高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 原子结构模型第2课时课堂检测

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第2课时　共价键的键参数
[核心素养发展目标]　1.知道键能、键长、键角等键参数的概念，能用键参数说明简单分子的某些性质。2.学会键能与反应热相互求算的方法。
1．键长
(1)概念：两个成键原子的原子核间的距离(简称核间距)叫作该化学键的键长。
(2)影响因素：成键原子半径。一般原子半径越小，键长越短。
(3)意义
2．键角
(1)概念：是指在多原子分子中，两个化学键的夹角。
(2)意义：可以描述多原子分子的空间结构。
(3)几种常见分子的空间结构和键角
分子空间构型
键角
实例
正四面体形
109°28′
CH4、CCl4
60°
白磷(P4)
平面形
120°
苯、乙烯、BF3等
三角锥形
107.3°
NH3
V形
104.5°
H2O
直线形
180°
CO2、CS2、CH≡CH

3.键能
(1)概念：在1×105 Pa、298 K条件下，断开1 mol AB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量。
(2)表示方法：常用EA—B表示。
(3)单位是kJ·mol－1。
(4)应用：
①定量表示化学键的强弱。
键能愈大，断开时需要的能量就愈多，化学键就愈牢固。
②判断分子的稳定性：
一般而言，组成和结构相似的分子，化学键键能越大，分子稳定性越强。
如EH—F>EH—Cl>EH—Br>EH—I，则稳定性：HF>HCl>HBr>HI。
③计算反应的焓变：ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)
若反应物总键能>生成物总键能，ΔH>0，则反应吸热；若反应物总键能y>x。则该规律是(　　)
A．成键所用的电子数越多，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．成键时共用电子越偏移，键能越大
答案　B
解析　观察表中数据发现，O2与O的键能较大者，键长短，O中O—O的键长比O中的长，所以键能小。按键长由短到长的顺序为Ox。
7．根据氢分子的形成过程示意图回答问题。

(1)H—H键的键长为________，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是________。
(2)下列说法中正确的是________(填字母)。
A．氢分子中含有一个π键
B．由①到④，电子在核间出现的概率增大
C．由④到⑤，必须消耗外界的能量
D．氢分子中含有一个极性共价键
答案　(1)0.074 nm　①⑤②③④　(2)BC
解析　(1)可以直接从图上有关数据读出，H—H键的键长为0.074 nm；体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。(2)氢分子中只含有一个σ键，A错误；共价键的本质就是高概率的出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用，B正确；⑤比④能量高，由④到⑤必须消耗外界能量，C正确；氢分子中只含有一个非极性共价键，D错误。


一、单项选择题
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．形成约1个N—H键所放出的能量
答案　C
解析　N—H键的键能是指1×105 Pa、298 K条件下，断开1 mol N—H键吸收的能量，不是形成1个N—H键放出的能量。1 mol NH3分子中含有3 mol N—H键，拆开1 mol NH3或形成1 mol NH3中的共价键吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。
2．(2019·湖北宜昌部分示范高中教学协作体高二期中)关于键长、键能和键角的说法中不正确的是(　　)
A．键角是描述分子空间结构的重要参数
B．键长的长短与成键原子的半径有关
C．多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性
D．键能越大，键长就越长，共价化合物也就越稳定
答案　D
解析　键角是分子中两个共价键之间的夹角，是描述分子空间结构的重要参数，故A正确；影响键长的因素有参与成键的原子半径和成键数目等，故B正确；多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性，故C正确；键能越大，键长越短，共价化合物越稳定，故D错误。
3．氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，性质与卤素相似，下列叙述正确的是(　　)
A．(CN)2分子中既有极性键，又有非极性键
B．(CN)2分子中N≡C键的键长长于C—C键的键长
C．(CN)2分子中含有2个σ键和4个π键
D．不能和氢氧化钠溶液发生反应
答案　A
解析　分子中N≡C键是极性键，C—C键是非极性键，A正确；成键原子半径越小，键长越短，N原子半径小于C原子半径，且C、N之间形成三键，故N≡C键比C—C键的键长短，B错误；1个(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键，C错误；由于与卤素性质相似，故(CN)2可以和氢氧化钠溶液反应，D错误。


