专题3第三单元　共价键　共价晶体课时2　共价键键能与化学反应的反应热　共价晶体 课后练 （含解析）

课时2　共价键键能与化学反应的反应热　共价晶体
1. 下列说法中，不正确的是(　　)
A. 金属元素与非金属元素也可能形成共价键
B. 成键原子间原子轨道重叠的愈多，共价键愈牢固
C. 对双原子分子来说，键能愈大，含有该键的分子愈稳定
D. 键长愈长，化学键愈牢固
2. (2021·南菁高级中学质检)下列比较不正确的是(　　)
A. 熔点由高到低：生铁<纯铁
B. 硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
C. 熔点由高到低： Na＞Mg＞Al
D. 晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI
3. 二氧化硅晶体是立体的网状结构，其结构如图所示。关于二氧化硅的下列说法中，不正确的是(　　)
A. 晶体中Si、O原子个数比为1∶2
B. 晶体中最小原子环上的原子数为8
C. 晶体中最小原子环上的原子数为12
D. 晶体中Si、O原子最外层都满足8电子稳定结构
4. (2020·淄博淄川中学月考)下列说法正确的是(　　)
A. 金刚石晶体中的最小环由6个碳原子构成
B. AlCl3晶体属于共价晶体
C. 1 mol SiO2晶体中含2 mol Si—O键
D. 金刚石化学性质稳定，即使在高温下也不会和O2反应
5. 下表是某些共价晶体的熔点和硬度：
共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅
熔点/℃ 3 900 3 000 2 700
硬度 10 9.5 9.5
共价晶体 石英 硅 锗
熔点/℃ 1 710 1 410 1 211
硬度 7 6.5 6.0
分析表中的数据，判断下列叙述正确的是(　　)
①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高　②构成共价晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越高　③构成共价晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大　④构成共价晶体的原子的半径越小，晶体的硬度越大
A. ①② B. ③④ C. ①③ D. ②④
6. 下表列出常温下部分化学键的键能：
化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl
键能/ (kJ·mol－1) 460 360 436 431
化学键 Si—Si Si—C Cl—Cl
键能/ (kJ·mol－1) 176 347 243
据此判断下列说法正确的是(　　)
A. 表中最稳定的共价键是Si—Si
B. Cl2(g)―→2Cl(g)　ΔH＝－243 kJ·mol－1　
C. H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) 　　ΔH＝－183 kJ·mol－1
D. 根据表中数据能计算出SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(l)的ΔH
7. (2021·礼嘉中学阶段调研)下列有关金刚石晶体和二氧化硅晶体(如图所示)的叙述正确的是(　　)
　　　　　　　　　　　　
A. 金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体
B. 金刚石晶胞中含有6个碳原子
C. 60g SiO2晶体中所含共价键数目为6NA(NA是阿伏加德罗常数的值)
D. 金刚石晶体熔化时破坏共价键，二氧化硅晶体熔化时破坏分子间作用力
8. 科学家成功研制成了一种新型的碳氧化物，该化合物晶体与SiO2的晶体的结构相似，晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的空间网状结构。下列对该晶体的叙述错误的是(　　)
A. 该晶体是共价晶体
B. 该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2
C. 该晶体中碳原子数与C—O键数之比为1∶2
D. 该晶体中最小的环由12个原子构成
9. 氮化碳结构如图，其中β氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法中，不正确的是(　　)
A. 氮化碳属于共价晶体
B. 氮化碳中碳显－4价，氮显＋3价
C. 氮化碳的化学式为C3N4
D. 每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连
10. (2020·禄丰县一中月考)下列各项说法中，正确的是(　　)
A. 分子中键能越高，键长越长，则分子越稳定
B. 元素周期表中的ⅠA族(除H外)和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
11. 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. 键长：W—HW—H
D. 键长：X—H12. 已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法不正确的是(　　)
A. 该晶体属于共价晶体，其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固
B. 该晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子
C. 该晶体与金刚石相似，碳原子个数与碳氮键个数之比为1∶2
D. 该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构
13. 碳和硅的有关化学键键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键 C—C C—H C—O
键能 (kJ·mol－1) 356 413 336
化学键 Si—Si Si—H Si—O
