(共34张PPT)
第1课时 共价键的形成、特征及类型
1.了解共价键的形成、本质和特征,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。
2.了解共价键的主要类型σ键和π键,会判断共价键的极性。能从内因和外因、量变与质变等方面较全面地分析物质的化学变化,形成变化观念与平衡思想的化学核心素养。
3.能利用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。
知识铺垫
必备知识
正误判断
1.化学键:相邻原子间的强相互作用。
2.化学反应的实质是旧的化学键的断裂,新的化学键的形成过程。
3.电子式:在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子或离子的最外层电子的式子。如Na·、·Mg·、·
等。
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必备知识
正误判断
一、共价键的形成与特征
1.共价键的形成
(1)共价键的形成过程。
两个原子在逐渐接近时,它们的原子轨道会相互重叠,使电子在两个原子核之间出现的概率增大,它们同时受到两个原子核的吸引,从而导致体系能量降低,形成共价键。
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必备知识
正误判断
(2)共价键的本质。
定义
原子间通过共用电子形成的化学键
本质
高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用
形成
元素
通常电负性相同或差值小的非金属元素的原子形成共价键
表示
方法
用一条短线表示一对共用电子所形成的共价键,如H—H;用“==”表示原子间共用两对电子所形成的共价键,如C==C;用“≡”表示原子间共用三对电子所形成的共价键,如C≡C
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必备知识
正误判断
【微思考1】非金属元素只能形成共价键吗?只有非金属原子之间才能形成共价键吗?
提示:不是。有些含离子键的化合物是由非金属元素形成的,如铵盐;少数金属与非金属原子间形成的化学键也可能是共价键,如AlCl3中的化学键是共价键。
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必备知识
正误判断
2.共价键的特征
(1)饱和性。
每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的,这称为共价键的饱和性。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)方向性。
在形成共价键时,原子轨道重叠得越多,电子在核间出现的概率越大,所形成的共价键就越牢固。因此,共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成,这就是共价键的方向性。共价键的方向性决定着分子或离子的空间结构。
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必备知识
正误判断
二、共价键的类型
1.σ键与π键(按原子轨道重叠方式分类)
σ键
原子轨道以“头碰头”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键
π键
原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键
2.极性键和非极性键(按共用电子对是否偏移分类)
类型
形成元素
共用电子对偏移
原子电性
非极
性键
同种
元素
两原子电负性相同,共用电子不偏移
两原子都不显电性
极性键
不同种
元素
共用电子偏向电负性较大的原子
电负性较大的原子显负电性,电负性较小的原子显正电性
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正误判断
【微思考2】C2H4比C2H6的化学性质活泼的原因是什么?
提示:乙烯分子中含有π键,原子轨道重叠程度小,共价键不稳定,容易断裂,而乙烷分子中都是σ键,原子轨道重叠程度大,共价键稳定,不容易断裂。
【微思考3】请比较H—F、H—Cl、H—Br、H—I键的极性强弱。
提示:因为电负性F>Cl>Br>I,故键的极性按H—F、H—Cl、H—Br、H—I的顺序减弱。
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正误判断
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
1.HF和HCl分子中共价键都是σ键。( )
2.所有的共价键都有方向性。( )
3.HF比HCl的稳定性强。( )
4.氢原子和氟原子、氯原子均以σ键相结合时,其成键轨道完全相同。( )
5.1
mol丙酮分子中含有σ键的数目为9×6.02×1023。( )
6.60
g丙醇中存在的共价键总数为10NA。( )
7.78
g苯含有碳碳双键的数目为3NA。( )
8.标准状况下,2.24
L的CCl4中含有的Cl—Cl键数目为0.4NA。( )
答案:1.√ 2.× 3.√ 4.× 5.√ 6.× 7.×
8.×
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共价键
问题探究
1.氢分子中的共价键是如何形成的?如何用电子云和原子轨道的概念进一步理解共价键的形成过程?
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提示:从图中可以看出,当两个氢原子的核间距为0.074
nm时体系能量最低,此时两个H原子之间形成了化学键。H2中的化学键,可以认为是两个H原子各提供一个电子以自旋状态不同的方式相互配对形成氢分子,从而使体系的能量降低。
以H原子形成H2为例,通过电子云和原子轨道理解共价键的形成过程。从电子云的观点考虑,可认为两个H原子的1s轨道在两个原子核之间的重叠,使得电子更多地出现在两个原子核之间,即电子在两核间出现的概率增加,两个H原子结合在一起形成H2分子,导致体系的能量降低。
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2.H原子与H原子、H原子与Cl原子、Cl原子与Cl原子分别以σ键结合成H2、HCl、Cl2分子,其成键轨道完全相同吗?
提示:不相同。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原子与H原子成键是1s与1s轨道“头碰头”重叠,H原子与Cl原子成键是H原子的1s与Cl原子的3p轨道“头碰头”重叠,Cl原子与Cl原子成键是以各自的3p轨道“头碰头”重叠。
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3.氮气的化学性质很不活泼,通常很难与其他物质发生化学反应。试观察N2分子的形成过程填写下表:
键的类型
σ键
π键
原子轨道重叠方式
?
?
原子轨道重叠部位
?
?
原子轨道重叠程度
?
?
键的强度
?
?
化学活泼性
?
?
