3.3.2 共价键键能与化学反应的反应热 课时跟踪检测（学生版+教师版）（含解析）2025年高中化学 选择性必修2 （苏教版2019）
文档属性
| 名称 | 3.3.2 共价键键能与化学反应的反应热 课时跟踪检测（学生版+教师版）（含解析）2025年高中化学 选择性必修2 （苏教版2019） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 184.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-02-12 21:03:55 | ||
图片预览
文档简介
第二课时 共价键键能与化学反应的反应热
题组一 共价键键能与物质稳定性的关系
1.下列说法正确的是（ ）
A.键能越大，表示该分子越易受热分解
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 kJ·mol－1，H—Br键的键能为366 kJ·mol－1，这可以说明HCl比HBr分子稳定
2.参考下表化学键的键能与键长数据，判断下列分子中，受热最稳定的是（ ）
化学键 H—C H—N H—O H—F
键能/（kJ·mol－1） 413.4 390.8 462.8 568
键长/pm 109 101 96 92
A.CH4 B.NH3
C.H2O D.HF
3.（2024·南通高二检测）科学家已获得了气态N4分子，其空间结构为正四面体形（如图所示）。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ能量，断裂1 mol N≡N键吸收946 kJ能量。下列说法错误的是（ ）
A.N4中只含有非极性共价键
B.N4分子与N2分子相比，后者更稳定
C.N4（g）4N（g）的过程中吸收1 158 kJ能量
D.以N4为原料替代N2合成等量NH3时，放出的热量减少
4.碳和硅的有关化学键的键能如表所示。分析数据，下列说法不正确的是（ ）
化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O
键能/（kJ·mol－1） 347.7 413.4 336 226 318 452
A.CO键的键能为672 kJ·mol－1
B.SiH4的稳定性小于CH4
C.一般原子半径越大，键长越长，键能越小
D.C与C之间比Si与Si之间更易形成π键
5.已知某些共价键的键能如表所示。
共价键 键能/（kJ·mol－1） 共价键 键能/（kJ·mol－1）
H—H 436 O—H 463
Cl—Cl 243 946
C—H 413 H—Cl 431
试回答下列问题：
（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）试解释氮气能在空气中稳定存在的原因： 。
题组二 共价键键能与反应热的关系
6.（2024·苏州高二检测）下图表示N2（g）和O2（g）反应生成NO（g）过程中的能量变化，下列说法不正确的是（ ）
A.N2化学性质稳定，是因为断开N2分子中的化学键需要吸收较多能量
B.1 mol N2（g）和1 mol O2（g）所具有的能量之和比2 mol NO（g）的能量高
C.1 mol N2（g）和1 mol O2（g）反应生成2 mol NO（g），需吸收能量180 kJ
D.NO（g）分解为N2（g）和O2（g）是放热反应
7.（2024·南京高二检测）工业上合成氰化氢（H—C≡N）的一种反应原理为CH4＋NH3HCN＋3H2。利用下列相关化学键的键能数据，估算该反应的ΔH约为（ ）
化学键 C—H N—H C≡N H—H
键能/（kJ·mol－1） 414 389 896 436
A.205 kJ·mol－1 B.－205 kJ·mol－1
C.529 kJ·mol－1 D.－529 kJ·mol－1
8.已知几种共价键的键能如表：
化学键 C—Cl C—H Cl—Cl H—Cl
键能/（kJ·mol－1） 350.5 413.4 242.7 431.8
下列说法错误的是（ ）
A.C2H6（g）＋Cl2（g）C2H5Cl（l）＋HCl（g） ΔH＝－126.2 kJ·mol－1
B.HCl（g）H（g）＋Cl（g） ΔH＝431.8 kJ·mol－1
C.由键能可知，C—Cl键比C—H键更容易断裂
D.键能：C≡C＞CC＞C—C
9.（2024·苏州高二检测）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”）。
10.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反应
