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课时精练08共价键参数1.下列有关化学键知识的比较肯定错误的是()A.键能:C—N<C=N<C≡NB.键长:I—I>Br—Br>Cl—ClC.分子中的键角:H2O<CO2D.相同元素原子间形成的共价键键能:σ键<π键【答案】D【解析】C、N原子间形成的化学键,三键键能最大,单键键能最小,A正确;原子半径:I>Br>Cl,则键长:I—I>Br—Br>Cl—Cl,B正确;H2O分子中键角是105°,CO2分子中键角是180°,C正确;相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的大,D错误。2.参考下表中化学键的键能与键长数据,判断下列分子最稳定的是 ()化学键H—CH—NH—OH—F键能/(kJ·mol-1)413.4390.8462.8568键长/pm1091019692A.CH4B.NH3C.H2OD.HF【答案】D【解析】根据题表中各化学键的键能和键长数据综合分析可确定最稳定的是HF。3.下列有关共价键的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.分子中共价键的键能越大,分子的熔、沸点越高【答案】D【解析】三者的键角分别为109°28′、120°、180°,依次增大,A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正确。分子的熔、沸点与分子间作用力有关,与共价键的键能无关,D错误。4.下列说法正确的是()A.键能越大,表示该分子越容易受热分解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.H—Cl键的键能为431.8kJ·mol-1,H—Br键的键能为366kJ·mol-1,这可以说明HCl比HBr分子稳定【答案】D【解析】键能越大,分子越稳定,A错,D正确;H—H键没有方向性,B错;形成共价键的两个原子之间的核间距叫键长,C错。5.下列事实不能用键能的大小来解释的是()A.氮元素的电负性较大,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.HF比H2O稳定【答案】B【解析】由于N2分子中存在三键,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;稀有气体都为单原子分子,分子内没有化学键;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变长,键能逐渐变小,所以稳定性:HF>HCl>HBr>HI;由于H—F键的键能大于H—O键,所以稳定性:HF>H2O。6.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.H—F的键长是H—X中最长的D.碳碳三键和碳碳双键的键能分别是单键键能的3倍和2倍【答案】A【解析】A项,当物质分子内有多个化学键时,化学键之间的夹角叫键角,它反映了分子内原子的空间分布情况,因此键角是描述分子空间结构的重要参数,A正确;B项,O2分子内两个O原子形成2对共用电子对,结合力强,断裂吸收的能量高,而F2内的2个F原子形成1对共用电子对,结合力相对O2来说弱,断裂吸收的能量低,因此与H2反应F2更容易发生反应,而O2相对来说弱,即F2比O2与H2反应的能力强,B错误;C项,F的原子半径是X中最短的、H—F的键长是H—X中最短的,C错误;D项,碳碳三键中只有1个碳碳单键是键、其余2个为π键,碳碳双键中只有1个碳碳单键是键、另一个为π键,π键键能小于键,则碳碳三键和碳碳双键的键能分别小于单键键能的3倍和2倍,D错误;故选A。7.关于键长、键能和键角,下列说法正确的是()A.C≡C键的键能等于C-C键键能的三倍B.N2的N≡N键非常牢固,不易断裂C.CN)2分子(结构式为N≡CC≡N)中NC键的键长大于CC键的键长D.白磷(P4)分子呈正四面体结构,其键角为109°28′【答案】B【解析】A项,碳碳三键中两个是π键,一个是σ键,碳碳单键是σ键,C≡C的键能小于C-C的键能的三倍,故A错误;B项,氮分子中的N≡N键的键能较大,使得N≡N键非常牢固,不易断裂,故B正确;C项,同一周期元素中,原子半径随着原子序数的增大而减小,原子半径越大其形成的共价键的键长越长,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,而C≡C键长又小于CC键的键长,因此N≡C键的键长小于CC键的键长,故C错误;D项,白磷的分子的结构为,白磷分子呈正四面体,键角60°,故D错误;故选B。8.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>Z2 D.Y2>Z2>X2【答案】D【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。9.氰气的化学式为(CN)2,结构式为N≡C—C≡N,性质与卤素相似,下列叙述正确的是()A.分子中既有极性键,又有非极性键B.分子中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.不和氢氧化钠溶液发生反应【答案】A【解析】分子中N≡C键是极性键,C—C键是非极性键;成键原子半径越小,键长越短,N原子半径小于C原子半径,故N≡C键比C—C键的键长短;(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键;由于氰气与卤素性质相似,故可以和氢氧化钠溶液反应。10.已知N—N、N==N、N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90,而C—C,C==C,C≡C键能之比为1.00∶1.17∶2.34。下列有关叙述,不正确的是()A.乙烯分子中σ键、π键的电子云形状对称性不同B.乙炔分子中π键重叠程度比σ键小,易发生加成反应C.