第2课时 键参数
学习目标 1.知道键能、键长、键角等键参数的概念。2.能用键参数说明简单分子的某些性质。
键参数和分子光谱
1.键长
(1)概念:两个成键原子的 间的距离。
(2)意义:键长愈 ,化学键愈强,键愈牢固。
(3)影响因素:成键原子的半径。一般原子半径越小,键长越短。
2.键角
(1)概念:在多原子分子中, 化学键的夹角。
(2)意义:可以描述多原子分子的 。
(3)常见分子的空间结构和键角
分子空间结构 键角 实例
正四面体形 CH4、CCl4
60° 白磷(P4)
平面三角形 120° 苯、乙烯、SO3、BF3
三角锥形 NH3
角形 H2O
直线形 CO2、CS2、CH≡CH
3.键能
(1)概念:在1×105 Pa、298 K条件下,断开 AB(g)分子中的化学键,使其分别生成 A原子和 B原子所吸收的能量。
(2)表示方法:常用EA-B表示。
(3)单位: 。
(4)应用
①键能越大,断开化学键需要吸收的能量越多,化学键越 。
②判断分子的稳定性
结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越 。
③判断化学反应中的能量变化
在化学反应中,断裂旧化学键吸收能量,形成新化学键释放能量,因此反应焓变与键能的关系为ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和。当ΔH<0时,为放热反应;当ΔH>0时,为吸热反应。
4.键参数对分子性质的影响
5.分子光谱
(1)概念:分子从一种能级改变到另一种能级时 或 的光谱。
(2)影响因素: 、 和电荷分布等。
(3)应用:测定和鉴别 结构。
1.下列有关化学键的比较错误的是 ( )
A.键能:C—N
B.键长:I—I>Br—Br>Cl—Cl
C.键角:H2O>CO2
D.乙烯分子中碳碳键的键能:σ键>π键
2.(2023·芜湖期中)下列各组比较项目包含的数据关系中,前者比后者大的是 ( )
A.CH4分子与P4分子中的键角
B.C2H2与C6H6分子中碳碳键键长
C.氨水与氯水中微粒种数
D.H2O2与O2分子中氧氧键键能
3.(1)CO2与CH4经催化重整,制得合成气,CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
已知上述反应中相关化学键的键能数据如下:
化学键 C—H CO H—H C≡O(CO)
键能/kJ·mol-1 413 745 436 1 075
则反应的ΔH= 。
(2)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)+3F2(g)2ClF3(g)ΔH=-313 kJ·mol-1,F—F键的键能为159 kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能为 kJ·mol-1。
【题后归纳】 理解键参数的三个注意点
(1)并不是所有共价键都存在三个键参数,如双原子分子中不存在键角。
(2)由分子构成的物质,其熔、沸点与共价键的键能和键长无关,而分子的稳定性由键长和键能大小决定。
(3)并非所有的共价键都满足“键长越短,键能越大”如卤素单质中的键长:Cl—Cl1.能说明BF3分子的4个原子在同一平面的理由是 ( )
A.任意两个B—F键之间的夹角为120°
B.B—F键为极性共价键
C.3个B—F键的键能相同
D.3个B—F键的键长相等
2.下列说法不正确的是 ( )
A.键角:CH4>H2O
B.分子或离子中键角:H2OC.键能:C≡C<3C—C
D.键长:C—H3.(2023·昆明期中)下列说法错误的是 ( )
A.键能是衡量化学键稳定性的参数之一,键能越大,则化学键就越牢固
B.键长与共价键的稳定性没有关系
C.键角是两个相邻共价键之间的夹角,多原子分子的键角一定,说明共价键有方向性
D.共价键是通过原子轨道重叠并共用电子对而形成的,所以共价键有饱和性
4.下列有关乙烷、乙烯、乙炔、苯分子结构的比较错误的是 ( )
A.乙烷、乙烯、乙炔、苯分子中所有原子均处于同一平面上
B.碳碳键的键长:乙烷>苯>乙烯>乙炔
C.碳碳键的键能:乙炔>乙烯>苯>乙烷
D.键角:乙炔>乙烯=苯
5.用“>”或“<”填空。
(1)比较键长大小:
①C—H N—H H—O;
②H—F H—Cl。
(2)比较键能大小:
①C—H N—H H—O;
②H—F H—Cl。
(3)比较键角大小:
①CO2 NH3;②H2O NH3。
第2课时 键参数
1.(1)原子核 (2)短 2.(1)两个 (2)空间结构 109°28' 107.3° 104.5° 180° 3.(1)1 mol 气态 气态 (3)kJ·mol-1 (4)①稳定 ②稳定 5.(1)吸收 发射 (2)键长 键角 (3)分子
对点训练
1.C [三键的键能大于双键,双键的键能大于单键,所以键能:C—NBr—Br>Cl—Cl,B项正确;H2O分子呈角形,两个氢氧键的夹角为104.5°,CO2分子呈直线形,两个碳氧键的夹角为180°,故键角:H2Oπ键,D项正确。]
2.A [CH4分子与P4分子均为正四面体构型,CH4分子中的C与4个H形成正四面体构型,键角109°28',P4分子中4个P也形成正四面体构型,但P在四面体顶点,键角为60°,CH4分子的键角大于P4分子的键角,A正确;C2H2中含有碳碳三键,苯分子中的碳碳键强度介于单键与双键之间,碳碳三键键长更短,B错误;氨水中含有NH3、NH3 H2O、H2O、H+、OH-、N,共6种粒子,氯水中含有Cl2、H2O、OH-、Cl-、ClO-、HClO、H+等7种粒子,C错误;H2O2中的氧氧键为单键,O2分子中氧氧键为双键,单键键能比双键键能低,D错误。]
3.(1)+120 kJ·mol-1 (2)172
解析 (1)反应的ΔH=(413 kJ·mol-1×4+745 kJ·mol-1×2)-(1 075 kJ·mol-1×2+436 kJ·mol-1×2)=+120 kJ·mol-1。
(2)ΔH=(242 kJ·mol-1+159 kJ·mol-1×3)-(6×ECl-F)=-313 kJ·mol-1,解得Cl—F键的平均键能为172 kJ·mol-1。
课堂达标训练
1.A [BF3分子中键能、键长与分子的空间结构无关,只有键间夹角是120° 决定了BF3分子中的4个原子在同一平面内,A项符合题意。]
2.D [CH4的键角为109°28';H2O的键角为104.5°,所以键角:CH4>H2O,A正确;H3O+与NH3结构相似,NH3的键角为107.3°,故键角:H2ON—H>O—H,D错误。]
