内容正文:
课时跟踪检测(八) 共价键的键参数
一、选择题
1.(2025·云南师范大学附属中学月考)下列说法错误的是 ( )
A.键能是衡量化学键稳定性的参数之一,键能越大,则化学键就越牢固
B.键长与共价键的稳定性没有关系
C.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,说明共价键有方向性
D.共价键是通过原子轨道重叠并共用电子对而形成的,共价键有饱和性
2.共价键①H—H键 ②H—F键 ③H—O键 ④N—H键 ⑤P—H键中,键的极性由弱到强的顺序正确的是 ( )
A.①②③④⑤ B.⑤④③②①
C.①⑤④③② D.②③④⑤①
3.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
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.键角是描述分子空间结构的重要参数
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467 kJ·mol-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗的能量为2×467 kJ
5.(2025·宜昌高二期中)下列有关说法不正确的是 ( )
A.CH4、NH3、CO2分子中的键角依次增大
B.HCl、HBr、HI分子中的键长依次增大
C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小
D.H2O、PH3、SiH4分子的稳定性依次减弱
6.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
7.化学反应可视为旧键的断裂和新键的形成过程。化学键的键能是形成化学键时释放的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示,现提供以下化学键的键能(kJ·mol-1):P—P:198;P—O:360;O==O:498。反应P4(白磷)+3O2==P4O6的反应热ΔH为 ( )
A.-1 638 kJ·mol-1 B.+1 638 kJ·mol-1
C.-126 kJ·mol-1 D.+126 kJ·mol-1
8.已知H—H键的键能为436 kJ·mol-1,O==O键的键能为497.3 kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为243 kJ·mol-1,N≡N键的键能为945 kJ·mol-1,则下列叙述中正确的是 ( )
A.N—N键的键能为×945 kJ·mol-1=315 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
9.科研人员获得了极具理论研究意义的气态N4分子,其分子结构如图所示。已知断裂1 mol N—N吸收167 kJ热量,生成1 mol N≡N放出942 kJ热量,根据以上信息和数据,判断下列说法正确的是 ( )
A.N4属于一种新型的化合物
B.N4分子中存在极性键
C.N4分子中N—N键角为60°
D.1 mol N4转变成N2将吸收882 kJ热量
10.(2025·济南高二检测)关于共价键,下列说法正确的是 ( )
A.H—Cl键的键能为431.8 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
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.键能越大,表示该分子越容易受热分解
11.键能的大小可以衡量化学键的强弱。下列说法中错误的是 ( )
化学键
Si—O
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能/(kJ·mol-1)
368
381
436
431
226
301
A.C—C键的键能大于Si—Si键
B.HCl的稳定性比HI的稳定性高
C.Si—Si键的键长比Si—C键的键长长
D.断开1 mol四氯化硅中的化学键所吸收的能量为381 kJ
12.(2025·陕晋宁青卷)一种高聚物(XYZ)n被称为“无机橡胶”,可由如图所示的环状三聚体制备。X、Y和Z都是短周期元素,X、Y价电子数相等,X、Z电子层数相同,基态Y的2p轨道半充满,Z的最外层只有1个未成对电子,下列说法正确的是 ( )
A.X、Z的第一电离能:X>Z
B.X、Y的简单氢化物的键角:X>Y
C.最高价含氧酸的酸性:Z>X>Y
D.X、Y、Z均能形成多种氧化物
13.(2024·山东卷)由O、F、I组成化学式为IO2F的化合物,能体现其成键结构的片段如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.图中代表F原子
B.该化合物中存在过氧键
C.该化合物中I原子存在孤对电子
D.该化合物中所有碘氧键键长相等
二、非选择题
14.(9分)已知下列化学键的键能:
化学键
C—C
N—N
O—O
O==O
O—H
S—H
Se—H
N—H
As—H
键能/(kJ·mol-1)
347
193
142
497.3
467
363.5
276
391
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),利用键能数据计算该反应的反应热为 。
