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人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第一节 共价键精品达标测试
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这是一份人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第一节 共价键精品达标测试，文件包含212共价键的键参数与等电子原理作业原卷版docx、212共价键的键参数与等电子原理作业解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共15页， 欢迎下载使用。
一、单选题
1．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 >N=N
D．H2O与CH4分子中的键角：CH4>H2O
【答案】A
【详解】
A．根据同电子层结构，核多径小原子，离子半径：r(H－)＞r(Li+)，故A错误；
B．碳的原子半径小于硅原子半径，键长：C—Si＞C—C，因此键能：C—C＞C—Si，故B正确；
C．氮氮单键结合的程度比氮氮双键结合的程度小，因此键长：N—N＞N=N，故C正确；
D．H2O是“V”行结构，键角为105°，CH4是正四面体形，键角为109°28′，因此H2O与CH4分子中的键角：CH4＞H2O，故D正确。
综上所述，答案为A。
2．下列各说法中正确的是 （ ）
A．分子中键能越高，键长越大，则分子越稳定
B．元素周期表中的ⅠA族（除H外）和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键
C．水分子可表示为HO—H，分子中键角为180°
D．H—O键键能为463KJ/ml，即18克H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463KJ
【答案】B
【详解】
A. 分子中键长越短，键能越高，则分子越稳定，键长越大，键能越低，则分子越不稳定，A不正确；
B.元素周期表中的ⅠA族（除H外）和ⅦA族元素都是典型的金属的和非金属，所以形成的化学键是离子键，B正确；
C.水分子的结构是V型，键角是105°，C不正确；
D. H-O键的键能为463 kJ•ml-1，18gH2O即1mlH2O分解成2mlH和1mlO时消耗的能量为2×463kJ，故D错误，故D不正确；
答案选B。
3．依据键能数据判断下列分子跟H2反应能力最强的是
A．O2B．N2C．F2D．Br2
【答案】C
【详解】
键能越小，分子越容易被破坏，与氢气反应能力越强，据表知，键能最小的是F-F键，故F2反应能力最强，C正确；
答案选C。
4．下列说法中正确的是（ ）
A．乙烯中的键能是乙烷中的键能的2倍
B．氮气分子中含有1个键和2个π键
C．键的极性比键的极性大
D．中4个键的键能不相同
【答案】B
【详解】
A．乙烯中碳碳双键的键能小于乙烷中碳碳单键的键能的2倍，但大于碳碳单键的键能，故A错误；
B．氮气分子中存在氮氮三键，含有1个σ键和2个π键，故B正确；
C．非金属性：N＞C，与氧元素相比碳元素差距大，共价键的极性是C-O键的极性大，故C错误；
D．铵根离子中存在四个N-H共价键，其中一个是配位键，这四个共价键采用的是sp3杂化，键长和键能完全相同，故D错误；
故选BC。
5．下列关于键长、键能和键角的说法中不正确的是( )
A．键角是描述分子立体结构的重要参数
B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关
C．C=C键的键能等于C—C键键能的2倍
D．因为O—H键的键能小于H—F键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强
【答案】C
【详解】
A．键角是分子中两个共价键之间的夹角，是描述分子立体结构的重要参数，故A正确；
B．一般共用电子对数越多、原子半径越小，键长越短，即键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关，故B正确；
C．碳碳双键中有一个σ键和一个π键，碳碳单键为σ键，σ键和π键的键能不同，所以C=C键的键能不是C—C键键能的2倍，故C错误；
D．O—H键的键能小于H—F键的键能，所以H原子更容易和F原子结合，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强，故D正确；
故答案为C。
6．下列叙述中正确的是( )
A．两个原子间形成的共价键键能越大,键长越短,键越牢固
B．两个原子半径之和就是所形成的共价键键长
C．两个原子间键长越长,键越牢固
D．键的强度与键长无关
【答案】A
【详解】
A．共价键的键长越短，电子云重合程度越大，结合越牢固，键能越大，A正确；
B．两个成键原子的原子核之间的平均距离叫做键长，B错误；
C．由A选项的解析可知，键长越短，键越牢固，C错误；
D．由A选项的解析可知，键的强度与键长有关，D错误；
故选A。
7．工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)，有关化学键的键能数据如表所示：
下列说法正确的是（ ）
A．反应中的能量变化与物质的状态无关
B．像这样需要加热才能进行的反应都是吸热反应
