高中化学2022春人教版 选择性必修2 第二章 第一节 第2课时 键参数——键能、键长与键角（学案+课时练 word版含解析）
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| 名称 | 高中化学2022春人教版 选择性必修2 第二章 第一节 第2课时 键参数——键能、键长与键角（学案+课时练 word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 430.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-03-13 15:21:02 | ||
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文档简介
第2课时 键参数——键能、键长与键角
[核心素养发展目标] 1.了解共价键键参数的含义，能用键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。2.通过认识共价键的键参数对物质性质的影响，探析微观结构对宏观性质的影响。
一、键能
1．概念
气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。它通常是298.15 K、100 kPa条件下的标准值，单位是kJ·mol－1。
2．应用
(1)判断共价键的稳定性
原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，释放能量越多，所形成的共价键键能越大，共价键越稳定。
(2)判断分子的稳定性
一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。
(3)利用键能计算反应热
ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能
1．试利用P37表2 1中的数据进行计算，1 mol H2分别跟1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸气)反应，分别形成2 mol HCl和2 mol HBr，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？
提示 查表可知H—H、Cl—Cl、Br—Br、H—Cl、H—Br的键能分别为436.0 kJ·mol－1、242.7 kJ·mol－1、193.7 kJ·mol－1、431.8 kJ·mol－1、366 kJ·mol－1。
对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－2×431.8 kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1。对于反应H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g) ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋193.7 kJ·mol－1
－2×366 kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1。
由计算结果可知：生成2 mol HCl比生成2 mol HBr释放的能量多。生成的HBr分子中H—Br的键能比HCl分子中H—Cl的键能小，说明H—Br比H—Cl容易断裂，所以HBr分子更容易发生热分解生成相应的单质。
2．已知N—N、N==N和N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C—C、C==C、C≡C键能之比为1.00∶1.77∶2.34。如何用这些数据理解氮分子不容易发生加成反应而乙烯和乙炔容易发生加成反应？
提示 键能数据表明，N≡N的键能大于N—N的键能的三倍，N==N的键能大于N—N的键能的两倍；而C≡C的键能却小于C—C的键能的三倍，C==C的键能小于C—C的键能的两倍，说明乙烯和乙炔中的π键不牢固，易发生加成反应，而N2分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应。
3．N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一化学事实。(利用课本P37表2 1的相应数据分析)
提示 从表2 1的数据可知，N—H、O—H与H—F的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定。所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。
1．正误判断
(1)共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定( )
(2)N—H的键能是很多分子中的N—H的键能的平均值( )
(3)O—H的键能是指在298.15 K、100 kPa下，1 mol气态分子中1 mol O—H解离成气态原子所吸收的能量( )
(4)C==C的键能等于C—C的键能的2倍( )
(5)σ键一定比π键牢固( )
答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)×
2．某些化学键的键能(kJ·mol－1)如表所示：
化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I
键能 436 242.7 193.7 152.7 431.8 366 298.7
(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出热量 kJ。
(2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是
(填字母)。
a．Cl2＞Br2＞I2 b．I2＞Br2＞Cl2 c．Br2＞I2＞Cl2
预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热 (填“多”或“少”)。
答案 (1)184.9 (2)a 多
解析 (1)根据键能数据可得，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝436 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－431.8 kJ·mol－1×2＝－184.9 kJ·mol－1,1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2都是1 mol，生成2 mol HCl，故放出的热量为184.9 kJ。(2)由表中数据计算知1 mol H2在Cl2中燃烧放热最多，在I2中燃烧放热最少；由以上结果分析，生成物越稳定，放出热量越多。因稳定性：HF＞HCl，故1 mol H2在F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热多。
二、键长
1．概念
构成化学键的两个原子的核间距。因此原子半径决定共价键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。
2．应用
共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定，反之亦然。
1．根据下表中的HCl、HBr和HI的键长、键能的数据和热分解温度，考察它们之间的相关性。通过这个例子说明分子的结构如何影响分子的化学性质？
键 键长/pm 键能/(kJ·mol－1) HX的热分解温度/℃
H—Cl 127.4 431.8 1 000
H—Br 141.4 366 600