(2)O—H、S—H、Se—H键的键能逐渐减小,原因是 ,据此可推测P—H键的键能范围为 <P—H键的键能< 。
(3)有机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 。
15.(11分)下表是一些键能数据(单位:kJ·mol-1):
键
键能
键
键能
键
键能
键
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
H—O
463
C—O
351
回答下列问题。
(1)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”,下同)。
②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固, 。
(2)从数据中找出一些规律,请写出一条: 。
试预测C—Br键的键能范围: <C—Br键的键能< 。
(3)由热化学方程式H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g) ΔH=-185 kJ·mol-1并结合上表数据可推知一个化学反应的反应热(设反应物和反应产物均为气态)与反应物和反应产物的键能之间的关系是 。由热化学方程式2H2(g)+S2(s)==2H2S(g) ΔH=-224.5 kJ·mol-1和表中数值可计算出1 mol S2(s)汽化时将 (填“吸收”或“放出”) kJ的热量。
课时跟踪检测(八)
1.选B 键能指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量,键能越大,意味着化学键越稳定,越不容易被打断,A正确;键长是形成共价键的两个原子之间的核间距,键长越短,往往键能越大,共价键越稳定,B错误;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,C正确;元素的原子形成共价键时,当一个原子的所有未成对电子和另一些原子中自旋方向相反的未成对电子配对成键后,就不再跟其他原子的未成对电子配对成键,例如H2O分子中,O原子有两个未成对电子,它只能跟两个H原子的未成对电子配对,因此,共价键具有饱和性,D正确。
2.选C 元素周期表中,同一周期主族元素的原子从左到右吸引电子的能力逐渐增强,题中涉及的同一周期元素原子吸引电子的能力由弱到强的顺序是N<O<F;同一主族从上到下,元素原子半径逐渐增大,吸引电子的能力逐渐减弱,故吸引电子的能力:N>P;H—H键是由吸引电子能力相同的同种原子形成的非极性键,所以C项正确。
3.选B 由于N2分子中存在氮氮三键,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,A项不符合题意;稀有气体都为单原子分子,分子内部没有化学键,B项符合题意;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增大,键能逐渐减小,所以稳定性逐渐减弱,C项不符合题意;由于H—F键的键能大于H—O键的键能,所以更容易生成HF,D项不符合题意。
4.选A 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;水分子呈角形,键角为104.5°,C项错误;H—O键的键能为467 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467 kJ,18 g H2O即1 mol H2O中含2 mol H—O键,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项错误。
5.选A CH4、NH3、CO2分子中的键角分别为109°28'、107.3°、180°,故A错误;原子半径越大,形成的共价键的键长越长,Cl、Br、I的原子半径依次增大,所以与H形成的共价键的键长依次增大,故B正确;元素的非金属性越强,形成的共价键越稳定,共价键的键能越大,则H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小,故C正确;非金属性:O>P>Si,则简单氢化物的稳定性:H2O>PH3>SiH4,故D正确。
6.选C 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,则键角大小:NH3>NCl3>NF3。
7.选A 反应中的键能包括:断裂1 mol P4和3 mol O2分子中共价键吸收的能量和形成1 mol P4O6中共价键放出的能量。由各物质的分子结构知1 mol P4含6 mol P—P键,3 mol O2含3 mol OO键,1 mol P4O6含12 mol P—O键,化学反应的反应热ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能。故ΔH=(198 kJ·mol-1×6+498 kJ·mol-1×3)-360 kJ·mol-1×12=-1 638 kJ·mol-1。
8.选D N—N键的键能不是N≡N键的键能的,故A错误;氢原子半径在所有原子中是最小的,所以氮气分子中的共价键的键长比氢气分子中的键长长,故B错误;氧气分子中氧原子是以共价双键结合的,故C错误;氮气分子中的N≡N键很牢固,所以氮气分子比氯气分子稳定,故D正确。