C．晶体硅比SiC更稳定
D．该反应中每生成1mlSi(s)吸收的能量为236kJ
【答案】D
【详解】
A．化学反应中的能量变化与物质的状态有关，能量：气态>液态>固态，A错误；
B．吸热反应与放热反应与反应条件无关，氢氧化钡晶体与氯化铵常温下反应，该反应为吸热反应，B错误；
C．晶体硅和SiC都是原子晶体，同主族，从上到下，原子半径增大，原子半径：Si>C，则硅碳之间的键长小于硅硅之间的键长，键长越短，越稳定，所以SiC比晶体硅更稳定，C错误；
D．∆ H=反应物的总键能-生成物的总键能，根据SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)，∆H=（360×4+436×2-176×2-431×4）kJ/ml=+236kJ/ml，所以每生成1mlSi(s)吸收的能量为236kJ，D正确；
故答案为：D。
【点睛】
Si是原子晶体，Si原子之间以Si-Si键构成正四面体型，取出一个正四面体来看，是一个Si原子在中间，四个Si原子在正四面体四个角，一个Si原子会形成4根Si-Si键，但每一根Si-Si键都是两个Si原子共用的，所以相当于一个Si原子只占一根Si-Si键的，所以总的来说一个Si原子对应2根Si-Si键（×4=2）。
8．与NO3-互为等电子体的是 ( )
A．SO3B．SO2C．CH4D．NO2
【答案】A
【详解】
价电子数和原子数都相同的微粒互为等电子体，NO3-有4个原子，价电子总数为5+6×3+1=24；SO3有4个原子，价电子总数为6×4=24，所以与硝酸根互为等电子体；SO2、CH4、NO2的原子总数均不为4，所以与硝酸根不是等电子体，故答案为A。
9．原子数和电子数相同的微粒叫做等电子体，下列微粒属于等电子体的是（ ）
A．12CO2和14COB．H2O2和D2O
C．N2和13COD．NO和CO
【答案】C
【详解】
A．12CO2和14CO分子中原子数不同，故A不选；
B．H2O2和D2O分子中原子数不同，故B不选；
C．N2和13CO分子中原子数都是2个，电子数均为14个，电子数相同，故C选；
D．NO和CO，CO电子数均为14个，NO电子数为15，两者不相同，故D不选；
故选C。
【点睛】
本题考查等电子体的判断，等电子体是指价电子数和原子数（氢等轻原子不计在内）相同的分子、离子或原子团。有些等电子体化学键和构型类似。可用以推测某些物质的构型和预示新化合物的合成和结构。可采用同族元素互换法、价电子迁移法、电子-电荷互换法判断等电子体。
10．根据等电子原理，由短周期元素组成的粒子，只要其价电子总数相同，均可互称为等电子体。等电子体之间结构相似、物理性质也相近。以下各组粒子不能互称为等电子体的是（ ）
A．CO和N2B．O3和SO2C．CO2和N2OD．N2H4 和C2H4
【答案】D
【详解】
A. CO和N2的原子个数都为2，价电子数前者为10，后者为10，原子数和价电子数分别都相等，互称为等电子体，A不符合题意；
B. O3和SO2的原子个数都为3，价电子数前者为18，后者为18，原子数和价电子数分别都相等，互称为等电子体，B不符合题意；
C. CO2和N2O的原子个数都为3，价电子数前者为16，后者为16，原子数和价电子数分别都相等，互称为等电子体，C不符合题意；
D. N2H4和C2H4的原子个数都为6，价电子数前者为14，后者为12，原子数相等，但价电子数不相等，不互称为等电子体，D符合题意；故答案为：D。
11．下列说法正确的是（ ）
A．键角：BF3＞CH4＞H2O＞NH3
B．分子或离子中键角：H2O＜H3O+，NH3＜NH4+
C．键能（作用能）：氢键＜离子键＜共价键
D．键长：C-H＜N-H＜O-H
【答案】B
【详解】
A．BF3是平面三角形，键角120°，CH4、H2O、NH3的VSEPR模型为四面体，CH4无孤电子对、NH3有1对孤电子对、H2O有2对孤电子对，由于孤电子对间排斥力＞孤电子对和成对电子对间的排斥力＞成对电子对间的排斥力，所以键角：BF3＞CH4＞NH3＞H2O，故A错误；
B．H2O、H3O＋的VSEPR模型为四面体，但H2O有2对孤电子对、H3O＋有1对孤电子对，NH3、NH4＋的VSEPR模型为四面体，NH3有1对孤电子对，NH4＋无孤电子对，由于孤电子对间排斥力＞孤电子对和成对电子对间的排斥力＞成对电子对间的排斥力，所以键角：H2O＜H3O＋，NH3＜NH4＋，故B正确；
C．氢键是特殊的分子间作用力，作用力强弱小于化学键，但离子键和共价键的键能（作用能）没有必然的大小关系，不能确定它们作用力大小，故C错误；
D．原子半径：C＞N＞O，原子半径越大，键长越大，所以键长：C-H＞N-H＞O-H，故D错误；
故选B。
【点睛】
本题考查了价层电子对互斥理论的应用，明确价层电子对互斥理论原理是解答本题的关键，注意VSEPR模型可以预测分子立体构型，但不是实际分子空间构型。
12．下列说法错误的是( )
A．键角：BF3＞CH4＞NH3＞H2O
B．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′
C．C22-与O22+互为等电子体，1 ml O22+中含有的π键数目为2NA
D．已知反应N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(l)，若该反应中有4 ml N—H键断裂，则形成的π键数目为3NA
【答案】B
【详解】