H—I 160.9 298.7 300
提示 数据表明：共价键的键长越短，键能越大，该共价键越稳定，含该键的分子越稳定，越不容易分解。
2．为什么F—F的键长比Cl—Cl的键长短，但键能却比Cl—Cl的键能小？
提示 氟原子的半径很小，因而F—F的键长比Cl—Cl的键长短，但也是由于F—F的键长短，两个氟原子在形成共价键时，原子核之间的距离就小，排斥力大，因此键能比Cl—Cl的键能小。
3．为什么CH4分子的空间结构是正四面体，而CH3Cl只是四面体而不是正四面体？
提示 C—H和C—Cl的键长不相等。
1．下列分子中，最难分裂成原子的是( )
A．HF B．HCl C．HBr D．HI
答案 A
解析 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。
2．下表是从实验中测得的不同物质中的键长和键能数据：
O—O O O O2 O
键长/(10－12 m) 149 128 121 112
键能/(kJ·mol－1) x y a＝494 b＝628
其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导键能大小的顺序是b>a>y>x，该规律性是( )
A．成键时，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
答案 B
解析 观察表中数据发现，测定的化学键都是O—O，因此不存在成键时电子数多少的问题，也不存在电子对偏移的问题，但是O2与O比较，键能大的对应的键长短，据此分析O的键长比O的键长长，所以O中O—O的键能比O的小。若按照此规律，键长由短到长的顺序为O＜O2＜O＜O，键能大小的顺序应为b＞a＞y＞x，与题意吻合，所以B项正确。
定性判断键长的方法
(1)根据原子半径进行判断。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。
(2)根据共用电子对数判断。就相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子形成双键或者三键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，键长变短，故单键键长＞双键键长＞三键键长。
三、键角
1．概念
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。
2．应用
在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角影响着共价分子的空间结构。
3．试根据空间结构填写下列分子的键角
分子的空间结构 键角 实例
正四面体形 109°28′ CH4、CCl4
平面形 120° 苯、乙烯、BF3等
三角锥形 107° NH3
V形(角形) 105° H2O
直线形 180° CO2、CS2、CH≡CH
4.部分键角图解
1．如图白磷和甲烷均为正四面体结构：
它们的键角是否相同，为什么？
提示 不同，白磷分子的键角是指P—P之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指C—H的夹角，为109°28′。
2．实验测得H2S为共价化合物，H—S—H的夹角为92.3°，键长相同，则H2S的空间结构是什么？
提示 H2S分子是V形结构。
1．下列说法正确的是( )
A．分子的结构是由键角决定的
B．共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定
C．CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X的键长、键角均相等
D．NH3分子中两个N—H的键角为120°
答案 B
解析 分子结构涉及原子在空间中的位置，与化学键种类有关，包括键长、键角以及相邻三个键之间的二面角，故A错误；共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定，故B正确；CF4、CCl4、CBr4、CI4中卤素原子的半径不同，所以C—X的键长不等，但键角均相等，故C错误；NH3分子中两个N—H的键角为107°，故D错误。
2．能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是( )
A．任意两个键的夹角为120°
B．B—F是非极性共价键
C．三个B—F的键能相同
D．三个B—F的键长相等
答案 A
解析 当键角为120°时，BF3的空间结构为平面三角形，故分子中四个原子共面。
1．(2020·云南省禄丰县第一中学高二月考)下列各说法正确的是( )
A．分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定
B．元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素的原子间不能形成共价键
C．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°
D．H—O的键能为463 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463 kJ
答案 B
解析 分子中键长越短，键能越大，则分子越稳定，键长越长，键能越小，则分子越不稳定，A不正确；元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素都是典型的金属和非金属元素，所以形成的化学键是离子键，B正确；水分子的结构是V形，键角是105°，C不正确；H—O的键能为463 kJ·mol－1，18 g H2O即1 mol H2O分解成2 mol H和1 mol O时消耗的能量为2×463 kJ，故D错误。
2．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．乙烯分子中任意两个键的夹角约为120°
B．因为H—O的键能小于H—F的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱
C．H—F的键长是H—X(X＝F、Cl、Br、I)中最长的
D．碳碳三键和碳碳双键的键能分别是单键键能的3倍和2倍
答案 A
3．已知H—H的键能为436 kJ·mol－1，O==O的键能为497.3 kJ·mol－1，Cl—Cl的键能为
242.7 kJ·mol－1，N≡N的键能为946 kJ·mol－1，则下列叙述正确的是( )
A．N—N的键能为×946 kJ·mol－1≈315.3 kJ·mol－1
B．氮气分子中的共价键的键长比氢气分子中的短
C．氧气分子中氧原子是以共价单键结合的
D．氮气分子比氯气分子稳定
答案 D
解析 在N2分子中，N原子间以N≡N结合，其中有一个σ键和两个π键，但σ键的键能大于π键的键能，故A项错误；共价键的键长和成键原子的半径有关，由于原子半径r(H)4．下列说法正确的是( )
A．已知N—N的键能为193 kJ·mol－1，故氮氮三键的键能为193 kJ·mol－1×3
B．H—H的键能为436.0 kJ·mol－1，F—F的键能为157 kJ·mol－1，故F2比H2稳定
C．某元素原子最外层有1个电子，它跟卤素原子相结合时，所形成的化学键为离子键
D．N—H的键能为390.8 kJ·mol－1，其含义为断开1 mol N—H所吸收的能量为390.8 kJ
答案 D
解析 氮氮三键中π键比σ键牢固，故氮氮三键的键能大于193 kJ·mol－1×3；H—H的键能大于F—F的键能，故H2比F2稳定；某元素原子最外层有1个电子，可能为氢，也可能为碱金属，故与卤素结合时，可能形成共价键，也可能形成离子键。
5．已知某些共价键的键能、键长数据如表所示：
