2024鲁教版高中化学选择性必修2同步练习题--第1节 共价键模型（含解析）

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2024鲁教版高中化学选择性必修2同步
第2章　微粒间相互作用与物质性质
第1节　共价键模型
基础过关练
题组一　　共价键的形成与特征
1.(2022山东济宁检测)下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是(　　)
A.H2O2(过氧化氢):H—O O—H
B.N2H4(肼):
C.C2H5SH(乙硫醇):
D.SiHCl3(三氯氢硅):
2.(2022安徽马鞍山第二中学月考)氢气分子的形成过程示意图如下:
下列说法不正确的是(　　)
A.在①~⑤中,体系能量由高到低的顺序是①>②>⑤>③>④
B.由①到④,电子在核间出现的概率增大
C.由④到⑤,必须吸收外界的能量
D.氢原子的s轨道形成共价键时没有方向性
题组二　　极性键、非极性键
3.下列物质中含有非极性共价键的是(　　)
A.CO2　　 B.F2
C.MgCl2　　D.HClO
4.气体分子中的极性键在红外线的照射下,易像弹簧一样做伸缩和弯曲运动,从而产生热量而造成温室效应。下列不属于温室气体的是(　　)
A.N2　　 B.N2O
C.CH4　　D.CO2
5.(2022北京第十中学期末)下面是甲烷与氯气在光照条件下的反应,下列有关说法正确的是　(　　)
A.反应过程中氯气分子中极性键断裂
B.甲烷分子中存在非极性键
C.反应中有极性键的断裂和形成
D.该反应是复分解反应
题组三　　σ键和π键
6.具有下列电子排布式的原子中,不能形成π键的是(　　)
A.1s22s22p63s23p4　　B.1s22s22p3
C.1s22s22p63s1　　D.1s22s22p2
7.(2023安徽合肥八中质量调研)下列关于σ键和π键的说法中,不正确的是(　　)
A.σ键和π键能同时存在于同一个分子中
B.σ键是原子轨道“头碰头”重叠形成的,π键是原子轨道“肩并肩”重叠形成的
C.1个乙烯分子中含有5个σ键和1个π键
D.H2分子中只存在σ键,N2分子中只存在π键
8.(2022天津河西统考)下列反应能说明σ键比π键牢固的是(　　)
A.CH4+Cl2 CH3Cl+HCl
B.CH2 CH2+Br2 CH2BrCH2Br
C.2H2+O2 2H2O
D.H2+Cl2 2HCl
9.(2022山东聊城一中月考)下列分子中存在的共价键类型完全相同的是(　　)
A.CH4与NH3　　B.C2H6与C2H4
C.H2与Cl2　　D.Cl2与N2
10.(2023河北邢台二中期末)下列关于σ键和π键的说法中错误的是(　　)
A.s-s σ键与s-p σ键的电子云形状的对称性相同
B.所有的σ键的强度都比π键的大
C.H原子只能形成σ键而O原子可以形成σ键和π键
D.在H2O2中只有σ键没有π键
11.(2023黑龙江大庆实验中学期末)在N2F2分子中,所有原子均满足8电子稳定结构,则一个N2F2分子中(　　)
A.仅有σ键
B.有三个σ键,两个π键
C.有两个σ键,两个π键
D.有三个σ键,一个π键
12.石灰氮(CaCN2)是一种氮肥,与土壤中的H2O反应生成氰胺(),氰胺可进一步转化为尿素[CO(NH2)2]。下列有关说法正确的是(　　)
A.H2O的电子式为H+[····]2-H+
B.1个分子中含3个σ键
C.分子中σ键与π键的个数之比为2∶1
D.已知CO(NH2)2中含有CO键,1个CO(NH2)2分子中含有2个π键
13.某有机化学试剂(如图所示)常用于制备磺胺类药物、抗癌药等。下列有关说法正确的是　(　　)
A.该分子中存在极性键和非极性键
B.该分子中C、N之间形成的共价键,共用电子对偏向N原子
C.分子内σ键与π键数目之比为1∶1
D.分子中所有原子共面
14.元素周期表前四周期A、B、C、D、E五种元素,A元素的原子最外层电子排布式为ms1;B元素的原子价电子排布式为ns2np2;C元素位于第二周期且原子中p能级与s能级电子总数相等;D元素原子的M电子层的p能级中有3个未成对电子;E元素原子有五个未成对电子。
(1)E元素原子的价电子排布式是　　　　　　　,在元素周期表中的位置是　　　　　　,其最高价氧化物的化学式是　　　。
(2)C基态原子的轨道表示式为　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　, 若A为非金属元素,则按原子轨道的重叠方式,A与C形成的化合物中的共价键属于　　　键(填“σ”或“π”)。