氮分子中的N≡N键非常牢固,不易发生加成反应D.氮气和乙炔都易在空气中点燃燃烧【答案】D【解析】由题意知,N≡N键键能大于N—N键键能的三倍,N==N键键能大于N—N键键能的两倍;而C≡C键键能小于C—C键键能的三倍,C==C键键能小于C—C键键能的两倍。由键能知,乙炔分子和乙烯分子中的π键不牢固,易发生加成反应,也易发生氧化反应;而氮分子中的N≡N键非常牢固,化学性质稳定,不易发生加成反应及氧化反应,B、C正确,D错误。σ键的电子云形状呈轴对称,π键的电子云形状呈镜面对称,A正确。11.能够用键能的大小作为主要依据来解释的是()A.常温常压下氯气呈气态,而溴单质呈液态B.硝酸是挥发性酸,而硫酸、磷酸是不挥发性酸C.稀有气体一般难发生化学反应D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定【答案】D【解析】共价分子构成物质的状态取决于分子间作用力的大小,与分子内共价键的键能无关;物质的挥发性与分子内键能的大小无关;稀有气体是单原子分子,无化学键,难发生化学反应的原因是它们的价电子已形成稳定结构;氮气比氧气稳定,是由于N2分子中共价键的键能(946kJ·mol-1)比O2分子中共价键的键能(497.3kJ·mol-1)大,在化学反应中更难断裂。12.从实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,但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>x。该规律性是()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【答案】B【解析】观察表中数据发现,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。按键长由短到长的顺序为(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。13.六氟化硫分子呈正八面体结构(如图所示),在高电压下仍有良好的绝缘性,性质稳定,在电器工业方面有着广泛的用途,但逸散到空气中会引起强温室效应,下列有关六氟化硫的推测正确的是()A.六氟化硫中各原子均为8电子稳定结构B.六氟化硫易燃烧生成二氧化硫C.六氟化硫分子中含极性键、非极性键D.S—F键是σ键,且键长、键能都相等【答案】D【解析】根据题图可知,每个F原子和1个S原子形成1对共用电子对,每个S原子和6个F原子形成6对共用电子对,所以F原子都达到8电子稳定结构,但S原子最外层达到12电子,A错误;六氟化硫中F为-1价,S为+6价,S元素不能再失去电子,所以不能被氧化,故六氟化硫不易燃烧生成二氧化硫,B错误;同种原子间形成非极性键,不同种原子间形成极性键,六氟化硫分子中的S—F键均为极性键,不含非极性键,C错误;六氟化硫分子中的S—F键都是σ键,为正八面体结构,所以键长、键能都相等,D正确。14.N2的分子结构可以表示为,CO的分子结构可以表示为,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.N2分子与CO分子中的π键并不完全相同C.N2与CO键能不同D.N2与CO的化学性质相同【答案】D【解析】从题图可以看出,N2分子与CO分子中均含有1个σ键和2个π键,所以二者都含有三键,A项正确。N2分子中的2个π键是由每个N原子各提供2个p电子以“肩并肩”的方式重叠形成的,而CO分子中的2个π键,其中1个π键,成键电子完全由氧原子提供,B项正确。由不同元素形成的三键,键能不同,C项正确、D项错误。15.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()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【答案】C【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。16.已知P的价层电子排布式为3s23p3,P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5,下列判断正确的是()A.磷原子最外层有三个未成对电子,故只能结合三个氯原子形成PCl3B.PCl3分子中的P—Cl键含有π键C.PCl5分子中的P—Cl键都是π键D.磷原子最外层有三个未成对电子,但是能形成PCl5,说明传统的价键理论存在缺陷【答案】D【解析】PCl3的电子式为,P—Cl键都是σ键。一个PCl5分子中有5个P—Clσ键,这违背了传统价键理论饱和性原则,说明传统价键理论不能解释PCl5的结构,即传统价键理论存在缺陷,D项符合题意。17.氰气的化学式为(CN)2,结构式为N≡C-C≡N,其性质与卤素气体单质相似,氰气可用于有机合成、制农药,也可用作消毒、杀虫的熏蒸剂等。下列叙述正确的是 ()A.在所有气体单质分子中,一定有σ键,可能有π键B.氰气分子中N≡C键的键长大于C—C键的键长C.1个氰气分子中含有3个σ键和4个π键D.(CN)2不能与氢氧化钠溶液发生反应【答案】C【解析】稀有气体为单原子分子,不存在化学键,A错误;成键原子半径越小,键长越短,氮原子半径小于碳原子半径,故N≡C键比C—C键的键长短,B错误;1个(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键,C正确;由于(CN)2与卤素单质性质相似,故(CN)2可以和氢氧化钠溶液反应,D错误。18.据李时珍《本草纲目》记载:“柳叶煎之,可疗心腹内血、止痛,治疥疮”,利用现代有机提纯技术,人们从自然界的柳叶中提纯出了一种重要的化学物质水杨酸(结构如图),并用它来合成止痛药阿司匹林。下列对水杨酸的结构分析不正确的是 ()A.水杨酸分子中的碳氧键有两种不同的键长B.水杨酸分子中苯环上碳碳键的键能是环外碳碳键键能的两倍C.水杨酸分子中的C原子一定位于同一个平面上D.