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能/(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 568 431.8 366 298.7 462.8
键长/pm 198 228 267 96
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能/(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长/pm 154 133 120 109 101
(1)下列推断正确的是 (填字母)。
A．热稳定性：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)在HX(X＝F、Cl、Br、I)分子中，键长最短的是 ，最长的是 ；O—O的键长 (填“大于”“小于”或“等于”)O==O的键长。
答案 (1)ACD (2)HF HI 大于
解析 (1)根据表中数据知，同主族元素从上至下气态氢化物的键能逐渐减小，热稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的热稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；H2O在常温下为液态，NH3在常温下为气态，则H2O的沸点比NH3的高，C项正确；还原性与得失电子能力有关，还原性：HI>HBr>HCl>HF，D项正确。
题组一 键参数的理解
1．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化学反应
C．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱
D．F2比O2更容易与H2反应
答案 B
解析 由于N2分子中存在三键，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，其氢化物中的化学键键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以热稳定性逐渐减弱；由于H—F的键能大于H—O的键能，所以二者相比较，更容易生成HF。
2．下列说法正确的是( )
A．在分子中，两个原子间的距离叫键长
B．非极性键的键能大于极性键的键能
C．键能越大，表示该分子越容易受热分解
D．H—Cl的键能为431 kJ·mol－1，H—I的键能为297 kJ·mol－1，这可说明HCl分子比HI分子稳定
答案 D
解析 形成共价键的两个原子的核间距为键长，A项不正确；键能的大小取决于成键原子的电负性，与键的极性无必然联系，B项不正确；键能越大，分子越稳定，C项不正确、D项正确。
3．下列单质分子中，键长最长，键能最小的是( )
A．H2 B．Cl2 C．Br2 D．I2
答案 D
解析 键长与原子的半径有关，原子半径越大，形成的分子的键长越长；键能与得失电子的难易有关，得电子越容易，键能越大。四种原子中，I的原子半径最大，且得电子最难，故D项正确。
4．关于键长、键能和键角，下列说法错误的是( )
A．键角是描述分子空间结构的重要参数
B．键长是形成共价键的两原子的核间距
C．键能：H—I＞H—Br＞H—Cl
D．键角的大小与键长、键能的大小无关
答案 C
解析 键角是描述分子空间结构的重要参数，如CO2中的2个C==O的键角为180°，故分子为直线形分子，A正确；键长是形成共价键的两个原子的核间距，B正确；键角的大小取决于成键原子轨道的夹角，D正确。
题组二 键参数的应用
5．H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g)??2HI(g) ΔH＝－a kJ·mol－1，下列说法正确的是( )
已知：(a、b、c均大于零)
A．H2、I2和HI分子中的化学键都是非极性共价键
B．断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a) kJ
C．相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)总能量小于2 mol HI (g)的总能量
D．向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量为2a kJ
答案 B
解析 HI分子中共价键是由不同种非金属元素形成的，属于极性共价键，A错误；反应热等于断键吸收的能量与成键放出的能量的差值，则－a＝b＋c－2x，解得x＝，所以断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a) kJ，B正确；该反应是放热反应，则相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)总能量大于2 mol HI (g)的总能量，C错误；该反应是可逆反应，则向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量小于2a kJ，D错误。
6．下列分子中键角由大到小的排列顺序是( )
①SO2 ②NH3 ③H2O ④CH4 ⑤CO2
A．⑤④①②③ B．⑤①④②③
C．④①②⑤③ D．③②④①⑤
答案 B
解析 ①SO2分子为V形结构，键角为120°；②NH3为三角锥形结构，键角为107°；③H2O为V形结构，键角为105°；④CH4为正四面体结构，键角为109°28′；⑤CO2为直线形结构，键角为180°。所以键角的大小顺序为CO2>SO2>CH4>NH3>H2O，所以B正确。
7．三氯化磷分子的空间结构不是平面正三角形，其理由叙述正确的是( )
A．PCl3分子中3个共价键的键角均相等
B．PCl3分子中P—Cl属于极性共价键
C．PCl3分子中3个共价键的键长均相等
D．PCl3分子中P—Cl的3个键角都是100.1°
答案 D
解析 PCl3分子若是平面正三角形，键角应为120°。
8.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吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N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分子中存在非极性键
C．N4分子中N—N的键角为109°28′
D．1 mol N4转变成N2将吸收882 kJ热量
答案 B
解析 N4是由氮元素组成的一种单质，不是新型的化合物，A错误；N4分子中氮原子与氮原子之间形成的是非极性键，B正确；N4分子是正四面体结构，键角是60°，C错误；已知断裂1 mol N—N吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N放出942 kJ热量，则N4(g)??2N2(g) ΔH＝6×167 kJ·mol－1－2×942 kJ·mol－1＝－882 kJ·mol－1，即该反应是放热反应，因此1 mol N4转变成N2将放出882 kJ热量，D错误。
9．对比以下几个反应式：Cl＋Cl―→Cl2 ΔH1＝－247 kJ·mol－1；
O＋O―→O2 ΔH2＝－493 kJ·mol－1；
N＋N―→N2 ΔH3＝－946 kJ·mol－1。
可以得出的结论是( )
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
答案 A
解析 成键释放出能量时，ΔH3最小，常温下氮气最稳定，A正确；常温下三种物质均为气体，与上述反应式无关，B错误；气体的密度与上述反应式无关，D错误。
10．下图为元素周期表前4周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是 ( )
A．W、R元素单质分子内都存在非极性键