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提示:
键的类型
σ键
π键
原子轨道重叠方式
沿键轴方向“头碰头”重叠
沿键轴方向“肩并肩”重叠
原子轨道重叠部位
在原子核之间,在键轴处
键轴上方和下方
原子轨道重叠程度
大
小
键的强度
较大
较小
化学活泼性
不活泼
活泼
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深化拓展
1.共价键的分类
分类标准
类型
共用电子对数目
单键、双键、三键
共用电子对的偏移程度
极性键、非极性键
原子轨道重叠方式
σ键、π键
【微点拨】(1)并不是所有单质中都存在共价键,稀有气体分子和金属单质中不存在共价键。
(2)少部分金属元素与非金属元素原子间形成共价键,例如BeCl2、AlCl3等化合物中原子间均以共价键结合。
(3)所有的共价键都有饱和性,但不是所有的共价键都有方向性,如两个1s轨道重叠形成的s-s
σ键没有方向性。
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2.σ键的类型
根据成键电子原子轨道的不同,σ键可分为s-s
σ键、s-p
σ键和p-p
σ键。
(1)s-s
σ键:两个成键原子均提供s原子轨道形成的共价键。如H2分子中σ键的形成过程:
(2)s-p
σ键:两个成键原子分别提供s轨道和p轨道形成的共价键。
(3)p-p
σ键:两个成键原子均提供p原子轨道形成的共价键。
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3.σ键的特征
(1)以形成化学键的两原子核的连线为轴进行旋转,共价键电子云图形不变,这种特征称为轴对称。
(2)形成σ键的原子轨道重叠程度较大,故σ键有较强的稳定性。
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4.π键
(1)p-p
π键的形成:
(2)π键的特征:
①每个π键的电子云由两块组成,分别位于由两原子核构成平面的两侧,如果以它们之间包含原子核的平面为镜面,它们互为镜像,这种特征称为镜面对称。
②形成π键时原子轨道重叠程度比形成σ键时小,π键没有σ键牢固。
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【微点拨】(1)单键全是σ键,双键含1个σ键、1个π键,三键含1个σ键、2个π键。
(2)s轨道与s轨道(或p轨道)只能形成σ键,不能形成π键;两个p轨道既可形成σ键,又可形成π键,但首先形成σ键。
(3)两个原子间可以只形成σ键,但不可以只形成π键。
(4)在同一个分子中,σ键一般比π键强度大。
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素能应用
典例1下列说法中正确的是( )
A.若把H2S分子写成H3S分子,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.所有共价键都有方向性
D.两个原子轨道发生重叠后,电子仅存在于两核之间
答案:A
解析:硫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H2S,A项正确;H2O能结合1个H+形成H3O+,不能说明共价键不具有饱和性,B项错误;H2分子中,H原子通过1s轨道成键,因为s轨道为球形,所以H2分子中的H—H键没有方向性,C项错误;两个原子轨道发生重叠后,电子只是在两原子核之间出现的概率大,D项错误。
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变式训练1下列各组物质中,所有化学键都是共价键的是( )
A.H2S和Na2O2
B.H2O2和CaF2
C.NH3和N2
D.HNO3和NaCl
答案:C
解析:Na2O2中既有离子键又有共价键,A项不符合题意;CaF2中只有离子键,B项不符合题意;NaCl属于离子化合物,没有共价键,D项不符合题意。
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典例2有下列十种物质:
①CH4 ②C2H5OH ③N2 ④HCl ⑤CO2
⑥CH3CH3 ⑦C2H4 ⑧C2H2 ⑨H2O2 ⑩HCHO
请按要求回答下列问题(填编号):
(1)只有σ键的是 ,既有σ键又有π键的是 。?
(2)只含有极性键的化合物是 ,既含有极性键,又含有非极性键的化合物是 。?
(3)含有双键的是 ,含有三键的是 。?
答案:(1)①②④⑥⑨ ③⑤⑦⑧⑩
(2)①④⑤⑩ ②⑥⑦⑧⑨
(3)⑤⑦⑩ ③⑧
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键只能是σ键,双键中有1个σ键和1个π键,三键中有1个σ键和2个π键;②同种元素原子之间形成的共价键是非极性键,不同种元素原子之间形成的共价键是极性键。
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变式训练2-1(2020辽宁实验中学高二检测)下列说法中不正确的是( )
A.σ键比π键重叠程度大,形成的共价键强
B.两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键
C.气体单质中,一定有σ键,可能有π键
D.N2分子中有一个σ键,两个π键
答案:C
解析:从原子轨道重叠程度看,π键轨道重叠程度比σ键重叠程度小,故π键稳定性低于σ键,在某些气体单质分子中只存在σ键(如Cl2、H2),有的存在π键(如N2中存在σ键和π键),稀有气体分子为单原子分子,不存在化学键。
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变式训练2-2(2020山东济南历城第二中学高二检测)根据氢原子和氟原子的核外电子排布,对F2和HF分子中形成的共价键描述正确的是( )
A.两者都为s-s
σ键
B.两者都为p-p
σ键
C.前者为p-p
σ键,后者为s-p
σ键
D.前者为s-s
σ键,后者为s-p
σ键
答案:C
解析:H原子核外的1个电子排布在1s轨道上,F原子最外层的7个电子排布在2s、2p轨道上,F2单质中共价键是p-p
σ键,而HF分子中是H原子的1s轨道与F原子的2p轨道头碰头重叠,形成s-p
σ键。
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1.(2020山东滕州一中高二检测)下列关于共价键的饱和性和方向性的叙述,不正确的是( )
A.共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的
B.共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的
C.共价键的方向性决定了分子的空间结构
D.共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关
答案:D
解析:原子的未成对电子一旦配对成键,就不再与其他原子的未成对电子配对成键,故原子的未成对电子数目决定了该原子形成的共价键具有饱和性,这一饱和性也就决定了该原子成键时最多连接的原子数,A项正确;形成共价键时,为了达到原子轨道的最大重叠程度,成键的方向与原子轨道的伸展方向就存在着必然的联系,这种成键的方向性也就决定了所形成分子的空间结构,故B、C项正确,D项不正确。