A．在分子中，中心原子上孤电子对之间的排斥力＞孤电子对和成键电子之间的排斥力＞成键电子之间的排斥力，则含有孤电子对越多，分子中的键角越小，H2O中O原子含有2个孤电子对，BF3中B原子不含孤电子对，NH3分子中N原子含有1个孤电子对，CH4分子中C原子不含孤电子对，所以键角最小的是H2O，键角：BF3＞CH4＞NH3＞H2O，选项A正确；
B．P4分子是正四面体，键角为60°；CH4是正四面体分子键角为109°28′，选项B错误；
C．根据等电子体原理可知，O22+的电子式与C22-的电子式相似；O22+的电子式为，在1个O22+含有2个π键，故1 ml O22+中，含有2NA个π键，选项C正确；
D．有4ml N-H键断裂，即1mlN2H4参加反应，生成1.5mlN2，且1个N≡N中含2个π键，则形成的π键有1.5ml×2=3ml，则形成的π键数目为3NA，选项D正确。
答案选B。
二、填空题
13．(1)N有_____个电子。
(2)写出一种N等电子体物质的化学式_____。
(3)等电子数的微粒往往具有相似的结构，试预测N的构型_____。
(4)据报道，美国科学家卡尔·克里斯特于1998年11月合成了一种名为“N5”的物质，由于其具有极强的爆炸性，又称为“盐粒炸弹”。迄今为止，人们对它的结构尚不清楚，只知道“N5”实际上是带正电荷的分子碎片，其结构是对称的，5个N排成V形。如果5个N结合后都达到8电子结构，且含有2个N≡N键。则“N5”分子碎片的离子符号是_____。
【答案】(1)22 (2 CO2或N2O等 (3) 直线型 (4) N
【详解】
(1)N含有电子数为：7×3+1=22，故答案为：22；
(2) N含有22个电子，含有22个电子的三原子微粒有N2O、CO2、CNO-，故答案为：N2O或CO2；
(3)N与CO2都含有3个原子、22个电子，二者互为等电子体，CO2为直线形分子，则N的构型也为直线形，故答案为：直线形；
(4)N5是带正电荷的分子碎片，结构是对称的，5个N排成V形，5个N结合后都达到8电子结构，且含有2个N≡N键，满足条件的结构为，故“N5”带一个单位正电荷，即N5分子碎片的离子符号为N，故答案为：N。
14．(1)在元素周期表中全部是金属元素的区域为______；按电子排布分区，属于p区的是______。
a．A b．B c．C d．D
(2)科学家常用“等电子体”来预测不同物质的结构，例如CH4与NH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_； ②_；③_______。
(3)某些共价键的键能数据如下表(单位:kJ·ml-1):
①把1 ml Cl2分解为气态原子时,需要__(填“吸收”或“放出”)___kJ能量。
②由表中所列化学键形成的单质分子中,最稳定的是___,最不稳定的是___；形成的化合物分子中最稳定的是___,最不稳定的是___。
【答案】（1）b cd （2） C2H6 CO （3）吸收 243 N2 I2 H2O HI
【详解】
（1）在元素周期表中全部是金属元素的区域为B区；按电子排布分区，属于p区的是CD区；
故答案为：b；cd；
（2）含8个原子，电子对数为22，C2H6与其互为等电子体；含4个原子，电子数为32，与其互为等电子体；N2含2个原子，电子数为14，CO与其互为等电子体；
故答案为：C2H6；；CO；
（3）①化学键断裂要吸收能量，由表中数据可知把1ml Cl2分解为气态原子时，需要吸收243kJ的能量；
②键能越大，化学键越稳定，化学性质越稳定，所以最稳定的单质是N2；最不稳定的单质是I2；最稳定的化合物是H2O；最不稳定的化合物是HI。
15．1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是____________和____________；____________和____________。
(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO2－互为等电子体的分子有____________、____________。
【答案】(1)N2 CO CO2 N2O (2) SO2 O3
【解析】
【分析】
（1）等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体，主要从C、N、O元素形成的化合物考虑；
（2）Langmuir提出的等电子体原理实际上是狭义的等电子体，广义的等电子体原理则是原子总数相同，价电子总数相同的微粒，与NO2－互为等电子体的分子，考虑与N和O同族，同周期的元素，调控电荷即可。
【详解】
（1）第二周期元素中，只有B、C、N、O、F可形成共价型分子，同素异形体间显然不能互为等电子体，若为含两个原子的等电子体，则可能是某元素的单质与其相邻元素间形成的化合物，如N2与CO，在此基础上增加同种元素的原子可得其他的等电子体，如N2O和CO2。
（2）NO2－的最外层电子数为5+6×2+1=18，则与其互为等电子体的分子可能为O3或SO2。
16．下表为元素周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。
请回答下列问题：
（1）表中属于d区的元素是___(填编号)。④⑤⑥⑦⑧五种元素形成的稳定离子中，离子半径是小的是_____(填离子称号)
（2）表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子构型为_____。
