2024人教版高中化学选择性必修2同步
7专题强化练3 化学键的类型及键参数
1.(2023吉林1\4-+9*866吉化一中期末)已知N—N、N N和键能之比为1.00∶4*+2.17∶4.90,而C—C、C C和键能之比为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
2.(2023湖北华中师大附中期中)下列说法不正确的是( )
A.乙烯中C C键的键能小于乙烷中C—C键的键能的2倍
B.σ键可以绕键轴旋转,π键不能绕键轴旋转
C.在气体单质中,一定有σ键,可能有π键
D.s-p σ键和p-p σ键电子云都是轴对称的
3.(2022四川内江六中月考)下列关于化学键的说法中错误的有( )
①s-s σ键与s-p σ键的电子云对称性不同
②π键不能单独存在,一定要和σ键共存
③含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同
④两个非金属元素的原子之间形成的化学键都是共价键
⑤分子中含有共价键,则一定只含有一个σ键
⑥成键的原子间原子轨道重叠程度越大,共价键越牢固
⑦1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子,是由共价键的饱和性决定的
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
4.(2022辽宁沈阳重点高中联合体月考)下列分子中存在的共价键类型(从原子轨道重叠方式来看)完全相同的是( )
A.CH4与NH3 B.C2H6与C2H4
C.H2与Cl2 D.Cl2与N2
5.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
6.氰气的化学式为(CN)2,结构式为,其性质与卤素单质相似。氰气可用于有机合成、制农药,也可用作消毒、杀虫的熏蒸剂等。下列叙述正确的是( )
A.在所有气体单质分子中,一定有π键
B.氰气分子中键的键长大于C—C键的键长
C.1个氰气分子中含有3个σ键和4个π键
D.(CN)2不能与氢氧化钠溶液发生反应
7.(2023浙江金华一中期中)分析下表数据,下列有关说法错误的是( )
化学键 O—O O O N—N N N
键能/(kJ·mol-1) 142 497.3 193 418 946
化学键 C—C C C C—H H—H
键能/(kJ·mol-1) 347.7 615 812 413.4 436
A.N2不能发生类似有机反应中的加成反应是因为其中的σ键比π键更稳定
B.CH2 CH2(g)+H2(g) CH3CH3(g) ΔH=-123.5 kJ·mol-1
C.由表中数据可知,H—H键比C—H键稳定
D.键长:C—C>C C>;同样的:N—N>N N>
8.第ⅤA族元素R的原子与Cl原子结合形成RCl3气态分子,其空间结构呈三角锥形。RCl5在气态和液态时,分子结构如图所示,下列关于RCl5分子的说法不正确的是( )
A.每个原子都达到8电子稳定结构
B.键角(Cl—R—Cl)有90°、120°、180°三种
C.RCl5受热后分解可能生成RCl3
D.分子中5个R—Cl键的键能不都相同
9.X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素,其原子序数依次增大。X元素的一种核素的质量数为12,中子数为6;Y元素是动植物生长不可缺少的、构成蛋白质的重要元素;Z的基态原子核外9个原子轨道上填充了电子且有2个未成对电子,与X、Y不同族;W的一种氧化物是具有磁性的黑色晶体。
(1)Y2分子中存在的σ键和π键个数之比为 。
(2)XO、XY-、Y2结构相似,X、Y与氢元素形成的一种化合物HXY分子中σ键与π键数目之比为 。
(3)写出X的单质与Z的最高价氧化物对应水化物的浓溶液反应的化学方程式: 。
(4)W的基态原子的价层电子排布式为 。
(5)X元素的一种单质是一种由单层X原子构成的平面结构,如图中,1号X原子与相邻X原子形成σ键的个数为 。
(6)已知Y2(g)+O2(g) 2YO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1,其中键、OO键的键能分别为946 kJ·mol-1、497.3 kJ·mol-1,则YO分子中Y、O之间共价键的键能为 。
10.已知部分化学键的键能如下表所示,回答下列问题:
化学键 C—C N—N O—O O O O—H
键能/(kJ·mol-1) 347.7 193 142 497.3 462.8
化学键 S—H Se—H N—H As—H
键能/(kJ·mol-1) 363.5 276 390.8 247
(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:N—H的键能 P—H的键能 As—H的键能(填“>”“<”或“=”)。
(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 。
答案与分层梯度式解析
专题强化练3 化学键的类型及键参数
1.C 2.C 3.B 4.A 5.D 6.C 7.A 8.A
1.C 根据N—N、N N和键能之比为1.00∶2.17∶4.90可知,、N N中π键比σ键稳定,N2难发生加成反应,A、B均错误;根据C—C、C C和键能之比为1.00∶1.77∶2.34可知,C C、中π键比σ键弱,π键不稳定,较易发生加成反应,C正确、D错误。
