(共37张PPT)
第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
第2课时 键参数——键能、键长与键角
1．了解共价键键参数的含义，能用键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。
2．通过认识共价键的键参数对物质性质的影响，探析微观结构对宏观性质的影响。
1．概念
气态分子中________化学键解离成气态原子所_______的能量。它通常是298.15 K、100 kPa条件下的标准值，单位是____________。
2．应用
(1)判断共价键的稳定性
原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度______，释放能量______，所形成的共价键键能越大，共价键越_______。
(2)判断分子的稳定性
一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越_______。
(3)利用键能计算反应热
ΔH＝_________总键能－_________总键能
一、键能
1 mol
吸收
kJ· mol－1
越大
越多
稳定
稳定
反应物
生成物
正|误|判|断
1．共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定。( )
2．N—H的键能是很多分子中的N—H的键能的平均值。( )
3．O—H的键能是指在298.15 K、101 kPa下，1 mol气态分子中1 mol O—H键解离成气态原子所吸收的能量。( )
4．C===C的键能等于C—C的键能的2倍。( )
√
√
√
×
深|度|思|考
1.试利用课本P37表2－1中的数据进行计算，1 mol H2分别跟1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸气)反应，分别形成2 mol HCl和2 mol HBr，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？
提示：查表可知H—H、Cl—Cl、Br—Br、H—Cl、H—Br的键能分别为436.0 kJ·mol－1、242.7 kJ·mol－1、193.7 kJ·mol－1、431.8 kJ·mol－1、
366 kJ·mol－1。
对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－2×431.8 kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1。对于反应H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g) ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋193.7 kJ·mol－1－2×366 kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1。
由计算结果可知：生成2 mol HCl比生成2 mol HBr释放的能量多。生成的HBr分子中H—Br的键能比HCl分子中H—Cl的键能小，说明H—Br比H—Cl容易断裂，所以HBr分子更容易发生热分解生成相应的单质。
2．已知N—N、N===N和N≡N的键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C—C、C===C、C≡C的键能之比为1.00∶1.77∶2.34。如何用这些数据理解氮分子不容易发生加成反应而乙烯和乙炔容易发生加成反应？
提示：键能数据表明，N≡N的键能大于N—N的键能的三倍，N===N的键能大于N—N的键能的两倍；而C≡C的键能却小于C—C的键能的三倍，C===C的键能小于C—C的键能的两倍，说明乙烯和乙炔中的π键不牢固，易发生加成反应，而N2分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应。
应|用|体|验
1．根据表列出的各化学键的键能数据，判断如下分子中最稳定的是( )
化学键 H—H H—Cl H—I Cl—Cl Br—Br
键能 (kJ/mol) 436 431 299 247 193
A．Cl2 B．HCl
C．Br2 D．H2
答案：D
解析：分子中，键能越大，分子越稳定，从表中读出键能最大的是H—H键，D满足；故选D。
2．已知N—N、N===N和N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C—C、C===C和C≡C键能之比为1.00∶1.77∶2.34，下列说法正确的是( )
A．σ键一定比π键稳定
B．N2较易发生加成反应
C．乙烯、乙炔较易发生加成反应
D．乙烯、乙炔中的π键比σ键稳定
答案：C
解析：σ键不一定比π键强度大，如氮气中σ键的强度比π键强度小，即σ键不一定比π键稳定，故A错误；N≡N键能大不易发生加成反应，故B错误；乙烯和乙炔中π键的键能小易断裂，所以乙烯、乙炔较易发生加成反应，故C正确；乙烯、乙炔中的σ键比π键稳定，故D错误。故选C。
