高中化学人教版选修三课时作业2-1-2共价键的键参数与等电子原理

课时作业6共价键的键参数与等电子原理[练基础]1．下列说法正确的是()A．键角决定了分子的结构B．共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定C．CH4、CCl4中键长相等，键角不同D．C=C键的键能是C—C键的键能的两倍2．下列说法中正确的是()A．乙烯中碳碳双键的键能是乙烷中碳碳单键的键能的2倍B．N—O键的极性比C—O键的极性大C．氮气分子中含有1个σ键和2个π键D．NHeq\o\al(＋,4)中4个N—H键的键能不同3．已知X—X、Y—Y、Z—Z键的键长分别为198pm、74pm、154pm，则它们单质分子的稳定性是()A．X2>Y2>Z2B．Z2>Y2>X2C．Y2>X2>Z2D．Y2>Z2>X24．等电子体的结构相似、物理性质相似，下列各对粒子中，空间结构相似的是()A．SO2与O3B．CO2与NO2C．CS2与NO2D．PCl3与BF35．根据等电子原理，下列各组分子或离子的空间构型不相似的是()A．NHeq\o\al(＋,4)和CH4B．H3O＋和NH3C．NOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3)D．CO2和H2O6．三氯化磷分子的立体构型是三角锥形而不是平面正三角形。下列关于三氯化磷分子的叙述，不正确的是()A．PCl3分子中三个共价键的键长、键角都相等B．PCl3分子中的P—Cl键属于σ键C．PCl3分子中三个共价键的键能、键角均相等D．PCl3分子中三个共价键的键角均为120°7．已知H—H键能为436kJ·mol－1，H—N键能为391kJ·mol－1,1molN2与足量H2反应放出的热量为92.4kJ·mol－1，则N≡N键的键能是()A．431kJ·mol－1B．945.6kJ·mol－1C．649kJ·mol－1D．896kJ·mol－1[提素养]8．N2的结构可以表示为，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，下列说法中不正确的是()A．N2分子与CO分子中都含有三键B．CO分子与N2分子中的π键并不完全相同C．N2与CO互为等电子体D．N2与CO的化学性质相同9．美国科学家合成了含有Neq\o\al(＋,5)的盐类，Neq\o\al(＋,5)的结构呈V形，如图所示(图中箭头代表单键)。下列有关该离子的说法中正确的是()A．每个Neq\o\al(＋,5)中含有35个质子和36个电子B．该离子中含有σ键和π键C．该离子中含有2个π键D．Neq\o\al(＋,5)与POeq\o\al(3－,4)互为等电子体10．碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：化学键C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—Oeq\f(键能,kJ·mol－1)356413336226318452回答下列问题：(1)通常条件下，比较CH4和SiH4的稳定性强弱：________。(2)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。11．请回答下列各题：(1)写出与H2O分子互为等电子体的两种微粒的化学式________、________。(2)写出一种与NOeq\o\al(－,3)互为等电子体的微粒的化学式________。(3)写出一种由第二周期元素组成的且与CO互为等电子体的阴离子的电子式________。(4)双原子14电子的等电子体的共同特点是物质中都具有共价三键，请举出相应的3个例子________、________、________(分子或离子)，每分子或离子中含________个σ键，________个π键。12．已知H2、O2、Cl2、N2分子中共价键的键能依次为436kJ/mol、497kJ/mol、243kJ/mol、946kJ/mol。(1)下列叙述正确的是________。A．N—N键键能为eq\f(1,3)×946kJ/mol＝315.3kJ/molB．氮分子中共价键的键长比氢分子中共价键的键长短C．氧分子中氧原子是以共价单键结合的D．氮分子比氯分子稳定(2)计算反应3Cl2＋2NH3=N2＋6HCl(EN—H＝391kJ/mol，EH—Cl＝432kJ/mol)的反应热。13．氮是地球上极为丰富的元素。(1)Li3N中氮以N3－存在，基态N3－的电子排布式为________。