B．X、Z元素都能形成双原子分子
C．第一电离能：X>Y>W
D．键长：X—H答案 B
解析 由元素在周期表中的位置可知，X为N、W为P、Y为S、R为Ar、Z为Br。白磷单质中存在非极性键，但稀有气体分子为单原子分子，分子中没有化学键，A错误；氮气、溴单质都是双原子分子，B正确；第一电离能应是N>P>S，C错误；原子半径：W>X，故键长：W—H>X—H，键长越短，键能越大，故键能：W—H11．NH3、NF3、NCl3等分子中心原子相同，如果周围原子电负性大则键角小。NH3、NF3、NCl3三种分子中，键角大小的顺序是( )
A．NH3＞NF3＞NCl3 B．NCl3＞NF3＞NH3
C．NH3＞NCl3＞NF3 D．NF3＞NCl3＞NH3
答案 C
解析 因电负性：F＞Cl＞H，故键角大小为NH3＞NCl3＞NF3。
12．(2020·德州高二检测)二氯化二硫(S2Cl2)，非平面结构，常温下是一种黄红色液体，有刺激性恶臭，熔点：－80 ℃，沸点：137.1 ℃。下列对于二氯化二硫叙述正确的是( )
A．二氯化二硫的电子式为
B．分子中既有极性键又有非极性键
C．分子中S—Cl的键长大于S—S的键长
D．分子中S—Cl的键能小于S—S的键能
答案 B
解析 S2Cl2分子中S原子之间形成1对共用电子对，Cl原子与S原子之间形成1对共用电子对，结合分子结构可知S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl，电子式为，故A错误；S2Cl2中Cl—S属于极性键，S—S属于非极性键，故B正确；同周期主族元素从左往右原子半径逐渐减小，所以氯原子半径小于硫原子半径，键长越短键能越大，所以分子中S—Cl的键长小于S—S的键长，S—Cl的键能大于S—S的键能，故C、D错误。
13．已知下列化学键的键能：
化学键 C—C N—N O—O O==O O—H S—H Se—H N—H As—H
键能/ (kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8 363.5 276 390.8 247
回答下列问题：
(1)过氧化氢不稳定，易发生分解反应2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)，利用键能数据计算该反应的反应热为 。
(2)O—H、S—H、Se—H的键能逐渐减小，原因是 ，据此可推测P—H的键能范围为 ＜P—H的键能＜ 。
(3)有机物是以碳骨架为基础的化合物，即碳原子间易形成C—C长链，而氮原子与氮原子间，氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链，原因是
。
答案 (1)－213.3 kJ·mol－1 (2)O、S、Se位于同一主族，原子半径逐渐增大，O—H、S—H、Se—H的键长逐渐变长，因而键能依次减小 247 kJ·mol－1 390.8 kJ·mol－1 (3)C—C的键能较大，较稳定，因而易形成C—C长链，而N—N、O—O的键能小，不稳定易断裂，因此难以形成N—N、O—O长链
解析 (1)反应2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)的反应热ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝(462.8×4＋142×2)kJ·mol－1－(462.8×4＋497.3)kJ·mol－1＝－213.3 kJ·mol－1。(2)O、S、Se位于同一主族，原子半径逐渐增大，导致O—H、S—H、Se—H的键长逐渐变长，键长越长，键能越小，所以O—H、S—H、Se—H的键能逐渐减小；N、P、As位于同一主族，原子半径逐渐增大，导致N—H、P—H、As—H的键长逐渐变长，N—H、P—H、As—H的键能依次减小，所以As—H的键能＜P—H的键能＜N—H的键能，即247 kJ·mol－1＜P—H的键能＜390.8 kJ·mol－1。(3)键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，分子越稳定，由表中数据可知，C—C的键能较大(347.7 kJ·mol－1)，易形成C—C长链，而N—N、O—O的键能较小(键能分别为193 kJ·mol－1、142 kJ·mol－1)，化学键不稳定，容易断裂，所以氮原子与氮原子间，氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链。
14．(1)碳和硅的有关化学键的键能如表所示，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) 347.7 413.4 351 226 318 452
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
。
②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是
。
(2)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的键能为159 kJ·mol－1，Cl—Cl的键能为242 kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F的平均键能为 kJ·mol－1。
答案 (1)①C—C和C—H的键能较大，较稳定，所形成的烷烃稳定；而硅烷中Si—Si和Si—H的键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成
②C—H的键能大于C—O的键能，C—H比C—O稳定；而Si—H的键能却远小于Si—O的键能，Si—H不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O
(2)172
解析 (2)根据焓变的含义可得242 kJ·mol－1＋3×159 kJ·mol－1－6×E(Cl—F)＝－313 kJ·mol－1，
解得Cl—F的平均键能E(Cl—F)＝172 kJ·mol－1。
15．根据氢气分子的形成过程示意图(如图)回答问题：
(1)H—H的键长为 ，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是 。
(2)下列说法正确的是 (填字母)。
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大
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)几种常见化学键的键能如下表：
化学键 Si—O H—O O==O Si—Si Si—C
键能/(kJ·mol－1) 460 464 498 176 x
请回答下列问题：
①比较Si—Si与Si—C的键能大小：x (填“>”“<”或“＝”)176。
②H2被称为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 ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为 。
答案 (1)74 pm ①⑤②③④
(2)BC
(3)①> ②121 500 kJ 990 kJ
解析 (1)可以直接从题图上有关数据得出，H—H的键长为74 pm；体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。(2)氢气分子中含有1个σ键，A错；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，B正确；④已经达到稳定状态，C正确；氢气分子中含有一个非极性共价键，D错。(3)①Si—Si的键长比Si—C的键长长，则Si—Si的键能比Si—C的键能小。②由题图可知H—H的键能为436 kJ·mol－1，每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为× (464 kJ·mol－1×2－436 kJ·mol－1－498 kJ·mol－1×)＝121 500 kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为460 kJ·mol－1×4 mol－498 kJ·mol－1×1 mol－176 kJ·mol－1×