3.B [键能指1 mol气态分子中的化学键解离成气态原子所吸收的能量,键能越大,意味着化学键越稳定,越不容易断裂,A正确;键长是形成共价键的两个原子之间的核间距,键长越短,往往键能越大,共价键越稳定,B错误;相邻两个共价键之间的夹角称为键角,多原子分子的键角一定,说明共价键具有方向性,C正确;元素的原子形成共价键时,当一个原子的所有未成对电子和另一些原子中自旋方向相反的未成对电子配对成键后,就不再跟其他原子的未成对电子配对成键,例如H2O分子中,O原子有两个未成对电子,它只能跟两个H原子的未成对电子配对,因此,共价键具有饱和性,D正确。]
4.A [乙炔是直线形结构,乙烯和苯是平面形结构,乙烯、乙炔、苯分子中所有原子均处于同一平面上,而乙烷分子为空间立体结构,所有原子不可能在同一平面上,A项错误;苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊共价键,碳碳键的键长:乙烷>苯>乙烯>乙炔,B项正确;一般而言,键长越短,键能越大,碳碳键的键能:乙炔>乙烯>苯>乙烷,C项正确;乙炔中键角为180°,乙烯中键角约为120°,苯中键角是120°,D项正确。]
5.(1)①> > ②< (2)①< <
②> (3)①> ②<
解析 (1)由于C、N、O原子的半径依次减小,所以C—H、N—H、H—O键的键长依次减小;F原子的半径小于Cl原子,因此H—F键的键长小于H—Cl键。(2)由于C—H、N—H、H—O键的键长依次减小,因此键能依次增大;由于H—F键的键长小于H—Cl键,因此H—F键的键能大于H—Cl键。(3)CO2为直线形分子,键角180°,NH3为三角锥形分子,键角为107.3°,H2O为角形分子,键角为104.5°,故键角CO2大于NH3。H2O分子中键角小于NH3分子。(共62张PPT)
第 节 共价键模型
第 章 微粒间相互作用与物质性质
第 课时 键参数
2
1
2
1.知道键能、键长、键角等键参数的概念。
2.能用键参数说明简单分子的某些性质。
学习目标
键参数和分子光谱
目
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CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
键参数和分子光谱
对点训练
1.键长
(1)概念：两个成键原子的________间的距离。
(2)意义：键长愈____，化学键愈强，键愈牢固。
(3)影响因素：成键原子的半径。一般原子半径越小，键长越短。
原子核
短
2.键角
(1)概念：在多原子分子中，______化学键的夹角。
(2)意义：可以描述多原子分子的__________。
两个
空间结构
(3)常见分子的空间结构和键角
分子空间结构 键角 实例
正四面体形 __________ CH4、CCl4
60° 白磷(P4)
平面三角形 120° 苯、乙烯、SO3、BF3
三角锥形 ______________ NH3
角形 ______________ H2O
直线形 __________ CO2、CS2、CH≡CH
109°28′
107.3°
104.5°
180°
3.键能
(1)概念：在1×105 Pa、298 K条件下，断开____________ AB(g)分子中的化学键，使其分别生成______A原子和______B原子所吸收的能量。
(2)表示方法：常用EA－B表示。
(3)单位：__________________。
1 mol
气态
气态
kJ·mol－1
(4)应用
①键能越大，断开化学键需要吸收的能量越多，化学键越______。
②判断分子的稳定性
结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越______。
③判断化学反应中的能量变化
在化学反应中，断裂旧化学键吸收能量，形成新化学键释放能量，因此反应焓变与键能的关系为ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和。当ΔH＜0时，为放热反应；当ΔH＞0时，为吸热反应。
稳定
稳定
4.键参数对分子性质的影响
5.分子光谱
(1)概念：分子从一种能级改变到另一种能级时______或______的光谱。
(2)影响因素：______、______和电荷分布等。
(3)应用：测定和鉴别______结构。
吸收
发射
键长
键角
分子
1.下列有关化学键的比较错误的是( )
A.键能：C—N＜C===N＜C≡N
B.键长：I—I＞Br—Br＞Cl—Cl
C.键角：H2O＞CO2
D.乙烯分子中碳碳键的键能：σ键＞π键
C
解析 三键的键能大于双键，双键的键能大于单键，所以键能：C—N＜C===N＜C≡N，A项正确；原子半径：Cl＜Br＜I，原子半径越大，原子间形成的共价键的键长越长，故键长：I—I＞Br—Br＞Cl—Cl，B项正确；H2O分子呈角形，两个氢氧键的夹角为104.5°，CO2分子呈直线形，两个碳氧键的夹角为180°，故键角：H2O＜CO2，C项错误；σ键为“头碰头”重叠形成，强度大，π键为“肩并肩”重叠形成，强度小，故乙烯分子中碳碳键的键能：σ键＞π键，D项正确。
2.(2023·芜湖期中)下列各组比较项目包含的数据关系中，前者比后者大的是( )
A.CH4分子与P4分子中的键角
B.C2H2与C6H6分子中碳碳键键长
C.氨水与氯水中微粒种数
D.H2O2与O2分子中氧氧键键能
A
解析 CH4分子与P4分子均为正四面体构型，CH4分子中的C与4个H形成正四面体构型，键角109°28′，P4分子中4个P也形成正四面体构型，但P在四面体顶点，键角为60°，CH4分子的键角大于P4分子的键角，A正确；C2H2中含有碳碳三键，苯分子中的碳碳键强度介于单键与双键之间，碳碳三键键长更短，B错误；氨水中含有NH3、NH3·H2O、H2O、H＋、OH－、NH+，共6种粒子，氯水中含有Cl2、H2O、OH－、Cl－、ClO－、HClO、H＋等7种粒子，C错误；H2O2中的氧氧键为单键，O2分子中氧氧键为双键，单键键能比双键键能低，D错误。
4
化学键 C—H C===O H—H C≡O(CO)
键能/kJ·mol－1 413 745 436 1 075
则反应的ΔH＝___________________________________________。
＋120 kJ·mol－1