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2.(2020江苏锡山高级中学高二检测)下列说法正确的是( )
①共价键的本质是相互吸引的电性作用
②共价化合物一定含共价键,一定不含离子键
③水的非直线形结构是由共价键的饱和性决定的
④由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
⑤分子中不一定存在共价键
⑥烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中的σ键比烯烃中的σ键稳定
A.②⑤
B.④⑥
C.②③④
D.①③⑥
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答案:A
解析:共价键的本质是电性作用而不是相互吸引,①错;有离子键的化合物为离子化合物,所以共价化合物中没有离子键,②正确;水的非直线形结构是由共价键的方向性决定的,③错;氯化铵中只有非金属元素,但是它是离子化合物,④错;稀有气体分子中没有共价键,⑤正确;烯烃比烷烃活泼是因为烯烃中的π键比较活泼,⑥错。
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3.(2020山东泰安第一中学高二检测)关于σ键和π键的比较,下列说法不正确的是( )
A.σ键是轴对称的,π键是镜面对称的
B.σ键是“头碰头”式重叠,π键是“肩并肩”式重叠
C.σ键不能断裂,π键容易断裂
D.H原子只能形成σ键,O原子可以形成σ键和π键
答案:C
解析:σ键较稳定,不易断裂,而不是不能断裂。化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。
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4.(2020四川成都高二月考)共价键①H—H键 ②H—F键 ③H—O键 ④N—H键 ⑤P—H键中,键的极性由弱到强的顺序正确的是( )
A.①②③④⑤
B.⑤④③②①
C.①⑤④③②
D.②③④⑤①
答案:C
解析:元素周期表中,同一周期主族元素的原子从左到右吸引电子的能力逐渐增强,题中涉及的同一周期元素原子吸引电子的能力由弱到强的顺序是NP;H—H键是由吸引电子能力相同的同种原子形成的非极性键。所以C项正确。
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5.(2020天津天华实验中学高二检测)下列有关化学键类型的判断不正确的是( )
A.s-s
σ键与s-p
σ键的对称性不同
B.分子中含有共价键,则至少含有一个σ键
C.已知乙炔的结构式为H—C≡C—H,则乙炔分子中存在2个σ键(C—H)和3个π键(C≡C)
D.乙烷分子中只存在σ键,即6个C—H键和1个C—C键都为σ键,不存在π键
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答案:C
解析:s-s
σ键无方向性,s-p
σ键是轴对称,A项说法正确;在含有共价键的分子中一定有σ键,可能有π键,如HCl、N2等,B项说法正确;单
键都为σ键,乙烷分子结构式为
,其中6个C—H键和1个
C—C键都为σ键,D项说法正确;共价三键中一个为σ键,另外两个为π键,故乙炔(H—C≡C—H)分子中有2个C—H
σ键,C≡C键中有1个σ键、2个π键,C项说法错误。第2章
微粒间相互作用与物质性质
第1节 共价键模型
第1课时 共价键的形成、特征及类型
课后篇素养形成
夯实基础轻松达标
1.(2020黑龙江大庆第一中学高二检测)下列元素的原子间易形成共价键的是( )
A.Na和Cl
B.K和F
C.H和Cl
D.Ca和O
答案C
解析非金属元素的原子间容易形成共价键,活泼的金属和非金属元素的原子间容易形成离子键。则Na和Cl形成的是离子键,A错误;K和F形成的是离子键,B错误;H和Cl均是非金属元素,形成的是共价键,C正确;Ca和O形成的是离子键,D错误。
2.(2020吉林延边一中高二检测)右图是氢原子的电子云重叠示意图。以下说法中错误的是
( )
A.图中电子云重叠意味着电子在核间出现的概率增大
B.氢原子核外的s轨道重叠形成共价键
C.氢原子的核外电子呈云雾状,在两核间分布得浓一些,将两核吸引
D.氢原子之间形成s-s
σ键
答案C
解析电子云重叠说明电子在核间出现的概率增大,A选项正确;两个氢原子之间形成s-s
σ键,B、D选项正确;电子云是对核外电子运动状态的形象化描述,原子间通过共用电子对(即电子云重叠)形成共价键,C选项不正确。
3.(2020浙江宁波镇海中学高二检测)下列物质中含有非极性键的共价化合物是( )
A.F2
B.C2H2
C.Na2O2
D.NH3
答案B
解析F2是单质,不是化合物;C2H2的结构式为H—C≡C—H,含有非极性键;Na2O2是离子化合物;NH3含三个N—H键,没有非极性键。
4.(2020福建厦门双十中学高二检测)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
答案A
解析A项中全是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;C项H2分子中的键为s-s
σ键,Cl2分子中的键为p-p
σ键;A项符合题意。
5.(2020安徽师大附中高二检测)下列有关σ键的说法错误的是( )
A.2个s原子轨道重叠形成s-s
σ键
B.s原子轨道与p原子轨道可以形成s-p
σ键,不能形成s-p
π键
C.2个p轨道不能形成σ键,只能形成p-p
π键
D.HCl分子里含一个s-p
σ键
答案C
解析s原子轨道只能形成σ键,不能形成π键,A正确;s原子轨道与p原子轨道可以形成s-p
σ键,不能形成s-p
π键,B正确;2个p原子轨道若以“头碰头”的方式重叠能形成σ键,若以“肩并肩”的方式重叠形成π键,故C不正确;HCl分子中,氢原子的1s轨道与氯原子的3p轨道以“头碰头”方式重叠形成σ键,故HCl分子里含一个s-p
σ键,D项正确。
6.(2020江苏苏州中学高二检测)下列分子中既不存在s-p
σ键,也不存在p-p
π键的是( )
A.HCl
B.HF
C.CO2
D.SCl2
答案D
解析A项和B项中的HCl和HF分子中都含有氢原子,氢原子提供s电子云与氯原子或氟原子的p电子云形成s-p
σ键;C项,CO2分子中含有CO双键,应有π键存在;D项,SCl2分子中只存在2个p-p
σ键。
7.(2020四川绵阳南山中学高二期中)下列分子中σ键和π键数目之比为1∶1的是( )
A.HCN
B.N2
C.C6H6
D.C2H2
答案A
解析HCN分子的结构式为H—C≡N,其中含有2个σ键和2个π键,σ键和π键数目之比为1∶1,A正确;N2分子的结构式为N≡N,其中σ键和π键的数目之比为1∶2,B错误;C6H6分子中存在12个σ键和1个大π键,C错误;C2H2分子的结构式为H—C≡C—H,其中σ键和π键的数目之比为3∶2,D错误。
8.(2020山东德州一中高二检测)下列关于共价键的说法错误的是( )
A.原子之间通过共用电子所形成的化学键叫共价键
B.电负性相同或差值小的非金属原子之间形成的化学键为共价键
C.HCl中Cl显-1价是因为共用电子对只在氯原子周围运动
D.H2O分子中有两个O—H共价键
答案C
解析在形成HCl分子时,氯原子吸引电子的能力比氢原子强,共用电子对偏向Cl,导致共用电子在氯原子附近出现的概率较大,从而使氯原子带部分负电荷,氢原子带部分正电荷,故HCl中Cl显-1价。
9.指明下列化学键类型的名称,并各举一例含有这种价键类型的物质。
化学键类型 举例
① , 。?