键能 (kJ·mol－1) 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_______________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2) SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3) 根据题目中所给信息，你可以判断硅单质与二氧化硅晶体的熔点和硬度大小吗？
14. Ⅰ. 已知氢分子的形成过程示意图如图所示，请据图回答问题。
(1) H—H键的键长为________，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是____________________。
(2) 下列说法正确的是________(填字母)。
A. 氢分子中含有一个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. 氢分子中含有一个极性共价键
Ⅱ. 几种常见化学键的键能如下表所示。
化学键 Si—O H—O O===O
键能/(kJ·mol－1) 452 462.8 497.3
化学键 Si—Si Si—C
键能/(kJ·mol－1) 226 X
请回答下列问题：
(3) 试比较Si—C键与Si—Si键的键能大小：X________(填“>”“<”或“＝”)226 kJ·mol－1。
(4) H2被认为是21世纪人类最理想的燃料，而又有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”等观点。结合Ⅰ中图像，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________(已知1 mol Si中含有2 mol Si—Si键，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键)。
15. 已知某些共价键的键能如下表，试回答下列问题：
共价键 键能/(kJ·mol－1)
H—H 436
Cl—Cl 242.7
C—H 413.4
共价键 键能/(kJ·mol－1)
O—H 462.8
N≡N 946
H—Cl 431.8
(1) H—H键的键能为什么比Cl—Cl键的键能大？
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2) 已知H2O在2 000 ℃时有5%的分子分解，而CH4在1 000 ℃时可能完全分解为C和H2，试解释其中的原因。
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3) 试解释氮气为什么能在空气中稳定存在。
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
16. 单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据，回答下列问题：
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/K ＞3 823 1 683 2 573
沸点/K 5 100 2 628 2 823
硬度 10 7.0 9.5
(1) 晶体硼的晶体类型属于________晶体，理由是__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2) 已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图)，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有1个B原子。通过观察图形及推算，此晶体结构单元由________个B原子组成。
课时2　共价键键能与化学反应的反应热 共价晶体
1. D　解析：金属原子与非金属原子之间的化学键可能是离子键，如氯化钠，也可能是共价键，如氯化铝，A正确；原子轨道重叠越多，电子在核间出现的概率就越大，所形成的共价键就越牢固，B正确；键能越大，断裂时吸收的能量越多，则越难以断裂，分子越稳定，C正确；共价键的键长越短，键能越大，键越牢固，键长越长，化学键越不牢固，D错误。
2. C　解析：生铁为合金，熔点比纯铁低，A正确；共价晶体中，共价键越短，共价键越强，硬度越大，碳原子半径小于硅原子，则硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅，B正确；金属离子的电荷越大、半径越小，其熔点越大，则熔点由高到低为Al＞Mg＞Na，C错误；离子晶体中离子半径越小，晶格能越大，则晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，D正确。
3. B　解析：硅原子占有与其成键的每一个氧原子的，完全占有的氧原子数为4×＝2，则晶体中Si、O原子个数比为1∶2，A正确；观察结构示意图，可知晶体中最小原子环上的原子数为12，B错误，C正确；晶体中，每个Si原子形成四个共价键后达到了8电子稳定结构，每个氧原子形成2个共价键后达到了8电子稳定结构，D正确。
4. A　解析：金刚石是共价晶体，原子间以共价键相结合，形成三维的空间网状结构，最小的环上有6个碳原子，A正确；AlCl3熔、沸点较低，其晶体属于分子晶体，B错误；1个硅原子与周围4个氧原子形成4个Si—O键，而1个氧原子能形成2个Si—O键，1 mol SiO2晶体有1 mol硅原子和2 mol氧原子，含有Si—O键的物质的量为4 mol，C错误；金刚石为碳元素形成的单质，高温下与O2反应，D错误。
5. D　解析：共价晶体的熔点和硬度与构成共价晶体的原子间的共价键键能有关，而原子间的共价键键能与原子半径的大小有关，共价晶体的熔点与原子种类多少无关，①错误；共价晶体的熔点与构成共价晶体的原子间的共价键键能有关，构成共价晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越高，②正确；构成共价晶体的原子的半径越大，键长越长，共价键键能越小，晶体的硬度越小，③错误，④正确；故选D。