解析 反应的ΔH＝(413 kJ·mol－1×4＋745 kJ·mol－1×2)－(1 075 kJ·mol－1×2＋436 kJ·mol－1×2)＝＋120 kJ·mol－1。
(2)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)ΔH＝－313 kJ·mol－1，F—F键的键能为159 kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1。
172
解析 ΔH＝(242 kJ·mol－1＋159 kJ·mol－1×3)－(6×ECl－F)＝－313 kJ·mol－1，解得Cl—F键的平均键能为172 kJ·mol－1。
【题后归纳】 理解键参数的三个注意点
(1)并不是所有共价键都存在三个键参数，如双原子分子中不存在键角。
(2)由分子构成的物质，其熔、沸点与共价键的键能和键长无关，而分子的稳定性由键长和键能大小决定。
(3)并非所有的共价键都满足“键长越短，键能越大”如卤素单质中的键长：Cl—Cl＜Br—Br，但键能Br—Br＜Cl—Cl。
课堂达标训练
1.能说明BF3分子的4个原子在同一平面的理由是( )
A.任意两个B—F键之间的夹角为120°
B.B—F键为极性共价键
C.3个B—F键的键能相同
D.3个B—F键的键长相等
解析 BF3分子中键能、键长与分子的空间结构无关，只有键间夹角是120° 决定了BF3分子中的4个原子在同一平面内，A项符合题意。
A
2.下列说法不正确的是( )
A.键角：CH4＞H2O B.分子或离子中键角：H2O＜H3O＋
C.键能：C≡C＜3C—C D.键长：C—H＜N—H＜O—H
解析 CH4的键角为109°28′；H2O的键角为104.5°，所以键角：CH4＞H2O,A正确；H3O＋与NH3结构相似，NH3的键角为107.3°，故键角：H2O＜H3O＋，B正确；一般键的重叠程度σ键大于π键，σ键的键能大于π键的键能，C≡C键中含有1个σ键，2个π键，因此键能C≡C＜3C—C，C正确；一般认为键长是形成共价键的两个原子间的核间距离，C、N、O处于同一周期，从左至右原子半径依次减小，所以与氢原子形成的共价键键长依次减小，键长：C—H＞N—H＞O—H，D错误。
D
3.(2023·昆明期中)下列说法错误的是( )
A.键能是衡量化学键稳定性的参数之一，键能越大，则化学键就越牢固
B.键长与共价键的稳定性没有关系
C.键角是两个相邻共价键之间的夹角，多原子分子的键角一定，说明共价键有方向性
D.共价键是通过原子轨道重叠并共用电子对而形成的，所以共价键有饱和性
B
解析 键能指1 mol气态分子中的化学键解离成气态原子所吸收的能量，键能越大，意味着化学键越稳定，越不容易断裂，A正确；键长是形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，往往键能越大，共价键越稳定，B错误；相邻两个共价键之间的夹角称为键角，多原子分子的键角一定，说明共价键具有方向性，C正确；元素的原子形成共价键时，当一个原子的所有未成对电子和另一些原子中自旋方向相反的未成对电子配对成键后，就不再跟其他原子的未成对电子配对成键，例如H2O分子中，O原子有两个未成对电子，它只能跟两个H原子的未成对电子配对，因此，共价键具有饱和性，D正确。
4.下列有关乙烷、乙烯、乙炔、苯分子结构的比较错误的是( )
A.乙烷、乙烯、乙炔、苯分子中所有原子均处于同一平面上
B.碳碳键的键长：乙烷＞苯＞乙烯＞乙炔
C.碳碳键的键能：乙炔＞乙烯＞苯＞乙烷
D.键角：乙炔＞乙烯＝苯
A
解析 乙炔是直线形结构，乙烯和苯是平面形结构，乙烯、乙炔、苯分子中所有原子均处于同一平面上，而乙烷分子为空间立体结构，所有原子不可能在同一平面上，A项错误；苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊共价键，碳碳键的键长：乙烷＞苯＞乙烯＞乙炔，B项正确；一般而言，键长越短，键能越大，碳碳键的键能：乙炔＞乙烯＞苯＞乙烷，C项正确；乙炔中键角为180°，乙烯中键角约为120°，苯中键角是120°，D项正确。
5.用“＞”或“＜”填空。
(1)比较键长大小：
①C—H________N—H________H—O；
②H—F________H—Cl。
＞
＞
＜
解析 由于C、N、O原子的半径依次减小，所以C—H、N—H、H—O键的键长依次减小；F原子的半径小于Cl原子，因此H—F键的键长小于H—Cl键。
(2)比较键能大小：
①C—H________N—H________H—O；
②H—F________H—Cl。
＜
＜
＞
解析 由于C—H、N—H、H—O键的键长依次减小，因此键能依次增大；由于H—F键的键长小于H—Cl键，因此H—F键的键能大于H—Cl键。
(3)比较键角大小：
①CO2________NH3；②H2O________NH3。
＞
＜
解析 CO2为直线形分子，键角180°，NH3为三角锥形分子，键角为107.3°，H2O为角形分子，键角为104.5°，故键角CO2大于NH3。H2O分子中键角小于NH3分子。
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
1.从键长的角度来判断下列共价键中最稳定的是( )
A.F—H B.N—H C.C—H D.S—H
解析 F—H、N—H、C—H、S—H，它们都是非金属元素原子与氢原子形成的共价键，所以只需要判断其他原子的半径大小，电子层越多半径越大，电子层相同的原子，原子序数越大半径越小，所以4种原子中F的半径最小，所以H—F的核间距最小，共价键最稳定，A正确。
A
2.(2023·内江六中高二月考)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.HCl、HBr、HI的熔沸点逐渐升高
C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
D.F2比O2更容易与H2反应
B
解析 N2分子中两个N原子之间形成氮氮三键，键能很大，因此N2化学性质稳定，A不符合题意；HCl、HBr、HI的熔沸点逐渐升高是因为范德华力依次增大，不能用键能的大小来解释，B符合题意；HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱是因为它们分子内共价键的键能逐渐减小，C不符合题意；F2中的F—F键比O2中的O＝O键键能小，更容易断裂，所以F2比O2更容易与H2反应，D不符合题意。