（3）某元素的特征电子排布式为nsnnpn＋1，该元素原子的最外层电子的孤电子对数为_____。该原子的第一电离能______电子排布式为nsnnpn＋2的原子(填“大于”、“等于”或“小于”)。
（4）某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素⑤与元素②的氢氧化物有相似的性质。请写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式：________。
（5）上述10种元素形成的最高价氧化物对应水化物中，酸性最强的是________(填化学式)
（6）下列各组微粒的空间构型相同的是_________
①NH3和H2O ②NH4+和H3O＋ ③NH3和H3O＋ ④O3和SO2 ⑤CO2和BeCl2 ⑥SiO44-、ClO4-和SO42-⑦BF3和Al2Cl6
【答案】（1）⑨ Al3+ （2）平面正六边形 （3） 1 大于 （4）Be(OH)2+2NaOH=Na2BeO2+2H2O （5） HClO4 （6） ③④⑤⑥
【解析】
【分析】
由元素在周期表中位置，可知①为H、②为Be、③为C、④为Mg、⑤为Al、⑥为S、⑦为Cl、⑧为Ca、⑨为Fe、⑩为Cu。
(1)d区元素包括第Ⅷ族、ⅢB族～ⅦB族(ⅢB族中镧系元素、锕系元素属于f区除外)；电子层结构相同的离子核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大；
(2)元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子为苯；
(3)某元素的特征电子排布式为nsnnpn+1，由于s能级最多容纳2个电子，且p能级填充电子，故n=2；具有全充满、半充满、全空电子构型的原子比较稳定，第一电离能高于同周期相邻元素的；
(4)元素⑤与元素②的氢氧化物有相似的性质，则元素②的氢氧化物Be(OH)2与NaOH反应生成Na2BeO2与水；
(5)表中10种元素形成的最高价氧化物对应水化物中，酸性最强的是高氯酸；
(6)计算中心原子的孤电子对数与价层电子对数判断。
【详解】
由元素在周期表中位置，可知①为H、②为Be、③为C、④为Mg、⑤为Al、⑥为S、⑦为Cl、⑧为Ca、⑨为Fe、⑩为Cu。
(1)表中⑨属于d区元素；对于电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小；离子核外电子层越多，离子半径越大，则离子半径由大到小的顺序为：S2->Cl->Ca2+>Mg2+>Al3+，可见离子半径最小的为Al3+；
(2)元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子为苯，苯分子构型为平面正六边形；
(3)某元素的特征电子排布式为nsnnpn+1，由于s能级最多容纳2个电子，且p能级填充电子，故n=2，特征电子排布式为2s22p3，2s轨道的2个电子为孤对电子，该元素的2p轨道为半充满、稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的，故N元素的第一电离能大于电子排布式为nsnnpn+2的O原子的第一电离能；
(4)元素⑤与元素②的氢氧化物有相似的性质，则元素②的氢氧化物Be(OH)2与NaOH反应生成Na2BeO2与水，反应方程式为：Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O；
(5)表中10种元素形成的最高价氧化物对应水化物中，酸性最强的是HClO4；
(6)①NH3中N原子孤电子对数==1、价层电子对数=1+3=4，因此空间构型为三角锥形；H2O中O原子孤电子对数==2、价层电子对数=2+2=4，空间构型为V形，二者空间构型不相同，①不符合；
②NH4+中N原子孤电子对数==0、价层电子对数=0+4=4，空间构型为正四面体形；H3O+中O原子孤电子对数==1、价层电子对数=1+3=4，空间构型为三角锥形，二者空间构型不相同；②不符合；
③NH3为三角锥形，H3O+也是三角锥形，二者空间构型相同，③符合；
④O3中O原子孤电子对==1、价层电子对数=1+2=3，空间构型为V形，SO2中S原子孤电子对==1、价层电子对数=1+2=3，空间构型为V形，二者空间构型相同，④符合；
⑤CO2为直线形结构，BeCl2中Be原子没有孤对电子、价层电子对数=0+2=2，空间构型为直线形，二者空间构型相同，⑤符合；
⑥SiO44-中Si原子孤电子对数==0、价层电子对数=0+4=4，空间构型为正四面体形；ClO4-中Cl原子孤电子对数==0、价层电子对数=0+4=4，空间构型为正四面体形，SO42-中S原子孤电子对数==0、价层电子对数=0+4=4，空间构型为正四面体形，三者空间构型相同，⑥符合；
⑦BF3中中心B原子上没有孤电子对、价层电子对数=0+3=3，空间构型为平面正三角形，Al2Cl6中Al原子形成4个共价键，不是平面形结构，二者空间构型不相同，⑦不符合；
故符合要求的序号是③④⑤⑥。
【点睛】
本题考查了物质结构与性质的知识，涉及元素周期表、微粒半径比较、核外电子排布、电离能、元素周期律运用、分子构型判断等，注意同周期第一电离能变化异常情况与原子结构的关系，熟记常见元素在周期表中位置。
共价键
O=O
N≡N
F-F
Br-Br
键能/（kJ·ml-1）
497.3
946
157
193.7
化学键
