高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 共价键模型第2课时课时训练

第2课时　共价键的键参数

A级必备知识基础练

1.反映共价键强弱的物理量是(　　)

A.键能 B.键能、键长

C.键能、键长、键角 D.键长、键角

2.下列说法正确的是(　　)

A.键能越小,表示化学键越牢固,难以断裂

B.两原子核越近,键长越长,化学键越牢固,性质越稳定

C.破坏化学键时消耗能量,而形成新的化学键时则释放能量

D.键能、键长只能定性地分析化学键的特性

3.下列化学键中,键的极性最强的是(　　)

A.C—F键 B.C—O键

C.C—N键 D.C—C键

4.下列有关化学键知识的比较肯定错误的是 (　　)

A.键能:C—N键<CN键<C≡N键

B.键长:I—I键>Br—Br键>Cl—Cl键

C.分子中的键角:H2O>CO2

D.相同元素原子间形成的共价键是非极性共价键

5.能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是(　　)

A.任意两个键的夹角均为120°

B.B—F键是非极性共价键

C.三个B—F键的键能相同

D.三个B—F键的键长相等

6.氰气的化学式为(CN)2,结构式为N≡C—C≡N,其性质与卤素单质相似,下列叙述正确的是 (　　)

A.分子中既有极性键,又有非极性键

B.分子中N≡C键的键长大于C—C键的键长

C.分子中含有2个σ键和4个π键

D.(CN)2不能与氢氧化钠溶液发生反应

7.(2021山东青岛第二中学高二检测)根据下表中所列的键能数据,判断下列分子中最不稳定的是(　　)

A.HCl B.HBr C.H2 D.Br2

8.下列分子中键角最大的是(　　)

A.CH4 B.NH3 C.H2O D.CO2

9.键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数,下列叙述正确的是(　　)

A.C—H键比Si—H键的键长短,故CH4比SiH4更稳定

B.因为H—O键的键能小于H—F键的键能,所以O2与H2反应的能力比F2强

C.水分子可表示为H—O—H,分子中的键角为180°

D.H—O键的键能为463 kJ·mol-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗的能量为926 kJ

10.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、磷酸是难挥发性酸

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

B级关键能力提升练

以下选择题中有1~2个选项符合题意。

11.下列说法正确的是(　　)

A.已知N—N键的键能为160 kJ·mol-1,故N≡N键的键能为160 kJ·mol-1×3

B.H—H键的键能为436.0 kJ·mol-1,F—F键的键能为159 kJ·mol-1,故H2比F2稳定

C.某元素原子最外层有1个电子,它跟卤素相结合时,所形成的化学键为离子键

D.N—H键的键能为391 kJ·mol-1,其含义为形成1 mol N—H键所释放的能量为391 kJ

12.已知H—H键键能为436 kJ·mol-1,H—N键键能为391 kJ·mol-1,根据化学方程式N2+3H22NH3,1 mol N2与足量H2反应放出的热量为92.4 kJ·mol-1,则N≡N键的键能是(　　)

A.431 kJ·mol-1 B.945.6 kJ·mol-1

C.649 kJ·mol-1 D.896 kJ·mol-1

13.某研究团队获得了极具理论研究意义的气态N4分子,其分子结构如图所示。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,判断下列说法正确的是(　　)

A.N4属于一种新型的化合物

B.N4分子中存在极性键

C.N4分子中N—N键角为109°28'

D.1 mol N4转变成N2将放出882 kJ热量

14.下列有关化学键知识的比较肯定错误的是 (　　)

A.键能:C—C键<CC键<C≡C键

B.键长:H—I键>H—Br键>H—Cl键

C.分子中的键角:NH3>CO2

D.相同元素原子间形成的共价键键能:π键>σ键

15.已知几种化学键的键能和热化学方程式如下:

N2H4(g)+2Cl2(g)N2(g)+4HCl(g)　ΔH,下列推断正确的是(　　)