(2)N≡N键的键能为946kJ·mol－1，N—N键的键能为193kJ·mol－1，计算说明N2中的________键比____________键稳定(填“σ”或“π”)。(3)(CH3)3NH＋和AlCleq\o\al(－,4)可形成离子液体。离子液体由阴、阳离子组成，熔点低于100℃，其挥发性一般比有机溶剂大，两种离子中均存在________键。(4)CO和N2互为等电子体结构。CO和N2分子中根据电子云重叠的方式不同，都包含的共价键类型有________，CO、N2的结构可表示为C≡O、N≡N，两者的键能数据如下表：(单位kJ·mol－1)A—BA=BA≡BCO357.7798.91071.9N2154.8418.4941.7结合数据说明CO比N2活泼的原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)水分子和硫化氢分子的键角和键长如下表：分子H2OH2S键角104.5°92.1°键长95.7pm133.6pm根据表格中的数据判断O—H键键能________(填“>”“＝”或“<”)S—H键键能。用电负性知识解释H2O的键角大于H2S的键角的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。14．Ⅰ.已知氢分子的形成过程示意图如图所示，请据图回答问题。氢分子的形成过程示意图(1)H—H键的键长为________，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)下列说法中正确的是________(填字母)。A．氢分子中含有一个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D．氢分子中含有一个极性共价键Ⅱ.几种常见化学键的键能如下表所示。化学键Si—OH—OO=OSi—SiSi—C键能/(kJ·mol－1)452462.8497.3226X请回答下列问题：(1)试比较Si—Si键与Si—C键的键能大小：X________(填“>”“<”或“＝”)226kJ·mol－1。(2)H2被认为是21世纪人类最理想的燃料，而又有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”等观点。试计算每千克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1molSi中含2molSi—Si键，1molSiO2中含4molSi—O键)。课时作业6共价键的键参数与等电子原理1．解析：分子结构是由键角和键长共同决定的，A错误；CH4、CCl4分子均为正四面体形，它们的键角相同，键长不等，C错误；C=C中的双键含一个σ键和一个π键，通常而言σ键键能大于π键键能，故C=C键的键能应小于C—C键键能的两倍，D错误。答案：B2．解析：在共价键的键能中，双键键能不是单键键能的2倍，而是介于单键键能和2倍单键键能之间，A错误；氮和碳元素，氮元素非金属性更强，B错误；NHeq\o\al(＋,4)中4个N—H键的键能相同，D错误；氮气分子中含有三键，则必有1个σ键和2个π键，C正确。答案：C3．解析：共价键的键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子也越稳定，而三种单质的键长由小到大的顺序为：Y—Y<Z—Z<X—X，故三种单质分子的稳定性为Y2>Z2>X2。答案：D4．解析：由题中信息可知，只要算出分子中各原子最外层电子数之和即可判断。B的最外层电子数为3，C的最外层电子数为4；N、P的最外层电子数为5，O、S的最外层电子数为6。答案：A5．解析：根据等电子原理，CO2和H2O二者原子数相等，但价电子总数不等，不是等电子体，则它们的空间构型不相似。答案：D6．解析：三氯化磷分子的立体构型是三角锥形而不是平面正三角形，说明三氯化磷分子的三个共价键的夹角均不是120°。答案：D7．解析：N≡N、H—H的断裂需要吸收能量，而N—H的形成要放出能量，根据能量守恒可得如下关系式：Q＋436kJ·mol－1×3－391kJ·mol－1×6＝－92.4kJ·mol－1，解得Q＝945.6kJ·mol－1，B正确。答案：B8．解析：从题图可以看出，N2分子与CO分子中均含有一个σ键和两个π键，所以二者都含有三键，A正确；N2分子中的π键是由每个氮原子各提供两个p电子以“肩并肩”方式形成的，而CO分子中的一个π键是由氧原子单方面提供电子对形成的，B正确；N2与CO的原子总数和价电子总数均相同，互为等电子体，二者化学性质相似，但并不完全相同，C正确，D错误。