鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 共价键模型课后复习题

共价键模型

　　　　　　　 (40分钟　70分)

一、选择题(本题包括7小题,每小题5分,共35分)

1.(2020·青岛高二检测)下列说法正确的是 (　　)

①共价键的本质是相互吸引的电性作用

②共价化合物一定含共价键一定不含离子键

③水的非直线结构是由共价键的饱和性决定的

④由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物

⑤分子中不一定存在共价键

⑥烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中的σ键比烯烃中的σ键稳定

A.②⑤      B.④⑥

C.②③④      D.①③⑥

【解析】选A。共价键的本质是电性作用而不是相互吸引的电性作用,①错;有离子键的化合物为离子化合物,所以共价化合物中没有离子键,②正确;水的非直线结构是由共价键的方向性决定的,③错;氯化铵中只有非金属元素,但是它是离子化合物,④错;稀有气体分子中没有共价键,⑤正确;烯烃比烷烃活泼是因为烯烃中的π键比较活泼,⑥错。

2.下列说法正确的是 (　　)

A.p轨道之间以“肩并肩”的方式重叠可形成σ键

B.氮气分子中氮氮三键易断裂

C.共价键是两个原子轨道以“头碰头”的方式重叠而成的

D.CO2分子中有两个σ键和两个π键,且均是通过p轨道相互重叠而成的

【解析】选D。共价键的成键方式是由电子云的重叠方式决定的,以“肩并肩”的方式重叠而成的是π键,以“头碰头”的方式重叠而成的是σ键,A、C错误。氮气分子中的氮氮三键不易断裂,B错误;CO2的结构式为OCO,根据共价键的成键规律可知,该分子中有两个σ键和两个π键,D正确。

3.(2020·天水高二检测)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

【解析】选B。由于N2分子中存在N≡N,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的键能大于H—O,所以更容易生成HF。

4.如图是氢原子的电子云重叠示意图。以下说法中错误的是 (　　)

A.图中电子云重叠意味着电子在核间出现的概率增大

B.氢原子核外的s轨道重叠形成共价键

C.氢原子的核外电子呈云雾状,在两核间分布得浓一些,将两核吸引

D.氢原子之间形成s—s σ键

【解析】选C。电子云重叠说明电子在核间出现的概率增大,A选项正确;两个H原子之间形成s—s σ键,B、D选项正确;电子云是对核外电子运动状态的形象化描述,原子间通过共用电子对(即电子云重叠)形成共价键,C选项不正确。

【补偿训练】

 (2020·济宁高二检测)下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是

 (　　)

A.H2O2(过氧化氢):H—OO—H

B.N2H4(肼):

C.C2H5SH(乙硫醇):

D.SiHCl3(三氯氢硅):

【解析】选A。由共价键的饱和性可知:C、Si均形成4个共价键,H形成1个共价键,N形成3个共价键,O、S均形成2个共价键。A项中O原子间是双键,且每个氧原子与1个氢原子再形成1个单键,即每个氧原子形成3个共价键,与其饱和性不相符。

5.(2020·惠州高二检测) 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.键长越短,键能越大

C.成键所用的电子数越少,键能越小

D.成键时电子对越偏移,键能越大

【解析】选B。研究表中数据发现,O2与的键能大者键长短。按此规律,中O—O键长比中的长,所以键能要小。按键长(O—O)由短到长的顺序为<O2<<,键能为w>z>y>x。

6.由短周期前10号元素组成的物质T和X,有如图所示的转化。X不稳定,易分解。下列有关说法正确的是              (　　)

A.为使该转化成功进行,Y可以是酸性KMnO4溶液

B.等物质的量的T、X分子中含有π键的数目均为NA

C.X分子中含有的σ键个数是T分子中含有的σ键个数的2倍

D.T分子中只含有极性键,X分子中既含有极性键又含有非极性键

【解析】选A。由球棍模型可知,T为HCHO,X不稳定,易分解,则X为H2CO3,则Y为氧化剂,可以选择氧化性较强的酸性KMnO4溶液,A项正确;等物质的量并不一定是1 mol,B项错误;X分子中含有的σ键个数为5,T分子中含有的σ键个数为3,C项错误;T、X分子中均只含有极性键,无非极性键,D项错误。