(3)当n=3时,B与C形成的化合物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　。
(4)若A元素的原子最外层电子排布式为2s1,B元素的基态原子价电子排布式为3s23p2,A、B、C、D四种元素的电负性由大到小的顺序是　　　　　　　　　(用元素符号表示)。
题组四　　键参数及其对物质性质的影响
15.(2022浙江宁波咸祥中学期中)下列说法正确的是(　　)
A.已知C—C键的键能为345.6 kJ·mol-1,故键的键能为345.6 kJ·mol-1×3
B.H—H键的键能为436 kJ·mol-1,F—F键的键能为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键的键能为391 kJ·mol-1,其含义为断裂1 mol N—H键所吸收的能量为391 kJ
16.(2022山东泰安阶段检测)能说明BF3分子中的4个原子在同一平面的是(　　)
A.B—F键之间夹角为120°
B.B—F键为σ键
C.3个B—F键的键能相同
D.3个B—F键的键长相等
17.(2023山东菏泽一中质检)下列比较错误的是　(　　)
A.离子半径:Li+>H-
B.键能:C—C>C—Si
C.键长:N—N>NN
D.H2O与CH4分子中的键角:CH4>H2O
18.下列有关共价键的键参数的说法不正确的是　(　　)
A.CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大
B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长
C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小
D.分子中共价键的键能越大,分子的熔、沸点越高
19.(经典题)已知几种共价键的键能如下:
化学键 H—N Cl—Cl H—Cl
键能/ (kJ·mol-1) 391 946 243 431
下列说法错误的是(　　)
A.键能:>N N>N—N
B.H(g)+Cl(g)HCl(g)　ΔH=-431 kJ·mol-1
C.1 mol气态氯原子的能量低于0.5 mol Cl2的能量
D.2NH3(g)+3Cl2(g) N2(g)+6HCl(g)　 ΔH=-457 kJ·mol-1
20.(经典题)据李时珍《本草纲目》记载:“柳叶煎之,可疗心腹内血、止痛,治疥疮”,利用现代技术,人们从自然界的柳叶中提取出了一种重要的化学物质水杨酸(结构如图),并用它来合成止痛药阿司匹林。下列对水杨酸的结构分析不正确的是(　　)
A.水杨酸分子中CO键的键长小于C—O键的键长
B.水杨酸分子中苯环上碳碳键的键能是碳碳单键键能的两倍
C.水杨酸分子中的所有C原子一定位于同一个平面上
D.水杨酸分子中苯环上碳碳键的键角比水分子中氢氧键的键角大
21.(1)防晒霜是指添加了能阻隔或吸收紫外线的防晒剂来达到防止肌肤被晒黑、晒伤的化妆品。有研究表明分子结构中含有π键的物质能吸收紫外线,日常生活中用的防晒霜的成分中包含对氨基苯甲酸()或羟基丙酮(),它们能防晒的原因是　　　　　　　　　　　　　　。
(2)在大气中存在一种潜在的温室气体SF5—CF3,该气体分子中含有　　　　(填“σ键”或“π键”)。
(3)元素的非金属性N>P,为什么N2的化学性质非常稳定,而白磷(P4)的化学性质非常活泼 说明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
能力提升练
题组一　　共价键类型的判断
1.(2023广东华南师大附中月考,)下列物质的分子中既有σ键又有π键,并含有非极性键的是　(　　)
①NH3　②N2　③H2O　④HCl　⑤C2H4　⑥C2H2
A.②⑤⑥　　B.①②⑤⑥
C.②③④　　D.②④⑥
2.(经典题)一种新型电池的电解质是由短周期主族元素组成的化合物,其结构如图所示。其中元素W、X、Y、Z处于元素周期表的同一周期,Y原子的最外层电子数是X原子次外层电子数的3倍。下列叙述错误的是(　　)
A.原子半径:WB.简单氢化物的热稳定性:WC.W和X组成的XW3分子中含极性键
D.Y和Z组成的ZY2分子中σ键和π键数目之比为1∶1
3.设NA为阿伏加德罗常数的值,回答下列问题:
(1)1 mol CO2中含有的σ键数目为　　　　,π键数目为　　　　。
(2)已知CO、CN-与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为　　　　。
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼可用作火箭燃料,燃烧时发生反应:N2O4(l)+2N2H4(l)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 038.7 kJ·mol-1,若该反应中有4 mol N—H键断裂,则形成的π键有　　　mol。
(4)CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是　　　　　　。
题组二　　键参数及其应用
4.(2022山东期末,)对比以下几个反应式:
H(g)+H(g) H2(g)　ΔH1=-436 kJ/mol;
O(g)+O(g) O2(g)　ΔH2=-493 kJ/mol;
Cl(g)+Cl(g) Cl2(g)　ΔH3=-247 kJ/mol;
N(g)+N(g) N2(g)　ΔH4=-946 kJ/mol。
则下列叙述正确的是(　　)
A.N—N键的键能为×946 kJ/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
5.(2022安徽蚌埠第三中学阶段测试)氰气的分子式为(CN)2,结构式为,其化学性质与卤素单质相似。下列叙述不正确的是　(　　)
A.键的键能大于键的键能
B.1个(CN)2分子中含有3个σ键和2个π键
C.键的键长比键的键长短
D.(CN)2能与NaOH溶液反应
6.(2022安徽滁州月考)三硫化四磷(P4S3)是黄绿色针状晶体,易燃、有毒,分子结构之一如图所示。下列有关P4S3的说法不正确的是(　　)
A.分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构
B.P4S3中硫元素为-2价,磷元素为+3价
C.分子中P—P键的键长比S—P键的键长长
D.分子中存在极性键与非极性键
答案与分层梯度式解析
第2章　微粒间相互作用与物质性质
第1节　共价键模型
基础过关练
1.A 2.A 3.B 4.A 5.C 6.C 7.D 8.B
9.A 10.B 11.D 12.C 13.B 15.D 16.A 17.A
18.D 19.C 20.B
1.A　由共价键的饱和性知C、Si均形成4个共价键,H、Cl形成1个共价键,N形成3个共价键,O、S均形成2个共价键。A项中每个氧原子形成3个共价键,与共价键的饱和性不相符。
2.A　根据图中的纵坐标分析,体系能量由高到低的顺序是①>⑤>②>③>④,A错误;由①到④,氢原子的核间距减小,两原子逐渐接近,它们的原子轨道会相互重叠,电子在核间出现的概率增大,B正确;体系能量⑤>④,由④到⑤,必须吸收外界的能量,C正确;s轨道是球形对称的,形成共价键时不存在方向性,D正确。
3.B　A项,CO2中碳原子和氧原子之间存在极性共价键;B项,F2中只有F—F非极性键;C项,MgCl2中只存在镁离子和氯离子之间的离子键;D项,HClO中只存在极性共价键;故选B。
4.A　A项,N2中N与N形成非极性共价键,不含极性键,N2不属于温室气体。B项,N2O中N与O形成极性共价键;C项,CH4中C与H形成极性共价键;D项,CO2中C与O形成极性共价键;N2O、CH4、CO2均为温室气体。
5.C　
,
A、B错误,C正确;该反应是取代反应,D错误。
6.C　根据电子排布式可知四种原子分别是S、N、Na、C,其中Na是活泼金属,在化学反应中易失去最外层的一个电子,形成离子键,而π键是共价键的一种,S、N、C均能形成π键。
7.D　σ键和π键能同时存在于同一个分子中,如1个N2分子中含有1个σ键和2个π键,故A正确;σ键是原子轨道“头碰头”重叠形成的,π键是原子轨道“肩并肩”重叠形成的,故B正确;单键为σ键,1个双键中有1个σ键和1个π键,乙烯分子的结构式为,则1个乙烯分子中含有5个σ键和1个π键,故C正确;H2分子中只存在σ键,1个N2分子中含有1个σ键和2个π键,故D不正确。
8.B　 一个碳碳双键中含有一个σ键和一个π键,CH2 CH2和Br2发生加成反应时π键断裂,说明σ键比π键牢固。
