第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
第1课时 共价键
基础过关练
题组一 共价键的形成与特征
1.下列说法中错误的是( )
A.S原子有两个未成对电子,能形成2个共价键
B.分子中的共价键数不一定等于该元素原子的价层电子数
C.成键后体系能量降低,趋于稳定
D.F原子可以形成H2F、H2F2,也可能形成H3F
2.(教材深研拓展)下列分子的结构与共价键的饱和性不相符的是( )
A.HClO(次氯酸):H—Cl—O
B.N2H4(肼):
C.P4(白磷):
D.SiHCl3(三氯氢硅):
3.(教材习题改编)下列说法中,错误的是( )
A.若把H2O分子写成H3O,违背了共价键的饱和性
B.H3O+的存在说明共价键不具有饱和性
C.H—O—O—H中的共价键都有方向性,但并非所有共价键都有方向性
D.已知N2的分子结构是,两个N原子间原子轨道发生重叠后,电子不是只存在于两核之间
题组二 σ键和π键
4.下列有关σ键和π键的说法正确的是( )
A.在某些分子中,化学键可能只有π键而没有σ键
B.当原子形成分子时,首先形成σ键,可能形成π键
C.π键的特征是轴对称,σ键的特征是镜面对称
D.含有σ键和π键的分子在反应时,σ键是化学反应的积极参与者
5.下列分子中既含σ键又含π键的化合物是( )
A.N2 B.C3H8 C.C2H6O D.CO2
6.下列有关说法错误的是( )
A.1个CH3COOH分子中含有7个σ键和1个π键
B.标准状况下,22.4L乙炔中σ键的数目为NA
C.O能形成—O—O—、OO,但不能形成O,是由于共价键的饱和性
D.HCl中σ键的形成过程:
7.有机物燃烧可生成CO2、H2O等,“双铍烯”被誉为2023年最“炫”分子,结构如图所示。下列叙述正确的是( )
A.标准状况下,22.4LH2O中含有σ键的数目为2NA
B.22gCO2分子中含有π键数为0.5NA
C.1个“双铍烯”分子含9个C—Hσ键
D.CO2分子中π键的形成:
能力提升练
题组一 共价键的综合考查
1.下列关于共价键的理解不正确的是( )
A.σ键可以绕键轴旋转,而π键不能绕键轴旋转
B.共价键都具有方向性和饱和性
C.C2H4分子和N2H4分子中都含有5个σ键
D.σ键以“头碰头”方式重叠,π键以“肩并肩”方式重叠
2.已知P的价层电子排布式为3s23p3,P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5,下列判断正确的是( )
A.磷原子最外层有三个未成对电子,故只能结合三个氯原子形成PCl3
B.PCl3分子中的P—Cl都是π键
C.PCl5分子中的P—Cl都是π键
D.磷原子最外层有三个未成对电子,但是能形成PCl5,说明传统的价键理论存在缺陷
3.某物质可溶于水、乙醇,熔点为209.5℃,其分子的结构简式如图所示。下列说法不正确的是( )
A.该分子中含有极性共价键
B.该分子中σ键和π键的个数比为3∶1
C.该分子中原子最外层均达到8电子稳定结构的为C、N
D.该分子中的共价键按原子轨道重叠方式分为3种
题组二 σ键和π键的判断与比较
4.甲醛是家庭装修常见的污染物。一种催化氧化甲醛的反应为HCHO+O2H2O+CO2。下列有关叙述正确的是( )
A.CO2和O2分子中均同时存在σ键和π键
B.HCHO分子中σ键和π键的数目之比为2∶1
C.O2分子形成时原子轨道的其中一种重叠方式是
D.CO2分子中σ键和π键的电子云的对称性相同
5.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.31g白磷(P4)中含σ键数目为6NA
B.1molCH2CHCN中含有σ键数目为6NA
C.17gH2O2中含π键数目为0.5NA
D.16gS8中含S—S键数目为NA
6.下图为氯及其化合物的“价—类”二维图。下列说法错误的是( )
A.a物质的s-pσ键电子云轮廓图:
B.b物质的p-pσ键电子云轮廓图:
C.只能有HCl分子,而不可能有H2Cl分子,这表明共价键有饱和性
D.d分子中形成的共价键为s-pσ键和p-pσ键
7.(易错题)某有机物的结构简式为,该分子中σ键与π键的数目之比为( )
A.19∶3 B.13∶3 C.17∶3 D.16∶3
答案与分层梯度式解析
第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
第1课时 共价键
基础过关练
