2023人教版化学-选择性必修2 第二章 分子结构与性质 第2课时 键参数——键能、键长和键角 试卷

第2课时　键参数——键能、键长和键角

基础过关练

题组一　键能

1.根据键能数据(H—Cl键431.8 kJ·mol-1,H—I键298.7 kJ·mol-1),可得出的结论是(　　)

A.溶于水时,HI比HCl更容易电离,所以氢碘酸是强酸

B.HI比HCl的熔、沸点高

C.HI比HCl稳定

D.断裂等物质的量的HI和HCl中的化学键,HI消耗的能量多

2.下列事实不能用键能的大小来解释的是(　　)

A.N元素的电负性较大,但N2的化学性质很稳定

B.H2O比H2S沸点高

C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱

D.F2比O2更容易与H2反应

3.(2022天津十四中月考)已知1 mol下列物质解离为气态原子所吸收的能量与热化学方程式信息如下表:

则CO2中碳氧双键的键能为(　　)

A.-1 606 kJ/mol　　　　　B.1 606 kJ/mol

C.803 kJ/mol　　　　   　D.-803 kJ/mol

题组二　键长

4.键长是描述共价键的物理量之一,下列各项中的距离属于键长的是(　　)

A.水分子中两个氢原子核之间的距离

B.氯气分子中两个氯原子核之间的距离

C.氩气中两个相邻氩原子核间的距离

D.CO2分子中两个氧原子核之间的距离

5.下列单质分子中,键长最长、键能最小的是(　　)

A.H2　　　　　B.Cl2　　　　　C.Br2　　　　　D.I2

题组三　键角

6.(2021甘肃兰州一中期中)下列物质的分子中,键角最小的是(　　)

A.H2O　　B.BF3　　C.BeCl2　　D.CH4

7.NH3、NF3、NCl3三种分子的中心原子相同,若周围原子电负性大,则键角小。NH3、NF3、NCl3三种分子中,键角大小的顺序正确的是(　　)

A.NH3>NF3>NCl3　　　　　B.NCl3>NF3>NH3

C.NH3>NCl3>NF3　　　　　D.NF3>NCl3>NH3

题组四　键参数的综合考查

8.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键的键长比C—O键的键长长

C.1个氮气分子中含有1个σ键和2个π键

D.N中4个N—H键的键能不同

9.(2022山东德州期中)下列比较错误的是(　　)

A.离子半径:r(Li+)>r(H-)

B.键能:C—C>C—Si

C.键长:N—N>NN

D.H2O与CH4分子中的键角:CH4>H2O

10.下列说法中正确的是(　　)

A.一般,分子中键能越大,键长越短,则分子越稳定

B.只有非金属元素原子之间才能形成共价键

C.水分子可表示为H—O—H,分子中键角为180°

D.H—O键键能为463 kJ/mol,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗能量为(2×463) kJ

能力提升练

题组一　键能与反应热的计算

1.(2022重庆西南大学附中月考)设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应:

①CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH1=a kJ·mol-1

②CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2=b kJ·mol-1

下列说法正确的是(　　)

A.表中x=

B.H2O(g) H2O(l)　ΔH=(a-b) kJ·mol-1

C.当有4NA个C—H键断裂时,反应放出的热量一定为 kJ

D.a>b且甲烷的燃烧热ΔH=b kJ·mol-1

2.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

题组二　键参数的综合应用

3.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”,利用现代技术,人们从自然界的柳叶中提取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CO键的键长小于C—O键的键长

B.水杨酸分子中苯环上碳碳键的键能是碳碳单键键能的两倍

C.水杨酸分子中的所有C原子一定位于同一个平面上

D.水杨酸分子中苯环上碳碳键的键角比水分子中氢氧键的键角大

4.(2022广东东莞光明中学月考)下列有关共价键键参数的比较中,不正确的是(　　)

A.键能:C—N<CN<

B.键长:I—I>Br—Br>Cl—Cl

C.分子中的键角:H2O>NH3

D.乙烯分子中碳碳键的键能:σ键>π键

5.(2021四川成都期中)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.在分子中,两个成键原子间的距离叫做键长

B.AB2型分子的键角均为180°

C.C—C键的键能为347.7 kJ·mol-1,但CC键的键能小于347.7×  2 kJ·mol-1

D.H—Cl键的键能为431.8 kJ·mol-1,故HCl分解成1 mol H2和1 mol Cl2时,吸收的能量为863.6 kJ

答案全解全析

基础过关练

1.A　HI与HCl相比,键能越小,溶于水时越容易发生电离,故A正确;由分子构成的物质,熔、沸点与化学键强弱无关,故B错误;键能H—Cl键>H—I键,稳定性HCl>HI,故C错误;键能越大,断开相同物质的量的化学键时消耗的能量越多,故D错误。

