高中化学 第二章 分子结构与性质 第1节 共价键(第2课时)夯基提能作业 新人教版选择性必修2

第二章第一节第2课时
A 级·基础达标练
一、选择题
1．(2020·海口高二检测)NH3、NF3、NCl3等分子中心原子相同，如果周围原子电负性大者则键角小。

NH3、NF3、NCl3三种分子中，键角大小的顺序正确的是( C ) A．NH3>NF3>NCl B．NCl3>NF3>NH3
C．NH3>NCl3>NF3D．NF>NCl3>NH3
解析：因电负性：F＞Cl＞H，故键角大小为NH3＞NCl3＞NF3。

2．下列说法中不正确的是 ( A )
A．键角的大小与键长、键能的大小有关
B．σ键是原子轨道以“头碰头”的方式相互重叠
C．2个原子形成多个共价键中，只有一个σ键，而π键可以是一个或多个
D．形成共价键时原子轨道重叠程度越大，体系能量越低，键越稳定
解析：键角是分子内同一原子形成的两个化学键之间的夹角，与分子结构有关，与键长、键能无关，故A错误；σ键为s­s、s­p、p­p电子“头碰头”，所以σ键是原子轨道以“头碰头”的方式相互重叠，故B正确；2个原子形成多个共价键中，只有一个σ键，其余为π键，所以只有一个σ键，而π键可以是一个或多个，故C正确；形成共价键时原子轨道重叠程度越大，键越稳定，体系能量越低，故D正确。

3．下列说法中能够说明BF3分子中的4个原子位于同一平面的是( D )
A．任意两个B—F键间的夹角相等
B．3个B—F键键能相等
C．3个B—F键键长相等
D．任意两个B—F键间的夹角为120°
解析：键参数中，键能和键长是用于判断其价键稳定性的依据，而键角是判断分子立体构型的依据。

3个B—F键间的夹角均为120°时，正好构成的一个以B原子为中心的平面结构，因此4个原子共平面。

4．N2的结构可以表示为CO的结构可以表示为其中椭圆框表示π键，下列说法中不正确的是 ( D )
A．N2分子与CO分子中都含σ键和π键
B．CO分子与N2分子中的π键并不完全相同
C．N2与CO中均含有σ键
D．N2与CO的化学性质相同
解析：从题图可以看出，N2分子与CO分子中均含有σ键和π键，A、C项正确；N2分子中的π键是由每个氮原子各提供两个p电子以“肩并肩”方式形成的，而CO分子中的一个π键是由氧原子单方面提供电子对形成的，B项正确；N2与CO的原子总数和价电子总数均相同，互为等电子体，二者化学性质相似，但并不完全相同，D项错误。

5．下列说法正确的是( B )
A．分子中化学键键能越大，键长越长，则分子越稳定
B．元素周期表中第ⅠA族和第ⅦA族元素原子间可能形成共价键
C．水分子的结构式可表示为H—O—H，分子中键角为180°
D．H—O键的键能为463 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时吸收的能量为2×463 kJ
解析：A项，分子中化学键键能越大，键长越短，分子越稳定，错误；B项，元素周期表中第ⅠA族元素有金属元素和非金属元素，第ⅦA族元素是非金属元素，非金属元素与非金属元素原子间能形成共价键，正确；C项，水分子中键角为105°，错误；D项，ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能，由于未给出H—H键和O===O键的键能，故无法求出反应吸收的能量，错误。

6．下表为元素周期表前4周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是( B )
A．W、R元素单质分子内都存在非极性键
B．X、Z元素都能形成双原子分子
C．键长W—H<Y—H，键的极性Y—H>W—H
D．键长X—H<W—H，键能X—H<W—H
解析：由元素在周期表中的位置可知，X为N、W为P、Y为S、R为Ar、Z为Br。

白磷单质中存在非极性键，但稀有气体分子为单原子分子，分子中没有化学键，A错误；氮气、溴单质都是双原子分子，B正确；原子半径W>Y，故键长W—H>Y—H，电负性W<Y，元素电负性越大，对键合电子吸引力越大，与H元素形成的化学键极性越大，故键的极性Y—H>W—H，C错误；原子半径W>X，故键长W—H>X—H，键长越短，键能越大，故键能W—H<X—H，D错误。

7．已知：P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g) ΔH＝a kJ·mol－1，
P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g) ΔH＝b kJ·mol－1，P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl 键的键能为c kJ·mol－1，PCl3中P—Cl键的键能为1.2c kJ·mol－1。