1.D 基态S的价层电子排布式是3s23p4,有两个未成对电子,能形成2个共价键,原子形成共价键时,价层电子不一定都形成共价键,A、B正确;形成共价键时放出能量,所以成键后体系的能量降低趋于稳定,C正确;根据共价键的饱和性可知,F原子只形成1个共价键,只存在HF分子,D错误。
2.A 由共价键的饱和性知Si形成4个共价键,H形成1个共价键,N、P形成3个共价键,O形成2个共价键,Cl形成1个共价键。HClO的结构式应为H—O—Cl,A项符合题意。
3.B O原子有两个未成对电子,根据共价键的饱和性,形成的氢化物为H2O,A正确;H2O能结合1个H+形成H3O+,不能说明共价键不具有饱和性,B错误;H2分子中的H—H键没有方向性,C正确;两个原子轨道发生重叠后,电子只是在两核之间出现的概率大,不是只出现在两原子核之间,D正确。
4.B 某些分子中,化学键可能只有σ键,没有π键,如H2分子,A错误;原子形成分子,优先头碰头重叠形成σ键,可能形成π键,B正确;σ键为轴对称,π键为镜面对称,C错误;π键不稳定易断裂,则含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者,D错误。
归纳总结
σ键与π键的区别:
(1)σ键能单独形成,而π键不能单独形成。
(2)两个原子间可以只形成σ键,但不可以只形成π键。
(3)在同一个分子中,σ键一般比π键强度大。
5.D N2不是化合物,A错误;C3H8、C2H6O结构中只含σ键,不含π键,B、C错误;CO2的结构式为OCO,1个CO2分子中含有2个σ键和2个π键,D正确。
6.B 乙酸的结构式为,1个CH3COOH分子中含有7个σ键和1个π键,A正确;标准状况下,22.4L乙炔物质的量为1mol,1molH—CC—H中σ键的数目为3NA,B错误;O原子最外层有2个单电子,则O能形成—O—O—、OO,不能形成,这是由共价键的饱和性决定的,C正确;HCl中s-pσ键形成过程为,D正确。
7.D 标准状况下水不是气体,22.4L水物质的量不是1mol,A错误;22gCO2(OCO)的物质的量为0.5mol,含有π键数为NA,B错误;1个“双铍烯”分子含10个C—Hσ键,C错误;CO2中π键是p原子轨道以“肩并肩”方式重叠形成的,D正确。
能力提升练
1.B σ键以“头碰头”方式重叠,为轴对称,π键以“肩并肩”方式重叠,为镜面对称,故σ键可以绕键轴旋转,而π键不能绕键轴旋转,A、D项正确;s轨道的电子云是球形对称的,相互重叠形成的共价键无方向性,B项错误;C2H4的结构式为,N2H4的结构式为,1个C2H4分子和1个N2H4分子中都含有5个σ键,C项正确。
2.D PCl3的结构式为,P—Cl都是σ键。一个PCl5分子中有5个P—Clσ键,这违背了传统价键理论饱和性原则,说明传统价键理论不能解释PCl5的结构,即传统价键理论存在缺陷,D项符合题意。
3.D
4.A CO2和O2分子中均存在双键,因此同时存在σ键和π键,A项正确;1个HCHO分子中含两个C—H键和一个CO键,单键全是σ键,双键含一个σ键和一个π键,所以HCHO分子中σ键和π键的数目之比应为3∶1,B项错误;O2分子中含OO键,包含一个σ键和一个π键,原子轨道重叠方式分别为“头碰头”和“肩并肩”,没有互相垂直的重叠方式,C项错误;σ键的电子云呈轴对称,π键的电子云呈镜面对称,D项错误。
5.B 白磷的结构为,1个磷原子平均形成1.5个P—Pσ键,31gP4中含1.5molP—P键,则σ键的数目为1.5NA,A错误;1mol中含6molσ键,数目为6NA,B正确;H2O2的结构式为H—O—O—H,不含π键,C错误;16gS8()的物质的量为mol,每个S8中含8个S—S键,则16gS8中含S—S键数目为0.5NA,D错误。
规律方法
σ键与π键的判断方法:
6.B 由题图可知a为HCl,b为Cl2,c为ClO2,d为HClO,e为次氯酸盐。HCl分子中s-pσ键的电子云轮廓图为,A正确;为π键电子云轮廓图,B错误;只有HCl分子,而不可能有H2Cl分子,说明共价键有饱和性,C正确;HClO结构式为H—O—Cl,形成H—O共价键和O—Cl共价键,分别属于s-pσ键和p-pσ键,D正确。
7.A 单键全是σ键,双键中有一个σ键、一个π键,由该有机物的结构知,1个该分子中σ键数目为19个,π键数目为3个,故选A。
易错分析
本题容易忽视六元环上的C—Hσ键而错选B项,在有机物的分子结构中一个碳原子形成4个共价键,该有机物的结构式为,σ键数目为19个,π键数目为3个。