2 mol＝990 kJ。
[核心素养发展目标] 1.了解共价键键参数的含义，能用键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。2.通过认识共价键的键参数对物质性质的影响，探析微观结构对宏观性质的影响。
一、键能
1．概念
气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。它通常是298.15 K、100 kPa条件下的标准值，单位是kJ·mol－1。
2．应用
(1)判断共价键的稳定性
原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，释放能量越多，所形成的共价键键能越大，共价键越稳定。
(2)判断分子的稳定性
一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。
(3)利用键能计算反应热
ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能
1．试利用P37表2 1中的数据进行计算，1 mol H2分别跟1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸气)反应，分别形成2 mol HCl和2 mol HBr，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？
提示 查表可知H—H、Cl—Cl、Br—Br、H—Cl、H—Br的键能分别为436.0 kJ·mol－1、242.7 kJ·mol－1、193.7 kJ·mol－1、431.8 kJ·mol－1、366 kJ·mol－1。
对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－2×431.8 kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1。对于反应H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g) ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋193.7 kJ·mol－1
－2×366 kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1。
由计算结果可知：生成2 mol HCl比生成2 mol HBr释放的能量多。生成的HBr分子中H—Br的键能比HCl分子中H—Cl的键能小，说明H—Br比H—Cl容易断裂，所以HBr分子更容易发生热分解生成相应的单质。
2．已知N—N、N==N和N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C—C、C==C、C≡C键能之比为1.00∶1.77∶2.34。如何用这些数据理解氮分子不容易发生加成反应而乙烯和乙炔容易发生加成反应？
提示 键能数据表明，N≡N的键能大于N—N的键能的三倍，N==N的键能大于N—N的键能的两倍；而C≡C的键能却小于C—C的键能的三倍，C==C的键能小于C—C的键能的两倍，说明乙烯和乙炔中的π键不牢固，易发生加成反应，而N2分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应。
3．N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一化学事实。(利用课本P37表2 1的相应数据分析)
提示 从表2 1的数据可知，N—H、O—H与H—F的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定。所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。
1．正误判断
(1)共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定( )
(2)N—H的键能是很多分子中的N—H的键能的平均值( )
(3)O—H的键能是指在298.15 K、100 kPa下，1 mol气态分子中1 mol O—H解离成气态原子所吸收的能量( )
(4)C==C的键能等于C—C的键能的2倍( )
(5)σ键一定比π键牢固( )
答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)×
2．某些化学键的键能(kJ·mol－1)如表所示：
化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I
键能 436 242.7 193.7 152.7 431.8 366 298.7
(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出热量 kJ。
(2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是
(填字母)。
a．Cl2＞Br2＞I2 b．I2＞Br2＞Cl2 c．Br2＞I2＞Cl2
预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热 (填“多”或“少”)。
答案 (1)184.9 (2)a 多
解析 (1)根据键能数据可得，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝436 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－431.8 kJ·mol－1×2＝－184.9 kJ·mol－1,1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2都是1 mol，生成2 mol HCl，故放出的热量为184.9 kJ。(2)由表中数据计算知1 mol H2在Cl2中燃烧放热最多，在I2中燃烧放热最少；由以上结果分析，生成物越稳定，放出热量越多。因稳定性：HF＞HCl，故1 mol H2在F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热多。
二、键长
1．概念
构成化学键的两个原子的核间距。因此原子半径决定共价键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。
2．应用
共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定，反之亦然。
1．根据下表中的HCl、HBr和HI的键长、键能的数据和热分解温度，考察它们之间的相关性。通过这个例子说明分子的结构如何影响分子的化学性质？
键 键长/pm 键能/(kJ·mol－1) HX的热分解温度/℃
H—Cl 127.4 431.8 1 000
H—Br 141.4 366 600
H—I 160.9 298.7 300
提示 数据表明：共价键的键长越短，键能越大，该共价键越稳定，含该键的分子越稳定，越不容易分解。
2．为什么F—F的键长比Cl—Cl的键长短，但键能却比Cl—Cl的键能小？
提示 氟原子的半径很小，因而F—F的键长比Cl—Cl的键长短，但也是由于F—F的键长短，两个氟原子在形成共价键时，原子核之间的距离就小，排斥力大，因此键能比Cl—Cl的键能小。