3.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.在分子中，两个成键原子间的距离叫做键长
B.AB2型分子的键角均为180°
C.C—C键的键能为347.7 kJ·mol－1，但C===C键的键能小于347.7×2 kJ·mol－1
D.H—Cl键的键能为431.8 kJ·mol－1，故HCl分解成1 mol H2和1 mol Cl2时，消耗的能量为863.6 kJ
C
解析 键长是指两个成键原子的原子核间的距离，A错误；AB2型分子可能是直线形分子如二氧化碳，键角为180°，也可能是角(V)形分子，如SO2，键角不是180°，B错误；C—C键为σ键，1个C===C键中有1个σ键、1个π键，π键键能小于σ键键能，故C===C键的键能小于347.7×2 kJ·mol－1，C正确；HCl分解成1 mol H2和1 mol Cl2时，除消耗863.6 kJ能量断裂2 mol H—Cl键外，还要形成H—H键，Cl—Cl键释放能量，D错误。
4.(2023·深圳期中联考)已知各共价键的键能(一定条件下，气态原子生成1 mol化学键放出的热量)如表所示，下列说法不正确的是( )
C
共价键 H—H F—F H—F H—Cl H—I
键能E/(kJ·mol－1) 436 157 568 431 298
A.化学键的稳定性：H—I＜H—Cl＜H—F
B.表中最易断裂的共价键是F—F键
C.H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝＋25 kJ·mol－1
D.431 kJ·mol－1＞E(H—Br)＞298 kJ·mol－1
解析 键能越大越稳定，化学键的稳定性：H—I＜H—Cl＜H—F，故A正确；表中，F－F键的键能最小，最易断裂的共价键是F—F键，故B正确；焓变＝反应物总键能－生成物总键能，H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝(436＋157－568×2) kJ·mol－1＝－543 kJ·mol－1，故C错误；由H—F键、H—Cl键、H—I键的键能可知，卤素的非金属性越强，对应氢卤键的键能越大，431 kJ·mol－1＞E(H—Br)＞298 kJ·mol－1，故D正确。
5.三氯化磷分子的空间结构是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子空间结构理由的叙述，正确的是( )
A.PCl3分子中P—Cl三个共价键的键长、键角都相等
B.PCl3分子中P—Cl三个共价键键能、键角均相等
C.PCl3分子中的P—Cl键属于σ键
D.PCl3分子中P—Cl键的三个键角都是100.1°，键长相等
解析 PCl3分子中的共价键都是由σ键构成的，键角都是100.1°和键长相等决定其空间结构为三角锥形。
D
6.已知N2＋O2===2NO为吸热反应，ΔH＝＋180 kJ·mol－1，其中N≡N，O===O的键能分别为946 kJ·mol－1、498 kJ·mol－1，则N—O的键能为( )
A.1 264 kJ·mol－1 B.632 kJ·mol－1
C.316 kJ·mol－1 D.1 624 kJ·mol－1
解析 反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，即
946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2x＝180 kJ·mol－1，解得x＝632 kJ·mol－1。
B
7. (2023·重庆一中高二上期中)下列与键参数有关的说法中错误的是( )
A.键角：CO2>CH4>H2O>NH3
B.键长：Si－H>P－H>S－H>Cl－H
C.键能：E(H－F)>E(H－Cl)>E(H－Br)>E(H－I)
D.结构相似的分子，共价键的键能越大，分子通常越稳定
A
解析 甲烷是正四面体形分子，键角为109°28′，氨分子是三角锥形分子，键角为107.3°，水分子是角形分子，键角为104.5°，CO2是直线形分子，键角为180°，因此键角CO2>CH4>NH3>H2O，故A项错误；同周期元素从左至右原子半径逐渐减小，因此键长：Si－H>P－H>S－H>Cl－H，故B项正确；同主族元素从上至下原子半径逐渐增大，因此键长：H－FE(H－Cl)>E(H－Br)>E(H－I)，故C项正确；结构相似的分子，共价键的键能越大，共价键越难断裂，分子通常越稳定，故D项正确。
8.下列说法正确的是( )
A.键角决定了分子的结构
B.共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该化学键的分子越稳定
C.CCl4中键长相等，键角不同
D.C===C中的键能是C—C中的键能的两倍
解析 分子结构是由键角和键长共同决定的，A错；CCl4分子为正四面体形，它们的键角相同，键长相等，C错；C===C中的双键由一个σ键和一个π键构成，通常σ键键能大于π键键能，故C===C中的键能应小于C—C键键能的两倍，D错。
B
9.NH3分子的空间结构是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，其充分的理由是( )
A.NH3分子内N—H键为极性共价键
B.NH3分子内3个N—H键的键长相等、键角相等、键能相等
C.NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107.3°
D.NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于120°
解析 A项，键的极性与分子的空间结构无关。B项，3个N—H键的键能与键长相同、键角相等仍有可能为平面正三角形。D项，若成立，则说明NH3为正三角形的平面结构，而不是三角锥形，与题干信息矛盾。
C
10.已知：
A
化学键 C—H C—C C===C H—H
键能/(kJ·mol－1) 412 348 612 436
解析 反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能，由有机物的结构可知，该反应的反应热是—CH2CH3中总键能与—CH===CH2、H2总键能的差，即ΔH＝(5×412＋348－3×412－612－436) kJ·mol－1＝＋124 kJ·mol－1，故A正确。
