选择性必修2第三单元 共价键 共价晶体巩固练习

这是一份选择性必修2第三单元 共价键 共价晶体巩固练习，共13页。
[基础过关练]
1．已知H—Cl键的键能为431 kJ·ml－1，H—H键的键能是436 kJ·ml－1，下列叙述正确的是( )
A．每生成1 ml H—Cl键放出431 kJ能量
B．每生成1 ml H—Cl键吸收431 kJ能量
C．每拆开1 ml H—Cl键放出431 kJ能量
D．每拆开1 ml H—H键放出436 kJ能量
A [成键释放能量，H—Cl键的键能为431 kJ·ml－1，即每生成1 ml H—Cl键放出431 kJ能量，A正确；成键释放能量，每生成1 ml H—Cl键放出431 kJ能量，B错误；断键吸收能量，每拆开1 ml H—Cl键吸收431 kJ能量，C错误；断键吸收能量，每拆开1 ml H—H键吸收436 kJ能量，D错误。]
2．汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如图。
下列说法不正确的是( )
A．N2和O2反应生成NO的反应为吸热反应
B．1 ml N2(g)和1 ml O2(g)的总能量大于2 ml NO(g)的总能量
C．2 ml气态氮原子结合生成1 ml N2(g)时，能放出945 kJ的热量
D．从图中数据可知N2比O2更稳定
B [旧键的断裂吸热，新键的形成放热，则生成2 ml NO(g)时吸收热量＝945 kJ＋498 kJ－630 kJ×2＝183 kJ，N2和O2反应生成NO的反应为吸热反应，A正确；结合选项A可知1 ml N2(g)和1 ml O2(g)的总能量大于2 ml NO(g)的总能量，B不正确；2 ml气态氮原子结合生成1 ml N2(g)时，能放出945 kJ的热量，C正确；氮气的键能远大于氧气，可知N2比O2更稳定，D正确。]
3．如图为反应CH4(g)＋Cl2(g)→CH3Cl(g)＋HCl(g)的变化示意图，下列说法正确的是( )
A．该反应发生的条件为加热
B．化学反应中能量的变化与键的断裂和形成无关
C．断裂化学键放出能量，形成化学键吸收能量
D．由图可知CH4(g)＋Cl2(g)→CH3Cl(g)＋HCl(g) ΔH＝－100kJ·ml－1
D [该反应的条件为光照，A错误；化学反应中能量的变化的主要原因为键的断裂和形成，B错误；断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，C错误；由图可知，断开化学键吸收的能量为416 kJ·ml－1＋243 kJ·ml－1＝659 kJ·ml－1，形成化学键释放的能量为431 kJ·ml－1＋328 kJ·ml－1＝759 kJ·ml－1，因此CH4(g)＋Cl2(g)→CH3Cl(g)＋HCl(g)ΔH＝－100 kJ·ml－1，D正确。]
4．下列有关金刚石晶体和二氧化硅晶体(如图所示)的叙述正确的是( )

金刚石及其晶胞
二氧化硅
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6 NA(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
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×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＋4＝8个，B项错误；60 g SiO2晶体的物质的量为1 ml，1 ml Si原子与4 ml O原子形成4 ml硅氧键，1 ml O原子与2 ml Si原子形成2 ml硅氧键，故1 ml SiO2中含4 ml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。]
5．已知反应NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．图中A→B的过程为放热过程
B．1 ml NO2和1 ml CO断键吸收的能量大于形成1 ml NO和1 ml CO2成键放出的能量
C．1 ml NO2(g)和1 ml CO(g)的总能量低于1 ml NO(g)和1 ml CO2(g)的总能量
D．该反应可以看成将储存在NO2(g)和CO(g)内部的能量以热能的形式释放出来
D [B比A的能量高，则图中A→B的过程为吸热过程，A错误；反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，且焓变等于断裂化学键吸收的能量减去形成化学键释放的能量，则1 ml NO2和1 ml CO断键吸收的能量小于形成1 ml NO和1 ml CO2成键放出的能量，B错误；反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应，则1 ml NO2(g)和1 ml CO(g)的总能量高于1 ml NO(g)和1 ml CO2(g)的总能量，C错误；该反应为放热反应，则该反应可以看成将储存在NO2(g)和CO(g)内部的能量以热能的形式释放出来，D正确。]
6．下面有关氮化硼(BN)两种晶体说法正确的是( )
A．两种晶体均为共价晶体
B．两种晶体的化学式相同所以属于同种物质
C．两种晶体中均含有极性键和非极性键
D．根据立方相氮化硼的晶体结构推测其可用作超硬材料，有优异的耐磨性
D [六方相氮化硼为混合型晶体，立方相氮化硼为共价晶体，A错误；二者结构不同，不属于同种物质，B错误；两种晶体均只含有B—N键，属于极性共价键，C错误；立方相氮化硼为空间网状立体构型，原子间以共价键相结合，难以形变，所以硬度大，可用作超硬材料，有优异的耐磨性，D正确。]
7．氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究特点。
Ⅰ.已知：4HCl(g)＋O2(g)eq \(――――――→,\s\up10(CuO/CuCl2),\s\d5(400 ℃))2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－115.6 kJ·ml－1