3．为什么CH4分子的空间结构是正四面体，而CH3Cl只是四面体而不是正四面体？
提示 C—H和C—Cl的键长不相等。
1．下列分子中，最难分裂成原子的是( )
A．HF B．HCl C．HBr D．HI
答案 A
解析 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：F
2．下表是从实验中测得的不同物质中的键长和键能数据：
O—O O O O2 O
键长/(10－12 m) 149 128 121 112
键能/(kJ·mol－1) x y a＝494 b＝628
其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导键能大小的顺序是b>a>y>x，该规律性是( )
A．成键时，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
答案 B
解析 观察表中数据发现，测定的化学键都是O—O，因此不存在成键时电子数多少的问题，也不存在电子对偏移的问题，但是O2与O比较，键能大的对应的键长短，据此分析O的键长比O的键长长，所以O中O—O的键能比O的小。若按照此规律，键长由短到长的顺序为O＜O2＜O＜O，键能大小的顺序应为b＞a＞y＞x，与题意吻合，所以B项正确。
定性判断键长的方法
(1)根据原子半径进行判断。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。
(2)根据共用电子对数判断。就相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子形成双键或者三键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，键长变短，故单键键长＞双键键长＞三键键长。
三、键角
1．概念
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。
2．应用
在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角影响着共价分子的空间结构。
3．试根据空间结构填写下列分子的键角
分子的空间结构 键角 实例
正四面体形 109°28′ CH4、CCl4
平面形 120° 苯、乙烯、BF3等
三角锥形 107° NH3
V形(角形) 105° H2O
直线形 180° CO2、CS2、CH≡CH
4.部分键角图解
1．如图白磷和甲烷均为正四面体结构：
它们的键角是否相同，为什么？
提示 不同，白磷分子的键角是指P—P之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指C—H的夹角，为109°28′。
2．实验测得H2S为共价化合物，H—S—H的夹角为92.3°，键长相同，则H2S的空间结构是什么？
提示 H2S分子是V形结构。
1．下列说法正确的是( )
A．分子的结构是由键角决定的
B．共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定
C．CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X的键长、键角均相等
D．NH3分子中两个N—H的键角为120°
答案 B
解析 分子结构涉及原子在空间中的位置，与化学键种类有关，包括键长、键角以及相邻三个键之间的二面角，故A错误；共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定，故B正确；CF4、CCl4、CBr4、CI4中卤素原子的半径不同，所以C—X的键长不等，但键角均相等，故C错误；NH3分子中两个N—H的键角为107°，故D错误。
2．能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是( )
A．任意两个键的夹角为120°
B．B—F是非极性共价键
C．三个B—F的键能相同
D．三个B—F的键长相等
答案 A
解析 当键角为120°时，BF3的空间结构为平面三角形，故分子中四个原子共面。
1．(2020·云南省禄丰县第一中学高二月考)下列各说法正确的是( )
A．分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定
B．元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素的原子间不能形成共价键
C．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°
D．H—O的键能为463 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463 kJ
答案 B
解析 分子中键长越短，键能越大，则分子越稳定，键长越长，键能越小，则分子越不稳定，A不正确；元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素都是典型的金属和非金属元素，所以形成的化学键是离子键，B正确；水分子的结构是V形，键角是105°，C不正确；H—O的键能为463 kJ·mol－1，18 g H2O即1 mol H2O分解成2 mol H和1 mol O时消耗的能量为2×463 kJ，故D错误。
2．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．乙烯分子中任意两个键的夹角约为120°
B．因为H—O的键能小于H—F的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱
C．H—F的键长是H—X(X＝F、Cl、Br、I)中最长的
D．碳碳三键和碳碳双键的键能分别是单键键能的3倍和2倍
答案 A
3．已知H—H的键能为436 kJ·mol－1，O==O的键能为497.3 kJ·mol－1，Cl—Cl的键能为
242.7 kJ·mol－1，N≡N的键能为946 kJ·mol－1，则下列叙述正确的是( )
A．N—N的键能为×946 kJ·mol－1≈315.3 kJ·mol－1
B．氮气分子中的共价键的键长比氢气分子中的短
C．氧气分子中氧原子是以共价单键结合的
D．氮气分子比氯气分子稳定
答案 D
解析 在N2分子中，N原子间以N≡N结合，其中有一个σ键和两个π键，但σ键的键能大于π键的键能，故A项错误；共价键的键长和成键原子的半径有关，由于原子半径r(H)
A．已知N—N的键能为193 kJ·mol－1，故氮氮三键的键能为193 kJ·mol－1×3
B．H—H的键能为436.0 kJ·mol－1，F—F的键能为157 kJ·mol－1，故F2比H2稳定
C．某元素原子最外层有1个电子，它跟卤素原子相结合时，所形成的化学键为离子键
D．N—H的键能为390.8 kJ·mol－1，其含义为断开1 mol N—H所吸收的能量为390.8 kJ
答案 D
解析 氮氮三键中π键比σ键牢固，故氮氮三键的键能大于193 kJ·mol－1×3；H—H的键能大于F—F的键能，故H2比F2稳定；某元素原子最外层有1个电子，可能为氢，也可能为碱金属，故与卤素结合时，可能形成共价键，也可能形成离子键。
5．已知某些共价键的键能、键长数据如表所示：
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能/(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 568 431.8 366 298.7 462.8
键长/pm 198 228 267 96