② , 。?
③ , 。?
④ , 。?
⑤ , 。?
答案①s-s
σ键 H2 ②s-p
σ键 HCl
③p-p
σ键 Cl2 ④pz-pz
π键 N2
⑤py-py
π键 N2
解析共价键具有方向性,以“头碰头”形成的共价键为σ键,“肩并肩”形成的共价键为π键,由此可知①②③形成的为σ键,④⑤形成的为π键。
提升能力跨越等级
1.(2020天津耀华中学高二检测)下列物质分子中一定含有π键的是( )
A.HCl
B.H2O2
C.C2H4
D.CH2Cl2
答案C
解析A项,HCl中只含σ键;B项,H2O2的结构式为H—O—O—H,只含σ键;C项,C2H4分子中有双键,双键中含π键;D项,CH2Cl2中只含σ键。
2.(双选)(2020山东寿光二中高二检测)下列关于共价键的理解不正确的是( )
氢分子形成示意图
A.由上图可知氢分子中两个氢原子的核间距为0.074
nm
B.H2O2分子中既有极性键又有非极性键
C.氢分子中共价键有方向性
D.形成共价键后共用电子只在两个原子核之间出现
答案CD
解析由题图可知,两个氢原子相互靠近的过程中,在相距0.074
nm时体系能量最低,体系最稳定,此时形成稳定的氢分子,A项正确;H2O2分子中既存在H—O极性键,又存在O—O非极性键,B项正确;氢分子中两个氢原子的未成对电子均为1s电子,s轨道在空间呈球形对称,故s轨道之间的重叠不具有方向性,C项错误;形成共价键后共用电子在两个原子核之间出现的概率增大,并不是只在两个原子核之间出现,D项错误。
3.(2020山东潍坊一中高二检测)下列说法不正确的是
( )
A.共价键一定有原子轨道的重叠
B.在CH2CH—C≡N分子中含6个σ键,3个π键
C.2个原子形成的多重共价键中,只能有一个是σ键,而π键可以是一个或多个
D.s电子与s电子间形成的键一定是σ键,p电子与p电子间形成的键一定是π键
答案D
解析原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为σ键;以“肩并肩”方式相互重叠形成的共价键为π键,A正确;分子中所有的单键都是σ键,双键中有一个σ键、一个π键,三键中有一个σ键、两个π键,故CH2CH—C≡N分子中含6个σ键,3个π键,B、C正确;p电子与p电子间形成的键可能是σ键,也可能是π键,D错误。
4.由短周期前10号元素组成的物质T和X,有如图所示的转化关系。X不稳定、易分解。下列有关说法正确的是( )
A.为使该转化成功进行,Y可以是酸性KMnO4溶液
B.等物质的量的T、X分子中含有π键的数目均为NA
C.X分子中含有的σ键个数是T分子中含有的σ键个数的2倍
D.T分子中只含有极性键,X分子中既含有极性键又含有非极性键
答案A
解析由题中转化关系可知,T为HCHO。由X不稳定、易分解可知X为H2CO3,则Y为氧化剂,可以选择氧化性较强的酸性KMnO4溶液,A项正确;等物质的量并不一定是1
mol,B项错误;一个X分子中含有的σ键个数为5,一个T分子中含有的σ键个数为3,C项错误;T、X分子中均只含有极性键,无非极性键,D项错误。
5.P元素的价电子排布式为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键含有π键
C.PCl5分子中的P—Cl键都是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
答案D
解析PCl3的电子式为,P—Cl键都是σ键。一个PCl5分子中有5个P—Cl
σ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。
6.(2020河南实验中学高二检测)下列反应能说明σ键比π键牢固的是( )
A.CH4+Cl2CH3Cl+HCl
B.CH2CH2+Br2CH2BrCH2Br
C.2H2+O22H2O
D.H2+Cl22HCl
答案B
解析碳碳双键由一个σ键和一个π键组成,CH2CH2发生加成反应时π键断裂,说明σ键比π键牢固。
7.甲、乙、丙、丁四种有机物的结构如下:
甲:CH2CH—C≡CH
乙:
丙:COCl2()
丁:CH2CHCN
(1)甲分子中有 个σ键、 个π键。?
(2)乙分子中有 个σ键、 个π键, (填“有”或“没有”)非极性键。?
(3)丙分子中碳原子形成 个σ键、 个π键。?
(4)丁分子中σ键与π键的数目之比为 。?