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能kJ/ml
360
436
431
176
347
CH4
①
③
NH
②
N2
共价键
H—H
Cl—Cl
Br—Br
H—Cl
H—I
I—I
N≡N
H—O
H—N
键能
436
243
194
432
299
153
946
463
391
一、单选题
1．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 >N=N
D．H2O与CH4分子中的键角：CH4>H2O
【答案】A
【详解】
A．根据同电子层结构，核多径小原子，离子半径：r(H－)＞r(Li+)，故A错误；
B．碳的原子半径小于硅原子半径，键长：C—Si＞C—C，因此键能：C—C＞C—Si，故B正确；
C．氮氮单键结合的程度比氮氮双键结合的程度小，因此键长：N—N＞N=N，故C正确；
D．H2O是“V”行结构，键角为105°，CH4是正四面体形，键角为109°28′，因此H2O与CH4分子中的键角：CH4＞H2O，故D正确。
综上所述，答案为A。
2．下列各说法中正确的是 （ ）
A．分子中键能越高，键长越大，则分子越稳定
B．元素周期表中的ⅠA族（除H外）和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键
C．水分子可表示为HO—H，分子中键角为180°
D．H—O键键能为463KJ/ml，即18克H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463KJ
【答案】B
【详解】
A. 分子中键长越短，键能越高，则分子越稳定，键长越大，键能越低，则分子越不稳定，A不正确；
B.元素周期表中的ⅠA族（除H外）和ⅦA族元素都是典型的金属的和非金属，所以形成的化学键是离子键，B正确；
C.水分子的结构是V型，键角是105°，C不正确；
D. H-O键的键能为463 kJ•ml-1，18gH2O即1mlH2O分解成2mlH和1mlO时消耗的能量为2×463kJ，故D错误，故D不正确；
答案选B。
3．依据键能数据判断下列分子跟H2反应能力最强的是
A．O2B．N2C．F2D．Br2
【答案】C
【详解】
键能越小，分子越容易被破坏，与氢气反应能力越强，据表知，键能最小的是F-F键，故F2反应能力最强，C正确；
答案选C。
4．下列说法中正确的是（ ）
A．乙烯中的键能是乙烷中的键能的2倍
B．氮气分子中含有1个键和2个π键
C．键的极性比键的极性大
D．中4个键的键能不相同
【答案】B
【详解】
A．乙烯中碳碳双键的键能小于乙烷中碳碳单键的键能的2倍，但大于碳碳单键的键能，故A错误；
B．氮气分子中存在氮氮三键，含有1个σ键和2个π键，故B正确；
C．非金属性：N＞C，与氧元素相比碳元素差距大，共价键的极性是C-O键的极性大，故C错误；
D．铵根离子中存在四个N-H共价键，其中一个是配位键，这四个共价键采用的是sp3杂化，键长和键能完全相同，故D错误；
故选BC。
5．下列关于键长、键能和键角的说法中不正确的是( )
A．键角是描述分子立体结构的重要参数
B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关
C．C=C键的键能等于C—C键键能的2倍
D．因为O—H键的键能小于H—F键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强
【答案】C
【详解】
A．键角是分子中两个共价键之间的夹角，是描述分子立体结构的重要参数，故A正确；
B．一般共用电子对数越多、原子半径越小，键长越短，即键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关，故B正确；
C．碳碳双键中有一个σ键和一个π键，碳碳单键为σ键，σ键和π键的键能不同，所以C=C键的键能不是C—C键键能的2倍，故C错误；
D．O—H键的键能小于H—F键的键能，所以H原子更容易和F原子结合，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强，故D正确；
故答案为C。
6．下列叙述中正确的是( )
A．两个原子间形成的共价键键能越大,键长越短,键越牢固
B．两个原子半径之和就是所形成的共价键键长
C．两个原子间键长越长,键越牢固
D．键的强度与键长无关
【答案】A
【详解】
A．共价键的键长越短，电子云重合程度越大，结合越牢固，键能越大，A正确；
B．两个成键原子的原子核之间的平均距离叫做键长，B错误；
C．由A选项的解析可知，键长越短，键越牢固，C错误；
D．由A选项的解析可知，键的强度与键长有关，D错误；
故选A。
7．工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)，有关化学键的键能数据如表所示：
下列说法正确的是（ ）
A．反应中的能量变化与物质的状态无关
B．像这样需要加热才能进行的反应都是吸热反应
C．晶体硅比SiC更稳定
D．该反应中每生成1mlSi(s)吸收的能量为236kJ
【答案】D
【详解】
A．化学反应中的能量变化与物质的状态有关，能量：气态>液态>固态，A错误；
B．吸热反应与放热反应与反应条件无关，氢氧化钡晶体与氯化铵常温下反应，该反应为吸热反应，B错误；
C．晶体硅和SiC都是原子晶体，同主族，从上到下，原子半径增大，原子半径：Si>C，则硅碳之间的键长小于硅硅之间的键长，键长越短，越稳定，所以SiC比晶体硅更稳定，C错误；
