人教版 (2019)选择性必修2第二章 分子结构与性质第一节 共价键第2课时课后作业题

一、选择题(每小题4分，共44分)

1．下列说法正确的是(　A　)

A．双原子分子中化学键键能越大，分子越牢固

B．双原子分子中化学键键长越长，分子越牢固

C．双原子分子中化学键键角越大，分子越牢固

D．同一分子中，σ键和π键的重叠程度一样多，只是重叠的方向不同

解析：键能越大，断键时消耗的能量越多，物质越稳定，A项正确；键长越长，化学键越容易断裂，分子越不牢固，B项错误；键角决定分子的空间结构，与分子的稳定性关系不大，C项错误；σ键的重叠程度大于π键，π键是肩并肩重叠，σ键是头碰头重叠，D项错误。

2．下列各组粒子不能互称为等电子体的是(　C　)

A．CO和NO   B．O3和SO2

C．CO2和NO   D．SCN－和N

解析：C项中，CO2与NO具有相同的原子总数，但价电子总数不同，CO2的为16，而NO的为18，故二者不能互称为等电子体。

3．下列说法正确的是(　B　)

A．分子中化学键键能越大，键长越长，则分子越稳定

B．元素周期表中第ⅠA族和第ⅦA族元素原子间可能形成共价键

C．水分子的结构式可表示为H—O—H，分子中键角为180°

D．H—O键的键能为463 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时吸收的能量为2×463 kJ

解析：A项，分子中化学键键能越大，键长越短，分子越稳定，错误；B项，元素周期表中第ⅠA族元素有金属元素和非金属元素，第ⅦA族元素是非金属元素，非金属元素与非金属元素原子间能形成共价键，正确；C项，水分子中键角为105°，错误；D项，ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能，由于未给出H—H键和O===O键的键能，故无法求出反应吸收的能量，错误。

4．已知CN－与N2结构相似，可推算出HCN分子中σ键与π键的数目之比为(　C　)

A．1∶3  B．2∶1  C．1∶1  D．1∶2

解析：CN－与N2结构相似，C原子与N原子之间形成三键，则HCN分子的结构式为H—C≡N，三键中含有1个σ键、2个π键，单键属于σ键，故HCN分子中σ键与π键的数目之比为2∶2＝1∶1。

5．已知X—X、Y—Y、Z—Z键的键长分别为198 pm、74 pm、154 pm，则它们单质分子的稳定性大小关系为(　D　)

A．X2>Y2>Z2  B．Z2>Y2>X2

C．Y2>X2>Z2  D．Y2>Z2>X2

解析：共价键的键长越短，键能越大，共价键越稳定，因此稳定性：Y2>Z2>X2。

6．对比以下几个反应式：

Cl＋Cl―→Cl2　ΔH1＝－247 kJ/mol；

O＋O―→O2　ΔH2＝－493 kJ/mol；

N＋N―→N2　ΔH3＝－946 kJ/mol。

可以得出的结论是(　A　)

A．在常温下氮气比氧气和氯气稳定

B．氮、氧和氯的单质常温下为气体

C．氮、氧和氯都是双原子分子

D．氮气、氧气和氯气的密度不同

解析：原子结合成分子时释放的能量越多，表示形成的共价键越牢固，含有该键的分子越稳定，分子的稳定性与物质的物理性质无关，A项正确。

7.最近意大利罗马大学的Fulvio Cacace 等人获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如图所示，已知断裂1 mol N—N 键吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N键放出942 kJ热量，根据以上信息和数据，下列说法正确的是(　B　)

A．N4属于一种新型的化合物

B．N4与N2互为同素异形体

C．N4沸点比P4(白磷)高

D．1 mol N4气体转变为N2将吸收882 kJ热量

解析：N4属于一种新型的单质，与N2互为同素异形体，其结构与白磷结构类似，白磷的相对分子质量大于N4，所以白磷沸点高。1 mol N4中含6 mol N—N，断键时需吸收1 002 kJ热量，生成1 mol N2时放出942 kJ热量，所以1 mol N4气体转变为2 mol N2将放出882 kJ热量。

8．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　)

A．在一定条件下可发生加成反应

B．分子中N≡C键的键长大于C—C键的键长

C．分子只含有2个σ键和4个π键

D．不和NaOH溶液反应

解析：三键中有一个σ键，两个π键，π键易断裂而发生加成反应，A项正确；N比C原子半径小，N≡C比C≡C键长短，更比C—C键长短，B项错误；(CN)2分子含一个C—C σ键，2个C—N σ键，故σ键有3个，C项错误；(CN)2与Cl2性质相似，可与NaOH溶液反应，D项错误。

9．根据下表列出的各化学键的键能数据，判断下列分子中最稳定的是(　D　)

A.Cl2  B．Br2  C．HCl  D．H2

解析：共价键的键能越大，共价键越牢固，构成的分子越稳定。由于H—H键的键能最大，因此H2最稳定。

10．根据π键的成键特征，可判断出C===C键的键能与C—C键的键能的大小关系为(　C　)

A．C===C键的键能等于C—C键键能的两倍

B．C===C键的键能大于C—C键键能的两倍

C．C===C键的键能小于C—C键键能的两倍

D．无法确定

解析：C===C键中有一个π键和一个σ键，由于π键的键能比σ键的键能小，所以C===C键的键能小于C—C键键能的两倍。

11．从实验测得不同物质中氧—氧键之间的键长和键能数据如下表：

其中X、Y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导键能的大小顺序为W>Z>Y>X。该规律是(　B　)