A.H(g)+Cl(g)HCl(g)　ΔH=-431 kJ·mol-1

B.断裂1 mol Cl—Cl键吸收的能量比断裂1 mol N≡N键多702 kJ

C.上述反应中,ΔH=+426 kJ·mol-1

D.上述反应中,断裂极性键和非极性键,只形成极性键

16.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(填“>”“<”或“=”):x　　　　　　　　　226。 

(2)H2被喻为21世纪人类最理想的燃料,也有科学家提出硅是“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:每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为　　　　　。 

17.完成下列各题:

(1)CO和N2分子中根据电子云重叠的方式不同,都包含的共价键类型有　　　　　,CO、N2的结构可表示为C≡O、N≡N,相关化学键的键能如下表:(单位kJ·mol-1) 

结合数据说明CO比N2活泼的原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)乙苯催化脱氢制苯乙烯的反应如下:

+H2(g)

已知:

计算上述反应的ΔH=　　　　　　　　 kJ·mol-1。 

C级学科素养拔高练

18.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为三角锥形分子,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)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。 

(4)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键的平均键能约为　　　 kJ·mol-1。 

第2课时　共价键的键参数

1.B　键能可看作是断开共价键所需的能量,键能越大,则断开共价键时所需的能量就越大,含该键的分子就越稳定;键长越长键能反而越小,故反映键的强弱的物理量是键能和键长。

2.C　键能越大,键长越短,化学键越牢固。

3.A　电负性:F>O>N>C,成键两原子电负性差值越大,形成共价键的极性越强,则键的极性最强的是C—F键。

4.C　C、N两种原子间形成的化学键,三键键能最大,单键键能最小,A正确;原子半径:I>Br>Cl,则键长:I—I键>Br—Br键>Cl—Cl键,B正确;H2O分子中键角是104.5°,CO2分子中键角是180°,C错误;相同元素原子之间形成的共价键是非极性共价键,D正确。

5.A　本题考查共价键键参数的运用。当键角为120°时,BF3的空间结构为平面三角形,分子中四个原子在同一平面。

6.A　分子中N≡C键是极性键,C—C键是非极性键;成键原子半径越小,键长越短,氮原子半径小于碳原子半径,故键长:N≡C键<C—N键<C—C键;(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键;由于(CN)2与卤素单质性质相似,故可以和氢氧化钠溶液反应。

7.D　键能越小,共价键越不牢固,相应的分子越不稳定。

8.D　CH4分子为正四面体结构,键角为109°28',NH3分子为三角锥形,键角为107.3°,H2O分子为角形,键角为104.5°,CO2为直线形分子,键角为180°。

9.A　由于原子半径:C<Si,所以C—H键的键长比Si—H键的键长短,键长越短,原子之间结合力就越强,断开化学键需消耗的能量就越大,含有该化学键的物质就越稳定,故C—H键比Si—H键的键能大,故CH4比SiH4更稳定,A正确;O2分子中两个O原子形成OO键,结合力强,断键吸收的能量高,而F2中的2个F原子形成的是F—F键,结合力相对O2较弱,断键吸收的能量低,因此更容易与H2发生反应,即F2比O2与H2反应的能力更强,B错误;水分子的结构式可表示为H—O—H,分子中的键角为104.5°,因此水分子是角形结构,C错误;水分解生成氧气和氢气时,反应热为断键吸收的能量与成键放出的能量的差,由于氧分子中OO键和氢分子中H—H键的键能未知,所以无法计算反应热,就不能计算18gH2O分解成H2和O2时的能量变化,D错误。

10.D　物质的状态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最外层电子已达稳定结构;氮气比氧气稳定是由于N2分子中共价键的键能(945kJ·mol-1)比O2分子中共价键的键能(498kJ·mol-1)大,在化学反应中更难断裂。