10(共25张PPT)
1.共价键的概念和本质
(1)概念:原子间通过共用电子对所形成的相互作用,叫做共价键。
(2)本质:原子轨道在原子核间重叠。
2.共价键的特征
共价键具有饱和性和方向性。(详见定点1)
3.共价键类型(按原子轨道的重叠方式分类)
(1)σ键
第二章 分子结构与性质
必备知识 清单破
必备知识 清单破
知识点 1 共价键
第一节 共价键
形成 由两个原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠形成
s-s σ键
s-p σ键
p-p σ键
特征 ①轴对称:以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作,共价键的电子云的图形不变,这种特征称为轴对称
②稳定性:重叠程度大,一般σ键的强度较大,不易断裂
③可旋转:以形成σ键的两原子核的连线为轴,任何一个原子均可以旋转,旋转时并不破坏σ键
(2)π键
形成 由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成
p-p π键
特征 ①镜面对称:每个π键的电子云由两块组成,
它们互为镜像,这种特征称为镜面对称
②不能旋转:π键不能旋转,若单独旋转则会
破坏π键
③强度小:形成π键时电子云重叠程度比σ键
小,一般不如σ键牢固,较易断裂
1.键能
气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量叫键能。常用单位为kJ·mol-1。
键能通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值。键能可通过实验测定,更多的却是推算
获得的。例如,依次断开CH4中的4个C—H,所需能量并不相等,因此,CH4中的C—H键能只是
平均值。
2.键长:构成化学键的两个原子的核间距。分子中的原子始终处于不断振动之中,键长只是振
动着的原子处于平衡位置时的核间距。
3.键角:多原子分子中,两个相邻共价键之间的夹角。
知识点 2 键参数
1.所有共价键都有方向性,这种说法正确吗
两个s电子形成的共价键就没有方向性。
2.H2、HCl和Cl2分子中,共价键类型完全相同,这种说法正确吗
H原子的未成对电子位于1s轨道,Cl原子的未成对电子位于3p轨道,即H原子和H原
子形成s-s σ键,H原子和Cl原子形成s-p σ键,Cl原子和Cl原子形成p-p σ键。
3.多原子分子中一定含有π键,这种说法正确吗
多原子分子中一定含有σ键,不一定含有π键。
4.元素非金属性越强,对应的单质分子中共价键的键能一定越大,这种说法正确吗
F、Cl、Br、I元素的非金属性逐渐减弱,但F—F键、Cl—Cl键、Br—Br键、I—I
键的键能依次为157 kJ·mol-1、242.7 kJ·mol-1、193.7 kJ·mol-1、152.7 kJ·mol-1。
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
提示
提示
提示
提示
( )
( )
( )
( )
5.碳碳双键的键能等于碳碳单键键能的2倍,这种说法正确吗
碳碳双键中含有1个σ键和1个π键,由于π键原子轨道重叠程度小于σ键,则π键的稳
定性弱于σ键,故碳碳双键的键能小于碳碳单键键能的2倍。
6.π键键能一定小于σ键的键能,这种说法正确吗
π键键能不一定小于σ键的键能,如 键的键能为946 kJ·mol-1,而N—N键的键
能为193 kJ·mol-1, 键的键能大于N—N键键能的3倍。
7.P4( )和CH4分子的空间构型都是正四面体,键角都是109°28',1 mol CH4和1 mol P4中含有
的σ键数目相同,这种说法正确吗
白磷的键角为60°,1 mol白磷中含有6 mol σ键,1 mol甲烷中含有4 mol σ键。
提示
提示
提示
( )
( )
( )
1.共价键的本质(成键原因)
当成键原子相互接近时,原子轨道发生重叠,自旋状态相反的未成对电子形成共用电子
对,两原子核间电子出现的概率增大,使它们同时受到两个原子核的吸引,从而使体系能量降
低,形成化学键。
2.共价键的特征
(1)共价键的饱和性
①按照共价键的共用电子对理论,一个原子有几个未成对电子,便可和几个自旋状态相反的
电子配对成键,这就是共价键的饱和性。
②用电子排布图表示HF分子中共用电子对的形成如下:
关键能力 定点破
定点 1 共价键的本质、特征、存在形式及共价键类型的判断