答案：D9．解析：每个Neq\o\al(＋,5)中含有35个质子和34个电子，A项错误；根据Neq\o\al(＋,5)的结构式可知，该离子中含有σ键和π键，B项正确；1个氮氮三键中有2个π键，所以该离子中含有4个π键，C项错误；根据等电子体的定义，Neq\o\al(＋,5)的价电子总数为24，而POeq\o\al(3－,4)的价电子总数为32，二者不互为等电子体，D项错误。答案：B10．解析：(1)因为C—H键的键能大于Si—H键的键能，所以CH4比SiH4稳定。(2)C—C键和C—H键的键能比Si—H键和Si—Si键的键能都大，因此烷烃比较稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。(3)C—H键的键能大于C—O键的，C—H键比C—O键稳定，而Si—H的键能却远小于Si—O键的，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。答案：(1)CH4比SiH4稳定(2)C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成(3)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定，而Si—H的键能却远小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键11．解析：(1)用S原子替换H2O中的O原子得等电子体H2S；用N原子替换H2O中的O原子且增加1个负电荷得等电子体NHeq\o\al(－,2)。(2)用C原子或Si原子替换NOeq\o\al(－,3)中的N原子，同时需增加1个负电荷得等电子体COeq\o\al(2－,3)、SiOeq\o\al(2－,3)；用S原子替换NOeq\o\al(－,3)中的N原子，同时需减掉1个负电荷得等电子体SO3；同理推出BF3与SO3为等电子体。(3)用N原子替换CO中的O原子，需增加1个负电荷得等电子体CN－；用C原子替换CO中的O原子，需增加2个负电荷得等电子体Ceq\o\al(2－,2)，CO、N2、CN－、Ceq\o\al(2－,2)互为等电子体，故Ceq\o\al(2－,2)、CN－的电子式与N2相似，分别为[∶C⋮⋮C∶]2－、[∶C⋮⋮N∶]－。(4)双原子14电子的等电子体有N2、CO、CN－、Ceq\o\al(2－,2)等，N2的结构式为N≡N，分子中有1个σ键和2个π键，其他分子或离子与N2相同。答案：(1)H2SNHeq\o\al(－,2)(2)COeq\o\al(2－,3)、BF3、SiOeq\o\al(2－,3)、SO3等(答案合理即可)(3)[∶C⋮⋮N∶]－或[∶C⋮⋮C∶]2－(4)N2COCN－1212．解析：(1)N≡N键由一个σ键和两个π键构成，N—N键为σ键，σ键与π键的键能不相等，在N2分子中，π键的键能大于σ键的键能，所以A不正确。N≡N键键能比H—H键键能大，但由于H原子的原子半径小，所以N≡N键的键长大于H—H键的键长。O2中氧原子间是以双键结合的，C不正确。键能越大，分子越稳定，故D正确。答案：(1)D(2)ΔH＝3ECl—Cl＋6EN—H－EN≡N－6EH—Cl＝3×243kJ/mol＋6×391kJ/mol－946kJ/mol－6×432kJ/mol＝－463kJ/mol13．解析：(1)基态N3－核外电子数目是10，根据核外电子排布规律推断，电子排布式为1s22s22p6。(2)根据题给数据可知，N—N键即σ键的键能为193kJ·mol－1，N≡N键的键能为946kJ·mol－1，其中包含一个σ键和两个π键，则π键的键能是(946－193)/2＝376.5(kJ·mol－1)，键能越大，化学键越稳定，由数据可以判断N2分子中π键比σ键稳定。(3)题中阴、阳离子均为原子团，是由原子通过共价键形成的。(4)CO与N2是等电子体，结构相似，所以N2与CO的分子中都包含的共价键有σ键和π键(在N≡N和C≡O中都包含了一个σ键和两个π键)。CO中断裂第一个π键消耗的能量为1071.9kJ·mol－1－798.9kJ·mol－1＝273kJ·mol－1；而N2中断裂第一个π键消耗的能量为941.7kJ·mol－1－418.4kJ·mol－1＝523.3kJ·mol－1，可见CO的第一个π键容易断裂，因此CO比N2活泼。(5)氧的电负性大于硫的电负性，氧与氢之间的两对成键电子比硫与氢之间的两对成键电子更靠近中心原子，因此氧与氢之间的两对成键电子距离近，排斥力大，键角大。答案