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184 kJ·ml－1
(1)H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是________。
(2)断开1 ml H—O键所需能量为________kJ。
Ⅱ.已知：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.2 kJ·ml－1 ①
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247.4 kJ·ml－1 ②
又知CH4的燃烧热为890.3 kJ·ml－1。
(1)利用上述已知条件写出甲烷完全燃烧的热化学方程式：_________________________________________________________________。
(2)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法，CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为_________________________________。
[解析] (1) 根据①4HCl(g)＋O2(g)eq \(――――――→,\s\up10(CuO/CuCl2),\s\d10(400 ℃))2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－115.6 kJ·ml－1，②H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184 kJ·ml－1，则①＋②×2为2H2(g)＋O2 (g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·ml－1，则H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是2H2(g)＋O2 (g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·ml－1。
(2)根据反应热ΔH＝反应物断键吸收的总能量－生成物成键释放的总能量，根据断键能量图可知：断开1 ml H—O键所需能量＝
eq \f(436 kJ·ml－1×2＋496 kJ·ml－1＋483.6 kJ·ml－1,4)，则H—O键能为462.9 kJ·ml－1，故断开1 ml H—O键所需能量为462.9 kJ。
Ⅱ. (1)已知CH4的燃烧热可得甲烷完全燃烧的热化学方程式：CH4(g)＋2O2 (g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·ml－1。
(2)由已知：①CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.2 kJ·ml－1；②CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247.4 kJ·ml－1可知，则①×2－②为CH4(g)＋ 2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝＋206.2 kJ·ml－1×2－247.4 kJ·ml－1＝＋165.0 kJ·ml－1。
[答案] Ⅰ.(1)2H2(g)＋O2 (g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·ml－1 (2) 462.9 Ⅱ. (1)CH4(g)＋2O2 (g)===CO2(g)＋ 2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·ml－1 (2)CH4(g)＋ 2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝＋165.0 kJ·ml－1
[拓展培优练]
8.科学家已获得了气态N4分子，其结构为正四面体型(如图所示)。已知断裂1 ml N—N键吸收193 kJ能量，断裂1 ml N≡N键吸收946 kJ能量，下列说法正确的是( )
A．N4属于一种新型的共价晶体
B．N4(g)===4N(g)的过程中吸收772 kJ能量
C．1 ml N4转化为N2时要吸收734 kJ能量
D．N4和N2互为同素异形体，N4转化为N2属于化学变化
D [N4属于气态分子，A错误；N4(g)===4N(g)的过程中是断裂化学键，吸收的热量为6×193 kJ＝1158 kJ，B错误；1 ml N4气体中含有6 ml N—N键，可生成2 ml N2，形成2 ml N≡N键，则1 ml N4气体转变为N2化学键断裂吸收的热量为6×193 kJ＝1158 kJ，形成化学键放出的热量为946 kJ×2＝1892 kJ，所以反应放热，放出的热量为1892 kJ－1158 kJ＝734 kJ，C错误；N4和N2是同种元素组成的不同单质，两者互为同素异形体，且N4转化为N2属于化学变化，D正确。]
9．已知Cl2(g)＋NH3(g)===NH2Cl(g)＋HCl(g) ΔH＝＋12 kJ·ml－1，相关的化学键键能数据如下表：
则H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的ΔH为( )
A．－183 kJ·ml－1B．248 kJ·ml－1
C．－431 kJ·ml－1D．－207 kJ·ml－1
A [根据ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，由反应Cl2(g)＋NH3(g)===NH2Cl(g)＋HCl(g) ΔH＝＋12 kJ·ml－1知，[E(Cl—Cl)＋3×E(N—H)]—[2×E(N—H)＋E(N—Cl)＋E(H—Cl)]＝ΔH，E(Cl—Cl)＋3×391 kJ·ml－1－2×391 kJ·ml－1－191 kJ·ml－1－431 kJ·ml－1＝＋12 kJ·ml－1；E(Cl—Cl)＝243 kJ·ml－1；反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的ΔH＝E(H—H)＋ E(Cl—Cl)－2×E(H－Cl)＝436 kJ·ml－1＋243 kJ·ml－1－2×431 kJ·ml－1＝－183 kJ·ml－1。]