A．成键时电子数越多，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

解析：电子数由多到少的顺序为O>O>O2>O，键能大小顺序为W>Z>Y>X，A项错误；这些微粒都是O成键，无偏移，D项错误。

二、非选择题(共56分)

12．(12分)最初，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N2和CO；N2O和CO2。

(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。在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有SO2、O3。

解析：(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中，N2与CO均有14个电子，N2O与CO2均有22个电子。(2)依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即可互称为等电子体，NO的原子数为3，各原子最外层电子数之和为5＋6×2＋1＝18，SO2、O3的原子数均为3，各原子最外层电子数之和均为6×3＝18。

13．(11分)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四种常见元素，其相关信息如下表：

(1)Z位于元素周期表第三周期第ⅦA族，Y的氢化物的空间构型是V形。

(2)XY2是一种常用的溶剂，XY2的分子中存在2个σ键。在H—Y、H—Z两种共价键中，键的极性较强的是H—Cl，键长较长的是H—S。

(3)写出W元素的原子核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1。

解析：由题中信息可知，X为C，Y为S，Z为Cl，W为Cu。(1)Cl元素位于元素周期表的第三周期第ⅦA族，H2S分子的空间构型为V形。(2)CS2的结构式为S===C===S，从其结构式不难看出，CS2分子中有2个σ键和2个π键。根据元素周期律的相关知识，非金属性越强的元素原子与氢原子形成的共价键的极性越强，键长越短，可推知H—S、H—Cl中键的极性较强的为H—Cl，键长较长的为H—S。

14．(14分)已知键能、键长部分数据如下表：

(1)下列推断正确的是A、C、D(填字母，下同)。

A．稳定性：HF>HCl>HBr>HI

B．氧化性：I2>Br2>Cl2

C．沸点：H2O>NH3

D．还原性：HI>HBr>HCl>HF

(2)下列有关推断正确的是A。

A．同种元素形成的共价键稳定性：三键>双键>单键

B．同种元素形成双键键能一定小于单键的2倍

C．键长越短，键能一定越大

D．氢化物的键能越大，其稳定性一定越强

(3)在相同条件下，将乙烯、乙炔以同速率通入等体积同浓度的溴的四氯化碳溶液中，下列观察到的现象正确的是C。

A．前者和后者同时褪色   B．前者后褪色，后者先褪色

C．前者先褪色，后者后褪色   D．无法判断

(4)在HX(X代表卤素)分子中，键长最短的是HF，最长的是HI；O—O键的键长大于(填“大于”“小于”或“等于”)O===O键的键长。

解析：(1)根据表中数据，同主族气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；由表格数据知，EH—O>EN—H，又因为rO<rN，则H2O的沸点比NH3高，C项正确；还原性与失电子能力有关，还原性：HI>HBr>HCl>HF，D项正确。(2)由碳碳键的数据知A项正确；由O—O键、O===O键的键能知，B项错误；C—H键的键长大于N—H键的键长，但是N—H键的键能反而较小，C项错误；由C—H、N—H的键能知，CH4的键能较大，而稳定性较弱，D项错误。(3)乙烯断裂一个π键，键能为(615－347.7) kJ·mol－1＝267.3 kJ·mol－1，乙炔断裂2个π键总键能为(812－347.7) kJ·mol－1＝464.3 kJ·mol－1，说明乙炔断裂两个π键难于乙烯断裂一个π键，C项正确。

15．(9分)已知某些共价键的键能如表所示，试回答下列问题：

(1)H—H键的键能为什么比Cl—Cl键的键能大？

(2)已知H2O在2 000 ℃时有5%的分子分解，而CH4在1 000 ℃时可能完全分解为C和H2，试解释其中的原因。

(3)试解释氮气能在空气中稳定存在的原因。

答案：(1)H原子的半径比Cl原子的半径小，故H—H键的键长比Cl—Cl键的键长短，H—H键的键能比Cl—Cl键的键能大。

(2)O—H键比C—H键的键能大，故H2O比CH4稳定。

(3)N2分子中存在氮氮叁键，键能大，故结构稳定。

解析：解答本题可根据键参数与分子性质间的关系分析：共价键的键长越短，键能越大，共价键越牢固。

16．(10分)O3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3的分子结构如右图所示，呈V形，两个键的夹角为116.5°，三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个共价键；中间O原子提供两个电子，旁边两个O原子各提供一个电子，构成一个特殊的化学键——三个O原子均等地享有这些电子。请回答：

(1)臭氧与氧气互为同素异形体。

(2)下列分子与O3分子的结构最相似的是C。

A．H2O  B．CO2  C．SO2  D．BeCl2

(3)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电子对，那么O3分子有5对孤电子对。

(4)O3中“特殊的化学键”是π键(填“σ”或“π”)。

解析：臭氧与氧气是氧元素形成的两种不同单质，两者互为同素异形体；互为等电子体的分子在结构上是相似的，O3分子和SO2分子的原子总数相同、价电子总数相同，满足等电子体条件；结合O原子的结构和“三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个共价键，中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供一个电子，形成特殊的化学键”，可知O3分子共有5对孤电子对；两原子间只能有一个σ键，其他的键应该是π键，故“特殊的化学键”是π键。