3．化学键的键能是指气态基态原子间形成1 mol化学键时释放的最低能量。如：H(g)＋I(g)―→H—I(g)＋297 kJ，即H—I键的键能为297 kJ/mol，也可以理解为破坏1 mol H—I键需要吸收297 kJ的热量。化学反应的发生可以看成旧化学键的破坏和新化学键的形成。下表是一些键能数据(单位：kJ/mol)：
键能 键能 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
C—O 351 H—O 463
阅读上述信息，回答下列问题：
(1)根据表中数据判断CCl4的稳定性____________(填“大于”或“小于”)CF4的稳定性。试预测C—Br键的键能范围：_________
(2)结合表中数据和热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－Q kJ/mol，则热化学方程式中Q的值为____________。
(3)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”)。
②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固。_____(填“能”或“不能”)。从数据中找出一些规律，请写出一条：_______________。
答案：(1)小于 (2)218 kJ/mol 330 kJ/mol
(2)185 (3)①不能 ②不能 与相同原子结合时，同主族元素形成的共价键，原子半径越小，共价键越牢固
解析：(1)键能越大，分子越稳定。C—Cl键键能为330 kJ/mol，C—F键键能为427 kJ/mol，所以CF4更稳定；F、Cl、Br、I是同主族元素，原子半径越来越大，与C形成的共价键的键长越来越长，键能越来越小，所以C—Br键的键能大小介于C—I键键能和C—Cl键键能之间，故答案为：小于；218 kJ/mol；330 kJ/mol。
(2)ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和＝436 kJ/mol＋243 kJ/mol－2×432 kJ/mol＝－185 kJ/mol，所以Q＝185。
(3)①H的原子半径小于F的原子半径，但是H—H键键能小于H—F键键能，所以①结论不正确，故答案为：不能；
②Cl的非金属性强于S，但是S—S键键能大于Cl—Cl键键能，所以②结论不正确；从H—F、H—Cl；C—F、C—Cl；H—O、H—S几组键的键能中可得出：与相同原子结合时，同主族元素形成的共价键，原子半径越小，共价键越牢固。
1．键长
(1)概念：构成化学键的两个原子的_________，因此___________决定共价键的键长，___________越小，共价键的键长越短。
(2)应用：共价键的键长越短，往往键能越______，表明共价键越_______，反之亦然。
二、键长和键角
核间距
原子半径
原子半径
大
稳定
2．键角
(1)概念：在多原子分子中，_________________之间的夹角。
(2)应用：在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有______性，因此键角影响着共价分子的___________。
两个相邻共价键
方向
空间结构
(3)试根据空间结构填写下列分子的键角
分子的空间结构 键角 实例
正四面体形 _______________ CH4、CCl4
平面形 ___________ 苯、乙烯、BF3等
三角锥形 107° NH3
V形(角形) ___________ H2O
直线形 ___________ CO2、CS2、CH≡CH
109°28′
120°
105°
180°
(4)部分键角图解
正|误|判|断
1．在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长。( )
2．双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定。( )
3．键长：H—I>H—Br>H—Cl、C—C>C===C>C≡C。( )
4．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关。( )
5．多原子分子的键角是一定的，表明共价键具有方向性。( )
6．CH4和CH3Cl分子的空间结构都是正四面体。( )
×
×
√
√
√
√
深|度|思|考
1.根据下表中的HCl、HBr和HI的键长、键能的数据和热分解温度，考察它们之间的相关性。通过这个例子说明分子的结构如何影响分子的化学性质？
键 键长/pm 键能/(kJ·mol－1) HX的热分解温度/℃
H—Cl 127.4 431.8 1 000
H—Br 141.4 366 600
H—I 160.9 298.7 300
提示：数据表明：共价键的键长越短，键能越大，该共价键越稳定，含该键的分子越稳定，越不容易分解。
2．为什么F—F的键长比Cl—Cl的键长短，但键能却比Cl—Cl的键能小？
提示：氟原子的半径很小，因而F—F的键长比Cl—Cl的键长短，但也是由于F—F的键长短，两个氟原子在形成共价键时，原子核之间的距离就小，排斥力大，因此键能比Cl—Cl的键能小。