答案(1)7 3 (2)8 2 有 (3)3 1 (4)2∶1
解析(1)甲分子中5个单键全是σ键,双键中1个是σ键,另1个是π键,三键中1个是σ键,另2个是π键。故该有机物分子中σ键总数为7,π键总数为3。
(2)乙分子中有3个C—H
σ键,2个C—C
σ键,2个C—O
σ键,1个O—H
σ键;CC双键和CO双键中分别有1个π键;该有机物分子中CC、C—C键都是非极性键。
(3)丙分子中C与O两种原子之间形成1个σ键和1个π键,C与两个Cl之间分别形成1个σ键。
(4)丁分子中含有6个σ键和3个π键,σ键与π键数目之比是2∶1。
8.现有短周期A、B、C三种元素,原子序数依次增大,A元素的单质是密度最小的气体,B获得2个电子可达到稳定结构,C与A同主族。
(1)写出A、B、C元素名称。
A ,B ,C 。?
(2)用电子式表示三种元素原子之间可能构成的化合物的形成过程,若含共价键请指出共价键是σ键还是π键,并标明该键的个数。
①A与B: 、 。?
②A与C: 。?
③B与C: 、 。?
④A、B、C: 。?
答案(1)氢 氧 钠
(2)①H·+··+·HH(含2个σ键)
H·+··+··+·HH(含3个σ键)
②
③
④
解析(1)A的单质为密度最小的气体,则A为氢元素,B得到2个电子达到稳定结构,则B为ⅥA族的短周期元素(O或S),C与A同主族,则C为Na,结合原子序数递增顺序可知A、B、C依次为H、O、Na。
(2)用电子式表示化合物的形成过程时,首先应判断形成的化合物是离子化合物还是共价化合物。其次是要考虑完整,有时两种元素形成的化合物不止一种。如H和O可形成H2O和H2O2两种共价化合物,Na和O通常形成Na2O和Na2O2两种离子化合物。
贴近生活拓展创新
回答下列问题:
(1)1
mol
CO2中含有的σ键数目为 。?
(2)已知CO和CN-与N2结构相似,N2分子内σ键与π键个数之比为 。HCN分子中σ键与π键数目之比为 。?
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的—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,燃烧时发生反应的热化学方程式为:
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)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子,该分子中σ键与π键的个数比为 。?
(5)1
mol乙醛分子中含σ键的数目为 个,1个CO(NH2)2分子中含有σ键的个数为 。?
(6)CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是 。?
答案(1)2NA或1.204×1024 (2)1∶2 1∶1
(3)3 (4)5∶1
(5)6NA或3.612×1024 7
(6)HF>H2O>NH3>CH4
解析(1)CO2分子内含有碳氧双键,双键中一个是σ键,另一个是π键,则1
mol
CO2中含有的σ键个数为2NA。
(2)N2的结构式为N≡N,一个分子中含有1个σ键、2个π键;CN-结构式为[C≡N]-,HCN分子结构式为H—C≡N,HCN分子中σ键与π键数目之比为1∶1。
(3)反应中有4
mol
N—H键断裂,即有1
mol
N2H4参加反应,生成1.5
mol
N2,则形成的π键有3
mol。
(4)设化合物分子式为CmHn,则6m+n=16,经分析可得m=2,n=4,即分子式为C2H4,结构式为。单键为σ键,双键中有1个σ键和1个π键,所以一个C2H4分子中共含有5个σ键和1个π键。
(5)乙醛与CO(NH2)2的结构简式分别为CH3CHO、,故1
mol乙醛中含有6NA个σ键,1个CO(NH2)2分子中含有7个σ键。
(6)两个成键原子的电负性差别越大,它们形成共价键的极性就越大(或从非金属性强弱上来判断)。由于电负性:F>O>N>C,因此四种元素与H形成的共价键的极性:F—H>O—H>N—H>C—H。(共24张PPT)
第2课时 共价键的键参数
知道键能、键长、键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。认识微观粒子间的相互作用与物质性质的关系,培养宏观辨识与微观探析的核心素养。
必备知识
正误判断
一、三个重要的键参数
1.三个重要键参数的定义及意义
键参数
定义
意义
键长
两个成键原子的原子核间的距离
两原子间的键长越短,化学键越强,键越牢固。键长是影响分子空间结构的因素之一
键角
在多原子分子中,两个化学键的夹角
键角是影响分子空间结构的重要因素
键能
在1×105
Pa、298
K条件下,断开1
mol
AB(g)分子中的化学键,使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量,常用EA—B表示
键能的大小可定量地表示化学键的强弱程度。键能越大,共价键越牢固。含有该键的分子越稳定
必备知识
正误判断
2.常见分子的键角及空间结构
分子
键角
空间结构
CO2
180°
直线形
H2O
104.5°
角形
NH3
107.3°
三角锥形
【微思考1】有同学认为C==C键的键能等于C—C键键能的2倍,这种说法是否正确?
提示:不正确。C==C键中含有1个π键,由于π键原子轨道重叠程度小,不如σ键稳定,所以C==C键的键能小于C—C键键能的2倍。
必备知识
正误判断
二、键能、键长和键角的应用
1.键能的应用
(1)表示共价键的强弱。
键能的大小可以定量地表示化学键的强弱程度。键能愈大,断开时需要的能量就愈多,化学键就愈牢固。
(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,分子越稳定。
(3)判断物质在化学反应过程中的能量变化。
在化学反应中,旧化学键的断裂吸收能量,新化学键的形成放出能量,因此反应焓变与键能的关系为ΔH=∑E反应物-∑E生成物。
必备知识
正误判断
2.键长的应用
(1)键长与键的稳定性有关。一般来说,键长愈短,化学键愈强,键
愈牢固。
(2)键长与分子空间结构有关。
(3)键长的比较方法。
①根据原子半径比较:在其他条件相同时,成键原子的半径越小,键长越短。
②根据共用电子对数比较:相同的两原子形成共价键时,单键键长>双键键长>三键键长。
3.键角的应用
键角常用于描述多原子分子的空间结构。
必备知识
正误判断
【微思考2】比较HF、HCl、HBr、HI分子中键能的大小。
提示:原子半径:FH—Cl>H—Br>H—I。
【微思考3】为什么N2通常情况下很稳定?
