高中化学苏教版 (2019)选择性必修2第三单元 共价键 共价晶体第2课时达标测试

专题3　微粒间作用力与物质性质

第三单元　共价键　共价晶体

第2课时　共价键的键能与化学反应的反应热　共价晶体

基础过关练

题组一　共价键的键能、键长及应用

1.N—H键键能的含义是 (　　)

A.由N和H形成1 mol NH3所放出的能量

B.把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的能量

C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的能量

D.形成1个N—H键所放出的能量

2.下列叙述中的距离属于键长的是 (　　)

A.氨分子中两个氢原子间的距离

B.氯分子中两个氯原子间的距离

C.金刚石中任意两个相邻的碳原子核间的距离

D.氯化钠中相邻的氯离子和钠离子核间的距离

3.下列事实中,能够用键能解释的是 (　　)

A.氮气的化学性质比氧气稳定

B.常温常压下,溴呈液态,碘呈固态

C.稀有气体一般很难发生化学反应

D.硝酸易挥发,硫酸难挥发

4.已知H—H键的键能为436 kJ·mol-1,OO键的键能为497.3 kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为242.7 kJ·mol-1,键的键能为946 kJ·mol-1,则下列叙述正确的是              (　　)

A.N—N键的键能为×946 kJ·mol-1≈315.3 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

题组二　键能与反应热

5.(2020辽宁阜新海州中学高三下月考)白磷与氧气可发生反应:P4+5O2 P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—P:a kJ·mol-1、P—O:b kJ·mol-1、:c kJ·mol-1、:d kJ·mol-1。根据如图所示分子结构和有关数据计算1 mol白磷与足量氧气反应放出的热量,其中正确的是              (　　)

A.(6a+5d-4c-12b)kJ B.(4c+12b-6a-5d)kJ

C.(4c+12b-4a-5d)kJ D.(4a+5d-4c-12b)kJ

6.已知N2(g)+O2(g)2NO(g)为吸热反应,ΔH=180 kJ·mol-1,其中、OO键的键能分别为946 kJ·mol-1、498 kJ·mol-1,则N—O键的键能为              (　　)

A.1 264 kJ·mol-1 B.632 kJ·mol-1

C.316 kJ·mol-1 D.1 624 kJ·mol-1

题组三　共价晶体的结构与性质

7.下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种共价晶体的是 (　　)

①Al2O3是两性氧化物　②硬度很大　③它的熔点为2 045 ℃　④几乎不溶于水　⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石

A.①②③ B.②③④ C.④⑤ D.②⑤

8.二氧化硅晶体是立体网状结构,其结构如图所示。

下列关于二氧化硅晶体的说法不正确的是 (　　)

A.晶体中每个硅原子与4个氧原子相连

B.晶体中硅、氧原子个数比为1∶2

C.晶体中最小环上的原子数为8

D.晶体中硅、氧原子最外层都满足8电子结构

9.磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,如图为其晶体结构中最小的重复结构单元。下列有关说法正确的是              (　　)

A.磷化硼晶体的化学式为BP,属于离子晶体

B.磷化硼晶体的熔点高,且熔融状态下能导电

C.磷化硼晶体中每个原子均形成4个共价键

D.磷化硼晶体微粒的空间堆积方式与氯化钠相同

10.(2020山东枣庄三中高二下网测)根据下列性质判断,属于共价晶体的物质是              (　　)

A.熔点2 700 ℃,导电性好,延展性好

B.无色晶体,熔点3 500 ℃,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂

C.无色晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点800 ℃,熔化时能导电

D.熔点-56.6 ℃,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电

能力提升练

题组一　键能与键长的应用

1.()已知:P4(g)+6Cl2(g)4PCl3(g)　ΔH=a kJ·mol-1,P4(g)+10Cl2(g)4PCl5(g)　ΔH=b kJ·mol-1,P4具有正四面体结构,PCl5中P—Cl键的键能为c kJ·mol-1,PCl3中P—Cl键的键能为1.2c kJ·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

C.Cl—Cl键的键能为 kJ·mol-1

D.P—P键的键能为 kJ·mol-1

2.(2020四川乐山十校高二上期中,)下列说法正确的是 (　　)

A.已知N—N键键能为193 kJ·mol-1,故氮氮三键的键能为193 kJ·mol-1×3

B.H—H键键能为436.0 kJ·mol-1,F—F键键能为157 kJ·mol-1,故F2比H2稳定

C.某元素原子最外层有1个电子,它跟卤素原子相结合时,所形成的化学键为离子键

D.H—F键键长为92 pm,其含义为H、F两原子核间的平均间距

3.()已知键能、键长部分数据如下表:

(1)下列推断正确的是　　　　(填字母,下同)。 

A.稳定性:HF>HCl>HBr>HI

B.氧化性:I2>Br2>Cl2

C.沸点:H2O>NH3

D.还原性:HI>HBr>HCl>HF

(2)下列有关推断正确的是　　　　。 

A.同种元素形成的共价键,稳定性:三键>双键>单键

B.同种元素形成的双键键能一定小于单键的2倍

C.键长越短,键能一定越大

D.氢化物的键能越大,其稳定性一定越强

(3)在表中所给H—X键中,键长最短的是　　　　,最长的是　　　　;O—O键的键长　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)OO键的键长。 

题组二　共价晶体的结构与性质

4.()下表是某些共价晶体的熔点和硬度。

分析表中的数据,判断下列叙述正确的是 (　　)

A.构成共价晶体的原子种类越多,晶体的熔点越高

B.一般构成共价晶体的原子间的共价键键能越大,晶体的熔点越高

C.构成共价晶体的原子的半径越大,晶体的硬度越大

D.构成共价晶体的原子的相对原子质量越大,晶体的硬度越大

5.()已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度,且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法不正确的是              (　　)

A.该晶体属于共价晶体,其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固

B.该晶体中每个碳原子连接4个氮原子,每个氮原子连接3个碳原子

C.该晶体与金刚石相似,碳原子个数与碳氮键个数之比为1∶2

D.该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构

6.(2021辽宁名校联盟高三下开学考试,)下列有关金刚石晶体和二氧化硅晶体的叙述正确的是              (　　)

A.金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体

B.金刚石晶胞中含有6个碳原子

C.60 g SiO2晶体中所含共价键数目为6NA(NA是阿伏加德罗常数的值)

D.金刚石晶体熔化时破坏共价键,二氧化硅晶体熔化时破坏分子间作用力

7.()(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,其晶胞结构如图甲所示,则金刚砂晶体类型为　　　　;在SiC中,每个C原子周围最近的C原子数目为　　　　;若晶胞的边长为a pm,则金刚砂的密度表达式为　　　　。 

(2)硅的某种单质的晶胞如图乙所示。GaN晶体晶胞结构与该硅晶体相似。则GaN晶体中,每个Ga原子与　　　　个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为　　　　。 

答案全解全析

专题3　微粒间作用力与物质性质

第三单元　共价键　共价晶体

第2课时　共价键的键能与化学反应的反应热　共价晶体

基础过关练

1.C　键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。N—H键的键能是指拆开1 mol N—H键所吸收的能量,不是指形成1个N—H键所释放的能量。1 mol NH3中含有3 mol N—H键,拆开1 mol NH3吸收的能量是N—H键键能的三倍。

2.C　键长是指形成共价键的两个原子核间的距离,仅仅说成是原子间的距离是错误的。A项,NH3分子中的两个H原子间不存在化学键,错误;B项,未指出是核间距离,错误;C项,金刚石中只要两个碳原子相邻,它们之间就会形成共价键,正确;D项,NaCl中的阴、阳离子之间形成离子键,错误。

3.A　键比键的键能大而难以断裂,所以氮气化学性质比氧气稳定,A符合题意;常温常压下,溴呈液态,碘呈固态,与分子间作用力有关,与分子内的共价键的键能无关,B不符合题意;稀有气体一般很难发生化学反应的原因是其原子的最外层已达稳定状态,稀有气体不含化学键,C不符合题意;硫酸、硝酸的挥发性与分子内的共价键的键能无关,D不符合题意。

4.D　N—N键的键能不为键键能的,故A项错误;共价键的键长和成键原子的半径有关,由于原子半径r(H)<r(N),所以H—H键的键长小于键,故B项错误;氧气分子中的化学键是OO键,故C项错误;由于键的键能很大,所以N2比Cl2稳定,故D项正确。

5.B　化学反应的实质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。依据键能的数据可以计算化学反应的热效应,即ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。根据反应P4+5O2 P4O10,并结合物质的分子结构可知,1个白磷分子中含有6个P—P键,1个氧气分子中含有1个键,1个P4O10分子中含有4个键和12个P—O键,因此该反应的ΔH=(6a+5d-4c-12b)kJ·mol-1,由于该反应为放热反应,ΔH为负值,故1 mol白磷反应放出的热量为(4c+12b-6a-5d)kJ。

6.B　由题意可知180 kJ·mol-1=946 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-2EN—O,所以EN—O=632 kJ·mol-1。