水杨酸分子中的∠CCC比∠COH键角大【答案】B【解析】水杨酸分子中的碳氧键有单键和双键两种,键长不同,A项正确;水杨酸分子中苯环上的碳碳键介于单键和双键之间,键能比碳碳单键的两倍小,B项错误;根据水杨酸的结构可知水杨酸分子中的C原子均在同一平面上,C项正确;水杨酸分子中的∠CCC约为120℃,∠COH与水分子中∠HOH类似,接近109.5°,D项正确。19.如图为元素周期表前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 ()XWYRZA.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【答案】B【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。白磷分子中存在非极性键,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,一般键长越短,键能越大,故键能W—H<X—H,D错误。13.碳和硅的有关化学键键能如下表所示,简要分析和解释下列有关事实:化学键C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O键能/(kJ·mol-1)356413336226318452(1)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______________________________。(2)SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是_______________________________。【答案】(1)依据图表中键能数据分析,C—C键、C—H键键能大,难断裂;Si—Si键、Si—H键键能较小,易断裂,导致长链硅烷难以生成(2)SiH4稳定性小于CH4,更易生成氧化物,是因为C—H键键能大于C—O键的,C—H键比C—O键稳定。Si—H键键能远小于Si—O键的,不稳定,倾向于形成稳定性更强的Si—O键【解析】(1)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;(2)C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却远小于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。20.化学键的键能是指气态原子间形成1mol化学键时释放的能量。如H(g)+I(g)→H-I(g)放出297kJ的能量,即H-I键的键能为297kJ·mol-1,也可以理解为破坏1molH-I键需要吸收297kJ的热量。下表是一些键能的数据(单位:kJ·mol-1)。共价键键能共价键键能共价键键能共价键键能H-H436Cl-Cl243H-Cl431H-O467S=S255H-S339C-F427C-O358C-Cl330C-I218H-F565N≡N945回答下列问题:(1)一个化学反应的反应热(设反应物、生成物均为气态)与反应物和生成物中的键能之间有密切的关系。由表中数据计算下列热化学方程式中的热效应:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)

ΔH=_______。(2)根据表中数据判断CCl4的稳定性_______(填“大于”或“小于”)CF4的稳定性。(3)试预测C-Br键的键能范围(填具体数值):_______<C-Br键的键能<_______。【答案】(1)-183kJ/mol(2)小于(3)218kJ/mol

330kJ/mol【解析】(1)根据键能的定义,破坏1molH2(g)、1molCl2(g)中的共价键分别需要消耗的能量为436kJ、243kJ,而形成2molHCl(g)中的共价键放出的能量为2×431kJ,总的结果是放出183kJ的能量,故ΔH=-183kJ·mol-1。(2)根据表中数据可知,C-Cl的键能为330kJ/mol,C-F的键能为427kJ/mol,根据键能的定义可知键能越大越温度,则CCl4的稳定性小于CF4的稳定性。(3)与相同原子结合时,同主族元素的原子半径越小,形成的共价键的键能越大,则C-I键的键能<C-Br键的键能<C-Cl键的键能,由表格数据可知,218kJ/mol<C-Br键的键能<330kJ/mol。21.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。(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中含有2molSi—Si键,1molSiO2中含有4molSi—O键)。【答案】Ⅰ.(1)74pm①⑤②③④(2)BCⅡ.(1)>(2)120475kJ858.7kJ【解析】Ⅰ.(1)可以直接从题图中读出有关数据,H—H键的键长为74pm;体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。(2)氢分子中含有一个σ键,A项错误;核间距逐渐减小时,两个氢原子的原子轨道会相互重叠,导致电子在核间出现的概率增大,B项正确;④已经达到稳定状态,当改变构成氢分子的两个氢原子的核间距时,必须消耗外界的能量,C项正确;氢分子中含有一个非极性共价键,D项错误。Ⅱ.(1)Si—Si键的键长比Si—C键的键长长,Si—Si键的键能比Si—C键的键能小。(2)由题图可知H—H键的键能为436kJ·mol-1,每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为eq\f(1000g,2g·mol-1)×(462.8kJ·mol-1×2-436kJ·mol-1-497.3kJ·mol-1×eq\f(1,2))=120475kJ;每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为452kJ·mol-1×4mol-497.3kJ·

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