2.C 碳碳双键中一个是π键,一个是σ键,碳碳单键是σ键,π键的键能一般小于σ键,所以乙烯中C C键的键能小于乙烷中C—C键的键能的2倍,A正确;σ键为轴对称,可以绕键轴旋转,π键呈镜面对称,不能绕键轴旋转,B正确;气体单质中可能不存在化学键,如稀有气体单质,C错误;s-p σ键和p-p σ键电子云都是轴对称的,D正确。
3.B ①s-s σ键与s-p σ键的对称性相同,均为轴对称,错误;②分子中可以只含σ键,π键不能单独存在,一定要和σ键共存,正确;③一般π键不稳定,易断裂,含有π键的化合物化学性质较活泼,与只含σ键的化合物的化学性质不同,正确;④非金属元素的原子常以共用电子对形成化学键,两个非金属元素的原子之间形成的化学键都是共价键,正确;⑤分子中含有共价键,不一定只含有一个σ键,如1个水分子中含有2个σ键,错误;⑥成键的原子间原子轨道重叠程度越大,成键原子间的距离越小,共价键越牢固,正确;⑦N原子最外层有5个电子,有三个未成对电子,1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子,是由共价键的饱和性决定的,正确。
4.A A项,CH4与NH3中的共价键均为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分子中的共价键为s-s σ键,Cl2分子中的共价键为p-p σ键;D项,Cl2分子中只存在σ键,而N2分子中存在σ键和π键。
5.D PCl3的电子式为 ,P—Cl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,D项符合题意。
6.C 如H2分子中不存在π键,A错误;成键原子半径越小,键长越短,氮原子半径小于碳原子半径,故键比C—C键的键长短,B错误;1个(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键,C正确;由于(CN)2与卤素单质性质相似,故(CN)2可以和氢氧化钠溶液反应,D错误。
7.A 氮气结构式为,N—N键的键能为193 kJ·mol-1,键的键能为946 kJ·mol-1,大于N—N键键能的3倍,说明N2中的π键比σ键更稳定,加成反应需要断裂π键,所以氮气很难发生类似有机反应中的加成反应,故A错误。在反应CH2 CH2(g)+H2(g) CH3CH3(g)中,可以用反应物的总键能减去生成物的总键能计算反应热,即ΔH=4×413.4 kJ·mol-1+615 kJ·mol-1+436 kJ·mol-1-6×413.4 kJ·mol-1-347.7 kJ·mol-1=-123.5 kJ·mol-1,故B正确。一般键能越大,键长越短,所以键长:C—C>C C>;同样的:N—N>N N>,故D正确。
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-s σ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。
8.A 第ⅤA族元素R原子最外层有5个电子,形成5个共用电子对,即RCl5中R的最外层电子数为10,不满足8电子稳定结构,A错误;上下两顶点与中心R原子的键角为180°,中间为平面三角形,其键角为120°,顶点与平面三角形的夹角为90°,即键角(Cl—R—Cl)有90°、120°、180°三种,B正确;RCl5受热分解可能生成RCl3,C正确;分子中5个R—Cl键的键长不完全相同,故键能不都相同,D正确。
9.答案 (1)1∶2 (2)1∶1 (3)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O (4)3d64s2 (5)3 (6)631.65 kJ·mol-1
解析 由题给信息可知X为C,Y为N,Z为S,W为Fe。(1)N2分子中有键,1个N2分子中有1个σ键、2个π键。(2)CO、CN-、N2结构相似,推知HCN的结构式为,1个HCN分子中σ键与π键个数均为2。(3)C与浓硫酸在加热条件下反应生成CO2、SO2和H2O。(4)铁的原子序数为26,其基态原子的价层电子排布式为3d64s2。(5)由题图可看出1号碳原子与三个碳原子形成共价键,即形成3个σ键。(6)设NO分子中N、O之间共价键的键能为x,由题给信息可得+180 kJ·mol-1=946 kJ·mol-1+497.3 kJ·mol-1-2x,解得x=631.65 kJ·mol-1。
10.答案 (1)-213.3 kJ·mol-1
(2)O、S、Se位于同一主族,原子半径逐渐增大,O—H、S—H、Se—H的键长逐渐变长,因而键能依次减小 > >
(3)C—C的键能较大,较稳定,因而易形成C—C长链,而N—N、O—O的键能小,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的键长逐渐变长,一般键长越长,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的键长逐渐变长,N—H、P—H、As—H的键能依次减小,所以N—H的键能>P—H的键能>As—H的键能。
(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的键能较大(347.7 kJ·mol-1),易形成C—C长链,而N—N、O—O的键能较小(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。
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