C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱 D.F2比O2更容易与H2反应
11.某学习小组探究原子半径对同种元素形成化学键键能的影响。下表是某些化学键的键能：
化学键 C—C N—N O—O P—P Cl－Cl
键能/（kJ·mol－1） 346 193 142 201 242
化学键 CC NN OO PP
键能/（kJ·mol－1） 616 418 495 345
下列说法不正确的是（ ）
A.碳碳三键键能小于1 038 kJ·mol－1
B.N、O同种元素之间形成的σ键和π键的键能大小：σ键小于π键
C.P与P形成的σ键的键能大于π键的键能，故白磷以P4形式存在而不以P2形式存在
D.若Cl2（g）相对能量为0，则Cl（g）的相对能量为－121 kJ·mol－1
12.化学反应可视为旧化学键断裂和新化学键形成的过程。化学键的键能是形成（或拆开）1 mol化学键时释放（或吸收）的能量。已知白磷（P4）和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能：P—P键（198 kJ·mol－1）、P—O键（360 kJ·mol－1）、OO 键（498 kJ·mol－1）。则关于1 mol P4和3 mol O2完全反应（P4＋3O2P4O6）的反应热说法正确的是（ ）
A.吸热1 638 kJ B.放热1 638 kJ C.放热126 kJ D.吸热126 kJ
13.完成下列各题：
（1）CO和N2分子中根据原子轨道重叠的方式不同，都包含的共价键类型有 ，CO、N2的结构可表示为、，相关化学键的键能如下表（单位：kJ·mol－1） ：
物质 化学键
单键 双键 三键
CO 358 799 1 071.9
N2 160 418 946
结合数据说明CO比N2活泼的原因 。
（2）乙苯催化脱氢制苯乙烯的反应如下：
＋H2（g）
化学键 C—H C—C CC H—H
键能/（kJ·mol－1） 413 347 614 436
已知：计算上述反应的ΔH＝ kJ·mol－1。
题组一 共价键键能与物质稳定性的关系
1.下列说法正确的是（ ）
A.键能越大，表示该分子越易受热分解
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 kJ·mol－1，H—Br键的键能为366 kJ·mol－1，这可以说明HCl比HBr分子稳定
解析：D 键能越大，分子越稳定，A项错误，D项正确；共价键具有方向性和饱和性，但两个s轨道重叠形成的共价键无方向性，B项错误；两个成键原子核间的平均间距称为键长，C项错误。
2.参考下表化学键的键能与键长数据，判断下列分子中，受热最稳定的是（ ）
化学键 H—C H—N H—O H—F
键能/（kJ·mol－1） 413.4 390.8 462.8 568
键长/pm 109 101 96 92
A.CH4 B.NH3
C.H2O D.HF
解析：D 从键能和键长的角度综合分析，受热最稳定的是HF。
3.（2024·南通高二检测）科学家已获得了气态N4分子，其空间结构为正四面体形（如图所示）。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ能量，断裂1 mol N≡N键吸收946 kJ能量。下列说法错误的是（ ）
A.N4中只含有非极性共价键
B.N4分子与N2分子相比，后者更稳定
C.N4（g）4N（g）的过程中吸收1 158 kJ能量
D.以N4为原料替代N2合成等量NH3时，放出的热量减少
解析：D N4中只存在氮氮单键，为非极性共价键，A正确；由数据计算可得N4（g）2N2（g） ΔH＝6×193 kJ·mol－1－2×946 kJ·mol－1＝－734 kJ·mol－1，所以N2分子能量低，更稳定，B正确；由题图可得，每个N4分子中都有6个氮氮单键，所以断键需要吸收6×193 kJ＝1 158 kJ的能量，C正确；N4分子能量高于N2，因此，以N4为原料替代N2合成等量NH3时，反应放出的热量更多，D错误。
4.碳和硅的有关化学键的键能如表所示。分析数据，下列说法不正确的是（ ）
化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O
键能/ （kJ·mol－1） 347.7 413.4 336 226 318 452
A.CO键的键能为672 kJ·mol－1
B.SiH4的稳定性小于CH4
C.一般原子半径越大，键长越长，键能越小
D.C与C之间比Si与Si之间更易形成π键
