2024-2025学年高中化学第2章分子结构与性质第1节第2课时共价键的键参数与等电子体作业含解析新人教版选修3

PAGE7-第2课时共价键的键参数与等电子体A级·基础巩固练一、选择题1．下列说法正确的是(B)A．键角确定了分子的结构B．共价键的键能越大，共价键越坚固，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键的键能的两倍解析：分子结构是由键角和键长共同确定的，A项错误；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中的双键由一个σ键和一个π键构成，通常而言σ键键能大于π键键能，因此C=C键的键能应小于C—C键键能的两倍，D错误。2．依据等电子原理：由短周期元素原子构成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，可互称为等电子体，它们具有相像的结构特征。以下各组微粒结构不相像的是(D)A．CO和N2 B．O3和NOeq\o\al(－,2)C．CO2和N2O D．N2H4和C2H4解析：N2H4和C2H4原子数相同，价电子总数分别为14、12，二者不是等电子体，故结构不相像。3．下列微粒属于等电子体的是(C)A．12CO2和14CO B．H2O和NH3C．NO＋和CN－ D．NO和CO解析：依据等电子体的条件：原子总数相同、最外层电子数之和相等推断，NO＋和CN－属于等电子体。4．下列说法中正确的是(C)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，N—O键的极性更小，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。5．下列事实不能用键能的大小来说明的是(B)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的稳定性渐渐减弱D．F2比O2更简单与H2反应解析：本题主要考查键参数的应用。由于N2分子中存在三键，键能很大，破坏共价键须要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，分子内部没有化学键；卤族元素从F到I原子半径渐渐增大，其氢化物中的化学键键长渐渐变长，键能渐渐变小，所以稳定性渐渐减弱；由于H－F键的键能大于H—O键，所以二者相比较，更简单生成HF。6．下列说法中正确的是(A)A．双原子分子中化学键键能越大，分子越稳定B．双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定C．双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定D．在双键中，σ键的键能要小于π键解析：在双原子分子中没有键角，C错误；当共价键键能越大、键长越短时，分子越稳定，A正确，B错误；一般σ键的重叠程度要大于π键，σ键的键能大于π键，D错误。7．NH3分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，说明该事实的充分理由是(C)A．NH3分子是极性分子B．分子内3个N—H键的键长相等，键角相等C．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107°D．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于120°解析：A、B项说明事实的理由不充分；D项说明的NH3为平面三角形。8．下列说法正确的是(B)A．分子中化学键键能越大，键长越长，则分子越稳定B．元素周期表中第ⅠA族和第ⅦA族元素原子间可能形成共价键C．水分子的结构式可表示为H—O—H，分子中键角为180°D．H—O键的键能为463kJ·mol－1，即18gH2O分解成H2和O2时汲取的能量为2×463kJ解析：A项，分子中化学键键能越大，键长越短，分子越稳定，错误；B项，元素周期表中第ⅠA族元素有金属元素和非金属元素，第ⅦA族元素是非金属元素，非金属元素与非金属元素原子间能形成共价键，正确；C项，水分子中键角为105°，错误；D项，ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能，由于未给出H—H键和O=O键的键能，故无法求出反应汲取的能量，错误。9．下表为元素周期表前4周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是(B)A．W、R元素单质分子内都存在非极性键B．X、Z元素都能形成双原子分子C．键长W—H<Y—H，键的极性Y—H>W—HD．