7.中国科学技术大学的科学家们将C60分子组装在一单层分子膜表面,在-268 ℃时冻结分子的热振荡,并利用扫描隧道显微镜首次“拍摄”到能清楚分辨碳原子间共价键的分子图象。下列化合物分子中一定既含σ键又含π键的是

 (　　)

A.HClO　　   B.C2H6O　　   C.COCl2　 　   D.H2O2

【解析】选C。至少含有双键才能同时存在σ键和π键。A的结构式为H—O—Cl,B的结构简式为CH3OCH3或CH3CH2OH,C的结构式为,D的结构式为H—O—O—H。

二、非选择题(本题包括3小题,共35分)

8.(10分)(2020·厦门高二检测)臭氧能吸收紫外线,保护人类赖以生存的空间。但是人类过度的碳排放却导致臭氧层耗损,对地球生态系统造成了严重的危害。O3分子的结构如图所示,键角为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(虚线内部分)——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(填“σ”或“π”)。 

(2)臭氧与氧气的关系是_____________________________。 

(3)分子中某一原子没有跟其他原子共用的电子对叫孤电子对,那么O3分子中有________对孤电子对。 

【解析】O3的结构可以这样表示,故孤电子对为5对。

答案:(1)σ　(2)互为同素异形体　(3)5

9.(10分)(2020·福州高二检测)氮是地球上极为丰富的元素。

(1)Li3N晶体中氮以N3-形式存在,基态N3-的电子排布式为____________。 

(2)NH3是制作氮肥的原料,NH3中N—H键键能的含义是____________(填字母)。 

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1个N—H键所放出的能量

(3)N≡N的键能为945 kJ·mol-1,N—N单键的键能为160 kJ·mol-1,计算说明N2中的________(填“σ”或“π”,下同)键比________键稳定。 

(4)计算反应3Cl2+2NH3N2+6HCl(EN-H=391 kJ·mol-1,EH-Cl=431 kJ·mol-1,ECl—Cl=243 kJ·mol-1,EN≡N=945 kJ·mol-1)的反应热ΔH= _______

kJ·mol-1。

(5)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243 kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol-1。 

【解析】(1)由Li3N晶体中氮以N3-形式存在,则N3-的最外层应达到8电子,即电子排布式为1s22s22p6。

(2)N—H键的键能是指形成1 mol N—H键放出的能量或拆开1 mol N—H键所吸收的能量,不是指形成1个N—H键释放的能量。1 mol NH3分子中含有3 mol N—H键,拆开1 mol NH3或形成1 mol NH3吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。

(3)N≡N中有两个π键和一个σ键,而N—N键为σ键,键能为160 kJ·mol-1,由N≡N的键能为945 kJ·mol-1,则π键键能为=392.5 kJ·mol-1。

(4)ΔH=3ECl-Cl+6EN-H-EN≡N-6EH-Cl

=3×243 kJ·mol-1+6×391 kJ·mol-1-945 kJ·mol-1-6×431 kJ·mol-1=-456 kJ·mol-1。

(5)设Cl—F键的平均键能为x,ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=243 kJ·mol-1+159 kJ·mol-1×3-6x=-313 kJ·mol-1,则x≈172 kJ·mol-1。

答案:(1)1s22s22p6　(2)C　(3)π　σ

(4)-456　(5)172

10.(15分)A、B、C、D、E五种元素原子序数依次增大,A元素原子的价电子排布为ns2np2,B元素的最外层电子数是其电子层数的3倍,E元素原子的价电子排布为3d64s2。C、D的电离能数据如下(kJ·mol-1):