6. C　解析：键能越大形成的化学键越稳定，表中键能最大的是Si—O键，最稳定的共价键是Si—O键，A错误；氯气变化为氯原子吸热等于氯气中断裂化学键需要的能量，Cl2(g)―→2Cl(g)　ΔH＝243 kJ·mol－1 ，B错误；依据键能计算，反应焓变＝反应物键能总和－生成物键能总和，ΔH＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－183 kJ·mol－1，C正确；HCl(g)===HCl(l)的ΔH未告知，故无法计算SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(l)的ΔH，D错误。
7. A　解析：金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体，A正确；金刚石的晶胞中含有碳原子数为8×＋6×＋4＝8个，B错误；60 g SiO2晶体的物质的量为1 mol，1 mol Si原子与4 mol O 原子形成4 mol硅氧键，1 mol O原子与2 mol Si原子形成2 mol硅氧键，故1 mol SiO2中含4 mol硅氧键，即共价键数为4NA，C错误；二氧化硅晶体属于共价晶体，熔化时破坏共价键，D错误。
8. C　解析：该化合物晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的空间网状结构，则该化合物晶体中不存在分子，属于共价晶体，A正确；晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，每个氧原子和2个碳原子以共价单键相结合，所以碳、氧原子个数比为1∶2，B正确；该晶体中每个碳原子形成4个C—O共价键，所以C原子与C—O键数目之比为1∶4，C错误；该晶体中最小的环由6个碳原子和6个氧原子构成，D正确。
9. B　解析：根据β氮化碳硬度超过金刚石晶体判断，氮化碳属于共价晶体，A正确；氮的非金属性大于碳的非金属性，氮化碳中碳显＋4价，氮显－3价，B错误；氮化碳的化学式为C3N4，每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连，C、D正确。
10. B　解析：分子中键长越短，键能越高，则分子越稳定，键长越长，键能越低，则分子越不稳定，A错误；元素周期表中的ⅠA族(除H外)和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错误；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，D错误。
11. 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。白磷分子中存在非极性键，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；原子半径：W>Y，故键长：W—H>Y—H，电负性：WW—H，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—H12. C　解析：C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，则该晶体属于共价晶体，其化学键比金刚石更牢固，A正确；C的最外层有4个电子，因此一个碳原子连接4个N原子，N的最外层有5个电子，因此一个N原子连接3个C原子，B正确；根据以上分析可知该晶体中碳原子个数与碳氮键个数之比为1∶4，C错误；构成该晶体的微粒间只以单键结合，每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子，则晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构，D正确。
13. (1) C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成
(2) C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键
(3) 硅单质的硬度和熔点小于二氧化硅晶体。
14. (1) 74 pm　①⑤②③④　(2) BC
(3) >　(4) 120 475 kJ　858.7 kJ
解析：(1) 可以直接从题中读出有关数据，H—H键的键长为74 pm；体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。(2) 氢分子中含有一个σ键，A错误；核间距逐渐减小时，两个氢原子的原子轨道会相互重叠，导致电子在核间出现的概率增大，B正确；④已经达到稳定状态，当改变构成氢分子的两个氢原子的核间距时，必须消耗外界的能量，C正确；氢分子中含有一个非极性共价键，D错误。(3) Si—Si键的键长比Si—C键的键长长，Si—Si键的键能比Si—C键的键能小。(4) H—H键的键能为436 kJ·mol－1，每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为1 000 g÷2 g·mol－1×(462.8 kJ·mol－1×2－436 kJ·mol－1－497.3 kJ·mol－1×)＝120 475 kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为452 kJ·mol－1×4 mol－497.3 kJ·mol－1×1 mol－226 kJ·mol－1×2 mol＝858.7 kJ。
15. (1) H原子的半径比Cl原子的半径小，故H—H键的键长比Cl—Cl键的键长短，H—H键的键能比Cl—Cl键的键能大
(2) H—O键的键能比H—C键的键能大，故H2O比CH4稳定
(3) N2分子中存在氮氮三键，键能大，结构稳定，故氮气能在空气中稳定存在
16. (1) 共价　晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间，而金刚石和晶体硅均为共价晶体，B与C相邻且与Si处于对角线位置，也应为共价晶体　(2) 12
解析：(2) 每个三角形的顶点被5个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到，每个三角形中有3个这样的点，且晶体B中有20个这样的三角形，因此，晶体B中这样的顶点(B原子)有×20＝12个。