下列叙述正确的是( C )
A ．P —P 键的键能大于P —Cl 键的键能
B ．可求Cl 2(g)＋PCl 3(g)===PCl 5(s)的反应热ΔH
C ．Cl —Cl 键的键能为b －a ＋5.6c
4
kJ ·mol －1
D ．P —P 键的键能为
5a －3b ＋12c 8
kJ ·mol －1
解析：由已知两个反应可得： Cl 2(g)＋PCl 3(g)===PCl 5(g) ΔH ＝
b －a
4
kJ ·mol －1
，无法求Cl 2(g)＋PCl 3(g)===PCl 5(s)的反应热；
设Cl —Cl 键的键能为x ，则：
x ＋3×1.2c －5c ＝b －a
4
，
x ＝b －a ＋5.6c 4
kJ ·mol －1，C 正确；
设P —P 键的键能为y ，P 4为正四面体形结构，共有6个P —P 键，由第1个反应得 6y ＋
b －a ＋5.6c
4
×6－4×3×1.2c ＝a ，
y ＝
5a －3b ＋12c 12
kJ ·mol －1
；P —P 键的键长大于P —Cl 键，故P —P 键的键能小于P —Cl
键。

二、非选择题
8．O 3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。

O 3分子的结构如下图所示，呈V 形，键角116.5°。

以一个氧原子为中心，与另外两个氧原子分别构成一个非极性共价键；中间氧原子提供2个电子，旁边两个氧原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键——3个氧原子均等地享有这4个电子。

请回答：
(1)题中非极性共价键是 σ 键，特殊的化学键是 π 键。

(填“σ”或“π”) (2)下列物质的分子与O 3分子的结构最相似的是 C 。

A ．H 2O B ．CO 2 C ．SO 2 D ．BeCl 2
(3)原子中没有跟其他原子共用的电子对叫孤电子对，那么O 3分子有 5 对孤电子对。

(4)下列有关说法中正确的是 B 、D 。

A ．臭氧和氧气互为同素异形体，它们在水中的溶解度相近
B ．臭氧和氧气的相互转化能保持大气中臭氧的含量基本稳定
C ．臭氧转化为氧气和氧气转化为臭氧均需吸收能量
D ．向大气中排放氟氯代烃能加快臭氧的分解
解析：同种原子之间形成的共价键是非极性共价键，特殊共价键是中间氧原子提供两个电子分别和另两个氧原子各提供的一个电子形成一个三原子四电子的大π键。

等电子体的分子结构相似，SO2与O3互为等电子体，所以分子结构相似；O3分子的两端原子各有两对孤电子对，中间原子有一对孤电子对，共5对孤电子对；O2与O3互为同素异形体。

9．已知下列化学键的键能：
(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－213.3_kJ·mol－1。

(2)O—H、S—H、Se—H的键能逐渐减小，原因是 O—H、S—H、Se—H键长依次增大，因而键能依次减小，据此可推测P—H键的键能范围为 247_kJ·mol－1＜P—H键键能＜390.8_kJ·mol－1。

(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 C—C键键能较大，较稳定，因而易形成C—C长链，而N—N、O—O键键能小，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键的键能依次减小，所以As—H键键能<P—H键键能<N—H键键能，即247 kJ·mol－1<P —H键键能<390.8 kJ·mol－1；
(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键键能较大(347.7 kJ·mol－1)，易形成C—C长链，而N—N、O—O键键能较小(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。

B 级·能力提升练
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．参考下表化学键的键能与键长数据，判断下列分子中，最稳定的是( D )
键长/pm
109 101 96 92
A.CH 4 B ．NH 3 C ．H 2O
D ．HF
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 、H 2O 、CH 4、NH 3；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 、H 2O 、NH 3、CH 4；综合两方面因素最稳定的是HF 。

2．氨分子、水分子、甲烷分子中共价键的键角分别为a 、b 、c ，则a 、b 、c 的大小关系为( D )
A ．a<b<c
B ．c<b<a
C ．b<c<a
D ．b<a<c
解析：NH 3、H 2O 、CH 4分子中键角分别为107°、104.5°、109°28′。

3．从实验测得不同物质中氧—氧之间的键长和键能的数据如下表：
O —O 键
数据 O 2－
2 O －
2 O 2 O ＋
2 键长/10
－12
m
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，但可根据规律性推导键能的大小顺序为w >z >y >x 。

该规律性是( B )
A ．成键时电子数越多，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
解析：观察表中数据发现，O 2与O ＋
2的键能大者键长短，据此可得O 2－
2中O —O 键的键长比O －
2中的长，所以键能要小。