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能/(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长/pm 154 133 120 109 101
(1)下列推断正确的是 (填字母)。
A．热稳定性：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)在HX(X＝F、Cl、Br、I)分子中，键长最短的是 ，最长的是 ；O—O的键长 (填“大于”“小于”或“等于”)O==O的键长。
答案 (1)ACD (2)HF HI 大于
解析 (1)根据表中数据知，同主族元素从上至下气态氢化物的键能逐渐减小，热稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的热稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；H2O在常温下为液态，NH3在常温下为气态，则H2O的沸点比NH3的高，C项正确；还原性与得失电子能力有关，还原性：HI>HBr>HCl>HF，D项正确。
题组一 键参数的理解
1．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化学反应
C．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱
D．F2比O2更容易与H2反应
答案 B
解析 由于N2分子中存在三键，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，其氢化物中的化学键键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以热稳定性逐渐减弱；由于H—F的键能大于H—O的键能，所以二者相比较，更容易生成HF。
2．下列说法正确的是( )
A．在分子中，两个原子间的距离叫键长
B．非极性键的键能大于极性键的键能
C．键能越大，表示该分子越容易受热分解
D．H—Cl的键能为431 kJ·mol－1，H—I的键能为297 kJ·mol－1，这可说明HCl分子比HI分子稳定
答案 D
解析 形成共价键的两个原子的核间距为键长，A项不正确；键能的大小取决于成键原子的电负性，与键的极性无必然联系，B项不正确；键能越大，分子越稳定，C项不正确、D项正确。
3．下列单质分子中，键长最长，键能最小的是( )
A．H2 B．Cl2 C．Br2 D．I2
答案 D
解析 键长与原子的半径有关，原子半径越大，形成的分子的键长越长；键能与得失电子的难易有关，得电子越容易，键能越大。四种原子中，I的原子半径最大，且得电子最难，故D项正确。
4．关于键长、键能和键角，下列说法错误的是( )
A．键角是描述分子空间结构的重要参数
B．键长是形成共价键的两原子的核间距
C．键能：H—I＞H—Br＞H—Cl
D．键角的大小与键长、键能的大小无关
答案 C
解析 键角是描述分子空间结构的重要参数，如CO2中的2个C==O的键角为180°，故分子为直线形分子，A正确；键长是形成共价键的两个原子的核间距，B正确；键角的大小取决于成键原子轨道的夹角，D正确。
题组二 键参数的应用
5．H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g)??2HI(g) ΔH＝－a kJ·mol－1，下列说法正确的是( )
已知：(a、b、c均大于零)
A．H2、I2和HI分子中的化学键都是非极性共价键
B．断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a) kJ
C．相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)总能量小于2 mol HI (g)的总能量
D．向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量为2a kJ
答案 B
解析 HI分子中共价键是由不同种非金属元素形成的，属于极性共价键，A错误；反应热等于断键吸收的能量与成键放出的能量的差值，则－a＝b＋c－2x，解得x＝，所以断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a) kJ，B正确；该反应是放热反应，则相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)总能量大于2 mol HI (g)的总能量，C错误；该反应是可逆反应，则向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量小于2a kJ，D错误。
6．下列分子中键角由大到小的排列顺序是( )
①SO2 ②NH3 ③H2O ④CH4 ⑤CO2
A．⑤④①②③ B．⑤①④②③
C．④①②⑤③ D．③②④①⑤
答案 B
解析 ①SO2分子为V形结构，键角为120°；②NH3为三角锥形结构，键角为107°；③H2O为V形结构，键角为105°；④CH4为正四面体结构，键角为109°28′；⑤CO2为直线形结构，键角为180°。所以键角的大小顺序为CO2>SO2>CH4>NH3>H2O，所以B正确。
7．三氯化磷分子的空间结构不是平面正三角形，其理由叙述正确的是( )
A．PCl3分子中3个共价键的键角均相等
B．PCl3分子中P—Cl属于极性共价键
C．PCl3分子中3个共价键的键长均相等
D．PCl3分子中P—Cl的3个键角都是100.1°
答案 D
解析 PCl3分子若是平面正三角形，键角应为120°。
8.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吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N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分子中存在非极性键
C．N4分子中N—N的键角为109°28′
D．1 mol N4转变成N2将吸收882 kJ热量
答案 B
解析 N4是由氮元素组成的一种单质，不是新型的化合物，A错误；N4分子中氮原子与氮原子之间形成的是非极性键，B正确；N4分子是正四面体结构，键角是60°，C错误；已知断裂1 mol N—N吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N放出942 kJ热量，则N4(g)??2N2(g) ΔH＝6×167 kJ·mol－1－2×942 kJ·mol－1＝－882 kJ·mol－1，即该反应是放热反应，因此1 mol N4转变成N2将放出882 kJ热量，D错误。
9．对比以下几个反应式：Cl＋Cl―→Cl2 ΔH1＝－247 kJ·mol－1；
O＋O―→O2 ΔH2＝－493 kJ·mol－1；
N＋N―→N2 ΔH3＝－946 kJ·mol－1。
可以得出的结论是( )
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
答案 A
解析 成键释放出能量时，ΔH3最小，常温下氮气最稳定，A正确；常温下三种物质均为气体，与上述反应式无关，B错误；气体的密度与上述反应式无关，D错误。
10．下图为元素周期表前4周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是 ( )
A．W、R元素单质分子内都存在非极性键
B．X、Z元素都能形成双原子分子
C．第一电离能：X>Y>W
D．键长：X—H
解析 由元素在周期表中的位置可知，X为N、W为P、Y为S、R为Ar、Z为Br。白磷单质中存在非极性键，但稀有气体分子为单原子分子，分子中没有化学键，A错误；氮气、溴单质都是双原子分子，B正确；第一电离能应是N>P>S，C错误；原子半径：W>X，故键长：W—H>X—H，键长越短，键能越大，故键能：W—H