3．为什么CH4分子的空间结构是正四面体，而CH3Cl只是四面体而不是正四面体？
提示：C—H和C—Cl的键长不相等。
4．如图白磷和甲烷均为正四面体结构：
它们的键角是否相同，为什么？
提示：不同，白磷分子的键角是指P—P之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指C—H之间的夹角，为109°28′。
5．实验测得H2S为共价化合物，H—S—H的夹角为92.3°，键长相同，则H2S的空间结构是什么？
提示：H2S分子的空间结构是V形结构。
应|用|体|验
1．NH3分子的空间结构是三角锥形结构而不是平面正三角形结构，最充分的理由是( )
A．NH3分子内3个N—H的键长均相等
B．NH3分子内3个价键的键角和键长均相等
C．NH3分子内3个N—H的键长相等，键角都等于107°
D．NH3分子内3个N—H的键长相等，键角都等于120°
答案：C
解析：NH3分子内的键角和键长都相等，可能有两种情况，一是平面正三角形，二是三角锥形结构。如果键角为120°，则必然为平面正三角形，故选C。
2．下列有关卤化氢的说法正确的是( )
A．键长：H—F>H—Cl>H—Br>H—I
B．键能：H—FC．形成共价键的两个原子之间的核间距叫做键长
D．H—F键是p－p σ键
答案：C
解析：形成共价键的两个原子之间的核间距叫做键长，近似等于两原子半径之和，由于原子半径F＜Cl＜Br＜I，则键长：H—F＜H—Cl＜H—Br＜H—I，A错误；一般共价键键长越短，键能越大，则键能：H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，B错误；形成共价键的两个原子之间的核间距叫做键长，C正确；H原子只有s电子云，则H—F键是s－p σ键，D错误。故选C。
3．键长是描述共价键的物理量之一，下列各项中的距离属于键长的是( )
A．水分子中两个氢原子核之间的距离
B．氯气分子中两个氯原子核之间的距离
C．氩气中两个相邻氩原子核间的距离
D．CO2分子中两个氧原子核之间的距离
答案：B
解析：键长是成键原子间的核间距，水分子中两个氢原子不成键，A错误；氯气分子中两个氯原子间形成共价键，两个氯原子核之间的距离属于键长，B正确；氩气中两个相邻氩原子不成键，C错误；CO2分子中两个氧原子不成键，D错误；故答案选B。
定性判断键长的方法
(1)根据原子半径进行判断。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。
(2)根据共用电子对数判断。就相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子形成双键或者三键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，键长变短，故单键键长>双键键长>三键键长。
随堂演练·知识落实
1．反映共价键强弱的物理量是( )
A．键能
B．键能、键长
C．键能、键长、键角
D．键长、键角
答案：B
解析：键能可看作是断开共价键所需的能量，键能越大，则断开共价键时所需的能量就越大，含该键的分子就越稳定；键长越长键能反而越小，故反映键的强弱的物理量是键能和键长，故选B。
2．下列关于σ键和π键的理解不正确的是( )
A．σ键一般能单独形成，而π键一般不能单独形成
B．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转
C．CH3—CH3、CH2===CH2、CH≡CH中碳碳键的键能都相同
D．碳碳双键中有一个σ键，一个π键，碳碳三键中有一个σ键，两个π键
答案：C
解析：由于原子轨道先按重叠程度大的“头碰头”方向进行重叠，故先形成σ键。后才能形成π键，A正确；σ键为单键，可以绕键轴旋转，π键在双键、三键中存在，不能绕键轴旋转，B正确；键能大小顺序为C≡C＞C===C＞C—C，C错误；单键均为σ键，双键含1个σ键和1个π键，三键含1个σ键和2个π键，D正确。故选C。
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．键角是描述分子空间结构的重要参数
B．因为H—O的键能小于H—F的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱
C．H—F的键长是H—X中最长的
D．碳碳三键和碳碳双键的键能分别是单键键能的3倍和2倍
答案：A
解析：当物质分子内有多个化学键时，化学键之间的夹角叫键角，它反映了分子内原子的空间分布情况，因此键角是描述分子空间结构的重要参数，A正确；O2分子内两个O原子形成2对共用电子对，结合力强，断裂吸收的能量高，而F2内的2个F原子形成1对共用电子对，结合力相对O2来说弱，断裂吸收的能量低，因此与H2反应F2更容易发生反应，而O2相对来说弱，即F2比O2与H2反应的能力强，B错误；F的原子半径是X中最小的，H—F键的键长是H—X中最短的，C错误；碳碳三键中有一个σ键两个π键，碳碳双键中有一个σ键一个π键，π键键能小于σ键键能，则碳碳三键和碳碳双键键能小于单键键能的3倍和2倍，D错误。
4．某些共价键的键能数据如下表(单位：kJ·mol－1)：
共价键 H—H Cl—Cl Br—Br H—Cl
键能 436 243 193 431