由以上分析可知,F原子与H原子间只能形成1个共价键,所形成的简单化合物为HF而不
是H2F。同理,H原子、F原子分别只能形成H2、F2分子,不能形成H3、F3。
③共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。
(2)共价键的方向性
共价键形成时,两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重
叠,而且原子轨道重叠越多,电子在两核间出现的概率越大,形成的共价键就越牢固。电子所
在的原子轨道都有一定的形状和空间取向,所以要达到最大重叠,共价键必然有方向性。
共价键的方向性决定了分子的空间结构,但不是所有共价键都具有方向性,如两个s轨道
上的电子形成的共价键就没有方向性。
归纳总结 形成共价键应遵循的原理
(1)电子配对原理:两原子提供数目相等的自旋状态相反的电子彼此配对。
(2)最大重叠原理:两个原子轨道重叠部分越大,形成的共价键越牢固,分子越稳定。
3.共价键的存在形式
一般非金属元素的原子之间通过共价键结合。如非金属气态氢化物、含氧酸、非金属
氧化物等物质中的原子都以共价键结合。
共价键既可存在于非金属单质、共价化合物中,也可存在于离子化合物中(例如:氢氧化
钠、过氧化钠、硫酸钾等)。
特别提醒 某些金属原子与非金属原子之间也能形成共价键,如AlCl3、BeCl2、FeCl3。
4.分子中σ键和π键的判断方法
(1)一般规律:共价单键是σ键;共价双键中有一个是σ键,另一个是π键;共价三键中有一个是σ
键,另外两个是π键。
(2)σ键与π键的比较
σ键 π键
示意图
特征 轴对称 镜面对称
原子轨道重叠方式 “头碰头”重叠 “肩并肩”重叠
原子轨道重叠程度 大 小
键的强度 一般较大 一般较小
活泼性 不活泼 活泼
续表
典例1 下列关于σ键与π键的说法正确的是 ( )
A.σ键是以“头碰头”方式重叠形成的共价键,π键是以“肩并肩”方式重叠形成的共价键
B. 描述的
是π键的形成过程
C.原子轨道以“头碰头”方式相互重叠比以“肩并肩”方式相互重叠的程度小,所以σ键比π
键活泼
D. 可以表示N2分子中σ键和π键存在的情况
思路点拨 明确σ键和π键的含义是解答该题的关键,注意原子轨道以“头碰头”方式重叠
形成σ键,原子轨道以“肩并肩”方式重叠形成π键。σ键与π键比较:σ键原子轨道重叠程度比
π键原子轨道重叠程度大,所以一般σ键比π键牢固,在化学反应中π键易发生断裂。另外,单键
是σ键,而双键和三键中均既含σ键又含π键。
解析 从原子轨道的相互重叠方式来看,如果两个原子的原子轨道以“头碰头”方式相互重
叠,形成的共价键为σ键,如果两个原子的原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠,形成的共价
键为π键,A项正确;选项中描述的是“头碰头”方式的相互重叠,所以形成的是σ键,B项错误;σ
键的重叠程度大于π键,所以σ键更稳定,C项错误;N2中的σ键和π键可表示为 ,
D项错误。
答案 A
典例2 下列物质的分子中既有σ键又有π键的是 ( )
①HCl ②H2O ③N2 ④H2O2 ⑤C2H4 ⑥C2H2 ⑦Ar
A.①②③⑦ B.③④⑤⑥
C.①③⑥ D.③⑤⑥
思路点拨 首先根据化学式写出对应的结构式,然后根据σ键与π键的判断方法分析。
序号 结构式 σ键数 π键数
① H—Cl 1 0
② 2 0
③ 1 2
④ H—O—O—H 3 0
⑤ 5 1
⑥ 3 2
⑦ Ar属于稀有气体,是单原子分子,分子中不存在共价键 解析
答案 D
键能、键长、键角等是表征共价键性质的物理量,称为键参数。
1.键能
(1)意义:键能是衡量共价键稳定性的一个重要参数。键能越大,即形成化学键时放出的能量
越多,意味着这个化学键越稳定,越不容易断裂。如 键的键能大,N2的化学性质稳定。
(2)应用
①键能的大小可以定量地表示化学键的强弱程度。键能越大,断开时需要的能量就越多,这
个化学键就越牢固;反之,键能越小,这个化学键就越不牢固。
②可以判断结构相似的分子的相对稳定性。一般来说,结构相似的分子中,化学键的键能越
大,分子越稳定。如C—H键的键能大于Si—H键的键能,所以CH4比SiH4稳定。
③判断化学反应过程中的能量变化。
定点 2 键参数的意义及应用
知识拓展 键能可以判断粒子反应活性的大小。例如,P—P键的键能为201 kJ/mol,
键的键能为946 kJ/mol,因此 键在化学反应中更难被破坏,即N2比P4的反应活性小。