9.A　A项,CH4和NH3分子中的键都是s-p σ键;B项,C2H6分子中只存在σ键,而C2H4分子中存在σ键和π键;H2分子中的键为s-s σ键,Cl2分子中的键为p-p σ键,N2分子中存在σ键和π键,C、D项不符合题意。
10.B　s-s σ键与s-p σ键都是轴对称,所以s-s σ键与s-p σ键的电子云形状的对称性相同,故A正确; σ键的强度不一定比π键的大,如N2中σ键的强度比π键的小,故B错误;氢原子的1s轨道只有1个未成对电子,只能形成σ键,氧原子的2p轨道有2个未成对电子,可以形成σ键和π键,故C正确;H2O2分子中只有单键,即只有σ键没有π键,故D正确。
11.D　由题意可知,在N2F2分子中,所有原子均满足8电子稳定结构,其结构式应为F—NN—F,两个氮原子以双键相连,一个双键中含一个σ键、一个π键,氮、氟原子之间是单键,为σ键,所以一个N2F2分子中含三个σ键,一个π键,故选D。
12.C　H2O是共价化合物,电子式为H×·×·H,A错误;单键都是σ键,1个三键中含有1个σ键,则1个分子中含4个σ键,B错误;1个分子中含4个σ键和2个π键,故σ键与π键的个数之比为2∶1,C正确;1个CO(NH2)2分子中只有1个双键,其余为单键,故1个CO(NH2)2分子中含有1个π键,D错误。
13.B　该分子中只存在极性键,A错误;N的电负性大于C,该分子中C、N之间形成的共价键,共用电子对偏向N原子,B正确;1个该分子中含4个σ键,含2个π键,故分子内σ键与π键数目之比为2∶1,C错误;分子内存在氨基,分子中所有原子不可能共面,D错误。
14.答案　(1)3d54s2　第四周期第ⅦB族　Mn2O7　
(2)
↑↓
↑↓
↑↓ ↑ ↑
　 σ
(3)SiO2+2OH- Si+H2O
(4)O>P>Si>Li
解析　元素周期表前四周期A、B、C、D、E五种元素,A元素的原子最外层电子排布式为ms1,A位于ⅠA族,可能为H、Li、Na、K中的一种;B元素的基态原子价电子排布式为ns2np2,B位于ⅣA族,B可能为C、Si或Ge;C元素位于第二周期且原子中p能级与s能级电子总数相等,电子排布式为1s22s22p4,C为O元素;D元素原子的M电子层的p能级中有3个未成对电子,电子排布式为1s22s22p63s23p3,D为P元素;E元素原子有五个未成对电子,E位于第四周期,电子排布式应为1s22s22p63s23p63d54s2,E为Mn。
(1)E为Mn元素,其价电子排布式是3d54s2,在元素周期表中位于第四周期第ⅦB族,其最高价为+7价,则Mn元素的最高价氧化物的化学式是Mn2O7。
(2)C为O元素,基态O原子的核外电子总数为8,其轨道表示式为
↑↓
↑↓
↑↓ ↑ ↑
;
若A为非金属元素,则A为H,按原子轨道的重叠方式,A与C形成的化合物中只含共价单键,共价单键属于σ键。
(3)n=3时,B为Si元素,O、Si形成的化合物为二氧化硅,二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水,该反应的离子方程式为SiO2+2OH- Si+H2O。
(4)若A元素的原子最外层电子排布式为2s1,则A为Li,B元素的原子价电子排布式为3s23p2,则B为Si,C为O、D为P,元素非金属性越强,电负性越大,则A、B、C、D四种元素的电负性由大到小的顺序是O>P>Si>Li。
15.D　由于1个键中含有1个σ键、2个π键,σ键与π键的键能不同,故键的键能不为C—C键键能的3倍,A错误;分子中共价键的键能越大,分子越稳定,B错误;该元素可能为氢元素或碱金属元素,故可形成共价键或离子键,C错误;根据键能的定义可判断,D正确。
16.A　BF3分子中键角均为120°,BF3分子中的4个原子共面且构成平面三角形。
17.A　电子层结构相同,核电荷数越大半径越小,则离子半径:H->Li+,故A错误;碳的原子半径小于硅,键长:C—Si>C—C,所以键能:C—C
>C—Si,故B正确;键长:N—N>NN,故C正确;H2O的键角为104.5°,CH4的键角为109°28',所以键角:CH4>H2O,故D正确。
18.D　CH4、C2H4、CO2的键角分别为109°28'、120°、180°,依次增大,A正确;因为F、Cl、Br的原子半径依次增大,故与H原子形成共价键的键长依次增长,B正确;O、S、Se的原子半径依次增大,故与H原子形成共价键的键长依次增长,键能依次减小,C正确;分子的熔、沸点与共价键的键能无关,D错误。