解析：A CO键中存在一个σ键和一个π键，前者键能大，CO键的键能并不是C—O键的键能的两倍，A错误；根据题表中数据可知，Si—H键的键能小于C—H键的键能，所以CH4的稳定性强于SiH4的，B正确；根据题表中数据可知，一般原子半径越大，键长越长，键能越小，C正确；Si原子半径大，相邻Si原子间距离远，p与p轨道肩并肩更难重叠形成π键，D正确。
5.已知某些共价键的键能如表所示。
共价键 键能/（kJ·mol－1） 共价键 键能/（kJ·mol－1）
H—H 436 O—H 463
Cl—Cl 243 946
C—H 413 H—Cl 431
试回答下列问题：
（1）H—H键的键能为什么比Cl—Cl键的键能大？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）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：O—H键比C—H键的键能大，故H2O比CH4稳定。
（3）试解释氮气能在空气中稳定存在的原因：N2分子中存在氮氮三键，键能大，结构稳定。
解析：（1）氢原子的半径比氯原子的半径小，故H—H键的键长比Cl—Cl键的键长短，键能更大，则H—H键的键能大。（2）由题意可知，水比甲烷稳定，则O—H键的键能更大；碳原子半径大于氧原子半径，故水中O—H键键长更短，键能更大，物质更稳定。（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。
题组二 共价键键能与反应热的关系
6.（2024·苏州高二检测）下图表示N2（g）和O2（g）反应生成NO（g）过程中的能量变化，下列说法不正确的是（ ）
A.N2化学性质稳定，是因为断开N2分子中的化学键需要吸收较多能量
B.1 mol N2（g）和1 mol O2（g）所具有的能量之和比2 mol NO（g）的能量高
C.1 mol N2（g）和1 mol O2（g）反应生成2 mol NO（g），需吸收能量180 kJ
D.NO（g）分解为N2（g）和O2（g）是放热反应
解析：B N2化学性质稳定，是因为断开N2分子中的化学键需要吸收较多能量，每断裂1 mol N≡N键，需要吸收946 kJ热量，A正确； 由能量变化图可知，反应的ΔH＝180 kJ·mol－1，为吸热反应，1 mol N2（g）和1 mol O2（g）所具有的能量之和比2 mol NO（g）的能量低，B错误；根据图中信息，1 mol N2（g）和1 mol O2（g）反应生成2 mol NO（g），需吸收能量（946＋498－632×2）kJ＝180 kJ，C正确； N2和O2反应生成NO需吸收能量，所以NO分解产生N2和O2的反应是放热反应，D正确。
7.（2024·南京高二检测）工业上合成氰化氢（H—C≡N）的一种反应原理为CH4＋NH3HCN＋3H2。利用下列相关化学键的键能数据，估算该反应的ΔH约为（ ）
化学键 C—H N—H C≡N H—H
键能/（kJ·mol－1） 414 389 896 436
A.205 kJ·mol－1 B.－205 kJ·mol－1
C.529 kJ·mol－1 D.－529 kJ·mol－1
解析：A ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能＝（4×414＋3×389）kJ·mol－1－（414＋896＋3×436）kJ·mol－1＝205 kJ·mol－1，则该反应的ΔH约为205 kJ·mol－1，A正确。
8.已知几种共价键的键能如表：
化学键 C—Cl C—H Cl—Cl H—Cl
键能/（kJ·mol－1） 350.5 413.4 242.7 431.8
下列说法错误的是（ ）
A.C2H6（g）＋Cl2（g）C2H5Cl（l）＋HCl（g） ΔH＝－126.2 kJ·mol－1
B.HCl（g）H（g）＋Cl（g） ΔH＝431.8 kJ·mol－1
C.由键能可知，C—Cl键比C—H键更容易断裂
D.键能：C≡C＞CC＞C—C
解析：A C2H6（g）＋Cl2（g）C2H5Cl（g）＋HCl（g） ΔH＝（413.4＋242.7）kJ·mol－1－（350.5＋431.8）kJ·mol－1＝－126.2 kJ·mol－1，则C2H6（g）＋Cl2（g）C2H5Cl（l）＋HCl（g） ΔH＜－126.2 kJ·mol－1，A错误；H—Cl键的键能为431.8 kJ·mol－1，则HCl（g）H（g）＋Cl（g） ΔH＝431.8 kJ·mol－1，B正确；由键能可知，C—Cl键的键能比C—H键的键能小，键能越大，键越不容易断裂，则C—Cl键比C—H键更容易断裂，C正确；三键的键能大于双键的键能，双键的键能大于单键的键能，即键能：C≡C＞CC＞C—C，D正确。
9.（2024·苏州高二检测）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184.9kJ。