2.键长
(1)意义及应用:衡量共价键强弱的另一个重要参数。一般键长越短,键能越大,表明共价键越
稳定。
(2)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。如键长:
H—I>H—Cl>H—F;Br—Br>Cl—Cl>F—F;Si—Si>Si—C>C—C。
②根据共用电子对数判断。对于相同的两原子形成的共价键而言,当两个原子间形成双键、
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。如键长:C—C>C C> 。
3.键角
键角是描述分子空间结构的重要参数。例如,水分子的H—O—H键角是105°,这就决定了水
分子是角形(又称V形)结构;CO2分子的结构式为 ,它的键角为180°,CO2是一种直
线形分子。一些常见分子的键角,白磷:60°,BF3:120°,NH3:107°,CH4、CCl4(正四面体形):
109°28'。
归纳总结 键参数与分子的空间结构和分子性质之间的关系可以表示如下:
典例1 下列事实不能用键能的大小来解释的是 ( )
A.N2的化学性质很稳定
B.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
C.CH4、NH3、H2O、HF的稳定性逐渐增强
D.O2比S更容易与H2反应
思路点拨 共价分子键能的大小只影响物质的化学性质,与物理性质无关。
解析 由于N2分子中存在氮氮三键,键能很大,破坏共价键需要很大的能量,所以N2的化学性
质很稳定,A不符合题意;共价分子中共价键的键能大小与熔、沸点无关,B符合题意;同周期
主族元素从左到右原子半径逐渐减小,其氢化物中化学键的键长逐渐减小,键能逐渐增大,稳
定性逐渐增强,C不符合题意;由于H—O键的键能大于H—S键的键能,所以O2比S更容易与H2
反应,D不符合题意。
答案 B
典例2 关于键长、键能和键角,下列说法正确的是 ( )
A. 键的键能等于C—C键键能的三倍
B. /EN—N=4.9,说明N2中的 键非常牢固,不易发生加成反应
C.(CN)2(结构式为 )分子中 键的键长大于C—C键的键长
D.白磷(P4)分子呈正四面体构型,其键角为109°28'
思路点拨
解析 A项,碳碳三键中含有1个σ键,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,错误;B项, 键的键能小于C—C键的键能的三
倍, 键中的π键不牢固,易发生加成反应,而 键的键能大于N—N键的键能的三
倍,说明N2分子中的 键非常牢固,化学性质稳定,不易发生加成反应,正确;C项,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—C键答案 B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、键长和键角
基础过关练
题组一 键能
1.下列事实不能用键能的大小来解释的是( )
A.N2的化学性质很稳定
B.NH3易液化
C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
D.F2比O2更容易与H2反应
2.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) 356 413 351 226 318 452
下列说法正确的是( )
A.CO键的键能为351kJ·mol-1×2
B.稳定性:CH4C.一般原子半径越大,键长越短,键能越大
D.C与C之间比Si与Si之间更易形成π键
题组二 键长
3.下列说法正确的是( )
A.键长:C—O>Si—O
B.键长:C—C>CC
C.H—F的键长是H—X(X表示F、Cl、Br、I)中最长的
D.键长与共价键的稳定性没有关系
4.下列有关化学键比较正确的是( )
A.CH4中C—H键与CCl4中C—Cl键的键长相等
B.N—O键的键长比C—O键的键长长
C.1个O2分子中含有1个σ键和1个π键
D.N中4个N—H键的键长不同
题组三 键角
5.下列说法正确的是( )
A.键角越大,该分子越稳定
B.键角:H2O>NH3
C.CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次减小
D.任意两个B—F键间的夹角为120°,说明BF3分子中的4个原子位于同一平面