D．∆ H=反应物的总键能-生成物的总键能，根据SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)，∆H=（360×4+436×2-176×2-431×4）kJ/ml=+236kJ/ml，所以每生成1mlSi(s)吸收的能量为236kJ，D正确；
故答案为：D。
【点睛】
Si是原子晶体，Si原子之间以Si-Si键构成正四面体型，取出一个正四面体来看，是一个Si原子在中间，四个Si原子在正四面体四个角，一个Si原子会形成4根Si-Si键，但每一根Si-Si键都是两个Si原子共用的，所以相当于一个Si原子只占一根Si-Si键的，所以总的来说一个Si原子对应2根Si-Si键（×4=2）。
8．与NO3-互为等电子体的是 ( )
A．SO3B．SO2C．CH4D．NO2
【答案】A
【详解】
价电子数和原子数都相同的微粒互为等电子体，NO3-有4个原子，价电子总数为5+6×3+1=24；SO3有4个原子，价电子总数为6×4=24，所以与硝酸根互为等电子体；SO2、CH4、NO2的原子总数均不为4，所以与硝酸根不是等电子体，故答案为A。
9．原子数和电子数相同的微粒叫做等电子体，下列微粒属于等电子体的是（ ）
A．12CO2和14COB．H2O2和D2O
C．N2和13COD．NO和CO
【答案】C
【详解】
A．12CO2和14CO分子中原子数不同，故A不选；
B．H2O2和D2O分子中原子数不同，故B不选；
C．N2和13CO分子中原子数都是2个，电子数均为14个，电子数相同，故C选；
D．NO和CO，CO电子数均为14个，NO电子数为15，两者不相同，故D不选；
故选C。
【点睛】
本题考查等电子体的判断，等电子体是指价电子数和原子数（氢等轻原子不计在内）相同的分子、离子或原子团。有些等电子体化学键和构型类似。可用以推测某些物质的构型和预示新化合物的合成和结构。可采用同族元素互换法、价电子迁移法、电子-电荷互换法判断等电子体。
10．根据等电子原理，由短周期元素组成的粒子，只要其价电子总数相同，均可互称为等电子体。等电子体之间结构相似、物理性质也相近。以下各组粒子不能互称为等电子体的是（ ）
A．CO和N2B．O3和SO2C．CO2和N2OD．N2H4 和C2H4
【答案】D
【详解】
A. CO和N2的原子个数都为2，价电子数前者为10，后者为10，原子数和价电子数分别都相等，互称为等电子体，A不符合题意；
B. O3和SO2的原子个数都为3，价电子数前者为18，后者为18，原子数和价电子数分别都相等，互称为等电子体，B不符合题意；
C. CO2和N2O的原子个数都为3，价电子数前者为16，后者为16，原子数和价电子数分别都相等，互称为等电子体，C不符合题意；
D. N2H4和C2H4的原子个数都为6，价电子数前者为14，后者为12，原子数相等，但价电子数不相等，不互称为等电子体，D符合题意；故答案为：D。
11．下列说法正确的是（ ）
A．键角：BF3＞CH4＞H2O＞NH3
B．分子或离子中键角：H2O＜H3O+，NH3＜NH4+
C．键能（作用能）：氢键＜离子键＜共价键
D．键长：C-H＜N-H＜O-H
【答案】B
【详解】
A．BF3是平面三角形，键角120°，CH4、H2O、NH3的VSEPR模型为四面体，CH4无孤电子对、NH3有1对孤电子对、H2O有2对孤电子对，由于孤电子对间排斥力＞孤电子对和成对电子对间的排斥力＞成对电子对间的排斥力，所以键角：BF3＞CH4＞NH3＞H2O，故A错误；
B．H2O、H3O＋的VSEPR模型为四面体，但H2O有2对孤电子对、H3O＋有1对孤电子对，NH3、NH4＋的VSEPR模型为四面体，NH3有1对孤电子对，NH4＋无孤电子对，由于孤电子对间排斥力＞孤电子对和成对电子对间的排斥力＞成对电子对间的排斥力，所以键角：H2O＜H3O＋，NH3＜NH4＋，故B正确；
C．氢键是特殊的分子间作用力，作用力强弱小于化学键，但离子键和共价键的键能（作用能）没有必然的大小关系，不能确定它们作用力大小，故C错误；
D．原子半径：C＞N＞O，原子半径越大，键长越大，所以键长：C-H＞N-H＞O-H，故D错误；
故选B。
【点睛】
本题考查了价层电子对互斥理论的应用，明确价层电子对互斥理论原理是解答本题的关键，注意VSEPR模型可以预测分子立体构型，但不是实际分子空间构型。
12．下列说法错误的是( )
A．键角：BF3＞CH4＞NH3＞H2O
B．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′
C．C22-与O22+互为等电子体，1 ml O22+中含有的π键数目为2NA
D．已知反应N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(l)，若该反应中有4 ml N—H键断裂，则形成的π键数目为3NA
【答案】B
【详解】
A．在分子中，中心原子上孤电子对之间的排斥力＞孤电子对和成键电子之间的排斥力＞成键电子之间的排斥力，则含有孤电子对越多，分子中的键角越小，H2O中O原子含有2个孤电子对，BF3中B原子不含孤电子对，NH3分子中N原子含有1个孤电子对，CH4分子中C原子不含孤电子对，所以键角最小的是H2O，键角：BF3＞CH4＞NH3＞H2O，选项A正确；
B．P4分子是正四面体，键角为60°；CH4是正四面体分子键角为109°28′，选项B错误；