11.从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据：
B
其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>x；该规律性是( )
A.成键的电子数越多，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
12.(2023·保定期末)下表为元素周期表前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、Z、R元素单质分子内都存在非极性键
B.第一电离能大小顺序：X>W>Y
C.键角H—Y—H>H—X—H
D.键长X—HB
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。R为Ar，其单质属于稀
有气体、为单原子分子，没有化学键，A错误；同
主族元素第一电离能从上到下递减，同周期元素第
一电离能从左到右有增大的趋势，但ⅤA原子核外电子排布形成半满结构，能量较低，则第一电离能大于相邻元素，则第一电离能大小顺序：X>W>Y，B正确；H2S的空间构型为角形，键角为92°，NH3的空间构型为三角锥形，键角为107.3°，则键角H—Y—H13.已知下列化学键的键能：
化学键 C—C N—N O—O O===O O—H
键能/(kJ·mol－1) 347 193 142 497.3 467
化学键 S—H Se—H N—H As—H
键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 391 247
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________________________。
－213.3 kJ·mol－1
解析 ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，ΔH＝(467 kJ·mol－1×2＋
142 kJ·mol－1)×2－(497.3 kJ·mol－1＋467 kJ·mol－1×4)＝－213.3 kJ·mol－1。
(2)O—H、S—H、Se—H键的键能逐渐减小，原因是____________________________________________________________，据此可推测P—H键的键能范围为____________O—H、S—H、Se—H键键长依次增大，因而键能依次减小
247
391
解析 键长越短，键能越大，O—H、S—H、Se—H键键长依次增长，因而键能依次减小；N—H、P—H、As—H键键长依次增长，因而键能依次减小，P—H键键能介于N—H键和As—H键键能之间，即247 kJ·mol－1(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_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
C—C键的键能较大，较稳定，因而易形成C—C长链，而N—N键、O—O键的键能小，不稳定，易断裂，因此难以形成N—N长链和O—O长链
解析 C—C键的键能较大，较稳定，因而易形成C—C长链，而N—N键、O—O键的键能小，不稳定，易断裂，因此难以形成N—N长链和O—O长链。
14.(1)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如图所示)，可由石墨剥离而成，具有很好的应用前景。
①石墨烯中的化学键是________(填“极性”或“非极性”)键。
②石墨烯中的键角为________。
非极性
120°
解析 ①石墨烯中的共价键是由同种元素形成的，属于非极性键。②根据石墨烯的结构可知，石墨烯中的键角为120°。
(2)已知几种常见化学键的键能如表所示。
化学键 Si—O H—O Si—Si Si—C
键能/(kJ·mol－1) 368 467 226 x
比较Si—C键与Si—Si键的键能大小：
x________(填“＞”、“＜”或“＝”)226。
＞
解析 原子半径：Si＞C，Si—Si键的键长比Si—C键的键长长，键能比Si—C键的键能小。
B级 素养培优练
15.键能的大小可以衡量化学键的强弱。下列说法中错误的是( )
D
化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C
键能/kJ·mol－1 368 381 436 431 226 301
A.C—C的键能大于Si—Si
B.HCl的稳定性比HI稳定性高
C.Si—Si键的键长比Si—C键的键长长
D.断开1 mol四氯化硅中的化学键所吸收的能量为381 kJ
解析 C原子半径小于Si原子半径，C—C键的键长比Si—Si键短，键长越短化学键越稳定，所以C—C的键能大于Si—Si，A正确；H—I键的键长比H—Cl键的键长长，键长越短键能越大，化学键越稳定，氢化物越稳定，所以HCl的稳定性比HI稳定性高，B正确；键长：Si—Si键＞Si—C键，C正确；1 mol四氯化硅中含有4 mol Si—Cl键，断开1 mol四氯化硅中的化学键所吸收的能量为381 kJ·mol－1×4 mol＝1 524 kJ，D错误。
16.部分化学键的键能数据如表：
D
化学键 H—H F—F H—F H—Cl H—I
E/(kJ·mol－1) 436.0 157 568 431.8 298.7
利用表中信息判断下列说法错误的是( )
A.表中最稳定的化学键是H—F
B.431.8 kJ·mol－1＞E(H—Br)＞298.7 kJ·mol－1
C.H2(g)===2H(g) ΔH＝＋436.0 kJ·mol－1
D.H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－25 kJ·mol－1
解析 键能越大，化学键越稳定，题给化学键中H—F键的键能最大，则H—F键最稳定，故A正确；同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱，与氢气化合生成氢化物稳定性逐渐减弱，所以431.8 kJ·mol－1＞E(H—Br)＞298.7 kJ·mol－1，故B正确；H2(g)===2H(g)表示断开氢原子和氢原子之间的共价键，需吸收能量，E(H—H)＝436.0 kJ·mol－1，所以ΔH＝＋436.0 kJ·mol－1，故C正确；因反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，则H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝(436.0＋157－2×568) kJ·mol－1＝－543 kJ·mol－1，故D错误。