6.NH3、NF3、NCl3分子中心原子相同,如果周围原子电负性大者键角小,那么NH3、NF3、NCl3三种分子中,键角大小的顺序正确的是( )
A.NH3>NF3>NCl3
B.NCl3>NF3>NH3
C.NH3>NCl3>NF3
D.NF3>NCl3>NH3
题组四 键参数的综合考查
7.0.2%~0.5%的过氧乙酸(化学式为CH3COOOH,结构式如图所示)溶液是一种杀菌的高效消毒剂,下列关于该化合物说法正确的是( )
A.C—C键长等于成键两原子的半径之和
B.C—H的键能小于H2O中H—O的键能
C.键长:CC<
D.该分子中σ键和π键的数目之比为9∶1
能力提升练
题组一 键能与反应热的计算
1.设NA为阿伏加德罗常数的值。已知反应:
①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=akJ·mol-1
②CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=bkJ·mol-1
化学键 CO OO C—H O—H
键能/(kJ·mol-1) 745 x 413 463
下列说法正确的是( )
A.表中x=
B.H2O(g)H2O(l) ΔH=(a-b)kJ·mol-1
C.当有4NA个C—H键断裂时,反应放出的热量一定为kJ
D.a>b且甲烷的燃烧热ΔH=bkJ·mol-1
2.已知H—H键的键能为akJ/mol,I—I键的键能为bkJ/mol,一定条件下:H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-ckJ/mol(c>0),下列说法正确的是( )
A.断开1molBr—Br键所需的能量小于bkJ
B.上述反应中,反应物的总能量低于生成物的总能量
C.向密闭容器中充入2molH2(g)和1molI2(g),充分反应后放出热量大于ckJ
D.断开2molH—I键所需的能量为(a+b+c)kJ
题组二 键参数的综合考查P148定点2
3.下列有关化学键知识的比较肯定错误的是( )
A.键能:C—NB.键长:I—I>Br—Br>Cl—Cl
C.分子中的键角:H2O>CO2
D.一般相同元素原子间形成的共价键键能:σ键>π键
4.下列有关键参数叙述正确的是( )
A.H—Cl键的键能比H—Br键的大,HCl的热稳定性比HBr差
B.AB2型分子的键角均为180°
C.C—C键的键能为347.7kJ·mol-1,但CC键的键能小于347.7×2kJ·mol-1
D.H—Cl键的键能为431.8kJ·mol-1,故HCl分解生成1molH2和1molCl2时,能量变化为863.6kJ
5.共价键的键参数可用来衡量分子的稳定性能和空间结构。
(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表:
化学键 C—O CO
键能/(kJ·mol-1) 351 745 1071.9
化学键 N—N NN
键能/(kJ·mol-1) 193 418 946
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:
已知:
化学键 C—H C—C CC H—H
键能/(kJ·mol-1) 413 347.7 615 436
计算上述反应的ΔH= kJ·mol-1。
答案与分层梯度式解析
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、键长和键角
基础过关练
1.B 由于N2分子中存在键,键能大,化学性质很稳定;从F到I原子半径逐渐增大,氢化物的键长逐渐变长,键能逐渐变小,稳定性逐渐减弱;键能:H—F>H—O,HF比H2O稳定,F2比O2更容易与H2反应,A、C、D不符合题意;NH3易液化与键能无关,B符合题意。
2.D CO键中存在一个σ键和一个π键,CO键的键能不是C—O键键能的两倍,A错误;键能:C—H>Si—H,稳定性:CH4>SiH4,B错误;一般半径越大,键长越长,键能越小,C错误;原子半径:C方法规律
(1)键能越大,断开时需要的能量就越多,化学键就越牢固。
(2)结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越稳定。如C—H键的键能大于Si—H键的键能,所以CH4比SiH4稳定。