提示:因为N2分子中存在N≡N键,该键键能大,破坏该共价键需要很大的能量。
必备知识
正误判断
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
1.键长越短,键能一定越大。( )
2.双原子分子中化学键键能越大,分子越牢固。( )
3.双原子分子中化学键键长越长,分子越牢固。( )
4.双原子分子中化学键键角越大,分子越牢固。( )
答案:1.× 2.√ 3.× 4.×
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共价键键参数与分子的性质
问题探究
1.键长、键能对分子的化学性质有什么影响?
提示:一般地,形成的共价键的键能越大,键长越短,共价键越稳定,含有该键的分子越稳定,化学性质越稳定。
2.如何判断键能大小?
提示:一般来说,键长越短,键能越大,即成键原子间的核间距越短,成键原子的原子半径越小,键能越大。
3.分子的空间结构与哪些键参数有关?
提示:键长和键角。
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深化拓展
1.共价键键参数与分子性质的关系
键能越大,键长越短,分子越稳定。
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2.共价键强弱的判断
(1)由原子半径和共用电子数判断:成键原子的原子半径越小,共用电子数越多,则共价键越牢固,含有该共价键的分子越稳定。
(2)由键能判断:共价键的键能越大,共价键越牢固。
(3)由键长判断:共价键的键长越短,共价键越牢固。
(4)由电负性判断:元素的电负性越大,该元素的原子对共用电子的吸引力越大,形成的共价键越稳定。
【微点拨】分子的稳定性与键能和键长有关,而由分子构成的物质的熔、沸点高低与键能和键长无关。
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素能应用
典例碳和硅的有关化学键的键能如下表所示,简要分析和解释下列有关事实:
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
?
356
413
336
226
318
452
(1)通常条件下,比较CH4和SiH4的稳定性强弱: 。?
(2)硅与碳同族,硅也有一系列氢化物,但硅的氢化物在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是 。?
(3)SiH4的稳定性小于CH4,Si更易生成氧化物,原因是 。?
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答案:(1)CH4比SiH4稳定
(2)C—C键和C—H键较强,所形成的烷烃稳定,而硅烷中Si—Si键和Si—H键较弱,易断裂,导致长链硅烷难以生成
(3)C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定,而Si—H的键能却远小于Si—O键,所以Si—H键不稳定,因此Si倾向于形成稳定性更强的Si—O键
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解析:(1)因为C—H键的键能大于Si—H键的键能,所以CH4比SiH4稳定。
(2)C—C键和C—H键的键能比Si—H键和Si—Si键的键能都大,因此烷烃比较稳定,而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较小,易断裂,导致长链硅烷难以生成。
(3)C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定,而Si—H键的键能却远小于Si—O键,所以Si—H键不稳定,则Si倾向于形成稳定性更强的Si—O键。
规律技巧许多物质的化学性质不活泼,都与键能有关,如N2和SiO2。
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变式训练1HBr气体的热分解温度比HI气体的热分解温度高的原因是( )
A.HBr分子中的键长比HI分子中的键长短,键能大
B.HBr分子中的键长比HI分子中的键长长,键能小
C.HBr的相对分子质量比HI的相对分子质量小
D.HBr分子间作用力比HI分子间作用力大
答案:A
解析:HBr和HI均是共价化合物,含有共价键。由于HBr分子中的键长比HI分子中的键长短,键能大,破坏HBr中的共价键消耗的能量多,所以HBr气体的热分解温度比HI气体的热分解温度高。
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变式训练2(2020山东泰安第一中学高二检测)下列说法中正确的是( )
A.在分子中,两个原子间的距离叫键长
B.非极性键的键能大于极性键的键能
C.键能越大,表示该分子越容易受热分解
D.H—Cl的键能为431
kJ·mol-1,H—I的键能为297
kJ·mol-1,这可说明HCl分子比HI分子稳定
答案:D
解析:形成共价键的两个原子核间的距离为键长,A项不正确;键能的大小取决于成键原子的半径和共用电子数,与键的极性无必然联系,B项不正确;键能越大,分子越稳定,受热时越不易分解,C项不正确;D项正确。
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变式训练3N≡N键的键能为945
kJ·mol-1,N—N键的键能为160
kJ·mol-1,计算说明N2中的 (填“σ”或“π”,下同)键比 键稳定。?
答案:π σ
解析:N≡N键中有一个σ键和两个π键,其中σ键的键能约是160
kJ·mol-1,则π键键能=
kJ·mol-1=392.5
kJ·mol-1,键能越大,共价键越稳定,故N≡N键中π键比σ键稳定。
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1.(2020山东济宁嘉祥第一中学高二检测)下列分子最难断裂为原子的是( )
A.HCl
B.HI
C.H2S
D.PH3
答案:A
解析:元素的电负性越大,元素原子吸引共用电子的能力越强,键能越大,分子越稳定,分子越难分解。Cl元素的电负性最大,所以HCl最难断裂为原子。
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2.(2020江苏苏州中学高二检测)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,含有该键的分子越稳定
C.CCl4中键长相等,键角不同
D.C==C键的键能是C—C键键能的两倍
答案:B
解析:分子结构是由键角和键长共同决定的,A项错;CCl4分子结构与CH4相似,为正四面体形,分子中的键角相同,键长相等,C错;C==C键中有一个σ键和一个π键,通常而言,σ键键能大于π键键能,故C==C键的键能应小于C—C键键能的两倍,D错。
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3.(2020天津第一中学高二检测)根据π键的成键特征,判断C==C键的键能和C—C键的键能的关系是( )
A.碳碳双键的键能等于碳碳单键的键能的2倍
B.碳碳双键的键能大于碳碳单键的键能的2倍
C.碳碳双键的键能小于碳碳单键的键能的2倍
D.无法确定
答案:C
解析:碳碳双键中含有1个π键,由于π键电子云重叠程度小,不如σ键稳定,所以碳碳双键的键能小于碳碳单键键能的2倍,选项C正确。
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4.(2020北京理工大学附中高二检测)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
答案:B
解析:由于N2分子中存在N≡N键,键能很大,破坏该共价键需要很多的能量,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,其对应氢化物化学键的键长逐渐变长,键能逐渐变小,所以稳定性逐渐减弱;由于H—F键的键能大于H—O键,所以更容易生成HF。
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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。?
