高中化学第二章分子结构与性质2.1.2共价键的键参数与等电子原理

第二课时 共价键的键参 数与等电子原理

基础巩固

1N—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热量 C.拆开约6.02×10个N—H键所吸收的热量 D.形成1个N—H键所放出的热量 答案：C 解析：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1 mol N—H键键能的3倍。

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两个原子间的成键数目有关 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 答案：C 解析：键能越大,键长越短,共价键越强,形成的共价化合物越稳定,故C项错误。 3下列说法正确的是( )

A.键能越大,表示该分子越容易受热分解 B.共价键都具有方向性

C.在分子中,两个成键的原子间的距离叫键长

D.H—Cl键的键能为431.8 kJ·mol,H—Br键的键能为 366 kJ·mol,说明HCl比HBr稳定 答案：D 解析：键能越大,分子越稳定,A项错,D项正确;H—H 键没有方向性,B项错;形成共价键的两个原子之间的核间距叫做键长,C项错。

4下列微粒属于等电子体的是( ) A.CO2和CO C.NO和CN 答案：C 解析：根据等电子体原子总数相同、最外层电子数之和相等判断,NO和CN属于等电子体。 5根据等电子原理,下列分子或离子与其他选项不属于同一类的是( )

+

-+

-12

14

-1

-1

23

B.H2O和NH3 D.NO和CO

1

A. C. 答案：B 解析：A、C、D三项为等电子体。四个选项均为由5个原子构成的微粒,其中A、C、D三项的价电子总数均为32个,而B项只有8个。

6下列说法中不正确的是( ) A.键长和键角决定分子的空间结构

B.两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键 C.气体单质中,一定有σ键,可能有π键 D.键长和键能决定分子的稳定性 答案：C 解析：稀有气体为单原子分子,不存在化学键。 7下列分子中,最难分裂成原子的是( ) A.HF C.HBr 答案：A 解析：本题考查键长对键能大小的影响。一般来说,原子半径越小,其原子形成的共价键越短,键能越大,就越难断键。原子半径:FE(H—Cl)>E(H—Br)>E(H—I),即HF最难分裂成氟原子和氢原子。

8从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据:

O—O键 数据 -12键长/10 14m 9 键能/(kJ·mox -1l) B.HCl D.HI

O2 12121 112 8 y

z=49w=624 8 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 答案：B 解析：研究表中数据发现,O2O—O键长,所以键能小。按键长(O—O)由短到长的顺序w>z>y>x。

2

9在白磷(P4)分子中,4个磷原子分别处在正四面体的四个顶点,结合有关磷原子的成键特点,下列有关白磷的说法正确的是( ) A.白磷分子中的键角为109°28' B.分子中共有4对共用电子对 C.白磷分子中的键角为60° D.分子中有6对孤电子对 答案：C 解析：白磷分子中共有6对共用电子对,键角为60°,有4对孤电子对。 10科学家常用“等电子原理”来预测不同物质的结构,例如CH4与

依此原理填出下表空格中相应的微粒:① ;② ;③ 。

CH4 ① ③ N ② N2

答案：①C2H6 ②

解析：等电子体要求原子数目及各原子价电子数目之和均相等。

111919年,美国物理化学家朗缪尔(Langmuir,1881—1957)提出等电子原理:原子总数相同、价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粒子,只要其原子总数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称等电子体,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

答案：(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,即C、N、O、F组成的共价分子中,N2与CO均有10个价电子,CO2与N2O均有16个价电子。(2)依题意,只要原子总数相同,各原子最外层电子数之和也相同,可互称等电子体,,各原子最外层电子数之和为5+6×2+1=18,SO2、O3也为三原子粒子,各原子最外层电子数之和为6×3=18。

12根据氢气分子的形成过程示意图,回答问题。

3

氢气分子的形成过程示意图

(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 。 A.氢气分子中含有一个π键

B.由①到④,电子在核间出现的概率增加 C.由④到⑤,必须消耗外界的能量 D.氢气分子中含有一个极性共价键 (3)已知几种常见化学键的键能如下表所示:

化学键 Si—H—Si—Si—OO O O Si C 键能/(kJ·mol460 467 498 176 X -1)

请回答下列问题:

①比较Si—Si键与Si—C键的键长大小可知:X 176 kJ·mol(填“>”“<”或“=”)。 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。试计算:每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为 。 答案：(1)0.074 nm ①⑤②③④

(2)BC

(3)①> ②124 500 kJ

解析：(1)直接从图上有关数据可以看出,H—H键的键长为0.074 nm;体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。

(2)氢气分子中含有一个σ键,选项A错误;共价键的本质就是高概率地出现在原子间的电子与原子间的电性作用,选项B是正确的;④已经达到稳定状态,选项C是正确的;氢气分子中含有一个非极性共价键,选项D错误。

(3)①Si—Si键的键长比Si—C键的键长大,键能小。②从题图上读出,H—H键的键能为436 kJ·mol,每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为1 000 g÷2 g·mol×(467 kJ·mol×2-436 kJ·mol-498 kJ·mol500 kJ。

能力提升

-1

-1

-1

-1

-1

-1

4

1已知氢分子中共价键的键能为436 kJ·mol,氧分子中共价键的键能为497.3 kJ·mol,氯分子中共价键的键能为242.7 kJ·mol,氮分子中共价键的键能为946 kJ·mol,则下列叙述正确的是( )

A.N—N键的键能·mol= 315.3 kJ·mol

B.氮分子中的共价键比氢分子中共价键的键长短 C.氧分子中氧原子是以共价单键结合的 D.氮分子比氯分子稳定 答案：D 解析：N≡N键由一个σ键和两个π键构成,N—N 键为σ键,比π键牢固,键能大于π键,所以A项不正确;N≡N键的键能比H—H键的键能大,但由于氢原子的原子半径小,所以N≡N键的键长大于H—H键的键长,B项不正确;O2分子中氧原子间以双键结合,C项不正确;键能越大,分子越稳定,D项正确。

-1

-1

-1

-1

-1-1

2N2的结构可以表示为正确的是( )

,CO的结构可以表示为,其中椭圆框表示π键,下列说法中不

A.N2分子与CO分子中都含有三键

B.CO分子与N2分子中的π键并不完全相同 C.N2与CO互为等电子体 D.N2与CO的化学性质相同 答案：D 解析：从题图可以看出,N2分子与CO分子中均含有一个σ键和两个π键,所以二者都含有三键,A正确;N2分子中的两个π键是由每个氮原子各提供两个p轨道以“肩并肩”的方式形成的,而CO分子中的一个π键是氧原子单方面提供电子对形成的,B正确;N2与CO的原子总数和价电子总数均相同,为等电子体,性质相似,但并不完全相同,C正确,D错误。

3意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人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 molN≡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分子中存在非极性共价键 C.N4分子中N—N键角为109°28' D.1 mol N4转变成N2将吸收882 kJ热量

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