3.B 原子半径:Si>C,键长:Si—O>C—O,A错误;相同原子间键长:单键>双键>三键,键长:C—C>CC,B正确;F、Cl、Br、I中F原子半径最小,H—F的键长最短,C错误;键长越短,往往键能越大,共价键越稳定,D错误。
4.C 原子半径:Cl>C,则CH4中C—H键键长小于CCl4中C—Cl键键长,A错误;原子半径:C>N,键长:C—O>N—O,B错误;1个O2(OO)分子中有1个σ键和1个π键,C正确;N中4个N—H键的键长完全相同,D错误。
5.D 键角是描述分子空间结构的参数,不能根据键角大小判断分子的稳定性,A错误;H2O分子中的键角是105°,NH3分子中的键角是107°,键角:H2O6.C 已知电负性F>Cl>H,且NH3、NF3、NCl3分子中中心原子都是N原子,周围原子电负性大者键角小,则键角NH3>NCl3>NF3,C正确。
7.B 键长是指两个形成共价键的原子的核间距,A错误;原子半径:OH—O,则键能:C—HCC>,C错误;单键均为σ键,双键中含一个σ键、一个π键,则该分子中σ键和π键的数目之比为8∶1,D错误。
知识归纳
键长和键角是描述分子空间结构的参数。一般来说,如果知道分子中的键长和键角,这个分子的空间结构就确定了。如NH3分子的H—N—H键角是107°,N—H键的键长是101pm,就可以确定NH3分子是三角锥形,如图:
能力提升练
1.A 根据反应②可知,ΔH2=413kJ·mol-1×4+2xkJ·mol-1-(745×2+463×4)kJ·mol-1=bkJ·mol-1,整理可得x=,故A正确;根据盖斯定律,得到H2O(g)H2O(l) ΔH=kJ·mol-1,故B错误;有4NA个C—H键断裂时,反应消耗1mol甲烷,若按照反应①进行,放出热量为|a|kJ,若按照反应②进行,放出热量为|b|kJ,故C错误;甲烷的燃烧为放热反应,则a<0,b<0,因为液态水转化为气态水需要吸收热量,所以a2.D 对于卤族元素的单质,元素的非金属性越强,键能越大,则断开1molBr—Br键所需的能量大于bkJ,故A错误;由热化学方程式可知,该反应是反应物的总能量高于生成物的总能量的放热反应,故B错误;该反应为可逆反应,可逆反应反应物不可能反应完全,向密闭容器中充入2mol氢气和1mol碘蒸气,若I2完全反应则放出的热量为ckJ,充分反应后放出的热量不会大于ckJ,故C错误;设H—I键的键能为xkJ/mol,则有-ckJ/mol=(a+b)kJ/mol-2xkJ/mol,解得x=,则断开2molH—I键所需的能量为(a+b+c)kJ,故D正确。
3.C C、N原子间形成的化学键,三键键能最大,单键键能最小,A正确;原子半径:I>Br>Cl,则键长:I—I>Br—Br>Cl—Cl,B正确;H2O分子中键角是105°,CO2分子中键角是180°,键角:H2O4.C 键能:H—Cl>H—Br,热稳定性:HCl>HBr,A错误;AB2型分子可能是直线形,如CO2,也可能是V形,如OF2,B错误;C—C键为σ键,CC键中有一个σ键、一个π键,π键键能小于σ键键能,故CC键的键能小于347.7×2kJ·mol-1,C正确;H—Cl键的键能为431.8kJ·mol-1,2molHCl分解成2molH和2molCl时,消耗的能量为863.6kJ,D错误。
5.答案 (1)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,可见CO中的第一个π键容易断裂
(2)+122.7
解析 (1)N2与CO的分子中都包含σ键和π键。
(2)由制备需断开2molC—H键,生成1molH—H键,同时在C—C键的基础上生成CC键,因此生成1mol过程中吸收的能量为2×413kJ=826kJ,放出的热量为436kJ+(615-347.7)kJ=703.3kJ,ΔH=826kJ·mol-1-703.3kJ·mol-1=+122.7kJ·mol-1。
方法点拨
关于共价键类型的判断及特征考查的题目,常出现的易错点是一般规律中的特殊情况,故解答这类题目应注意以下几点:
(1)共价键不仅存在于共价化合物中,也可以存在于离子化合物中,如NaOH、NH4Cl中都含有共价键;活泼的金属元素和非金属元素之间也可以形成共价键,如AlCl3中存在共价键。
(2)所有共价键都有饱和性,但并不是所有的共价键都有方向性,如s-sσ键就没有方向性。
(3)通常情况下,σ键比π键牢固,π键容易断裂,但N2中的π键牢固,故N2中的π键不易断裂,不易发生类似有机反应中的加成反应。
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