（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a（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中燃烧放热多（填“多”或“少”）。
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。
10.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反应
C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
D.F2比O2更容易与H2反应
解析：B 由于N2分子中存在键，键能较大，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，其氢化物中的键长逐渐变长，键能逐渐变小，稳定性逐渐减弱；由于H—F键的键能大于H—O键的键能，所以更容易生成HF。
11.某学习小组探究原子半径对同种元素形成化学键键能的影响。下表是某些化学键的键能：
化学键 C—C N—N O—O P—P Cl－Cl
键能/ （kJ·mol－1） 346 193 142 201 242
化学键 CC NN OO PP
键能/ （kJ·mol－1） 616 418 495 345
下列说法不正确的是（ ）
A.碳碳三键键能小于1 038 kJ·mol－1
B.N、O同种元素之间形成的σ键和π键的键能大小：σ键小于π键
C.P与P形成的σ键的键能大于π键的键能，故白磷以P4形式存在而不以P2形式存在
D.若Cl2（g）相对能量为0，则Cl（g）的相对能量为－121 kJ·mol－1
解析：D 碳碳三键的键能小于3倍的碳碳单键的键能，故小于1 038 kJ·mol－1，A正确；单键均为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，比较N—N键与NN键、O—O键与OO键的键能数据可知，N、O同种元素之间形成的σ键和π键的键能大小：σ键小于π键，B正确；比较P—P键与PP键的键能数据可知，P与P形成的σ键的键能大于π键的键能，P4中P原子以σ键形成，能量更低，故白磷以P4形式存在而不以P2形式存在，C正确；断键吸收能量，若Cl2（g）相对能量为0，则Cl（g）的相对能量为＋121 kJ·mol－1，D错误。
12.化学反应可视为旧化学键断裂和新化学键形成的过程。化学键的键能是形成（或拆开）1 mol化学键时释放（或吸收）的能量。已知白磷（P4）和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能：P—P键（198 kJ·mol－1）、P—O键（360 kJ·mol－1）、OO 键（498 kJ·mol－1）。则关于1 mol P4和3 mol O2完全反应（P4＋3O2P4O6）的反应热说法正确的是（ ）
A.吸热1 638 kJ B.放热1 638 kJ
C.放热126 kJ D.吸热126 kJ
解析：B 1 mol P4（白磷）中含有6 mol P—P键，1 mol P4O6中含有12 mol P—O键，所以反应 P4（白磷）＋3O2P4O6的反应热ΔH＝6×198 kJ·mol－1＋3×498 kJ·mol－1－12×360 kJ·mol－1＝－1 638 kJ·mol－1，即放出1 638 kJ热量。
13.完成下列各题：
（1）CO和N2分子中根据原子轨道重叠的方式不同，都包含的共价键类型有 ，CO、N2的结构可表示为、，相关化学键的键能如下表（单位：kJ·mol－1） ：
物质 化学键
单键 双键 三键
CO 358 799 1 071.9
N2 160 418 946
结合数据说明CO比N2活泼的原因σ键和π键 CO中断裂第一个π键消耗的能量比N2中断裂第一个π键消耗的能量小，CO中的一个π键较容易断裂，因此CO较活泼。
（2）乙苯催化脱氢制苯乙烯的反应如下：
＋H2（g）
化学键 C—H C—C CC H—H
键能/（kJ·mol－1） 413 347 614 436
已知：计算上述反应的ΔH＝123 kJ·mol－1。
解析：（1）N2与CO的分子中都包含的共价键类型有σ键和π键。CO中断裂第一个π键消耗的能量为 1 071.9 kJ·mol－1－799 kJ·mol－1＝272.9 kJ·mol－1；而N2中断裂第一个π键消耗的能量为946 kJ·mol－1－418 kJ·mol－1＝528 kJ·mol－1，可见CO的一个π键容易断裂，因此CO比N2活泼。