17.下表是一些键能数据(单位：kJ·mol－1)：
键 键能 键 键能 键 键能 键 键能
H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 432 S===S 255
H—S 339 C—F 427 C—Cl 330 C—I 218
H—F 568 H—O 463 C—O 351
回答下列问题。
(1)由表中数据能否得出这样的结论：
①半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)，________(填“能”或“不能”，下同)；
②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固，________。
不能
不能
解析 共价键的键能与原子的半径和原子对共用电子对的吸引力(非金属性)有关，同类型的共价键的键能可以进行比较，不同类型的不能进行比较。
(2)从数据中找出一些规律，请写出一条：
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
试预测C—Br键的键能范围：___________＜C—Br键的键能＜___________。
同主族元素原子与相同原子结合形成共价键时，该主族元素原子半径越小，共价键越牢固
218 kJ·mol－1
330 kJ·mol－1
解析 由于C—F键、C—Cl键、C—Br键和C—I键的类型相似，可以通过原子半径和非金属性进行比较，F、Cl、Br、I的半径依次增大，非金属性逐渐减弱，所以它们对共用电子对的引力作用依次减小，键能依次减小。
(3)由热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－185 kJ·mol－1并结合上表数据可推知一个化学反应的反应热(设反应物和反应产物均为气态)与反应物和反应产物的键能之间的关系是__________________________________________
_________________________________________________________________。
由热化学方程式2H2(g)＋S2(s)===2H2S(g) ΔH＝－224.5 kJ·mol－1和表中数值可计算出1 mol S2(s)气化时将_______(填“吸收”或“放出”)________kJ的热量。
化学反应的反应热等于反应物的键能之和与生成物的键能之和的差
吸收
4.5
解析 根据表中数据可以计算S2(g)＋2H2(g)===2H2S(g)的反应热ΔH＝2×
436 kJ·mol－1＋255 kJ·mol－1－4×339 kJ·mol－1＝－229 kJ·mol－1。结合已知热化学方程式可知，1 mol S2(s)转化为1 mol S2(g)需吸收4.5 kJ热量。作业8 键参数
(分值:80分)
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意(1~12题,每小题4分)
1.从键长的角度来判断下列共价键中最稳定的是 ( )
F—H N—H
C—H S—H
2.(2023·内江六中高二月考)下列事实不能用键能的大小来解释的是 ( )
N元素的电负性较大,但N2的化学性质很稳定
HCl、HBr、HI的熔沸点逐渐升高
HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
F2比O2更容易与H2反应
3.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 ( )
在分子中,两个成键原子间的距离叫做键长
AB2型分子的键角均为180°
C—C键的键能为347.7 kJ·mol-1,但CC键的键能小于347.7×2 kJ·mol-1
H—Cl键的键能为431.8 kJ·mol-1,故HCl分解成1 mol H2和1 mol Cl2时,消耗的能量为863.6 kJ
4.(2023·深圳期中联考)已知各共价键的键能(一定条件下,气态原子生成1 mol化学键放出的热量)如表所示,下列说法不正确的是 ( )
共价键 H—H F—F H—F H—Cl H—I
键能E/ (kJ·mol-1) 436 157 568 431 298
化学键的稳定性:H—I表中最易断裂的共价键是F—F键
H2(g)+F2(g)2HF(g)ΔH=+25 kJ·mol-1
431 kJ·mol-1>E(H—Br)>298 kJ·mol-1
5.三氯化磷分子的空间结构是三角锥形而不是平面正三角形,下列关于三氯化磷分子空间结构理由的叙述,正确的是 ( )
PCl3分子中P—Cl三个共价键的键长、键角都相等
PCl3分子中P—Cl三个共价键键能、键角均相等
PCl3分子中的P—Cl键属于σ键
PCl3分子中P—Cl键的三个键角都是100.1°,键长相等
6.已知N2+O22NO为吸热反应,ΔH=+180 kJ·mol-1,其中N≡N,OO的键能分别为946 kJ·mol-1、498 kJ·mol-1,则N—O的键能为 ( )
1 264 kJ·mol-1 632 kJ·mol-1
316 kJ·mol-1 1 624 kJ·mol-1
7. (2023·重庆一中高二上期中)下列与键参数有关的说法中错误的是 ( )
键角:CO2>CH4>H2O>NH3
键长:Si-H>P-H>S-H>Cl-H
键能:E(H-F)>E(H-Cl)>E(H-Br)>E(H-I)
结构相似的分子,共价键的键能越大,分子通常越稳定
8.下列说法正确的是 ( )
键角决定了分子的结构
共价键的键能越大,共价键越牢固,含有该化学键的分子越稳定
CCl4中键长相等,键角不同
CC中的键能是C—C中的键能的两倍
9.NH3分子的空间结构是三角锥形,而不是正三角形的平面结构,其充分的理由是 ( )
NH3分子内N—H键为极性共价键
NH3分子内3个N—H键的键长相等、键角相等、键能相等
NH3分子内3个N—H键的键长相等,3个键角都等于107.3°