按键长由短到长的顺序为(O —O 键)O ＋
2<O 2<O －
2<O 2－
2，键能则应为w >z >y >x 。

4．(2020·德州高二检测)二氯化二硫(S 2Cl 2)，非平面结构，常温下是一种黄红色液体，有刺激性恶臭，熔点－80 ℃，沸点137.1 ℃，对于二氯化二硫叙述正确的是 ( B )
A ．二氯化二硫的电子式为
B ．分子中既有极性键又有非极性键
C ．分子中S —Cl 键长大于S —S 键的键长
D ．分子中S —Cl 键能小于S —S 键的键能
解析：S 2Cl 2分子中S 原子之间形成1对共用电子对，Cl 原子与S 原子之间形成1对共
用电子对，结合分子结构可知S 2Cl 2的结构式为Cl —S —S —Cl ，电子式为·
·Cl ······S ·
·S ·····
·Cl ··
···
·，故A 错误；S 2Cl 2中Cl —S 属于极性键，S —S 键属于非极性键，故B 正确；同周期从左往右半径逐渐减小，所以氯原子半径小于硫原子半径，键长越短键能越大，所以分子中S —Cl 键长
小于S—S键的键长，S—Cl键能大于S—S键的键能，故C、D错误。

5．已知通常分子中所含的键能越大，分子越稳定。

参考下表中化学键的键能数据，判断下列分子中，受热时最不稳定的是 ( D )
化学键H—H H—Cl H—Br H—I
键能/(kJ·mol－1) 436.0 431.8 366 298.7
A.氢气 B．氯化氢
C．溴化氢 D．碘化氢
解析：H—I键的键能最小，分子最不稳定。

二、非选择题
6．氮可以形成多种离子，如NO－3、NH－2、N－3、NH＋4、N2H＋5、N2H2＋6等，已知N2H＋5与N2H2＋6是由中性分子结合质子形成的，类似于NH＋4，因此有类似于NH＋4的性质。

(1)写出N2H2＋6与碱溶液反应的离子方程式N2H2＋6＋2OH－===N2H4＋2H2O 。

(2)NH－2的电子式为。

(3)N－3有 22 个电子。

(4)据报道，美国科学家卡尔·克里斯特于1998年11月合成了一种名为“N5”的物质，由于其具有极强的爆炸性，又称为“盐粒炸弹”。

迄今为止，人们对它的结构尚不清楚，只知道“N5”实际上是带正电荷的分子碎片，其结构是对称的，5个N排成V形。

如果5个N 结合后都达到8电子结构，且含有2个N≡N，则“N5”分子碎片所带电荷是一个单位的正电荷。

解析：(1)由题给信息可知，N2 H2＋6是由N2H4与两个H＋结合而形成的，所以它与碱反应时的物质的量之比为1∶2。

(2)NH－2中氮原子最外层5个电子中的2个电子与2个氢原子形成共价键，氮再得到1个电子达到相对稳定结构。

(3)N－3是由3个氮原子结合后再得到1个电子而形成的，所以应该有22个电子。

(4)由“N5”中含有2个N≡N，可得在中间还有一个氮原子，此氮原子与N≡N一端的氮原子形成一个配位键，同样与另一个N≡N一端的氮原子形成一个配位键，这样可得形成氮氮三键的4个氮原子都达到8电子的稳定结构，此时中间的氮原子最外层就有9个电子，很不稳定，一会失去1个电子而达到8电子的稳定结构，所以可得“N5”应该是带有一个单位的正电荷。

7．a、b、c、d是四种由短周期元素构成的中性粒子，它们都有14个电子，且都是通过共价键形成的物质。

回答下列问题：
(1)a是单核粒子，a单质可用作半导体材料，a粒子的电子排布式为 1s22s22p63s23p2(或[Ne]3s23p2) 。

(2)b是双核粒子，常温下为无色无味气体。

b的化学式为 CO ，人吸入气体b后容易引起中毒，是因为 CO被吸入人体后，会与血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白丧失输送氧气的能力而使人中毒。

(3)c是双核粒子且是一种单质，写出其电子式：··N⋮⋮N··。

c分子中所含共价键的类型为非极性键 (填“极性键”或“非极性键”)，c 单质常温下性质稳定，不易发生反应，原因是 N2分子中的共价三键键能很大，共价键很牢固。

(4)d是四核粒子，其结构式为 H—C≡C—H ；d分子内所含共价键有 3 个σ键， 2 个π键；σ键与π键的强度大小关系为σ键＞ (填“>”“<”或“＝”)π键，原因是σ键中原子轨道的重叠程度比π键中原子轨道的重叠程度大，形成的共价键强。

解析：由题意知，a是单核粒子，含14个电子，则a是Si，Si可作半导体材料；b是双核粒子，根据其是无色无味气体，能使人中毒，可确定b为CO，CO进入人体会与血液中的血红蛋白结合而使血红蛋白丧失输送氧气的能力，使人中毒；c是双核粒子组成的单质，每个原子有7个电子，故c为N2，N2分子的结构式为N≡N，分子中的共价键为非极性键，N2分子中的共价三键键能很大，所以N2分子很稳定；d是四核粒子，即4个原子共有14个电子，只能是C2H2，C2H2的结构式为H—C≡C—H，分子中有两个H—C σ键，一个C≡C中含一个σ键，两个π键，σ键中原子轨道重叠程度大，故σ键的强度大于π键。