-143 kJ·mol-1
3.(新考法·以图像形式表现能量变化)(2025福建晋江养正中学月考)如图,分别表示1 mol H2S(g)和1 mol NO2(g)分解时的能量变化情况(其中a、b、c、e、f、g均大于零,单位为 kJ)。下列说法正确的是( )
A.S(s) S(g) ΔH=-b kJ·mol-1
B.向密闭容器充入32 g硫蒸气与足量H2,发生反应S(g)+H2(g) H2S(g)可放出热量(b+c) kJ
C.可以求得4H2S(g)+2NO2(g) N2(g)+4S(s)+4H2O(g)的反应热
D.O2中氧氧键的键能为e kJ·mol-1
题组二 键参数的综合考查
4.(2025安徽合肥二中月考)下列有关化学键知识的比较一定错误的是( )
A.键能:C—N<<
B.键长:I—I>Br—Br>Cl—Cl
C.分子中的键角:H2O>CO2
D.一般相同元素原子间形成的共价键键能:σ键>π键
5.(2024河南南阳六校联考)键参数是分析化学键性质的重要参考。下列有关叙述正确的是( )
A.键的键能是C—C键的键能的2倍
B.甲烷和白磷(P4)分子的空间结构均为正四面体,因此键角相等
C.CO2中C与O原子间可形成π键,但SiO2中Si与O原子间不能形成π键,是因为Si的原子半径较大
D.C—H键的键长小于C—F键,C—F键更易断裂,所以用作不粘锅涂层的聚四氟乙烯的化学稳定性低于聚乙烯
答案与分层梯度式解析
第2课时 键参数
基础过关练
1.D CO键中存在一个σ键和一个π键,CO键的键能不是C—O键键能的两倍,A错误;键能:C—H>Si—H,稳定性:CH4>SiH4,B错误;一般成键原子半径越大,键长越长,键能越小,C错误;原子半径:C<Si,相邻C原子间距离近,p轨道与p轨道肩并肩更易重叠形成π键,D正确。
2.A CO2的键角为180°,CH4的键角为109°28',H2O的键角为104.5°,故键角:CO2>CH4>H2O,A项错误;同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,因此键长:Si—H>P—H>S—H>Cl—H,B项正确;同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,因此键长:H—F<H—Cl<H—Br<H—I,一般键长越短,键能越大,因此键能:E(H—F)>E(H—Cl)>E(H—Br)>E(H—I),C项正确;结构相似的分子,共价键的键能越大,共价键越难断裂,分子通常越稳定,D项正确。
3.C 电负性F>Cl>H,且NH3、NF3、NCl3分子中中心原子都是N原子,周围原子电负性大者键角小,则键角NH3>NCl3>NF3,C正确。
4.B 键长是指两个形成共价键的原子的原子核间的距离,A错误;原子半径:O<C,键长:C—H>H—O,则键能:C—H<H—O,B正确;键长:>,C错误;单键均为σ键,一个双键中含一个σ键和一个π键,则该分子中σ键和π键的数目之比为8∶1,D错误。
5.B 由于键的键能很大,破坏键需要很高的能量,所以N2的化学性质很稳定,A不符合题意;稀有气体分子均为单原子分子,分子中不含化学键,B符合题意;F、Cl、Br、I原子半径逐渐增大,其简单氢化物中的化学键键长逐渐增长,键能逐渐减小,所以HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱,C不符合题意;由于F—F键的键能小于键的键能,且H—F键的键能大于H—O键,所以F2比O2更容易与H2反应,D不符合题意。
6.答案 (1)分子中含有π键,能够有效吸收紫外线
(2)N2分子中存在键,键键能大,破坏键需要很高的能量;而白磷分子中的P—P键的键能较小
(3)σ键和π键 CO中断裂第一个π键消耗的能量比N2中断裂第一个π键消耗的能量小
解析 (1)对氨基苯甲酸和羟基丙酮中均含有,中含有π键,含有π键的物质能吸收紫外线。
(2)N2分子中存在键,键键能大,破坏键需要很高的能量,故N2化学性质稳定;而白磷分子中的P—P键的键能较小,故化学性质活泼。
(3)N2与CO的分子中都包含σ键和π键;由题表所给数据可知,CO中断裂第一个π键消耗的能量比N2中断裂第一个π键消耗的能量小,所以CO比N2活泼。
能力提升练
1.C H(g)+Cl(g) HCl(g)是形成化学键的过程,是放热过程,ΔH=-432 kJ·mol-1,A错误;断裂1 mol Cl—Cl键吸收的能量为243 kJ,断裂1 mol 键吸收的能量为946 kJ,因此断裂1 mol Cl—Cl键吸收的能量比断裂1 mol 键吸收的能量少703 kJ,B错误;ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和=4×391 kJ·mol-1+193 kJ·mol-1+2×243 kJ·mol-1-(946 kJ·mol-1+4×432 kJ·mol-1)=-431 kJ·mol-1,C正确;题述反应中,形成了非极性键,D错误。
2.C 解答本题时需利用好焓变和微粒能量的关系式即ΔH=生成物总能量-反应物总能量。H(g)+H(g) H2(g)的ΔH=(0-218×2)kJ·mol-1=-436 kJ·mol-1,即H2的键能为436 kJ·mol-1,A正确;O(g)+O(g)O2(g)的ΔH=(0-249×2)kJ·mol-1=-498 kJ·mol-1,即O2的键能为498 kJ·mol-1,H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1,故O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍,B正确;HO(g)+O(g) HOO(g)的ΔH=(10-39-249)kJ·mol-1=-278 kJ·mol-1,即HOO中氧氧单键的键能为278 kJ·mol-1,H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1,故解离氧氧单键所需能量:HOO>H2O2,C错误;H2O(g)+O(g) H2O2(g)的ΔH=[-136-(-242+249)]kJ·mol-1=-143 kJ·mol-1,D正确。
3.D 固态硫变为硫蒸气吸收热量,根据题图可知,S(s) S(g) ΔH=+b kJ·mol-1,A错误;根据图像可知,S(g)+H2(g) H2S(g) ΔH=-(c+b) kJ·mol-1,32 g S(g)的物质的量为1 mol,该反应是可逆反应,1 mol S(g)不能完全转化为H2S(g),放出的热量小于(b+c) kJ
易错点,B错误;根据图像可知,没有H(g)和O(g)生成H2O(g)的能量变化,无法计算4H2S(g)+2NO2(g) N2(g)+4S(s)+4H2O(g)的反应热,C错误;由题图可知,1 mol O2(g)转化为O(g)吸收e kJ能量,O2中氧氧键的键能为e kJ·mol-1,D正确。
名师点睛 本题以图像形式表现各过程中的能量变化,解答本题时需要准确分析题图中各步转化对应的物质变化、能量变化,再结合盖斯定律、可逆反应的特点进行解答。
4.C C、N原子间形成的化学键的键能:C—N<<,A正确;原子半径:I>Br>Cl,则键长:I—I>Br—Br>Cl—Cl,B正确;H2O分子中的键角是104.5°,CO2分子中的键角是180°,则键角:H2O<CO2,C错误;一般相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的大,D正确。
5.C 键的键能不是C—C键的键能的2倍,A项错误;甲烷分子中的键角是109°28',白磷分子中的键角为60°,B项错误;Si的原子半径较大,难与O以“肩并肩”的方式相互重叠形成π键,C项正确;F的非金属性强,F与C形成C—F键时共用电子对偏向F,C—F键的键能大于C—H键,且能用作不粘锅涂层,说明聚四氟乙烯耐高温,化学性质稳定,D项错误。
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