2023春高中化学选择性必修2 （人教版2019）第二章第一节 共价键 第2课时 键参数——键能、键长与键角 课时练（含答案）

第2课时　键参数——键能、键长与键角
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
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
3．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
题组二　键参数的应用
4．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)的总能量小于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
5．下列性质能用共价键的键能大小解释的是(　　)
A．稳定性：HCl>HI B．密度：HI>HCl
C．沸点：HI>HCl D．还原性：HI>HCl
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
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°
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
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
10．如图为元素周期表前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—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
12．二氯化二硫(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
13．(2022·金华第一中学高二期中)分析下表数据，下列有关说法错误的是(　　)
化学键 O—O O==O N—N N==N N≡N
键能/ (kJ·mol－1) 142 497.3 193 418 948
化学键 C—C C==C C≡C C—H H—H
键能/ (kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 436
A.N2不能发生加成反应是因为其中的π键比σ键更稳定
B．CH2==CH2(g)＋H2(g)===CH3CH3(g)　ΔH＝－123.5 kJ·mol－1
C．由表中数据可知，H—H比C—H稳定
D．键长：C—C>C==C>C≡C；同样的：N—N>N==N>N≡N
14．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_____________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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________。
第2课时　键参数——键能、键长与键角
1．B　[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．D　3.C
4．B　[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)的总能量大于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。]
5．A　[HCl与HI都是共价化合物，H—Cl的键能大于H—I，因此HCl的稳定性大于HI，A正确；物质的密度和沸点与化学键的键能大小无关，B、C错误；元素非金属性越强，对应的简单气态氢化物的还原性越弱，与化学键的键能大小无关，D错误。]
6．B　[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．D　8.B　9.A
10．B　[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．C
12．B　[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．A　[氮气分子中两个氮原子间是N≡N。N—N的键能为193 kJ·mol－1，N≡N的键能为948 kJ·mol－1，远大于N—N键能的3倍，说明N2中的π键比σ键更稳定，加成反应需要断裂π键，所以氮气难以发生加成反应，但N2不是不能发生加成反应，故A错误；在反应CH2==CH2(g)＋H2(g)===CH3CH3(g)中，可以用反应物的总键能减去生成物的总键能计算反应热，即ΔH＝4×413.4 kJ·mol－1＋615 kJ·mol－1＋436 kJ·mol－1－6×413.4 kJ·mol－1－347.7 kJ·mol－1＝－123.5 kJ·mol－1，故B正确；键能越大，键长越短，所以键长：C—C>C==C>C≡C；同样的：N—N>N==N>N≡N，故D正确。]
14．(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。
15．(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。