人教版 (新课标)选修2 化学与技术课题3 高分子化合物与材料同步训练题

2.1 共价键 第2课时 键参数 等电子体

练基础落实

知识点1　键参数及其应用

1．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．金刚石晶体中任意两个相邻的碳原子核间的距离

D．氯化钠晶体中相邻的氯离子和钠离子的核间距离

2．关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是(　　)

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．键能越大，键长越长，共价化合物越稳定

D．键角的大小与键长、键能的大小无关

3．已知通常分子中所含的键能越大，分子越稳定。参考下表中化学键的键能数据，判断下列分子中，受热时最不稳定的是(　　)

A.氢气                    B．氯化氢

C．溴化氢                D．碘化氢

4．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

知识点2　等电子原理及应用

5．根据等电子原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是(　　)

A．SO2与O3                B．CO2与NO2

C．CS2与NO2               D．PCl3与BF3

6．通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是(　　)

A．CH4和NH是等电子体，键角均为60°

B．NO和CO是等电子体，均为平面正三角形结构

C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构

D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道

练方法技巧

键能与反应热的互求方法

7．化学反应可视为旧键的断裂和新键的形成过程。化学键的键能是形成化学键时释放的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：P—P：198　P—O：360　O===O：498，则反应P4(白磷)＋3O2===P4O6的反应热ΔH为(　　)

A．－1 638 kJ·mol－1                  B．＋1 638 kJ·mol－1

C．－126 kJ·mol－1                   D．＋126 kJ·mol－1

8．已知N2＋O2===2NO为吸热反应，ΔH＝＋180 kJ·mol－1，其中N≡N、O===O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

运用键能比较分子性质的技巧

9．从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据：

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．成键的电子数越多，键能越大

B．键长越长，键能越小

C．成键所用的电子数越少，键能越大

D．成键时电子对越偏移，键能越大

练综合拓展

10．下列说法中正确的是(　　)

A．分子的结构是由键角决定的

B．共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定

C．CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X键的键长、键角均相等

D．H2O分子中两个O—H键的键角为180°

11．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．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．F2比O2更容易与H2反应

12.某些化学键的键能如下表所示。(单位kJ·mol－1)

(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出的热量为______kJ。

(2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的是________。

A．Cl2>Br2>I2　　　　　B．I2>Br2>Cl2

预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在足量Cl2中燃烧放热________。

13．1919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NO互为等电子体的分子有：________、________。

14.

1994年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧做出贡献的化学家。臭氧能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3分子的结构如图：呈V形，两个O—O键的夹角为116.5°。三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键(虚线内部)——三个O原子均等地享有这4个电子。请回答：

(1)题中非极性共价键是________键，特殊的化学键是________键。

(2)臭氧与氧气的关系是____________________。

(3)下列分子中与O3分子的结构最相似的是(　　)

A．H2O       B．CO2       C．SO2        D．BeCl2

(4)分子中某原子有一对或几对没有跟其他原子共用的价电子叫孤对电子，那么O3分子有______对孤对电子。

(5)O3具有强氧化性，它能把PbS氧化为PbSO4而O2不能，试配平：

________PbS＋________O3===________PbSO4＋________O2，生成1 mol O2，转移电子的物质的量为________mol。

参考答案

1．C

2．C　[键长越短，键能越大，共价化合物越稳定，C项不正确。]

3．D

4．D　[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(946 kJ·mol－1)比O2分子中共价键的键能(497.3 kJ·mol－1)大，在化学反应中更难断裂。]

5．A　[由题中信息可知，只要算出分子中各原子的最外层电子数之和即可判断。B的最外层电子数为3；C的最外层电子数为4；N、P的最外层电子数为5；O、S的最外层电子数为6。]

6．B　[CH4和NH都是正四面体结构，键角均为109°28′，A项不正确；NO和CO是等电子体，均为平面正三角形结构，B项正确；H3O＋和PCl3价电子总数不相等，不是等电子体，C项不正确；B3N3H6结构与苯相似，也存在“肩并肩”式重叠的轨道，D项不正确。故答案为B项。]

7．A　[反应中的键能包括：断裂1 mol P4和3 mol O2分子中共价键吸收的能量和形成1 mol P4O6中共价键放出的能量。由各物质的分子结构知1 mol P4含6 mol P—P键，3 mol O2含3 mol O===O键，化学反应的反应热ΔH＝反应物的总键能—生成物的总键能。故ΔH＝(198 kJ·mol－1×6＋498 kJ·mol－1×3)－360 kJ·mol－1×12＝－1 638 kJ·mol－1。]

8．B　[180  kJ·mol－1＝946  kJ·mol－1＋498  kJ·mol－1－2EN－O，所以EN－O＝632 kJ·mol－1。]

9．B　[研究表中数据发现，O2与O的键能大者键长短。按此规律，O中O—O键长比O中的长，所以键能要小。按键长由短而长的顺序为(O—O)O<O2<O<O，键能为w>z>y>x。故B正确，A不正确。这些微粒都是由相同的原子组成，电子对无偏移，D项错误；对于这些微粒，在成键时所用电子情况，题中无信息，已有的知识中也没有，说明这不是本题考查的知识点，故不选C项。]

10．B　[分子的结构是由键参数——键角、键长决定的，故A项错误；由于F、Cl、Br、I的原子半径不同，故C—X键的键长不相等，C项错误；H2O分子中的键角为105°，故D项也错。]

11．B　[本题主要考查键参数的应用。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，分子内部没有化学键，卤族元素从F到I原子半径逐渐增大，其氢化物中的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性逐渐减弱。由于H—F键的键能大于H—O键的键能，所以二者更容易生成HF。]

12．(1)184.9　(2)A　多

解析　由题中数据和由键能求反应热公式可知：

H2＋Cl2===2HCl

ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－2×431.8 kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1

H2＋Br2===2HBr

ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋193.7 kJ·mol－1－2×366 kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1

H2＋I22HI

ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋152.7 kJ·mol－1－

2×298.7 kJ·mol－1＝－8.7 kJ·mol－1。

13．(1)N2　CO　CO2　N2O　(2)SO2　O3

解析　(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如：N2与CO电子总数均为14，CO2与N2O电子总数均为22。

(2)依题意，只要原子数相同，价电子总数也相同，即可互称为等电子体，NO为三原子，其价电子总数为：(5＋6×2＋1)，SO2、O3也为三原子，各分子价电子总数均为6×3＝18。

14．(1)σ　大π　(2)同素异形体　(3)C　(4)5

(5)1　4　1　4　2

解析　同种原子之间形成的共价键是非极性键，特殊共价键是中间O原子提供的2个电子，和旁边两个O原子各提供的一个电子，形成一个三原子四电子大π键。O2与O3是同素异形体。等电子体的分子结构相似，O3与SO2是等电子体。O3分子的两端的原子各有2对孤对电子，中间的原子有一对孤对电子，共有5对孤对电子。