NH3分子内3个N—H键的键长相等,3个键角都等于120°
10.已知:
化学键 C—H C—C CC H—H
键能/ (kJ·mol-1) 412 348 612 436
则乙苯催化脱氢制苯乙烯:
的反应热为 ( )
+124 kJ·mol-1 +246 kJ·mol-1
+368 kJ·mol-1 +429 kJ·mol-1
11.从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据:
O—O键 数据 O2
键长/10-12m 149 128 121 112
键能/kJ·mol-1 x y z=498 w=628
其中x、y的键能数据尚未测定,但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>x;该规律性是 ( )
成键的电子数越多,键能越大
键长越短,键能越大
成键所用的电子数越少,键能越小
成键时电子对越偏移,键能越大
12.(2023·保定期末)下表为元素周期表前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 ( )
X
W Y R
Z
W、Z、R元素单质分子内都存在非极性键
第一电离能大小顺序:X>W>Y
键角H—Y—H>H—X—H
键长X—H13.(8分)已知下列化学键的键能:
化学键 C—C N—N O—O OO O—H
键能/ (kJ·mol-1) 347 193 142 497.3 467
化学键 S—H Se—H N—H As—H
键能/ (kJ·mol-1) 363.5 276 391 247
回答下列问题。
(1)(2分)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)(4分)O—H、S—H、Se—H键的键能逐渐减小,原因是 (2分),
据此可推测P—H键的键能范围为 (1分)(3)(2分)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 。
14.(6分)(1)(4分)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如图所示),可由石墨剥离而成,具有很好的应用前景。
①石墨烯中的化学键是 (填“极性”或“非极性”)键。
②石墨烯中的键角为 。
(2)(2分)已知几种常见化学键的键能如表所示。
化学键 Si—O H—O Si—Si Si—C
键能/(kJ·mol-1) 368 467 226 x
比较Si—C键与Si—Si键的键能大小:x (填“>”、“<”或“=”)226。
B级 素养培优练
(15~16题,每小题4分)
15.键能的大小可以衡量化学键的强弱。下列说法中错误的是 ( )
化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C
键能/kJ·mol-1 368 381 436 431 226 301
C—C的键能大于Si—Si
HCl的稳定性比HI稳定性高
Si—Si键的键长比Si—C键的键长长
断开1 mol四氯化硅中的化学键所吸收的能量为381 kJ
16.部分化学键的键能数据如表:
化学键 H—H F—F H—F H—Cl H—I
E/(kJ·mol-1) 436.0 157 568 431.8 298.7
利用表中信息判断下列说法错误的是 ( )
表中最稳定的化学键是H—F
431.8 kJ·mol-1>E(H—Br)>298.7 kJ·mol-1
H2(g)2H(g) ΔH=+436.0 kJ·mol-1
H2(g)+F2(g)2HF(g)ΔH=-25 kJ·mol-1
17.(10分)下表是一些键能数据(单位:kJ·mol-1):
键 键能 键 键能 键 键能 键 键能
H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 432 SS 255
H—S 339 C—F 427 C—Cl 330 C—I 218
H—F 568 H—O 463 C—O 351
回答下列问题。
(1)(2分)由表中数据能否得出这样的结论:
①半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大), (填“能”或“不能”,下同);
②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固, 。
(2)(3分)从数据中找出一些规律,请写出一条: 。
试预测C—Br键的键能范围: (3)(5分)由热化学方程式H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=-185 kJ·mol-1并结合上表数据可推知一个化学反应的反应热(设反应物和反应产物均为气态)与反应物和反应产物的键能之间的关系是 (2分)。
由热化学方程式2H2(g)+S2(s)2H2S(g) ΔH=-224.5 kJ·mol-1和表中数值可计算出1 mol S2(s)气化时将 (1分)(填“吸收”或“放出”) (2分)kJ的热量。
作业8 键参数
1.A [F—H、N—H、C—H、S—H,它们都是非金属元素原子与氢原子形成的共价键,所以只需要判断其他原子的半径大小,电子层越多半径越大,电子层相同的原子,原子序数越大半径越小,所以4种原子中F的半径最小,所以H—F的核间距最小,共价键最稳定,A正确。]
2.B [N2分子中两个N原子之间形成氮氮三键,键能很大,因此N2化学性质稳定,A不符合题意;HCl、HBr、HI的熔沸点逐渐升高是因为范德华力依次增大,不能用键能的大小来解释,B符合题意;HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱是因为它们分子内共价键的键能逐渐减小,C不符合题意;F2中的F—F键比O2中的O=O键键能小,更容易断裂,所以F2比O2更容易与H2反应,D不符合题意。]
3.C [键长是指两个成键原子的原子核间的距离,A错误;AB2型分子可能是直线形分子如二氧化碳,键角为180°,也可能是角(V)形分子,如SO2,键角不是180°,B错误;C—C键为σ键,1个CC键中有1个σ键、1个π键,π键键能小于σ键键能,故CC键的键能小于347.7×2 kJ·mol-1,C正确;HCl分解成1 mol H2和1 mol Cl2时,除消耗863.6 kJ能量断裂2 mol H—Cl键外,还要形成H—H键,Cl—Cl键释放能量,D错误。]