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答案:(1)①> > ②< (2)①< < ②>
(3)①> ②<
解析:(1)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;②F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,NH3为三角锥形分子,故键角CO2大于NH3。H2O分子中键角小于NH3分子。第2章
微粒间相互作用与物质性质
第1节 共价键模型
第2课时 共价键的键参数
课后篇素养形成
夯实基础轻松达标
1.(2020海南师范学院附属中学高二检测)下列说法中正确的是( )
A.键能越小,表示化学键越牢固,难以断裂
B.两原子核越近,键长越长,化学键越牢固,性质越稳定
C.破坏化学键时消耗能量,而形成新的化学键时则释放能量
D.键能、键长只能定性地分析化学键的特性
答案C
解析键能越大,键长越短,化学键越牢固。
2.(2020北京丰台第二中学高二检测)下列化学键中,键的极性最强的是( )
A.C—F
B.C—O
C.C—N
D.C—C
答案A
解析电负性:F>O>N>C,成键两原子电负性差值越大,形成共价键的极性越强,则键的极性最强的是C—F。
3.(2020天津育才中学高二检测)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.相同元素原子间形成的共价键是非极性共价键
答案C
解析C、N两种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104.5°,CO2分子中键角是180°,C错误;相同元素原子之间形成的共价键是非极性共价键,D正确。
4.(2020南京师范大学附属中学高二检测)能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是( )
A.任意两个键的夹角均为120°
B.B—F键是非极性共价键
C.三个B—F键的键能相同
D.三个B—F键的键长相等
答案A
解析本题考查共价键键参数的运用。当键角为120°时,BF3的空间结构为平面三角形,分子中四个原子在同一平面。
5.(2020辽宁本溪高级中学高二检测)氰气的化学式为(CN)2,结构式为N≡C—C≡N,其性质与卤素单质相似,下列叙述正确的是( )
A.分子中既有极性键,又有非极性键
B.分子中N≡C键的键长大于C—C键的键长
C.分子中含有2个σ键和4个π键
D.(CN)2不能与氢氧化钠溶液发生反应
答案A
解析分子中N≡C键是极性键,C—C键是非极性键;成键原子半径越小,键长越短,氮原子半径小于碳原子半径,故N≡C键比C—C键的键长短;(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键;由于(CN)2与卤素单质性质相似,故可以和氢氧化钠溶液反应。
6.(2020山东青岛第二中学高二检测)根据下表中所列的键能数据,判断下列分子中最不稳定的是( )
化学键
H—H
H—Cl
H—Br
Br—Br
键能/(kJ·mol-1)
436.0
431
363
193
A.HCl
B.HBr
C.H2
D.Br2
答案D
解析键能越小,共价键越不牢固,相应的分子越不稳定。
7.下列分子中键角最大的是( )
A.CH4
B.NH3
C.H2O
D.CO2
答案D
解析CH4分子为正四面体结构,键角为109°28',NH3分子为三角锥形,键角为107.3°,H2O分子为角形,键角为104.5°,CO2为直线形分子,键角为180°。
8.能够用键能的大小作为主要依据来解释的是( )
A.常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液态
B.硝酸是挥发性酸,而硫酸、磷酸是难挥发性酸
C.稀有气体一般难发生化学反应
D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定
答案D
解析物质的状态与分子内共价键的键能无关;物质的挥发性与分子内键能的大小无关;稀有气体是单原子分子,无化学键,难发生化学反应的原因是它们的最外层电子已达稳定结构;氮气比氧气稳定是由于N2分子中共价键的键能(945
kJ·mol-1)比O2分子中共价键的键能(498
kJ·mol-1)大,在化学反应中更难断裂。
提升能力跨越等级
1.(2020安徽合肥一六八中学高二检测)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分子中三个共价键的键长、键角都相等
B.PCl3分子中三个共价键键能、键角均相等
C.PCl3分子中的P—Cl键属于极性共价键
D.PCl3分子中P—Cl键三个键角都是100.1°,键长相等
答案D
解析PCl3分子是由P—Cl极性键构成的极性分子,其空间结构类似于NH3。
2.(双选)(2020山东日照第一中学高二检测)下列说法正确的是( )
A.已知N—N键的键能为160
kJ·mol-1,故N≡N键的键能为160
kJ·mol-1×3
B.H—H键的键能为436.0
kJ·mol-1,F—F键的键能为159
kJ·mol-1,故H2比F2稳定
C.某元素原子最外层有1个电子,它跟卤素相结合时,所形成的化学键为离子键
D.N—H键的键能为391
kJ·mol-1,其含义为形成1
mol
N—H键所释放的能量为391
kJ
答案BD
解析由于N≡N键中含有一个σ键、两个π键,σ键与π键的键能不同,故A项错。分子中共价键的键能越大,分子越稳定,故B项正确。原子最外层有1个电子的元素可能为氢元素或碱金属元素,故与卤素相结合可形成共价键或离子键,故C项错。D项正确。
3.(2020江苏徐州第一中学高二检测)已知H—H键键能为436
kJ·mol-1,H—N键键能为391
kJ·mol-1,根据化学方程式N2+3H22NH3,1
mol
N2与足量H2反应放出的热量为92.4
kJ·mol-1,则N≡N键的键能是( )
A.431
kJ·mol-1
B.945.6
kJ·mol-1
C.649
kJ·mol-1
D.896
kJ·mol-1
答案B
解析本题与热化学反应方程式有关,N≡N键、H—H键的断裂需要吸收能量,而N—H键的形成需要放出能量,根据焓变的计算可得如下关系式:Q+436
kJ·mol-1×3-391
kJ·mol-1×6=-92.4
kJ·mol-1,解得Q=945.6
kJ·mol-1。
4.从实验测得不同物质中氧氧之间形成化学键的键长和键能的数据:
键参数
O—O键
O2
键长/10-12
m
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( )
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
答案B
解析研究表中数据发现,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键)由短到长的顺序为z>y>x。
5.(双选)下列有关化学键知识的比较肯定错误的是( )
A.键能:C—CB.键长:H—I>H—Br>H—Cl
C.分子中的键角:NH3>CO2
D.相同元素原子间形成的共价键键能:π键>σ键
答案CD
解析碳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:H—I>H—Br>H—Cl,B正确;NH3分子中键角是107.3°,CO2分子中键角是180°,C错误;一般情况下,相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的键能大,D错误。
6.完成下列各题:
(1)CO和N2分子中根据电子云重叠的方式不同,都包含的共价键类型有 ,CO、N2的结构可表示为C≡O、N≡N,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
945
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)
已知:
化学键
C—H
C—C
CC
H—H
键能/(kJ·mol-1)
413
347
614
436
计算上述反应的ΔH=
kJ·mol-1。?
