新教材高中化第二章分子结构与性质第一节第二课时键参数键能键长与键角课后练习含解析新人教版选择性必修第二册

PAGEPAGE8第二课时键参数——键能、键长与键角课后篇素养形成必备知识基础练1.能说明BF3分子中的4个原子在同一平面的理由是()A.B—F之间夹角为120°B.B—F为非极性共价键C.3个B—F的键能相同D.3个B—F的键长相等答案A解析BF3分子中键角均为120°时,BF3分子中的4个原子共面且构成平面三角形。2.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.CH4、CCl4分子中键长相等,键角不同D.CC的键能是C—C键能的两倍答案B解析分子结构是由键角、键长及共价键个数共同决定的,A项错误;CH4、CCl4分子均为正四面体形,它们的键角相同,键长不等,C错误;CC中的双键由一个σ键和一个π键构成,σ键键能一般大于π键键能,因此CC的键能应小于C—C键能的两倍,D错误。3.下列说法正确的是()A.双原子分子中化学键键能越大,分子越稳定B.双原子分子中化学键键长越大,分子越稳定C.双原子分子中化学键键角越大,分子越稳定D.在双键中,σ键的键能要小于π键的键能答案A解析键能越大,键长越小时,分子越稳定,故A对,B错;双原子分子中的共价键不存在键角,故C错;两原子之间σ键的重叠程度要大于π键,故σ键的键能一般要大于π键,D错。4.下列说法正确的是()A.分子中键能越大,键长越小,则分子越稳定B.只有非金属原子之间才能形成共价键C.水分子可表示为H—O—H,分子中键角为180°D.H—O键能为462.8kJ·mol-1,即18g水蒸气分解生成H2和O2时,放出能量为(2×462.8)kJ答案A解析分子中键能越大,键长越小,分子越稳定,A项正确;AlCl3中含有共价键,B项错误;水分子中两个O—H的键角小于180°,C项错误;H—O的键能是破坏1molH—O所吸收的能量,在1molH2O分子中有2molH—O,故18g水蒸气中的H—O断裂应吸收能量2×462.8kJ,而当H、O形成H2和O2时需放出能量,故应根据公式“ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能”计算18g水蒸气分解生成H2和O2时吸收的能量,D项错误。5.下列分子最难分裂成原子的是()A.HF B.HCl C.HBr D.HI答案A解析一般来说,原子半径越小,其原子形成的共价键键长越小,键能越大,越难断键。原子半径:F<Cl<Br<I,所以键长:HF<HCl<HBr<HI,键能:E(H—F)>E(H—Cl)>E(H—Br)>E(H—I),即HF最难分裂成氟原子和氢原子。6.已知N2(g)+O2(g)2NO(g)为吸热反应,ΔH=+180kJ·mol-1,其中N≡N、OO键能分别为946kJ·mol-1、498kJ·mol-1,则NO分子中N、O之间共价键的键能为()A.1264kJ·mol-1 B.632kJ·mol-1C.316kJ·mol-1 D.1624kJ·mol-1答案B解析180kJ·mol-1=946kJ·mol-1+498kJ·mol-1-2E(NO),所以E(NO)=632kJ·mol-1。7.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)N≡N键能为946kJ·mol-1,N—N键能为193kJ·mol-1,计算说明N2中的(填“σ”或“π”,下同)键比键稳定,原因是。

(3)计算反应3Cl2+2NH3N2+6HCl(EN-H=391kJ·mol-1,EH-Cl=432kJ·mol-1,ECl-Cl=243kJ·mol-1,EN≡N=946kJ·mol-1)的反应热ΔH=kJ·mol-1。

答案(1)1s22s22p6(2)πσ由于氮原子半径小,氮气分子中两原子p轨道重叠程度大,所以导致氮气分子中π键比σ键稳定(3)-462解析(1)由Li3N晶体中氮以N3-形式存在,则N3-的最外层应达到8电子,即电子排布式为1s22s22p6。(2)N≡N中有两个π键和一个σ键,而N—N为σ键,键能为193kJ·mol-1,由N≡N的键能为946kJ·mol-1,则π键键能为=376.5kJ·mol-1;由于氮原子半径小,氮气分子中两原子p轨道重叠程度大,所以导致氮气分子中π键比σ键稳定。(3)ΔH=3ECl—Cl+6EN—H-EN≡N-6EH—Cl=3×243kJ·mol-1+6×391kJ·mol-1-946kJ·mol-1-6×432kJ·mol-1=-463kJ·mol-1。8.已知某些共价键的键能如下表,试回答下列问题:共价键共价键H—H436O—H462.8Cl—Cl242.7N≡N946C—H413.4H—Cl431.8(1)H—H的键能为什么比Cl—Cl的键能大?

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(2)已知H2O在2000℃时有5%的分子分解,而CH4在1000℃时可能完全分解为C和H2,试解释其中的原因:

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(3)试解释氮气能在空气中稳定存在的原因:

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答案(1)H原子的半径比Cl原子的半径小,故H—H的键长比Cl—Cl的键长短,故H—H的键能比Cl—Cl的键能大(2)H—O的键能比H—C的键能大,故H2O比CH4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解析解答本题可根据键参数与分子性质的关系分析:共价键的键长越短,键能越大,共价键越稳定。关键能力提升练9.已知1mol气态基态氢原子完全结合形成氢气时,释放出的能量为218kJ·mol-1,下列说法正确的是()A.H—H键能为218kJ·mol-1B.H—H键能为436kJ·mol-1C.1mol气态氢原子的能量低于0.5molH2的能量D.使1molH2完全分解至少需要218kJ的能量答案B解析键能可认为是气态基态原子形成1mol化学键时释放出的热量,1mol氢原子只能形成0.5molH—H,成键过程中放出能量,故A、C两项不正确,B项正确;由能量守恒原理及键能定义可知,1molH2完全分解至少需要436kJ的能量,D项不正确。10.参考下表中化学键的键能与键长数据,判断下列分子最稳定的是()化学键H—CH—NH—OH—F键能/(kJ·mol-1)413.4390.8462.8568键长/pm1091019692A.CH4 B.NH3 C.H2O D.HF答案D解析从键能的角度分析,四种氢化物稳定性由强到弱的顺序为HF>H2O>CH4>NH3;从键长的角度分析,四种氢化物稳定性由强到弱的顺序为HF>H2O>NH3>CH4。综合两方面因素可以确定最稳定的是HF。11.(双选)实验测得不同物质中氧原子之间的键长和键能的数据如下:粒子O2键长/(10-12m)149128121112键能/(kJ·mol-1)xyz=494w=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,该规律是()A.粒子所含的价层电子数越多,键能越大B.键长越大,键能越小C.粒子所含的价电子数越少,键能越大D.成键时电子对越偏移,键能越大答案BC解析表中四种粒子所含价层电子数从左到右依次减少,而其键能依次增大,故A项错误,C项正确;对比给出的粒子中键长和键能大小可知B项正确;四种粒子中的共用电子对不发生偏移,D项错误。12.下列说法正确的是()A.分子的结构是由键能决定的B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C.CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X(X=F、Cl、Br、I)键长、键角均相等D.H2O分子中两个O—H键角为180°答案B解析分子的结构主要是由键参数中的键角、键长决定的,A项错误;由于F、Cl、Br、I的原子半径不同,故C—X(X=F、Cl、Br、I)键长不相等,C项错误;H2O分子中两个O—H键角为105°,D项错误。13.(双选)科学研究人员获得了极具理论研究意义的气态N4分子,其分子结构如图所示。已知断裂1molN—N吸收167kJ热量,生成1molN≡N放出946kJ热量,根据以上信息和数据,判断下列说法正确的是()A.N4属于一种新型的化合物B.N4分子中存在非极性键C.N4分子中N—N键角为60°D.1molN4转变成N2将吸收890kJ热量答案BC解析N4是由N原子形成的单质,A项不正确;N4分子中N与N形成非极性键,B项正确;N4是正四面体结构,键角为60°,C项正确;1molN4转变为N2放出的热量为2×946kJ-6×167kJ=890kJ,D项不正确。14.A、B、C、D四种短周期元素的原子序数依次增大,A元素原子的价层电子排布式为ns2np2,B元素原子的最外层电子数是其电子层数的3倍。C、D元素的电离能数据如下(kJ·mol-1):元素I1I2I3I4C7381451773310540D5781817274511575(1)化合价是元素的一种性质。由C、D元素的电离能数据判断,通常C元素显价,D元素显价。

(2)某气态单质甲与化合物AB分子中电子总数相等,则甲分子中含有1个键和2个键。

(3)AB分子的总键能大于甲分子的总键能,但AB比甲容易发生化学反应。根据表中数据,说明AB比甲活泼的原因:

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项目共价单键共价双键共价三键AB3517451071.9甲193418946答案(1)+2+3(2)σπ(3)断裂C≡O中的1molπ键消耗的能量是1071.9kJ-745kJ=326.9kJ,而断裂N≡N中的1molπ键消耗的能量是946kJ-418kJ=528kJ,断裂1molπ键时CO比N2更容易,所以CO更活泼解析由“B元素原子的最外层电子数是其电子层数的3倍”可推知B为氧元素;因原子序数B>A,A元素原子的价层电子排布式为2s22p2,可知A为碳元素;C元素的I3≫I2,故C元素原子的最外层有2个电子;D元素的I4≫I3,故D元素原子的最外层有3个电子,故C、D分别为镁元素和铝元素。(1)由上述分析可知,C、D元素的化合价分别为+2价、+3价。(2)AB分子为CO,共含有14个电子,与之电子数相等的气态单质甲应为N2,N2分子中含有1个σ键和2个π键。学科素养拔高练15.氢气分子的形成过程示意图如下,请据图回答相关问题。氢气分子的形成过程示意图(1)H—H的键长为,①~⑤中,体系能量由高到低的顺序是。

(2)下列说法正确的是。

A.一个氢气分子中含有一个π键B.由①到④,电子在核间出现的概率增大C.由④到⑤,必须消耗外界的能量D.一个氢气分子中含有一个极性共价键(3)几种常见化学键的键能如下表所示:化学键Si—OH—OSi—SiSi—C368462.8497.3226X请回答下列问题。①试比较Si—Si与Si—C的键能大小:XkJ·mol-1226kJ·mol-1(填“>”“<”或“=”)。

②H2被喻为21世纪人类最理想的燃料,而更有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”等观点。试计算1kgH2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为;每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为(已知1molSi中含2molSi—Si,1molSiO2中含4molSi—O)。

答案(1)0.074nm①>⑤>②>③>④(2)BC(3)①>②120475kJ522.7kJ解析(1)可以直接从题图中有关数据读出H—H的键长为0.074nm;由题图可以看出体系能量由高到低的顺序是①>⑤>②>③>④。(2)一个氢气分子中含有一个σ键,A项错误;共价键的本质就是高概率地出现在原子核间的电子与原子核间的电性作用,B项正确;④已经达到稳定状态,由题图可以看出⑤的能量比④高,C项正确;一个氢气分子中含有一个非极性共价键,D项错误。(3)①Si—Si的键长比Si—C的键长大,键能小。