19.C　键长:三键<双键<单键,通常键长越短,键能越大,所以键能:>N N>N—N,A正确;原子与原子之间形成化学键放出能量,H(g)+Cl(g) HCl(g)　ΔH=-431 kJ·mol-1,B正确;1 mol气态氯原子形成0.5 mol Cl2放出能量,则1 mol气态氯原子的能量高于0.5 mol Cl2的能量,C错误;2NH3(g)+3Cl2(g) N2(g)+6HCl(g)　ΔH=6E(N—H)+3E(Cl—Cl)-E()-6E(H—Cl)=-457 kJ·mol-1,D正确。
易错警示　一般双键中σ键的键能大于π键的键能。不同共价键的强弱不同,σ键的键能不同,π键的键能也不同;有些物质中π键的键能比σ键的键能大。
20.B　CO键的键能大于C—O键,则CO键的键长小于C—O键,A项正确;水杨酸分子中苯环上碳碳键的键能介于碳碳单键和碳碳双键之间,键能比碳碳单键的两倍小,B项错误;根据水杨酸的结构可知水杨酸分子中所有的C原子在同一平面上,C项正确;水杨酸分子中苯环上碳碳键的键角为120°,水分子中氢氧键的键角为104.5°,D项正确。
21.答案　(1)分子中含有π键,能够有效吸收紫外线
(2)σ键
(3)N2分子中存在键,键键能大,破坏键需要很高的能量;而白磷分子中的P—P键的键能较小,化学性质较活泼
解析　(1)对氨基苯甲酸和羟基丙酮中均含有,中含有π键,含有π键的物质能吸收紫外线。
(2)SF5—CF3分子中只有共价单键,则分子中只有σ键。
能力提升练
1.A 2.B 4.D 5.B 6.B
1.A　①NH3分子中只有N—H极性键;②N2分子中含有氮氮三键,为非极性键,既有σ键又有π键;③H2O分子中只有O—H极性键;④HCl分子中只有H—Cl极性键;⑤C2H4分子中含有碳碳双键,为非极性键,既有σ键又有π键;⑥C2H2分子中含有碳碳三键,为非极性键,既有σ键又有π键;故选A。
2.B　Y原子的最外层电子数是X原子次外层电子数的3倍,则Y是O元素;W、X、Y、Z处于元素周期表的同一周期,根据化合物的结构可知,每个Z形成4个共价键,则Z是C元素;每个W形成1个共价键,则W是F元素;X形成4个共价键,其中X和W形成了配位键(将在本章第3节学习),则X是B元素。电子层数相同,主族元素的原子半径随原子序数的增大而减小,原子半径F3.答案　(1)2NA　2NA　(2)1∶2　(3)3　(4)HF>H2O>NH3>CH4
解析　(1)CO2的结构式是OCO,1个二氧化碳分子中有2个碳氧双键,一个双键中有1个σ键和1个π键,则1 mol CO2中含有的σ键数目为2NA,π键数目为2NA。
(2)N2的结构式是,一个键中含1个σ键和 2个π键,已知CO、CN-与N2结构相似,则CO分子内σ键与π键个数之比为1∶2。
(3)N2的结构式为,一个键中有1个σ键和2个π键,产物中只有N2中含有π键;1个肼(N2H4)分子中含有4个N—H键,肼燃烧时发生反应:N2O4(l)+2N2H4(l)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 038.7 kJ·mol-1,若该反应中有4 mol N—H键断裂,则消耗1 mol N2H4,生成1.5 mol N2,形成的π键有3 mol。
(4)同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,原子吸引电子的能力增强,所以CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是HF>H2O>NH3>CH4。
4.D　一个键中含有一个σ键和两个π键,N—N键为σ键,键的键能不等于N—N键键能的3倍,A错误;氢原子的半径小,键的键长比H—H键的键长长,B错误;O2分子中氧原子间以共价双键结合,C错误;键能越大,分子越稳定,N2分子中共价键的键能比Cl2分子的大,则N2分子比Cl2分子稳定,D正确。
5.B　原子半径:N6.B　由题图知,每个P形成3个共价键,每个S形成2个共价键,即分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构,A正确;题图显示有1个P与3个S形成3个共价键,其他3个P分别与1个S形成1个共价键,则P4S3中P有+3、+1两种化合价,S为-2价,B错误;原子半径P>S,分子中P—P键的键长比S—P键的键长长,C正确;由题图可知,分子中存在P—P非极性键和P—S极性键,D正确。
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