4.C [键能越大越稳定,化学键的稳定性:H—IE(H—Br)>298 kJ·mol-1,故D正确。]
5.D [PCl3分子中的共价键都是由σ键构成的,键角都是100.1°和键长相等决定其空间结构为三角锥形。]
6.B [反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,即946 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-2x=180 kJ·mol-1,解得x=632 kJ·mol-1。]
7.A [甲烷是正四面体形分子,键角为109°28',氨分子是三角锥形分子,键角为107.3°,水分子是角形分子,键角为104.5°,CO2是直线形分子,键角为180°,因此键角CO2>CH4>NH3>H2O,故A项错误;同周期元素从左至右原子半径逐渐减小,因此键长:Si-H>P-H>S-H>Cl-H,故B项正确;同主族元素从上至下原子半径逐渐增大,因此键长:H-FE(H-Cl)>E(H-Br)>E(H-I),故C项正确;结构相似的分子,共价键的键能越大,共价键越难断裂,分子通常越稳定,故D项正确。]
8.B [分子结构是由键角和键长共同决定的,A错;CCl4分子为正四面体形,它们的键角相同,键长相等,C错;CC中的双键由一个σ键和一个π键构成,通常σ键键能大于π键键能,故CC中的键能应小于C—C键键能的两倍,D错。]
9.C [A项,键的极性与分子的空间结构无关。B项,3个N—H键的键能与键长相同、键角相等仍有可能为平面正三角形。D项,若成立,则说明NH3为正三角形的平面结构,而不是三角锥形,与题干信息矛盾。]
10.A [反应热=反应物的总键能-生成物的总键能,由有机物的结构可知,该反应的反应热是—CH2CH3中总键能与—CHCH2、H2总键能的差,即ΔH=(5×412+348-3×412-612-436) kJ·mol-1=+124 kJ·mol-1,故A正确。]
11.B [研究表中数据发现,O2与的键能大者键长短。按此规律,中O—O键长比中的长,所以键能要小。按键长(O—O)由短到长的顺序为z>y>x。]
12.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。R为Ar,其单质属于稀有气体、为单原子分子,没有化学键,A错误;同主族元素第一电离能从上到下递减,同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势,但ⅤA原子核外电子排布形成半满结构,能量较低,则第一电离能大于相邻元素,则第一电离能大小顺序:X>W>Y,B正确;H2S的空间构型为角形,键角为92°,NH3的空间构型为三角锥形,键角为107.3°,则键角H—Y—HX,故键长:W—H键>X—H键,键长越短,键能越大,故键能X—H键>W—H键,D错误。]
13.(1)-213.3 kJ·mol-1
(2)O—H、S—H、Se—H键键长依次增大,因而键能依次减小 247 391
(3)C—C键的键能较大,较稳定,因而易形成C—C长链,而N—N键、O—O键的键能小,不稳定,易断裂,因此难以形成N—N长链和O—O长链
解析 (1)ΔH=反应物总键能-生成物总键能,ΔH=(467 kJ·mol-1×2+142 kJ·mol-1)×2-(497.3 kJ·mol-1+467 kJ·mol-1×4)=-213.3 kJ·mol-1。(2)键长越短,键能越大,O—H、S—H、Se—H键键长依次增长,因而键能依次减小;N—H、P—H、As—H键键长依次增长,因而键能依次减小,P—H键键能介于N—H键和As—H键键能之间,即247 kJ·mol-114.(1)①非极性 ②120° (2)>
解析 (1)①石墨烯中的共价键是由同种元素形成的,属于非极性键。②根据石墨烯的结构可知,石墨烯中的键角为120°。(2)原子半径:Si>C,Si—Si键的键长比Si—C键的键长长,键能比Si—C键的键能小。
15.D [C原子半径小于Si原子半径,C—C键的键长比Si—Si键短,键长越短化学键越稳定,所以C—C的键能大于Si—Si,A正确;H—I键的键长比H—Cl键的键长长,键长越短键能越大,化学键越稳定,氢化物越稳定,所以HCl的稳定性比HI稳定性高,B正确;键长:Si—Si键>Si—C键,C正确;1 mol四氯化硅中含有4 mol Si—Cl键,断开1 mol四氯化硅中的化学键所吸收的能量为381 kJ·mol-1×4 mol=1 524 kJ,D错误。]
16. D [键能越大,化学键越稳定,题给化学键中H—F键的键能最大,则H—F键最稳定,故A正确;同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱,与氢气化合生成氢化物稳定性逐渐减弱,所以431.8 kJ·mol-1>E(H—Br)>298.7 kJ·mol-1,故B正确;H2(g)2H(g)表示断开氢原子和氢原子之间的共价键,需吸收能量,E(H—H)=436.0 kJ·mol-1,所以ΔH=+436.0 kJ·mol-1,故C正确;因反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能,则H2(g)+F2(g)2HF(g) ΔH=(436.0+157-2×568) kJ·mol-1=-543 kJ·mol-1,故D错误。]
17.(1)①不能 ②不能
(2)同主族元素原子与相同原子结合形成共价键时,该主族元素原子半径越小,共价键越牢固 218 kJ·mol-1 330 kJ·mol-1
(3)化学反应的反应热等于反应物的键能之和与生成物的键能之和的差 吸收 4.5
解析 (1)共价键的键能与原子的半径和原子对共用电子对的吸引力(非金属性)有关,同类型的共价键的键能可以进行比较,不同类型的不能进行比较。(2)由于C—F键、C—Cl键、C—Br键和C—I键的类型相似,可以通过原子半径和非金属性进行比较,F、Cl、Br、I的半径依次增大,非金属性逐渐减弱,所以它们对共用电子对的引力作用依次减小,键能依次减小。(3)根据表中数据可以计算S2(g)+2H2(g)2H2S(g)的反应热ΔH=2×436 kJ·mol-1+255 kJ·mol-1-4×339 kJ·mol-1=-229 kJ·mol-1。结合已知热化学方程式可知,1 mol S2(s)转化为1 mol S2(g)需吸收4.5 kJ热量。