共价键 I—I N≡N H—O H—N
键能 151 946 463 391
(1)由表中所列化学键所形成的分子中，最稳定的是___________，最不稳定的是___________(写化学式)。
(2)把1 mol I2(g)分子中化学键断裂为气态原子时，需要_______(填“吸收”或“放出”)___________kJ能量。已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH为11 kJ·mol－1，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为___________kJ。
(3)试通过键能数据估算下列反应的反应热H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝___________。
(4)已知N—N单键的键能为193 kJ·mol－1，通过计算说明N2中的___________键更稳定(填“σ”或“π”)。
答案：(1)N2 I2 (2)吸收 151 299 (3)－183 kJ·mol－1 (4)π
解析：(1)比较这些共价键键能的数值可知，N≡N键的键能最大，I—I键的键能最小，所以N2分子最稳定，I2分子最不稳定。
(2)根据键能的定义可知把1 mol I2(g)分解为I(g)原子需吸收151 kJ能量，根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能知：2EH—I－436 kJ·mol－1－151 kJ·mol－1＝11 kJ·mol－1，EH—I＝299 kJ·mol－1。
(3)在反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)中，有1 mol H—H键和1 mol Cl—Cl键断裂，共吸收能量436 kJ＋243 kJ＝679 kJ，形成2 mol H—Cl键共放出能量431 kJ×2＝862 kJ。放出的能量大于吸收的能量，所以该反应为放热反应，ΔH＝679 kJ·mol－1－862 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1。
(4)根据题给数据可知，N—N单键即σ键，其键能为193 kJ·mol－1，N≡N键的键能为946 kJ·mol－1，其中包含一个σ键和两个π键，则π键的键能是(946－193)kJ·mol－1÷2 ＝ 376.5 kJ·mol－1，键能越大，化学键越稳定，故N2中π键比σ键稳定。第二章 第一节 第2课时
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．现代无机化学对硫—氮化合物的研究是最为活跃的领域之一。如图是已经合成的最著名的硫—氮化合物的分子结构。下列说法正确的是( B )
A．该物质的分子式为SN
B．该物质的分子中既含有极性键又含有非极性键
C．分子中所有共价键的键长一定相等
D．该物质与化合物S2N2互为同素异形体
答案：B
解析：由题图知该物质的分子式为S4N4，故A错误；非极性键由同种元素的原子间形成，极性键通常由不同种元素的原子间形成，由题图可知，该物质的分子中既有极性键又有非极性键，故B正确；S原子半径大于N，键长：S—S>S—N，故C错误；由同种元素形成的不同单质互为同素异形体，S2N2和S4N4都是化合物，故D错误。故选B。
2．下列各说法中正确的是( B )
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
答案：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。
3．下列有关共价键的键参数的说法不正确的是( D )
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
答案：D
解析：三者的键角分别为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形成的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形成的共价键的键长依次增长，键能依次减小，C正确；分子的熔、沸点与分子间作用力有关，与共价键的键能无关，D错误。故选D。
4．关于键长、键能和键角，下列说法正确的是( B )
A．C≡C键的键能等于C—C键键能的三倍
B．EN≡N/EN－N＝4.9，说明N2中的N≡N键非常牢固，不易发生加成反应
C．(CN)2分子(结构式为N≡C－C≡N)中N≡C键的键长大于C—C键的键长
D．白磷(P4)分子呈正四面体结构，其键角为109°28′
答案：B
解析：碳碳三键中含有2个π键，由于π键电子云重叠程度小，不如σ键稳定，所以碳碳三键的键能小于碳碳单键键能的三倍，故A错误；C≡C键的键能小于C—C键的键能的三倍，说明C≡C键中的π键不牢固，易发生加成反应，而N≡N键的键能大于N—N键的键能的三倍，说明氮分子中的N≡N键非常牢固，化学性质稳定，不易发生加成反应，故B正确；成键原子半径越大，键长越长，N原子半径小于C原子，故键长：N—C5．下列有关化学键的比较一定错误的是( C )
A．键能：C—NB．键长：I—I>Br—Br>Cl—Cl