C．根据等电子体原理可知，O22+的电子式与C22-的电子式相似；O22+的电子式为，在1个O22+含有2个π键，故1 ml O22+中，含有2NA个π键，选项C正确；
D．有4ml N-H键断裂，即1mlN2H4参加反应，生成1.5mlN2，且1个N≡N中含2个π键，则形成的π键有1.5ml×2=3ml，则形成的π键数目为3NA，选项D正确。
答案选B。
二、填空题
13．(1)N有_____个电子。
(2)写出一种N等电子体物质的化学式_____。
(3)等电子数的微粒往往具有相似的结构，试预测N的构型_____。
(4)据报道，美国科学家卡尔·克里斯特于1998年11月合成了一种名为“N5”的物质，由于其具有极强的爆炸性，又称为“盐粒炸弹”。迄今为止，人们对它的结构尚不清楚，只知道“N5”实际上是带正电荷的分子碎片，其结构是对称的，5个N排成V形。如果5个N结合后都达到8电子结构，且含有2个N≡N键。则“N5”分子碎片的离子符号是_____。
【答案】(1)22 (2 CO2或N2O等 (3) 直线型 (4) N
【详解】
(1)N含有电子数为：7×3+1=22，故答案为：22；
(2) N含有22个电子，含有22个电子的三原子微粒有N2O、CO2、CNO-，故答案为：N2O或CO2；
(3)N与CO2都含有3个原子、22个电子，二者互为等电子体，CO2为直线形分子，则N的构型也为直线形，故答案为：直线形；
(4)N5是带正电荷的分子碎片，结构是对称的，5个N排成V形，5个N结合后都达到8电子结构，且含有2个N≡N键，满足条件的结构为，故“N5”带一个单位正电荷，即N5分子碎片的离子符号为N，故答案为：N。
14．(1)在元素周期表中全部是金属元素的区域为______；按电子排布分区，属于p区的是______。
a．A b．B c．C d．D
(2)科学家常用“等电子体”来预测不同物质的结构，例如CH4与NH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_； ②_；③_______。
(3)某些共价键的键能数据如下表(单位:kJ·ml-1):
①把1 ml Cl2分解为气态原子时,需要__(填“吸收”或“放出”)___kJ能量。
②由表中所列化学键形成的单质分子中,最稳定的是___,最不稳定的是___；形成的化合物分子中最稳定的是___,最不稳定的是___。
【答案】（1）b cd （2） C2H6 CO （3）吸收 243 N2 I2 H2O HI
【详解】
（1）在元素周期表中全部是金属元素的区域为B区；按电子排布分区，属于p区的是CD区；
故答案为：b；cd；
（2）含8个原子，电子对数为22，C2H6与其互为等电子体；含4个原子，电子数为32，与其互为等电子体；N2含2个原子，电子数为14，CO与其互为等电子体；
故答案为：C2H6；；CO；
（3）①化学键断裂要吸收能量，由表中数据可知把1ml Cl2分解为气态原子时，需要吸收243kJ的能量；
②键能越大，化学键越稳定，化学性质越稳定，所以最稳定的单质是N2；最不稳定的单质是I2；最稳定的化合物是H2O；最不稳定的化合物是HI。
15．1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是____________和____________；____________和____________。
(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO2－互为等电子体的分子有____________、____________。
【答案】(1)N2 CO CO2 N2O (2) SO2 O3
【解析】
【分析】
（1）等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体，主要从C、N、O元素形成的化合物考虑；
（2）Langmuir提出的等电子体原理实际上是狭义的等电子体，广义的等电子体原理则是原子总数相同，价电子总数相同的微粒，与NO2－互为等电子体的分子，考虑与N和O同族，同周期的元素，调控电荷即可。
【详解】
（1）第二周期元素中，只有B、C、N、O、F可形成共价型分子，同素异形体间显然不能互为等电子体，若为含两个原子的等电子体，则可能是某元素的单质与其相邻元素间形成的化合物，如N2与CO，在此基础上增加同种元素的原子可得其他的等电子体，如N2O和CO2。
（2）NO2－的最外层电子数为5+6×2+1=18，则与其互为等电子体的分子可能为O3或SO2。
16．下表为元素周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。
请回答下列问题：
（1）表中属于d区的元素是___(填编号)。④⑤⑥⑦⑧五种元素形成的稳定离子中，离子半径是小的是_____(填离子称号)
（2）表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子构型为_____。
（3）某元素的特征电子排布式为nsnnpn＋1，该元素原子的最外层电子的孤电子对数为_____。该原子的第一电离能______电子排布式为nsnnpn＋2的原子(填“大于”、“等于”或“小于”)。
（4）某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素⑤与元素②的氢氧化物有相似的性质。请写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式：________。