（2）由1 mol制备1 mol需断开2 mol C—H键，生成1 mol H—H键，同时在C—C键的基础上生成CC键，因此生成1 mol 吸收的能量为2×413 kJ＋347 kJ＝1 173 kJ，放出的热量为436 kJ＋614 kJ＝1 050 kJ，ΔH＝1 173 kJ·mol－1－1 050 kJ·mol－1＝123 kJ·mol－1。
3 / 3
题组一 共价键键能与物质稳定性的关系
1.下列说法正确的是（ ）
A.键能越大，表示该分子越易受热分解
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 kJ·mol－1，H—Br键的键能为366 kJ·mol－1，这可以说明HCl比HBr分子稳定
2.参考下表化学键的键能与键长数据，判断下列分子中，受热最稳定的是（ ）
化学键 H—C H—N H—O H—F
键能/（kJ·mol－1） 413.4 390.8 462.8 568
键长/pm 109 101 96 92
A.CH4 B.NH3
C.H2O D.HF
3.（2024·南通高二检测）科学家已获得了气态N4分子，其空间结构为正四面体形（如图所示）。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ能量，断裂1 mol N≡N键吸收946 kJ能量。下列说法错误的是（ ）
A.N4中只含有非极性共价键
B.N4分子与N2分子相比，后者更稳定
C.N4（g）4N（g）的过程中吸收1 158 kJ能量
D.以N4为原料替代N2合成等量NH3时，放出的热量减少
4.碳和硅的有关化学键的键能如表所示。分析数据，下列说法不正确的是（ ）
化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O
键能/（kJ·mol－1） 347.7 413.4 336 226 318 452
A.CO键的键能为672 kJ·mol－1
B.SiH4的稳定性小于CH4
C.一般原子半径越大，键长越长，键能越小
D.C与C之间比Si与Si之间更易形成π键
5.已知某些共价键的键能如表所示。
共价键 键能/（kJ·mol－1） 共价键 键能/（kJ·mol－1）
H—H 436 O—H 463
Cl—Cl 243 946
C—H 413 H—Cl 431
试回答下列问题：
（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）试解释氮气能在空气中稳定存在的原因： 。
题组二 共价键键能与反应热的关系
6.（2024·苏州高二检测）下图表示N2（g）和O2（g）反应生成NO（g）过程中的能量变化，下列说法不正确的是（ ）
A.N2化学性质稳定，是因为断开N2分子中的化学键需要吸收较多能量
B.1 mol N2（g）和1 mol O2（g）所具有的能量之和比2 mol NO（g）的能量高
C.1 mol N2（g）和1 mol O2（g）反应生成2 mol NO（g），需吸收能量180 kJ
D.NO（g）分解为N2（g）和O2（g）是放热反应
7.（2024·南京高二检测）工业上合成氰化氢（H—C≡N）的一种反应原理为CH4＋NH3HCN＋3H2。利用下列相关化学键的键能数据，估算该反应的ΔH约为（ ）
化学键 C—H N—H C≡N H—H
键能/（kJ·mol－1） 414 389 896 436
A.205 kJ·mol－1 B.－205 kJ·mol－1
C.529 kJ·mol－1 D.－529 kJ·mol－1
8.已知几种共价键的键能如表：
化学键 C—Cl C—H Cl—Cl H—Cl
键能/（kJ·mol－1） 350.5 413.4 242.7 431.8
下列说法错误的是（ ）
A.C2H6（g）＋Cl2（g）C2H5Cl（l）＋HCl（g） ΔH＝－126.2 kJ·mol－1
B.HCl（g）H（g）＋Cl（g） ΔH＝431.8 kJ·mol－1
C.由键能可知，C—Cl键比C—H键更容易断裂
D.键能：C≡C＞CC＞C—C
9.（2024·苏州高二检测）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”）。
10.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反应
C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱 D.F2比O2更容易与H2反应
11.某学习小组探究原子半径对同种元素形成化学键键能的影响。下表是某些化学键的键能：
化学键 C—C N—N O—O P—P Cl－Cl
键能/（kJ·mol－1） 346 193 142 201 242