C．分子中的键角：H2O>CO2
D．碳原子间形成的共价键键能：σ键>π键
答案：C
解析：C、N原子间形成的共价键，C≡N键能最大，C—N键能最小，A项正确；双原子分子中，成键原子半径越大，键长越长，B项正确；H2O分子呈V形，H—O—H键角小于180°，CO2分子呈直线形，O===C===O键角是180°，C项错误；C2H2、C2H4分子中碳原子间形成的σ键比π键的稳定性强，σ键的键能大于π键的键能，D项正确。故选C。
6．下列说法正确的是( D )
A．已知N—N的键能为193 kJ· mol－1，故氮氮三键的键能为193 kJ· mol－1×3
B．H—H的键能为436.0 kJ· mol－1，F—F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的键能为390.8 kJ· mol－1，其含义为形成1 mol N—H所释放的能量为390.8 kJ
答案：D
解析：单键中只含有σ键，三键中含有2个π键和一个σ键，N—N和氮氮三键形成的共价键类型不同，已知N—N键能为193 kJ· mol－1，氮氮三键的键能不等于193 kJ· mol－1×3，故A错误；键能越大，化学键越稳定，H—H键能为436.0 kJ· mol－1，F—F键能为157 kJ· mol－1，故H2比F2稳定，故B错误；最外层有1个电子，可能为H或碱金属元素，与卤素相结合时，所形成的化学键为共价键或离子键，故C错误；键能是形成1 mol化学键所释放的能量，N—H键键能为390.8 kJ· mol－1，其含义为形成1 mol N—H所释放的能量为390.8 kJ，故D正确。故选D。
7．碳和硅的有关化学键的键能如表所示。
化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O
键能(kJ· mol－1) 356 413 336 226 318 452
分析数据，下列说法不正确的是( A )
A．C===O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
答案：A
解析：C===O键之间存在一个σ键和一个π键，前者键能大，C===O键的键能并不是C—O键键能的两倍，A项不正确；根据表中数据，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项正确；根据表中数据，一般半径越大，键长越长，键能越小，C项正确；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项正确。故选A。
8．下列有关共价键键参数的比较中，不正确的是( B )
A．键长：C—C>C===C>C≡C
B．键能：Br—BrC．分子中的键角：NCl3D．乙烯分子中碳碳键的键能：σ键>π键
答案：B
解析：化学键的键长与键能相关，键能C—CC===C>C≡C，A正确；F原子半径小，F2分子内两个氟原子间距近、键长短，同种电荷排斥力大，因此键能小，所以键能F—Fπ键，D正确。故选B。
9．氧氰的化学式为(OCN)2，结构式为N≡C－O－O－C≡N，下列叙述正确的是( C )
A．N≡C键中含有2个σ键和1个π键
B．分子中含有3个σ键和4个π键
C．N≡C键的键长小于C≡C键的键长
D．分子中只含有极性键
答案：C
解析：N≡C键中含有1个σ键和2个π键，故A错误；N≡C键中含有1个σ键和2个π键，该分子中共含有5个σ键和4个π键，故B错误；同一周期元素中，原子半径随着原子序数的增大而减小，原子半径越大其键长越长，碳原子半径大于氮原子，所以C≡N键长小于C≡C键长，故C正确；同种原子间形成非极性键，不同原子形成极性键，该分子的分子中的O—O键为非极性键，故D错误。故选C。
10．键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述错误的是( B )
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．键角是描述分子空间结构的重要参数
D．一般来说，原子半径越小的原子形成的共价键键长越短
答案：B
解析：键能指气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量，键能越大，意味着化学键越稳定，越不容易被打断，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；当物质分子内有多个化学键时，化学键之间的夹角叫键角，它反映了分子内原子的空间分布情况，因此键角是描述分子空间结构的重要参数，C正确；共价键的键长是指成键原子之间的核间距，一般来说，原子半径越小的原子形成的共价键键长越短，D正确。故选B。
11．下列与键参数有关的说法中错误的是( A )
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
答案：A
解析：CO2为直线形，键角为180°，CH4为正四面体形，键角为109°28′，H2O为V形，键角105°，NH3为三角锥形，键角107°，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。故选A。