2.B　由于N2分子中存在键,键能较大,故N2的化学性质很稳定;H2O比H2S沸点高不能用键能的大小来解释;卤族元素从上到下,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,所以稳定性逐渐减弱;由于F—F键的键能小于OO键,H—F键的键能大于H—O键,所以F2更容易与H2反应生成HF。

3.C　气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量即键能,设CO2中碳氧双键的键能为x kJ/mol,由ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=(2×632+2×1 076)kJ/mol-(946+2×2x)kJ/mol=-742 kJ/mol,解得x=803,故选C。

4.B　键长是成键原子间的核间距,水分子中两个氢原子、氩气中两个相邻氩原子、CO2分子中两个氧原子不成键。

5.D　比较原子半径可得出相应大小关系。

6.A　H2O的键角为105°,BF3的键角为120°,BeCl2的键角为180°,CH4的键角为109°28'。

7.C　由于电负性:F>Cl>H,故键角大小顺序为NH3>NCl3>NF3。

8.C　在乙烯分子中,碳碳双键键能介于碳碳单键键能和2倍碳碳单键键能之间,A错误;N—O键的键长比C—O键的键长短,B错误;氮气分子中含有三键,则1个分子中有1个σ键和2个π键,C正确;N中4个N—H键的键能相同,D错误。

9.A　离子半径:r(H-)>r(Li+),A错误;键长:C—Si>C—C,因此键能:C—C>C—Si,B正确;键长:N—N>NN,C正确;H2O的键角为105°,CH4的键角为109°28',故键角:CH4>H2O,D正确。

10.A　一般,分子中键能越大,键长越短,分子越稳定,A正确;有些金属元素原子和非金属元素原子之间也能形成共价键,B错误;水分子中两个H—O键的键角为105°,C错误;H—O键键能为463 kJ/mol指的是拆开1 mol H—O键形成气态氢原子和氧原子所吸收的能量为     463 kJ,18 g水的物质的量为1 mol,1 mol H2O中含2 mol H—O键,需吸收(2×463) kJ的能量形成气态氢原子和氧原子,但氢原子、氧原子进一步形成H2和O2时释放能量,不知道H—H键和OO键的键能,所以无法计算反应热,D错误。

归纳提升

　　键长和键角是描述分子空间结构的参数。一般来说,如果知道分子中的键长和键角,这个分子的空间结构就确定了。如NH3分子的H—N—H键角是107°,N—H键的键长是101 pm,就可以确定NH3分子是三角锥形分子,如图:

能力提升练

1.A　根据反应②可知,ΔH2=413 kJ·mol-1×4+2x kJ·mol-1-(745×2+463×4) kJ·mol-1=   b kJ·mol-1,整理可得x=,故A正确;根据盖斯定律,得到H2O(g) H2O(l)　ΔH= kJ·mol-1,故B错误;有4NA个C—H键断裂时,反应消耗了1 mol甲烷,若按照反应①进行,放出热量为|a| kJ,若按照反应②进行,放出热量为|b| kJ,故C错误;甲烷的燃烧为放热反应,则a<0,b<0,因为液态水转化为气态水需要吸收热量,所以a<b,反应①为甲烷燃烧热的热化学方程式,所以甲烷的燃烧热ΔH=a kJ·mol-1,故D错误。

2.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= ;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。

3.B　CO键的键能大于C—O键,CO键的键长小于C—O键,A项正确;水杨酸分子中苯环上碳碳键的键能介于碳碳单键和碳碳双键之间,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;水杨酸分子中苯环上碳碳键的键角为120 ℃,水分子中氢氧键的键角为105°,D项正确。

4.C　键能:C—N<CN<,A项正确;同一主族元素,从上到下,原子半径逐渐增大,原子半径:I>Br>Cl,键长:I—I>Br—Br>Cl—Cl,B项正确;H2O分子中键角为105°,NH3分子中键角为107°,C项错误;σ键为“头碰头”重叠形成,强度大,π键为“肩并肩”重叠形成,强度小,乙烯分子中碳碳键的键能:σ键>π键,D项正确。

5.C　键长是指两个成键原子的核间距,A错误;AB2型分子可能是直线形分子如二氧化碳,键角为180°,也可能是V形分子,如SO2,键角不为180°,B错误;C—C键为σ键,1个CC键中有1个σ键、1个π键,碳碳键的键能:π键小于σ键,故CC键的键能小于347.7×      2 kJ·mol-1,C正确;H—Cl键的键能为431.8 kJ·mol-1,2 mol HCl分解成2 mol H和2 mol Cl时,吸收的能量为863.6 kJ,2 mol H和2 mol Cl结合成1 mol H2和1 molCl2时,还要释放能量,D错误。