(1)化合价是元素的一种性质。由C、D的电离能数据判断,C通常显________价,D显________价。 

(2)某气态单质甲与化合物AB分子中电子总数相等,则甲分子中包含1个________键,2个________键。 

(3)AB的总键能大于甲的总键能,但AB比甲容易参加化学反应。根据表中数据,说明AB比甲活泼的原因是_________________。 

【解析】(1)由“B元素的最外层电子数是其电子层数的3倍”可推知B为氧;因原子序数B>A,可知A的价电子排布为2s22p2,A为碳;C元素的I3≫I2,故C最外层有2个电子;D元素的I4≫I3,故D元素的最外层有3个电子;由于原子序数依次增大,且E元素原子的价电子排布为3d64s2,为铁元素;故C、D分别为镁和铝元素。(2)AB分子为CO,共14个电子,与之电子数相等的气态单质应为N2,含1个σ键和2个π键。(3)CO与N2相比,CO性质活泼,容易参加化学反应,原因应是其化学键易断裂。

答案: (1)+2　+3　(2)σ　π

(3)CO打开第一个键需要1 071.9 kJ·mol-1-798.9 kJ·mol-1=273 kJ·mol-1能量,而N2打开第一个键需要941.7 kJ·mol-1-418.4 kJ·mol-1=523.3 kJ·mol-1 能量

　　　　　　　 (20分钟　30分)

一、选择题(本题包括3小题,每小题6分,共18分)

11.下列有关化学键类型的叙述正确的是 (　　)

A.全部由非金属元素组成的化合物中肯定不存在离子键

B.所有物质中都存在化学键

C.已知丙炔的结构式为H—C≡,则丙炔中存在4个σ键和3个π键

D.乙烷分子中只存在σ键,不存在π键

【解析】选D。铵盐是离子化合物,含有离子键,但其全部由非金属元素组成,A项错误;稀有气体的原子本身就达到稳定结构,不存在化学键,B项错误;丙炔中存在6个σ键和2个π键,4个C—H键、1个C—C键和碳碳三键中的1个键是σ键,而碳碳三键中的另外2个键是π键,C项错误。

12.(2020·长沙高二检测)碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂,其结构如图所示。下列有关该物质的说法正确的是              (　　)

A.分子式为C3H2O3

B.分子中含6个σ键

C.分子中只有极性键

D.8.6 g该物质完全燃烧得到6.72 L CO2

【解析】选A。A.由图示可知,该物质的分子式为C3H2O3;B.分子中碳碳双键和碳氧双键中各有一个σ键,碳氧单键全部是 σ键(4个),碳氢键也是σ键(2个),共有8个σ键;C.分子中的碳氧键、碳氢键都是极性键,而碳碳键是非极性键;D.8.6 g 该物质的物质的量为0.1 mol,完全燃烧后得到0.3 mol CO2,只有在标准状况下0.3 mol CO2的体积才是6.72 L。

13.(双选)下列有关化学键的比较一定错误的是 (　　)

A.键能:C—N<CN<C≡N

B.键长:I—I>Br—Br>Cl—Cl

C.分子中的键角:H2O>CO2

D.相同元素原子间形成的共价键键能:σ键<π键

【解析】选C、D。C、N原子间形成的化学键,三键键能最大,单键键能最小,A项正确;双原子分子中原子半径越大,键长越长,B项正确;H2O分子的H—O—H键角是104.5°,CO2分子的OCO键角是180°,C项错误;一般情况下,相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的大,D项错误。

二、非选择题(本题包括1小题,共12分)

14.(2020·武汉高二检测)(1)石墨烯是一种零距离半导体,而且有非常好的热传导性能,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:

请回答下列问题:

①比较Si—Si键与Si—C键的键能大小:x________(填“>”“<”或“=”)226 kJ·mol-1。 

②H2被喻为21世纪人类最理想的燃料,而更有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。已知1 mol 单质硅含有2 mol Si—Si键,1 mol SiO2含4 mol Si—O键,试计算:1 mol Si完全燃烧放出的热量约为________。 

【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。

答案:(1)①非极性　②120°　(2)①>　②522 kJ