10．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 ml化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷(P4)和六氧化四磷(P4O6)的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能：P—P 198 kJ·ml－1，P—O 360 kJ·ml－1，氧气分子内氧原子间的键能为498 kJ·ml－1，则P4＋3O2eq \(========,\s\up10(一定条件))P4O6的反应热ΔH为( )
A．＋1 638 kJ·ml－1B．－1 638 kJ·ml－1
C．－126 kJ·ml－1D．＋126 kJ·ml－1
B [各化学键键能为P—P 198 kJ·ml－1、P—O 360 kJ·ml－1、O===O 498 kJ ·ml－1，反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，由图可知：1个白磷分子中含有6个P—P,1个P4O6分子中含有12个P—O,1 ml P4和3 ml O2完全反应(P4 ＋ 3O2eq \(========,\s\up10(一定条件))P4O6 )生成1 ml P4O6，所以反应P4＋3O2eq \(========,\s\up10(一定条件))P4O6的反应热ΔH＝6×198 kJ·ml－1＋3×498 kJ·ml－1－12×360 kJ·ml－1 ＝－1 638 kJ·ml－1，故B正确。]
11．现在已能在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的共价晶体，下列关于CO2共价晶体的说法中正确的是( )
A．1 ml CO2共价晶体中含有2NAπ键
B．在一定条件下，CO2共价晶体转化为CO2分子晶体是物理变化
C．熔点：金刚石>共价晶体CO2
D．在CO2的共价晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子与两个C原子相结合
D [CO2晶体转化为共价晶体后不存在π键，只存在σ键，A错误；两者的晶体类型不同，CO2共价晶体转化为CO2分子晶体时存在化学键的断裂和生成，属于化学变化，B错误；由于氧原子的半径小于碳原子的半径，故C—O键键长小于C—C键键长，故键能C—O强于C—C，故共价键强弱：C—O＞C—C，所以熔点应该是共价晶体CO2＞金刚石，C错误；由题意知CO2共价晶体与SiO2结构相似，每个C周围结合4个O，每个O周围结合2个C，D正确。]
12．已知：P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g) ΔH＝a kJ·ml－1，P4(g)＋10 Cl2(g)===4PCl5(g) ΔH＝b kJ·ml－1，P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为c kJ·ml－1，PCl3中P—Cl键的键能为1．2c kJ·ml－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ΔH
C．Cl—Cl键的键能为eq \f(b－a＋5.6c,4) kJ·ml－1
D．P—P键的键能为eq \f(5a－3b＋12c,14) kJ·ml－1
C [由于P—P键的键长大于P—Cl键的键长，键长越短，键能越大，故P—P键的键能小于P—Cl键的键能，A错误；由于不知道PCl5(g)===PCl5(s)的反应热ΔH，所以不能求得Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔH，B错误；设Cl—Cl键的键能为x，将题中已知的两个式子按顺序依次编号为①、②，将②－①可得4Cl2(g)＋4PCl3(g)===4PCl5(g) ΔH＝(b－a) kJ·ml－1，由于化学反应中断键吸热、成键放热，可得4x＋4×3×1.2c kJ·ml－1－4×5×c kJ·ml－1＝(b－a) kJ·ml－1，解得x＝eq \f(b－a＋5.6c,4) kJ·ml－1，C正确；设P—P键的键能为y，将①×5－②×3可得：2P4(g)＋12PCl5(g)===20PCl3(g) ΔH＝(5a－3b) kJ·ml－1，根据盖斯定律，可得2×6y＋12×5×c kJ·ml－1－20×3×1.2c kJ·ml－1＝(5a－3b) kJ·ml－1，解得y＝eq \f(5a－3b＋12c,12)kJ·ml－1，D错误。]
13．已知几种共价键的键能如下：
下列说法错误的是( )
A．稳定性：HCl>CH4
B．断裂1 ml CCl4(g)中共价键吸收的能量为1356 kJ
C．键长：C—HC；第3周期8种元素形成的单质金属晶体：钠、镁、铝；分子晶体：白磷、硫、氯气、氩气；共价晶体：硅；共价晶体的熔点最高，所以序号“8”代表的Si；非金属性越强，电负性越大，由于氯气的熔点仅比氩气高，由图可知，电负性最大的是Cl，序号为2。
(3)由j原子跟c原子以1∶1相互交替结合而形成的晶体为碳化硅，碳化硅与晶体硅均属于共价晶体，共价键键长越短，键能越大，熔点越高，由于碳的原子半径小，所以键长：C—SiO>C Si 2 (3)SiC 碳化硅与晶体硅均属于共价晶体，由于碳的原子半径小，碳化硅中C—Si键键长小于晶体硅中Si—Si键键长，C—Si键键能大，因而熔点高 (4)①12 4 ②eq \f(\r(2)M,8NAd3)
17．据古籍《燕闲清赏笺》记载：“宣窑之青，乃苏勃泥青”，说明宣德时期青花瓷使用的颜料是“苏勃泥青”，它是从一种钻毒砂[主要成分：(C，Fe)AsS]中提取出来的。回答下列问题：
(1)基态S原子的价层电子排布图为________________________________，
其原子核外电子共有________种空间运动状态。
(2)比较元素第一电离能：S________P(填“＞”、“”、“