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,CO中的一个π键较容易断裂,因此CO较活泼
(2)123
解析(1)CO与N2是等电子体,结构相似,所以N2与CO的分子中都包含的共价键有σ键和π键。CO中断裂第一个π键消耗的能量为1
071.9
kJ-799
kJ=272.9
kJ;而N2中断裂第一个π键消耗的能量为945
kJ-418
kJ=527
kJ,可见CO的一个π键容易断裂,因此CO比N2活泼。
(2)由制备需断开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=826
kJ,放出的热量为436
kJ+(614-347)
kJ=703
kJ,ΔH=826
kJ·mol-1-703
kJ·mol-1=123
kJ·mol-1。
7.某些化学键的键能如下表:
键
H—H
Br—Br
I—I
Cl—Cl
H—Cl
H—I
H—Br
H—F
436
193
151
243
431
297
363
565
根据表中数据回答问题:
(1)下列物质本身具有的能量最低的是 (填字母,下同)。?
A.H2
B.Cl2
C.Br2
D.I2
(2)下列氢化物中,最稳定的是 。?
A.HF
B.HCl
C.HBr
D.HI
(3)X2+H22HX(X代表F、Cl、Br、I,下同)的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。?
(4)1
mol
Cl2在一定条件下与等物质的量的H2反应,放出的热量是
kJ。相同条件下,X2分别与H2反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出的热量最多的是 。?
(5)已知反应2HI(g)I2(g)+H2(g) ΔH=7
kJ·mol-1,1
mol
H2(g)分子中的化学键断裂时需要吸收436
kJ的能量,计算1
mol
HI(g)分子中的化学键断裂时需要吸收的能量为
kJ。?
答案(1)A (2)A (3)放热
(4)183 F2 (5)297
解析能量越低越稳定,破坏其中的化学键需要的能量就越多,物质所含化学键的键能越大。
(1)能量最低的是H2。
(2)最稳定的是HF。
(3)根据反应热的计算方法并结合题给数据可得反应X2+H22HX是放热反应。
(4)根据放出的热量=反应物的总键能-生成物的总键能进行分析判断。
(5)设1
mol
HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x,则2x-436
kJ-151
kJ=7
kJ,x=297
kJ。
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氮是地球上极为丰富的元素。
(1)Li3N晶体中氮以N3-形式存在,基态N3-的电子排布式为 。?
(2)NH3为三角锥形分子,N—H键键能的含义是 (填字母)。?
A.由N和H形成1
mol
NH3所放出的能量
B.把1
mol
NH3中的共价键全部拆开所吸收的能量
C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的能量
D.形成1个N—H键所放出的能量
(3)N≡N键的键能为945
kJ·mol-1,N—N键的键能为160
kJ·mol-1,计算说明N2中的 (填“σ”或“π”,下同)键比 键稳定。?
(4)计算反应3Cl2+2NH3N2+6HCl(EN—H=391
kJ·mol-1,EH—Cl=431
kJ·mol-1,ECl—Cl=243
kJ·mol-1,EN≡N=945
kJ·mol-1)的反应热ΔH=
kJ·mol-1。?
(5)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如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243
kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能为
kJ·mol-1。?
答案(1)1s22s22p6 (2)C (3)π σ (4)-456
(5)172
解析(1)Li3N晶体中氮以N3-形式存在,则N3-的最外层应达到8电子,其电子排布式为1s22s22p6。
(2)N—H键的键能是指形成1
mol
N—H键放出的能量或拆开1
mol
N—H键所吸收的能量,不是指形成1个N—H键释放的能量。1
mol
NH3分子中含有3
mol
N—H键,拆开1
mol
NH3或形成1
mol
NH3中的化学键吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。
(3)N≡N键中有两个π键和一个σ键,而N—N键为σ键,键能为160
kJ·mol-1,N≡N键的键能为945
kJ·mol-1,则N2分子中π键键能为=392.5
kJ·mol-1,则N2中π键比σ键稳定。
(4)ΔH=3ECl—Cl+6EN—H-EN≡N-6EH—Cl
=3×243
kJ·mol-1+6×391
kJ·mol-1-945
kJ·mol-1-6×431
kJ·mol-1=-456
kJ·mol-1。
(5)设Cl—F键的平均键能为x,ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=243
kJ·mol-1+159
kJ·mol-1×3-6x=-313
kJ·mol-1,则x≈172
kJ·mol-1。