化学键 CC NN OO PP
键能/（kJ·mol－1） 616 418 495 345
下列说法不正确的是（ ）
A.碳碳三键键能小于1 038 kJ·mol－1
B.N、O同种元素之间形成的σ键和π键的键能大小：σ键小于π键
C.P与P形成的σ键的键能大于π键的键能，故白磷以P4形式存在而不以P2形式存在
D.若Cl2（g）相对能量为0，则Cl（g）的相对能量为－121 kJ·mol－1
12.化学反应可视为旧化学键断裂和新化学键形成的过程。化学键的键能是形成（或拆开）1 mol化学键时释放（或吸收）的能量。已知白磷（P4）和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能：P—P键（198 kJ·mol－1）、P—O键（360 kJ·mol－1）、OO 键（498 kJ·mol－1）。则关于1 mol P4和3 mol O2完全反应（P4＋3O2P4O6）的反应热说法正确的是（ ）
A.吸热1 638 kJ B.放热1 638 kJ C.放热126 kJ D.吸热126 kJ
13.完成下列各题：
（1）CO和N2分子中根据原子轨道重叠的方式不同，都包含的共价键类型有 ，CO、N2的结构可表示为、，相关化学键的键能如下表（单位：kJ·mol－1） ：
物质 化学键
单键 双键 三键
CO 358 799 1 071.9
N2 160 418 946
结合数据说明CO比N2活泼的原因 。
（2）乙苯催化脱氢制苯乙烯的反应如下：
＋H2（g）
化学键 C—H C—C CC H—H
键能/（kJ·mol－1） 413 347 614 436
已知：计算上述反应的ΔH＝ kJ·mol－1。
题组一 共价键键能与物质稳定性的关系
1.下列说法正确的是（ ）
A.键能越大，表示该分子越易受热分解
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 kJ·mol－1，H—Br键的键能为366 kJ·mol－1，这可以说明HCl比HBr分子稳定
解析：D 键能越大，分子越稳定，A项错误，D项正确；共价键具有方向性和饱和性，但两个s轨道重叠形成的共价键无方向性，B项错误；两个成键原子核间的平均间距称为键长，C项错误。
2.参考下表化学键的键能与键长数据，判断下列分子中，受热最稳定的是（ ）
化学键 H—C H—N H—O H—F
键能/（kJ·mol－1） 413.4 390.8 462.8 568
键长/pm 109 101 96 92
A.CH4 B.NH3
C.H2O D.HF
解析：D 从键能和键长的角度综合分析，受热最稳定的是HF。
3.（2024·南通高二检测）科学家已获得了气态N4分子，其空间结构为正四面体形（如图所示）。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ能量，断裂1 mol N≡N键吸收946 kJ能量。下列说法错误的是（ ）
A.N4中只含有非极性共价键
B.N4分子与N2分子相比，后者更稳定
C.N4（g）4N（g）的过程中吸收1 158 kJ能量
D.以N4为原料替代N2合成等量NH3时，放出的热量减少
解析：D N4中只存在氮氮单键，为非极性共价键，A正确；由数据计算可得N4（g）2N2（g） ΔH＝6×193 kJ·mol－1－2×946 kJ·mol－1＝－734 kJ·mol－1，所以N2分子能量低，更稳定，B正确；由题图可得，每个N4分子中都有6个氮氮单键，所以断键需要吸收6×193 kJ＝1 158 kJ的能量，C正确；N4分子能量高于N2，因此，以N4为原料替代N2合成等量NH3时，反应放出的热量更多，D错误。
4.碳和硅的有关化学键的键能如表所示。分析数据，下列说法不正确的是（ ）
化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O
键能/ （kJ·mol－1） 347.7 413.4 336 226 318 452
A.CO键的键能为672 kJ·mol－1
B.SiH4的稳定性小于CH4
C.一般原子半径越大，键长越长，键能越小
D.C与C之间比Si与Si之间更易形成π键
解析：A CO键中存在一个σ键和一个π键，前者键能大，CO键的键能并不是C—O键的键能的两倍，A错误；根据题表中数据可知，Si—H键的键能小于C—H键的键能，所以CH4的稳定性强于SiH4的，B正确；根据题表中数据可知，一般原子半径越大，键长越长，键能越小，C正确；Si原子半径大，相邻Si原子间距离远，p与p轨道肩并肩更难重叠形成π键，D正确。
5.已知某些共价键的键能如表所示。
共价键 键能/（kJ·mol－1） 共价键 键能/（kJ·mol－1）