A．NH3＞NF3＞NCl3 B．NCl3＞NF3＞NH3
C．NH3＞NCl3＞NF3 D．NF3＞NCl3＞NH3
答案 C
解析 因电负性：F＞Cl＞H，故键角大小为NH3＞NCl3＞NF3。
12．(2020·德州高二检测)二氯化二硫(S2Cl2)，非平面结构，常温下是一种黄红色液体，有刺激性恶臭，熔点：－80 ℃，沸点：137.1 ℃。下列对于二氯化二硫叙述正确的是( )
A．二氯化二硫的电子式为
B．分子中既有极性键又有非极性键
C．分子中S—Cl的键长大于S—S的键长
D．分子中S—Cl的键能小于S—S的键能
答案 B
解析 S2Cl2分子中S原子之间形成1对共用电子对，Cl原子与S原子之间形成1对共用电子对，结合分子结构可知S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl，电子式为，故A错误；S2Cl2中Cl—S属于极性键，S—S属于非极性键，故B正确；同周期主族元素从左往右原子半径逐渐减小，所以氯原子半径小于硫原子半径，键长越短键能越大，所以分子中S—Cl的键长小于S—S的键长，S—Cl的键能大于S—S的键能，故C、D错误。
13．已知下列化学键的键能：
化学键 C—C N—N O—O O==O O—H S—H Se—H N—H As—H
键能/ (kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8 363.5 276 390.8 247
回答下列问题：
(1)过氧化氢不稳定，易发生分解反应2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)，利用键能数据计算该反应的反应热为 。
(2)O—H、S—H、Se—H的键能逐渐减小，原因是 ，据此可推测P—H的键能范围为 ＜P—H的键能＜ 。
(3)有机物是以碳骨架为基础的化合物，即碳原子间易形成C—C长链，而氮原子与氮原子间，氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链，原因是
。
答案 (1)－213.3 kJ·mol－1 (2)O、S、Se位于同一主族，原子半径逐渐增大，O—H、S—H、Se—H的键长逐渐变长，因而键能依次减小 247 kJ·mol－1 390.8 kJ·mol－1 (3)C—C的键能较大，较稳定，因而易形成C—C长链，而N—N、O—O的键能小，不稳定易断裂，因此难以形成N—N、O—O长链
解析 (1)反应2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)的反应热ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝(462.8×4＋142×2)kJ·mol－1－(462.8×4＋497.3)kJ·mol－1＝－213.3 kJ·mol－1。(2)O、S、Se位于同一主族，原子半径逐渐增大，导致O—H、S—H、Se—H的键长逐渐变长，键长越长，键能越小，所以O—H、S—H、Se—H的键能逐渐减小；N、P、As位于同一主族，原子半径逐渐增大，导致N—H、P—H、As—H的键长逐渐变长，N—H、P—H、As—H的键能依次减小，所以As—H的键能＜P—H的键能＜N—H的键能，即247 kJ·mol－1＜P—H的键能＜390.8 kJ·mol－1。(3)键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，分子越稳定，由表中数据可知，C—C的键能较大(347.7 kJ·mol－1)，易形成C—C长链，而N—N、O—O的键能较小(键能分别为193 kJ·mol－1、142 kJ·mol－1)，化学键不稳定，容易断裂，所以氮原子与氮原子间，氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链。
14．(1)碳和硅的有关化学键的键能如表所示，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) 347.7 413.4 351 226 318 452
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
。
②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是
。
(2)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的键能为159 kJ·mol－1，Cl—Cl的键能为242 kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F的平均键能为 kJ·mol－1。
答案 (1)①C—C和C—H的键能较大，较稳定，所形成的烷烃稳定；而硅烷中Si—Si和Si—H的键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成
②C—H的键能大于C—O的键能，C—H比C—O稳定；而Si—H的键能却远小于Si—O的键能，Si—H不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O
(2)172
解析 (2)根据焓变的含义可得242 kJ·mol－1＋3×159 kJ·mol－1－6×E(Cl—F)＝－313 kJ·mol－1，
解得Cl—F的平均键能E(Cl—F)＝172 kJ·mol－1。
15．根据氢气分子的形成过程示意图(如图)回答问题：
(1)H—H的键长为 ，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是 。
(2)下列说法正确的是 (填字母)。
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大
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)几种常见化学键的键能如下表：
化学键 Si—O H—O O==O Si—Si Si—C
键能/(kJ·mol－1) 460 464 498 176 x
请回答下列问题：
①比较Si—Si与Si—C的键能大小：x (填“>”“<”或“＝”)176。
②H2被称为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 ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为 。
答案 (1)74 pm ①⑤②③④
(2)BC
(3)①> ②121 500 kJ 990 kJ
解析 (1)可以直接从题图上有关数据得出，H—H的键长为74 pm；体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。(2)氢气分子中含有1个σ键，A错；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，B正确；④已经达到稳定状态，C正确；氢气分子中含有一个非极性共价键，D错。(3)①Si—Si的键长比Si—C的键长长，则Si—Si的键能比Si—C的键能小。②由题图可知H—H的键能为436 kJ·mol－1，每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为× (464 kJ·mol－1×2－436 kJ·mol－1－498 kJ·mol－1×)＝121 500 kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为460 kJ·mol－1×4 mol－498 kJ·mol－1×1 mol－176 kJ·mol－1×
2 mol＝990 kJ。