键长X—H<W—H，键能X—H<W—H解析：由元素在周期表中的位置可知，X为N、W为P、Y为S、R为Ar、Z为Br。白磷单质中存在非极性键，但稀有气体分子为单原子分子，分子中没有化学键，A错误；氮气、溴单质都是双原子分子，B正确；原子半径W>Y，故键长W—H>Y—H，电负性W<Y，元素电负性越大，对键合电子吸引力越大，与H元素形成的化学键极性越大，故键的极性Y—H>W—H，C错误；原子半径W>X，故键长W—H>X—H，键长越短，键能越大，故键能W—H<X—H，D错误。10．已知：P4(g)＋6Cl2(g)=4PCl3(g)ΔH＝akJ·mol－1，P4(g)＋10Cl2(g)=4PCl5(g)ΔH＝bkJ·mol－1，P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为ckJ·mol－1，PCl3中P—Cl键的键能为1.2ckJ·mol－1。下列叙述正确的是(C)A．P—P键的键能大于P—Cl键的键能B．可求Cl2(g)＋PCl3(g)=PCl5(s)的反应热ΔHC．Cl—Cl键的键能为eq\f(b－a＋5.6c,4)kJ·mol－1D．P—P键的键能为eq\f(5a－3b＋12c,8)kJ·mol－1解析：由已知两个反应可得：Cl2(g)＋PCl3(g)=PCl5(g)ΔH＝eq\f(b－a,4)kJ·mol－1，无法求Cl2(g)＋PCl3(g)=PCl5(s)的反应热；设Cl—Cl键的键能为x，则：x＋3×1.2c－5c＝eq\f(b－a,4)，x＝eq\f(b－a＋5.6c,4)kJ·mol－1，C正确；设P—P键的键能为y，P4为正四面体形结构，共有6个P—P键，由第1个反应得6y＋eq\f(b－a＋5.6c,4)×6－4×3×1.2c＝a，y＝eq\f(5a－3b＋12c,12)kJ·mol－1；P—P键的键长大于P—Cl键，故P—P键的键能小于P—Cl键。二、非选择题11．科学家常用“等电子体”来预料不同物质的结构，例如CH4与NHeq\o\al(＋,4)有相同的电子数和立体构型。依此原理在下表空格中填出相应的化学式：①__C2H6__；②__NOeq\o\al(－,3)__；③__CO__。CH4①COeq\o\al(2－,3)③NHeq\o\al(＋,4)N2Heq\o\al(2＋,6)②N2解析：依据等电子原理，和N2Heq\o\al(2＋,6)是等电子体的是C2H6，和COeq\o\al(2－,3)是等电子体的是NOeq\o\al(－,3)，和N2是等电子体的是CO。12．O3能汲取有害紫外线，爱护人类赖以生存的空间。O3分子的结构如下图所示，呈V形，键角116.5°。以一个氧原子为中心，与另外两个氧原子分别构成一个非极性共价键；中间氧原子供应2个电子，旁边两个氧原子各供应1个电子，构成一个特别的化学键——3个氧原子均等地享有这4个电子。请回答：(1)题中非极性共价键是__σ__键，特别的化学键是__π__键。(填“σ”或“π”)(2)下列物质的分子与O3分子的结构最相像的是__C__。A．H2O B．CO2C．SO2 D．BeCl2(3)原子中没有跟其他原子共用的电子对叫孤电子对，那么O3分子有__5__对孤电子对。(4)下列有关说法中正确的是__B、D__。A．臭氧和氧气互为同素异形体，它们在水中的溶解度相近B．臭氧和氧气的相互转化能保持大气中臭氧的含量基本稳定C．臭氧转化为氧气和氧气转化为臭氧均需汲取能量D．向大气中排放氟氯代烃能加快臭氧的分解解析：同种原子之间形成的共价键是非极性共价键，特别共价键是中间氧原子供应两个电子分别和另两个氧原子各供应的一个电子形成一个三原子四电子的大π键。等电子体的分子结构相像，SO2与O3互为等电子体，所以分子结构相像；O3分子的两端原子各有两对孤电子对，中间原子有一对孤电子对，共5对孤电子对；O2与O3互为同素异形体。B级·实力提升练一、选择题1．参考下表化学键的键能与键长数据，推断下列分子中，最稳定的是(D)化学键H—CH—NH—OH—F键能/(kJ·mol－1)413.4390.8462.8568键长/pm1091019692A．CH4 B．NH3C．H2O D．HF解析：从键能的角度分析，四种氢化物稳定性由强到弱的依次为HF、H2O、CH4、NH3；从键长的角度分析，四种氢化物稳定性由强到弱的依次为HF、H2O、NH3、CH4；综合两方面因素最稳定的是HF。2．氨分子、水分子、甲烷分子中共价键的键角分别为a、b、c，则a、b、c的大小关系为(D)A．a<b<c B．c<b<aC．b<c<a D．b<a<c解析：NH3、H2O、CH4分子中键角分别为107°、104.5°、109°28′。3．