4．(2019·山东师大附中期中)下列有关化学键的比较错误的是(　　)
A．键能：C—NCl—Cl
C．键角：H2O>CO2
D．乙烯分子中碳碳键的键能：σ键>π键
答案　C
解析　三键的键能大于双键，双键的键能大于单键，所以键能：C—NE(H—Br)>298.7 kJ·mol－1
C．H2(g)===2H(g)　ΔH＝＋436.0 kJ·mol－1
D．H2(g)＋F2(g)===2HF(g)　ΔH＝－25 kJ·mol－1
答案　AD
解析　键能越大，形成化学键时放出能量越多，化学键越稳定，反之键能越小，化学键越不稳定，题给化学键中H—F键的键能最大，则H—F键最稳定，故A错误；同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱，氧化性：F2>Cl2>Br2>I2，与氢气化合生成氢化物稳定性逐渐减弱，所以431.8 kJ·mol－1>E(H—Br)>298.7 kJ·mol－1，故B正确；H2(g)===2H(g)表示断开氢原子和氢原子之间的共价键，需吸收能量，ΔH>0，E(H—H)＝436.0 kJ·mol－1，所以ΔH＝＋436.0 kJ·mol－1，故C正确；因反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，则H2(g)＋F2(g)===2HF(g)　ΔH＝(436.0＋157－2×568)kJ·mol－1＝－543 kJ·mol－1，故D错误。
三、非选择题
12．F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)
ΔH＝－313 kJ·mol－1，F—F键的键能为159 kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1。
答案　172
解析　根据ΔH与键能的关系可得：242 kJ·mol－1＋159 kJ·mol－1×3－ECl－F×6＝－313 kJ·mol－1，解得Cl—F键的平均键能为172 kJ·mol－1。
13．(1)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如下)，可由石墨剥离而成，具有很好的应用前景。

①石墨烯中的化学键是______(填“极性”或“非极性”)键。
②石墨烯中的键角为________。
(2)已知几种常见化学键的键能如下表：
化学键
Si—O
O==O
Si—Si
Si—C
键能/ (kJ·mol－1)
368
498
226
x

请回答下列问题：
①比较Si—Si键与Si—C键的键能大小：x________(填“>”“　②522 kJ
解析　(1)由题意知石墨烯就是石墨中的一层，石墨是碳元素的一种单质，分子中只存在C—C键，属于非极性键。根据石墨烯的结构，可知石墨烯中键角为120°。
(2)①Si—Si键的键长比Si—C键的键长长，键能小。②硅燃烧的化学方程式为Si＋O2SiO2，1 mol Si完全燃烧放出的热量约为368 kJ·mol－1×4 mol－498 kJ·mol－1×1 mol－226 kJ·mol－1×2 mol＝522 kJ。
14．X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其原子序数依次增大。X元素的一种核素的质量数为12，中子数为6；Y元素是动植物生长不可缺少的、构成蛋白质的重要组成元素；Z的基态原子核外9个轨道上填充了电子且核外有2个未成对电子，与X不同族；W是一种常见元素，可以形成3种氧化物，其中一种氧化物是具有磁性的黑色晶体。
(1)Y2分子中存在σ键和π键个数之比为________。
(2)X—H和Y—H属于极性共价键，其中极性较强的键是________(X、Y用元素符号表示)；X的第一电离能比Y的________(填“大”或“小”)。
(3)写出X单质与Z的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液反应的化学方程式：_____________
_______________________________________________________________________________。
(4)W的基态原子的价电子排布式为________________________________________________。
答案　(1)1∶2　(2)N—H　小　(3)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O　(4)3d64s2
解析　由题给信息可推出X是C元素，Y是N元素，Z是S元素，W是Fe元素。(1)N2结构式为N≡N，含有1个σ键、2个π键。(2)C的电负性比N的弱，故C—H键和N—H键中极性较强的键是N—H键；C的第一电离能比N的小。(3)C与浓硫酸加热时反应生成CO2、SO2和H2O。(4)Fe原子序数为26，其基态原子价电子排布式为3d64s2。
15．碳和硅的有关化学键键能如下表所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/ (kJ·mol－1)
356
413
336
226
318
452

(1)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是__________
_______________________________________________________________________________。
(2)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是____________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)C—C键和C—H键的键能较大，所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成　(2)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键
解析　(1)分析表中键能数据可知，C—C键、C—H键的键能大，难断裂，而Si—Si键、Si—H键的键能小，易断裂，导致硅烷难以形成长链结构。(2)C—H键的键能大于C—O键，则C—H键比C—O键稳定。Si—H键的键能小于Si—O键，则Si—H键不如Si—O键稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键，故SiH4更易生成氧化物。