9.选C N4是一种单质,是氮气的同素异形体,故A错误;N4分子中的N—N键,是由同种元素形成的,属于非极性键,故B错误;由分子结构可知键角为60°,故C正确;1 mol N4气体中含有6 mol N—N键,可生成2 mol N2,形成2 mol N≡N,则1 mol N4转变成N2化学键断裂吸收的热量为6×167 kJ=1 002 kJ,形成化学键放出的热量为1 884 kJ,所以反应放热,放出的热量为1 884 kJ-1 002 kJ=882 kJ,故D错误。
10.选A 一般键能越大,分子越稳定,A正确;H的1s电子为球形对称,s⁃s电子重叠没有方向性,则H—H键无方向性,B错误;键长是两个成键原子的原子核间的距离,不是两个成键的原子间的距离,C错误;键能越大,表示该分子越难受热分解,D错误。
11.选D C原子的半径小于Si原子的半径,C—C键的键长比Si—Si键的短,键长越短键能越大,化学键越稳定,所以C—C键的键能大于Si—Si键,A正确;H—I键的键长比H—Cl键的键长长,键长越短键能越大,化学键越稳定,所以HCl的稳定性比HI的稳定性高,B正确;键长:Si—Si键>Si—C键,C正确;1 mol四氯化硅中含有4 mol Si—Cl键,断开1 mol四氯化硅中的化学键所吸收的能量为381 kJ·mol-1×4 mol=1 524 kJ,D错误。
12.选D X、Y价电子数相等,X、Y属于同一主族,且X形成5个键,Y形成3个键,基态Y的2p轨道半充满,则X为P元素,Y为N元素,X、Z电子层数相同, Z的最外层只有1个未成对电子,Z形成1个键,Z为Cl元素,以此分析。第一电离能同周期从左到右呈增大趋势,第一电离能:Cl>P,A错误;X、Y的简单氢化物分别为PH3和NH3,电负性:N>P,共用电子对距N近,成键电子对斥力N—H大于P—H,键角:NH3>PH3,B错误; 元素的非金属性越强,其最高价含氧酸酸性越强,非金属性:Cl>N>P,酸性:HClO4>HNO3>H3PO4,C错误;P、N、Cl均能形成多种氧化物,D正确。
13.选C 由图中信息可知,白色的小球可形成2个共价键,灰色的小球只形成1个共价键,黑色的大球形成了4个共价键,根据O、F、I的电负性大小(F最大、I最小)及其价电子数可以判断,白色的小球代表O原子、灰色的小球代表F原子,黑色的大球代表I原子。图中(白色的小球)代表O原子,灰色的小球代表F原子,A不正确。根据该化合物结构片段可知,每个I原子与3个O原子形成共价键,根据均摊法可以判断必须有2个O原子分别与2个I原子成键,才能确定该化合物的化学式为IO2F,因此,该化合物中不存在过氧键,B不正确。I原子的价电子数为7,该化合物中F元素的化合价为-1,O元素的化合价为-2,则I元素的化合价为+5,据此可以判断每个I原子与其他原子形成3个单键和1个双键,I原子的价电子数不等于其形成共价键的数目,因此,该化合物中I原子存在孤对电子,C正确;该化合物中既存在I—O单键,又存在IO双键,单键和双键的键长不相等,因此,该化合物中所有碘氧键键长不相等,D不正确。
14.解析:(1)ΔH=反应物总键能-生成物总键能,ΔH=(467 kJ·mol-1×2+142 kJ·mol-1)×2-(497.3 kJ·mol-1+467 kJ·mol-1×4)=-213.3 kJ·mol-1。(2)键长越短,键能越大,O—H、S—H、Se—H键的键长依次增长,因而键能依次减小;N—H、P—H、As—H键的键长依次增长,因而键能依次减小,P—H键键能介于N—H键和As—H键键能之间,即247 kJ·mol-1<P—H键键能<391 kJ·mol-1。又键长:P—H>S—H,所以P—H键能<363.5 kJ·mol-1,故247 kJ·mol-1<P—H键键能<363.5 kJ·mol-1。(3)C—C键的键能较大,较稳定,因而易形成C—C长链,而N—N键、O—O键的键能小,不稳定,易断裂,因此难以形成N—N长链和O—O长链。
答案:(1)-213.3 kJ·mol-1
(2)O—H、S—H、Se—H键的键长依次增大,因而键能依次减小 247 kJ·mol-1 363.5 kJ·mol-1
(3)C—C键的键能较大,较稳定,因而易形成C—C长链,而N—N键、O—O键的键能小,不稳定,易断裂,因此难以形成N—N长链和O—O长链
15.解析:(1)共价键的键能与原子半径和原子对共用电子对的吸引力(非金属性)有关,同类型的共价键的键能可以进行比较,不同类型的不能进行比较。(2)由于C—F键、C—Cl键、C—Br键和C—I键的类型相似,可以通过原子半径和非金属性进行比较,F、Cl、Br、I的半径依次增大,非金属性逐渐减弱,所以它们对共用电子对的引力作用依次减小,键能依次减小。(3)根据表中数据可以计算S2(g)+2H2(g)2H2S(g)的反应热ΔH=2×436 kJ·mol-1+255 kJ·mol-1-4×339 kJ·mol-1=-229 kJ·mol-1。结合已知热化学方程式可知,1 mol S2(s)转化为1 mol S2(g)需吸收4.5 kJ的热量。
答案:(1)①不能 ②不能
(2)同主族元素原子与相同原子结合形成共价键时,该主族元素原子半径越小,共价键越牢固 218 kJ·mol-1 330 kJ·mol-1
(3)化学反应的反应热等于反应物的键能之和与生成物的键能之和的差 吸收 4.5
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