氰气的分子式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，性质与卤素相像，下列叙述正确的是(A)A．分子中四原子共直线，是非极性分子B．N≡C键的键长大于C≡C键的键长C．分子中含有2个σ键和4个π键D．氰气不和氢氧化钠溶液发生反应解析：干脆连接三键两端原子的原子与三键两端的原子共线，正负电荷重心重合的分子为非极性分子，该反应中全部原子共线，且该分子的正负电荷重心重合，为非极性分子，故A正确；同一周期元素中，原子半径随着原子序数的增大而减小，原子半径越大其键长越长，碳原子半径大于氮原子，所以氰分子中C≡N键长小于C≡C键长，故B错误；共价单键是σ键，共价双键中一个是σ键一个是π键，共价三键中一个是σ键两个是π键，所以氰气分子中含有3个σ键和4个π键，故C错误；依据卤素性质知，卤素单质能和氢氧化钠溶液发生反应，则氰分子也能与氢氧化钠溶液发生反应，故D错误。4．从试验测得不同物质中氧—氧之间的键长和键能的数据如下表：O—O键数据Oeq\o\al(2－,2)Oeq\o\al(－,2)O2Oeq\o\al(＋,2)键长/10－12m149128121112键能/kJ·mol－1xyz＝494w＝628其中x、y的键能数据尚未测定，但可依据规律性推导键能的大小依次为w>z>y>x。该规律性是(B)A．成键时电子数越多，键能越大B．键长越短，键能越大C．成键所用的电子数越少，键能越小D．成键时电子对越偏移，键能越大解析：视察表中数据发觉，O2与Oeq\o\al(＋,2)的键能大者键长短，据此可得Oeq\o\al(2－,2)中O—O键的键长比Oeq\o\al(－,2)中的长，所以键能要小。按键长由短到长的依次为(O—O键)Oeq\o\al(＋,2)<O2<Oeq\o\al(－,2)<Oeq\o\al(2－,2)，键能则应为w>z>y>x。5．白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2=P4O10。已知断裂下列化学键须要汲取的能量分别为：P—PakJ/mol、P—ObkJ/mol、P=OckJ/mol、O=OdkJ/mol。依据下图所示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是(A)A．(6a＋5d－4c－12b)kJ/mol B．(4c＋12b－6a－5d)kJ/molC．(4c＋12b－4a－5d)kJ/mol D．(4a＋5d－4c－12b)kJ/mol解析：1molP4中有6molP—P键，完全断裂须要汲取6akJ热量，5molO2中有5molO=O键，完全断裂须要汲取5dkJ热量，1molP4O10中有4molP=O键和12molP—O键，形成P=O键和P—O键放出(4c＋12b)kJ热量，故ΔH＝[6a＋5d－(4c＋12b)]kJ/mol。二、非选择题6．(1)CHeq\o\al(＋,3)、—CH3、CHeq\o\al(－,3)都是重要的有机反应中间体，它们的电子式分别是；其中CHeq\o\al(＋,3)中四个原子是共平面的，三个键角相等，则键角应是__120°__。(2)叠氮化合物在化学工业上有重要应用。Neq\o\al(－,3)叫做叠氮离子，请写出3种由三个原子构成的含有与Neq\o\al(－,3)的电子数相同的粒子的化学式__CO2__、__N2O__、__BeF2__。(3)N≡N键的键能为946kJ/mol，N—N键的键能为193kJ/mol，说明N2中的__π__键比__σ__键稳定(填“σ”或“π”)(4)CaC2中Ceq\o\al(2－,2)与Oeq\o\al(2＋,2)互为等电子体，Oeq\o\al(2＋,2)的电子式可表示为____；1molOeq\o\al(2＋,2)中含有的π键数目为__2NA__。(5)PH3在常温下是一种无色、剧毒、易自燃的气体，分子结构和NH3相像。在常温下1体积的水能溶解0.26体积的PH3，PH3和卤化氢(HX)作用生成相应的化合物PH4X，PH4X在水溶液中完全水解(PHeq\o\al(＋,4)结构类似于CH4)。PH3的分子结构的形态是__三角锥形__；在PHeq\o\al(＋,4)中P－H键之间的夹角是__109°28′__。7．依据氢气分子的形成过程示意图，回答问题。(1)H—H键的键长为__0.074_nm__，①～⑤中，体系能量由高到低的依次是__①>⑤>②>③>④__。(2)下列说法中正确的是__BC__。A．一个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，必需消耗外界的能量D．一个氢气分子中含有一个极性共价键(3)几种常见化学键的键能如下表。化学键Si—OH—OO=OSi—SiSi—Ceq\f(键能,kJ·mol－1)368462.84