12．下面是从实验中测得的不同物质中氧氧键的键长和键能的数据：
O—O键 O O O2 O
键长/10－12m 149 128 121 112
键能/( kJ· mol－1) x y z＝494 w＝628
其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导出键能的大小顺序为w>z>y>x。则该规律是( B )
A．成键所用的电子数越多，键能越大
B．键长越长，键能越小
C．成键所用的电子数越少，键能越大
D．成键时共用电子越偏移，键能越大
答案：B
解析：观察表中数据发现，键长由短到长的顺序为Oz>y>x。则键能较大者，键长短。
二、非选择题
13．已知键能、键长部分数据如下表：
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br
键能(kJ· mol－1) 242.7 193.7 152.7 568 431.8 366
键长(pm) 198 228 267
共价键 H—I H—O C—C C===C C≡C C—H
键能(kJ· mol－1) 298.7 462.8 347.7 615 812 413.4
键长(pm) 96 154 133 120 390.8
共价键 N—H N===O O—O O===O
键能(kJ· mol－1) 109 607 142 497.3
键长(pm) 101
(1)下列推断正确的是 (填字母)。
A．稳定性：HF>HCl>HBr>HI
B．氧化性：I2>Br2>Cl2
C．沸点：H2O>NH3
D．还原性：HI>HBr>HCl>HF
(2)下列有关推断正确的是 (填字母)。
A．同种元素形成的共价键，稳定性：三键>双键>单键
B．同种元素形成双键键能一定小于单键的2倍
C．键长越短，键能一定越大
(3)在表中所给HX(X为卤族元素)分子中，键长最短的是 ，最长的是 ；O—O键的键长 (填“大于”“小于”或“等于”)O===O键的键长。
答案：(1)ACD (2)A (3)HF HI (4)大于
解析：(1)根据表中数据，同主族元素气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A正确；由原子结构知，氯气、溴单质、碘单质的氧化性逐渐减弱，B错误；影响水和氨气沸点的主要因素是分子间存在氢键，由于水分子间氢键比氨分子间氢键作用较强，导致沸点：H2O>NH3，C正确；还原性与失电子能力有关，还原性：HI>HBr>HCl>HF，D正确。故选ACD。
(2)由碳碳键的数据知，键能C—C(3)键能越大，键长越短，所以HX分子中，键长最短的是HF，最长的是HI；相同原子形成的共价键，共用电子对越多，键长越短，故O—O键的键长大于O===O键的键长。
14．根据以下数据提供的信息填空：
组别 ① ② ③
共价键 C－C C＝C C≡C N－N N＝N N≡N H－F H－Cl H－Br
键长(nm) 0.154 0.134 0.120 0.146 0.120 0.110 0.092 0.127 0.141
键能(kJ/mol) 347 612 835 160 415 945 569 432 368
(1)由第③组可知，原子半径越大，键长越 。
(2)由第①或②组可知，相同元素的原子形成的共价键，键数越多，键长越 。
(3)由第①或②或③组可知，键长越长，键能越 。
答案：(1)长 (2)短 (3)小
解析：(1)同主族从上往下原子半径逐渐增大，由第③组可知，原子半径越大，键长越长。
(2)碳碳三键键长小于碳碳双键，碳碳双键键长小于碳碳单键，N原子间成键也是如此，故相同元素的原子形成的共价键，键数越多，键长越短。
(3)从表格中数据可看出，键长越短，键能越大；键长越长，键能越小。
15．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键的键能范围为___________＜P—H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___________________________________________________________________________。
答案：(1)－213.3 kJ·mol－1 (2)O—H、S—H、Se—H键长依次增大，因而键能依次减小
247 kJ·mol－1 390.8 kJ·mol－1 (3)C—C键能较大，较稳定，因而易形成C—C长链，而N—N、O—O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的键长依次增大，键长越大，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的键长依次增大，N—H、P—H、As—H的键能依次减小，所以As—H键能(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键能较大(347.7 kJ·mol－1)，易形成C—C长链，而N—N、O—O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。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)