（5）上述10种元素形成的最高价氧化物对应水化物中，酸性最强的是________(填化学式)
（6）下列各组微粒的空间构型相同的是_________
①NH3和H2O ②NH4+和H3O＋ ③NH3和H3O＋ ④O3和SO2 ⑤CO2和BeCl2 ⑥SiO44-、ClO4-和SO42-⑦BF3和Al2Cl6
【答案】（1）⑨ Al3+ （2）平面正六边形 （3） 1 大于 （4）Be(OH)2+2NaOH=Na2BeO2+2H2O （5） HClO4 （6） ③④⑤⑥
【解析】
【分析】
由元素在周期表中位置，可知①为H、②为Be、③为C、④为Mg、⑤为Al、⑥为S、⑦为Cl、⑧为Ca、⑨为Fe、⑩为Cu。
(1)d区元素包括第Ⅷ族、ⅢB族～ⅦB族(ⅢB族中镧系元素、锕系元素属于f区除外)；电子层结构相同的离子核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大；
(2)元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子为苯；
(3)某元素的特征电子排布式为nsnnpn+1，由于s能级最多容纳2个电子，且p能级填充电子，故n=2；具有全充满、半充满、全空电子构型的原子比较稳定，第一电离能高于同周期相邻元素的；
(4)元素⑤与元素②的氢氧化物有相似的性质，则元素②的氢氧化物Be(OH)2与NaOH反应生成Na2BeO2与水；
(5)表中10种元素形成的最高价氧化物对应水化物中，酸性最强的是高氯酸；
(6)计算中心原子的孤电子对数与价层电子对数判断。
【详解】
由元素在周期表中位置，可知①为H、②为Be、③为C、④为Mg、⑤为Al、⑥为S、⑦为Cl、⑧为Ca、⑨为Fe、⑩为Cu。
(1)表中⑨属于d区元素；对于电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小；离子核外电子层越多，离子半径越大，则离子半径由大到小的顺序为：S2->Cl->Ca2+>Mg2+>Al3+，可见离子半径最小的为Al3+；
(2)元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子为苯，苯分子构型为平面正六边形；
(3)某元素的特征电子排布式为nsnnpn+1，由于s能级最多容纳2个电子，且p能级填充电子，故n=2，特征电子排布式为2s22p3，2s轨道的2个电子为孤对电子，该元素的2p轨道为半充满、稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的，故N元素的第一电离能大于电子排布式为nsnnpn+2的O原子的第一电离能；
(4)元素⑤与元素②的氢氧化物有相似的性质，则元素②的氢氧化物Be(OH)2与NaOH反应生成Na2BeO2与水，反应方程式为：Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O；
(5)表中10种元素形成的最高价氧化物对应水化物中，酸性最强的是HClO4；
(6)①NH3中N原子孤电子对数==1、价层电子对数=1+3=4，因此空间构型为三角锥形；H2O中O原子孤电子对数==2、价层电子对数=2+2=4，空间构型为V形，二者空间构型不相同，①不符合；
②NH4+中N原子孤电子对数==0、价层电子对数=0+4=4，空间构型为正四面体形；H3O+中O原子孤电子对数==1、价层电子对数=1+3=4，空间构型为三角锥形，二者空间构型不相同；②不符合；
③NH3为三角锥形，H3O+也是三角锥形，二者空间构型相同，③符合；
④O3中O原子孤电子对==1、价层电子对数=1+2=3，空间构型为V形，SO2中S原子孤电子对==1、价层电子对数=1+2=3，空间构型为V形，二者空间构型相同，④符合；
⑤CO2为直线形结构，BeCl2中Be原子没有孤对电子、价层电子对数=0+2=2，空间构型为直线形，二者空间构型相同，⑤符合；
⑥SiO44-中Si原子孤电子对数==0、价层电子对数=0+4=4，空间构型为正四面体形；ClO4-中Cl原子孤电子对数==0、价层电子对数=0+4=4，空间构型为正四面体形，SO42-中S原子孤电子对数==0、价层电子对数=0+4=4，空间构型为正四面体形，三者空间构型相同，⑥符合；
⑦BF3中中心B原子上没有孤电子对、价层电子对数=0+3=3，空间构型为平面正三角形，Al2Cl6中Al原子形成4个共价键，不是平面形结构，二者空间构型不相同，⑦不符合；
故符合要求的序号是③④⑤⑥。
【点睛】
本题考查了物质结构与性质的知识，涉及元素周期表、微粒半径比较、核外电子排布、电离能、元素周期律运用、分子构型判断等，注意同周期第一电离能变化异常情况与原子结构的关系，熟记常见元素在周期表中位置。
共价键
O=O
N≡N
F-F
Br-Br
键能/（kJ·ml-1）
497.3
946
157
193.7
化学键
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能kJ/ml
360
436
431
176
347
CH4
①
③
NH
②
N2
共价键
H—H
Cl—Cl
Br—Br
H—Cl
H—I
I—I
N≡N
H—O
H—N
键能
436
243
194
432
299
153
946
463
391
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