H—H 436 O—H 463
Cl—Cl 243 946
C—H 413 H—Cl 431
试回答下列问题：
（1）H—H键的键能为什么比Cl—Cl键的键能大？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）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：O—H键比C—H键的键能大，故H2O比CH4稳定。
（3）试解释氮气能在空气中稳定存在的原因：N2分子中存在氮氮三键，键能大，结构稳定。
解析：（1）氢原子的半径比氯原子的半径小，故H—H键的键长比Cl—Cl键的键长短，键能更大，则H—H键的键能大。（2）由题意可知，水比甲烷稳定，则O—H键的键能更大；碳原子半径大于氧原子半径，故水中O—H键键长更短，键能更大，物质更稳定。（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。
题组二 共价键键能与反应热的关系
6.（2024·苏州高二检测）下图表示N2（g）和O2（g）反应生成NO（g）过程中的能量变化，下列说法不正确的是（ ）
A.N2化学性质稳定，是因为断开N2分子中的化学键需要吸收较多能量
B.1 mol N2（g）和1 mol O2（g）所具有的能量之和比2 mol NO（g）的能量高
C.1 mol N2（g）和1 mol O2（g）反应生成2 mol NO（g），需吸收能量180 kJ
D.NO（g）分解为N2（g）和O2（g）是放热反应
解析：B N2化学性质稳定，是因为断开N2分子中的化学键需要吸收较多能量，每断裂1 mol N≡N键，需要吸收946 kJ热量，A正确； 由能量变化图可知，反应的ΔH＝180 kJ·mol－1，为吸热反应，1 mol N2（g）和1 mol O2（g）所具有的能量之和比2 mol NO（g）的能量低，B错误；根据图中信息，1 mol N2（g）和1 mol O2（g）反应生成2 mol NO（g），需吸收能量（946＋498－632×2）kJ＝180 kJ，C正确； N2和O2反应生成NO需吸收能量，所以NO分解产生N2和O2的反应是放热反应，D正确。
7.（2024·南京高二检测）工业上合成氰化氢（H—C≡N）的一种反应原理为CH4＋NH3HCN＋3H2。利用下列相关化学键的键能数据，估算该反应的ΔH约为（ ）
化学键 C—H N—H C≡N H—H
键能/（kJ·mol－1） 414 389 896 436
A.205 kJ·mol－1 B.－205 kJ·mol－1
C.529 kJ·mol－1 D.－529 kJ·mol－1
解析：A ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能＝（4×414＋3×389）kJ·mol－1－（414＋896＋3×436）kJ·mol－1＝205 kJ·mol－1，则该反应的ΔH约为205 kJ·mol－1，A正确。
8.已知几种共价键的键能如表：
化学键 C—Cl C—H Cl—Cl H—Cl
键能/（kJ·mol－1） 350.5 413.4 242.7 431.8
下列说法错误的是（ ）
A.C2H6（g）＋Cl2（g）C2H5Cl（l）＋HCl（g） ΔH＝－126.2 kJ·mol－1
B.HCl（g）H（g）＋Cl（g） ΔH＝431.8 kJ·mol－1
C.由键能可知，C—Cl键比C—H键更容易断裂
D.键能：C≡C＞CC＞C—C
解析：A C2H6（g）＋Cl2（g）C2H5Cl（g）＋HCl（g） ΔH＝（413.4＋242.7）kJ·mol－1－（350.5＋431.8）kJ·mol－1＝－126.2 kJ·mol－1，则C2H6（g）＋Cl2（g）C2H5Cl（l）＋HCl（g） ΔH＜－126.2 kJ·mol－1，A错误；H—Cl键的键能为431.8 kJ·mol－1，则HCl（g）H（g）＋Cl（g） ΔH＝431.8 kJ·mol－1，B正确；由键能可知，C—Cl键的键能比C—H键的键能小，键能越大，键越不容易断裂，则C—Cl键比C—H键更容易断裂，C正确；三键的键能大于双键的键能，双键的键能大于单键的键能，即键能：C≡C＞CC＞C—C，D正确。
9.（2024·苏州高二检测）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184.9kJ。
（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a（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中燃烧放热多（填“多”或“少”）。