7.B　①指的是Al2O3的分类,⑤指的是刚玉的种类,这两项都无法说明Al2O3是一种共价晶体。

8.C　由二氧化硅晶体结构图可知,每个硅原子连有4个氧原子,每个氧原子连有2个硅原子,硅原子、氧原子个数比为1∶2;晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子,最小环上的原子总数为12;晶体中每个硅原子形成四对共用电子对,每个氧原子形成两对共用电子对,二者都满足最外层8电子结构。

9.C　根据题意,磷化硼为超硬耐磨材料,说明其晶体类型为共价晶体,熔融状态不导电,A、B项错误;磷化硼原子间均为共价键,由题图可以发现,每个原子均形成4个共价键,C项正确;由磷化硼的晶体结构可以看出,原子的配位数为4,而NaCl晶体中离子的配位数为6,二者微粒的堆积方式不同,D项错误。

10.B　共价晶体的熔点高,但不能导电,延展性差,故A不符合题意;无色晶体,熔点3 500 ℃,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂,符合共价晶体的性质特点,故B符合题意;无色晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点800 ℃,熔化时能导电,不属于共价晶体,故C不符合题意;熔点-56.6 ℃,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电,符合分子晶体的性质,属于分子晶体,故D不符合题意。

能力提升练

1.C　由已知两个反应可得:Cl2(g)+PCl3(g) PCl5(g)　ΔH= 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 kJ·mol-1,则x+3×1.2c-5c=,x=;设P—P键的键能为y kJ·mol-1,P4为正四面体结构,1个分子中有6个P—P键,由题给第1个反应得6y+×6-4×3×1.2c=a,解得y=;P—P键的键长大于P—Cl键,故P—P键的键能小于P—Cl键。

2.D　氮氮单键中只含有σ键,氮氮三键中含有2个π键和1个σ键,σ键与π键键能不同,氮氮三键的键能不为193 kJ·mol-1×3,故A错误;键能越大,化学键越牢固,H—H键键能为436.0 kJ·mol-1,F—F键键能为157 kJ·mol-1,所以H2比F2稳定,B错误;原子最外层有1个电子,可能为H原子,与卤素原子相结合时,所形成的化学键为共价键,故C错误;键长是指形成共价键的两个原子的原子核间的平均距离,故D正确。

3.答案　(1)ACD　(2)A　(3)HF　HI　大于

解析　(1)根据题表中数据,同主族元素气态氢化物的键能从上至下逐渐减小,稳定性逐渐减弱,A项正确;从键能看,氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱,由原子结构知,氧化性也逐渐减弱,B项错误;在常温下,H2O为液态,NH3为气态,则H2O的沸点比NH3高,C项正确;还原性与失电子能力有关,还原性:HI>HBr>HCl>HF,D项正确。(2)由碳碳键的数据知A项正确;由O—O键、OO键的键能知,B项错误;C—H键的键长大于N—H键的键长,但是N—H键的键能反而较小,C项错误;由C—H、N—H键的键能知,CH4的键能较大,而稳定性较弱,D项错误。(3)略。

4.B　共价晶体的熔点和硬度与构成共价晶体的原子间的共价键键能有关,而原子间的共价键键能与原子半径的大小有关,一般原子半径越小,共价键键能越大,共价晶体熔点越高,硬度越大。

5.C　C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度,则该晶体属于共价晶体,其化学键比金刚石更牢固,A正确;C的最外层有4个电子,因此一个碳原子连接4个N原子,N的最外层有5个电子,因此一个N原子连接3个C原子,B正确;根据以上分析可知该晶体中碳原子个数与碳氮键个数之比为1∶4,C错误;构成该晶体的微粒间只以单键结合,每个碳原子连接4个氮原子,每个氮原子连接3个碳原子,则晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构,D正确。

6.A　金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体,A项正确;金刚石的晶胞中含有碳原子数为8×+6×+4=8,B项错误;60 g SiO2晶体的物质的量为1 mol,1 mol Si原子与4 mol O原子形成4 mol硅氧键,1 mol O原子与2 mol Si原子形成2 mol硅氧键,故1 mol SiO2中含4 mol硅氧键,即共价键数为4NA,C项错误;二氧化硅晶体属于共价晶体,熔化时破坏共价键,D项错误。

7.答案　(1)共价晶体　12　

(2)4　正四面体

解析　(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,硬度大,属于共价晶体;每个碳原子连接4个硅原子,每个硅原子连接4个碳原子,所以每个碳原子周围最近的碳原子数目为12;该晶胞中C原子个数为8×+6×=4,Si原子个数为4,晶胞边长为a×10-10 cm,体积V=(a×10-10 cm)3,密度ρ==。

(2)根据硅晶体结构可知,在GaN晶体中,每个Ga原子与4个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为正四面体。