11.BD　由于N≡N键中含有一个σ键、两个π键,σ键与π键的键能不同,故A项错。分子中共价键的键能越大,分子越稳定,故B项正确。原子最外层有1个电子的元素可能为氢元素或碱金属元素,故与卤素相结合可形成共价键或离子键,故C项错。D项正确。

12.B　本题与热化学反应方程式有关,N≡N键、H—H键的断裂需要吸收能量,而N—H键的形成需要放出能量,根据焓变的计算可得如下关系式:Q+436kJ·mol-1×3-391kJ·mol-1×6=-92.4kJ·mol-1,解得Q=945.6kJ·mol-1。

13.D　N4由N元素组成,是一种单质,是氮气的同素异形体,故A错误;N4分子中的共价键为氮氮键,是由同种元素组成的,属于非极性键,故B错误;由分子结构可知键角为60°,故C错误;1molN4分子中含有6molN—N键,可生成2molN2,形成2molN≡N键,则1molN4分子转变为N2化学键断裂吸收的热量为6×167kJ=1002kJ,形成化学键放出的热量为1884kJ,所以反应放热,放出的热量为1884kJ-1002kJ=882kJ,故应为放出882kJ热量,故D正确。

14.CD　碳原子间形成的化学键,三键键能最大,单键键能最小,A正确;原子半径:I>Br>Cl,则键长:H—I键>H—Br键>H—Cl键,B正确;NH3分子中键角是107.3°,CO2分子中键角是180°,C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键的键能大,D错误。

15.A　H(g)+Cl(g)HCl(g)是形成化学键的过程,是放热过程,ΔH=-431kJ·mol-1,A正确;断裂1molCl—Cl键吸收的能量为243kJ,断裂1molN≡N键吸收的能量为945kJ,因此断裂1molCl—Cl键吸收能量比断裂1molN≡N键少702kJ,B错误;焓变ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和=4×391kJ·mol-1+193kJ·mol-1+2×243kJ·mol-1-945kJ·mol-1-4×431kJ·mol-1=-426kJ·mol-1,C错误;题述反应中,断裂了N—H极性键和Cl—Cl、N—N非极性键,形成了H—Cl极性键和N≡N非极性键,D错误。

16.答案(1)>　(2)522 kJ

解析(1)Si—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,每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为368kJ·mol-1×4mol-498kJ·mol-1×1mol-226kJ·mol-1×2mol=522kJ。

17.答案(1)σ键和π键　CO中断裂第一个π键消耗的能量比N2中断裂第一个π键消耗的能量小,CO中的一个π键较容易断裂,因此CO较活泼

(2)+123

解析(1)CO与N2是等电子体,结构相似,所以N2与CO的分子中都包含的共价键有σ键和π键。1molCO中完全断裂第一个π键消耗的能量为1071.9kJ-799kJ=272.9kJ;而1molN2中完全断裂第一个π键消耗的能量为945kJ-418kJ=527kJ,可见CO的一个π键容易断裂,因此CO比N2活泼。

(2)由制备需断开2molC—H键,生成1molH—H键,同时在C—C键的基础上生成CC键,因此生成1mol过程中吸收的能量为2×413kJ=826kJ,放出的热量为436kJ+(614-347)kJ=703kJ,ΔH=826kJ·mol-1-703kJ·mol-1=+123kJ·mol-1。

18.答案(1)1s22s22p6　(2)C　(3)-456　(4)172

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

(2)N—H键的键能是指形成1molN—H键放出的能量或拆开1molN—H键所吸收的能量,不是指形成1个N—H键释放的能量。1molNH3分子中含有3molN—H键,拆开1molNH3或形成1molNH3中的化学键吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。

(3)ΔH=3ECl—Cl+6EN—H-EN≡N-6EH—Cl=3×243kJ·mol-1+6×391kJ·mol-1-945kJ·mol-1-6×431kJ·mol-1=-456kJ·mol-1。

(4)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=243kJ·mol-1+159kJ·mol-1×3-6x=-313kJ·mol-1,则x≈172kJ·mol-1。