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。
10.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反应
C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
D.F2比O2更容易与H2反应
解析：B 由于N2分子中存在键，键能较大，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，其氢化物中的键长逐渐变长，键能逐渐变小，稳定性逐渐减弱；由于H—F键的键能大于H—O键的键能，所以更容易生成HF。
11.某学习小组探究原子半径对同种元素形成化学键键能的影响。下表是某些化学键的键能：
化学键 C—C N—N O—O P—P Cl－Cl
键能/ （kJ·mol－1） 346 193 142 201 242
化学键 CC NN OO PP
键能/ （kJ·mol－1） 616 418 495 345
下列说法不正确的是（ ）
A.碳碳三键键能小于1 038 kJ·mol－1
B.N、O同种元素之间形成的σ键和π键的键能大小：σ键小于π键
C.P与P形成的σ键的键能大于π键的键能，故白磷以P4形式存在而不以P2形式存在
D.若Cl2（g）相对能量为0，则Cl（g）的相对能量为－121 kJ·mol－1
解析：D 碳碳三键的键能小于3倍的碳碳单键的键能，故小于1 038 kJ·mol－1，A正确；单键均为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，比较N—N键与NN键、O—O键与OO键的键能数据可知，N、O同种元素之间形成的σ键和π键的键能大小：σ键小于π键，B正确；比较P—P键与PP键的键能数据可知，P与P形成的σ键的键能大于π键的键能，P4中P原子以σ键形成，能量更低，故白磷以P4形式存在而不以P2形式存在，C正确；断键吸收能量，若Cl2（g）相对能量为0，则Cl（g）的相对能量为＋121 kJ·mol－1，D错误。
12.化学反应可视为旧化学键断裂和新化学键形成的过程。化学键的键能是形成（或拆开）1 mol化学键时释放（或吸收）的能量。已知白磷（P4）和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能：P—P键（198 kJ·mol－1）、P—O键（360 kJ·mol－1）、OO 键（498 kJ·mol－1）。则关于1 mol P4和3 mol O2完全反应（P4＋3O2P4O6）的反应热说法正确的是（ ）
A.吸热1 638 kJ B.放热1 638 kJ
C.放热126 kJ D.吸热126 kJ
解析：B 1 mol P4（白磷）中含有6 mol P—P键，1 mol P4O6中含有12 mol P—O键，所以反应 P4（白磷）＋3O2P4O6的反应热ΔH＝6×198 kJ·mol－1＋3×498 kJ·mol－1－12×360 kJ·mol－1＝－1 638 kJ·mol－1，即放出1 638 kJ热量。
13.完成下列各题：
（1）CO和N2分子中根据原子轨道重叠的方式不同，都包含的共价键类型有 ，CO、N2的结构可表示为、，相关化学键的键能如下表（单位：kJ·mol－1） ：
物质 化学键
单键 双键 三键
CO 358 799 1 071.9
N2 160 418 946
结合数据说明CO比N2活泼的原因σ键和π键 CO中断裂第一个π键消耗的能量比N2中断裂第一个π键消耗的能量小，CO中的一个π键较容易断裂，因此CO较活泼。
（2）乙苯催化脱氢制苯乙烯的反应如下：
＋H2（g）
化学键 C—H C—C CC H—H
键能/（kJ·mol－1） 413 347 614 436
已知：计算上述反应的ΔH＝123 kJ·mol－1。
解析：（1）N2与CO的分子中都包含的共价键类型有σ键和π键。CO中断裂第一个π键消耗的能量为 1 071.9 kJ·mol－1－799 kJ·mol－1＝272.9 kJ·mol－1；而N2中断裂第一个π键消耗的能量为946 kJ·mol－1－418 kJ·mol－1＝528 kJ·mol－1，可见CO的一个π键容易断裂，因此CO比N2活泼。
（2）由1 mol制备1 mol需断开2 mol C—H键，生成1 mol H—H键，同时在C—C键的基础上生成CC键，因此生成1 mol 吸收的能量为2×413 kJ＋347 kJ＝1 173 kJ，放出的热量为436 kJ＋614 kJ＝1 050 kJ，ΔH＝1 173 kJ·mol－1－1 050 kJ·mol－1＝123 kJ·mol－1。
3 / 3