高中化学人教版选修三 第二章 分子结构与性质 学业分层测评5含解析

高中化学人教版选修三 第二章 分子结构与性质 学业分层测评5含解析

学业分层测评(五)　共价键 ‎(建议用时：45分钟)‎ 学业达标]‎ ‎1．下列元素之间难以形成共价键的是(　　)‎ A．Na和Cl　　　　　　　 B．C和H C．N和N D．S和O ‎【解析】　活泼的金属元素和活泼的非金属元素之间形成离子键。难以形成共价键。‎ ‎【答案】　A ‎2．对σ键的认识不正确的是(　　)‎ A．ss σ键与sp σ键的对称性相同 B．σ键不属于共价键，是另一种化学键 C．分子中含有共价键，则至少含有一个σ键 D．含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同 ‎【解析】　化学中σ键是共价键的一种，其特征是：以形成化学键的两个原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，故B项错误。‎ ‎【答案】　B ‎3．下列分子中的σ键是由两个原子的s轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是(　　)‎ A．H2 B．CCl4‎ C．Cl2 D．F2‎ ‎【解析】　A项中H2是由两个1s轨道形成σ键；B项中Cl的3p轨道与C的2s轨道或2p轨道形成σ键；C项是由两个3p轨道形成σ键；D项中是由两个2p轨道形成σ键。‎ ‎【答案】　A ‎4．下列事实不能用键能的大小来解释的是(　　) 【导学号：90990035】‎ 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 ‎【解析】　由于N2分子中存在N≡N，键能很大，破坏共价键需很大的能量，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，其氢化物中的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性逐渐减弱；由于H—F的键能大于H—O，所以更容易生成HF。‎ ‎【答案】　B ‎5．下列说法中能说明BF3分子中的4个原子位于同一平面的是(　　)‎ 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共价键稳定性的依据，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，正好构成一个以B原子为中心的平面结构，因此4个原子共平面。‎ ‎【答案】　D ‎6．根据π键的成键特征判断C===C的键能与C—C键能的数量关系(　　)‎ A．双键的键能等于单键的键能的2倍 B．双键的键能大于单键的键能的2倍 C．双键的键能小于单键的键能的2倍 D．无法确定 ‎【解析】　由于π键的键能比σ键的键能小，双键中有一个π键和一个σ键，所以双键的键能小于单键的键能的2倍。‎ ‎【答案】　C ‎7．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(　　) ‎ ‎【导学号：90990036】‎ 化学键 H—H H—Cl H—Br Br—Br 键能/kJ·mol－1‎ ‎436.0‎ ‎431.8‎ ‎366‎ ‎193.7‎ A.HCl B．HBr C．H2 D．Br2‎ ‎【解析】　键能越小，键长越长，共价键越不牢固，分子越不稳定。‎ ‎【答案】　D ‎8．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(　　)‎ A．N2分子与CO分子中都含有三键 B．CO分子与N2分子中的π键并不完全相同 C．N2与CO互为等电子体 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分子中均含有一个σ键和两个π键，所以二者都含有三键，A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，C项正确、D项错误。‎ ‎【答案】　D ‎9．B3N3H6与C6H6是等电子体，则下列说法不正确的是(　　)‎ A．B3N3H6能发生加成反应和取代反应 B．B3N3H6具有碱性 C．B3N3H6各原子在同一平面上 D．B3N3H6不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 ‎【解析】　苯所有原子都在同一平面上，能发生加成反应和取代反应，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，也不具有碱性，而B3H3H6具有相似的性质，故B错误。‎ ‎【答案】　B ‎10．(1)如图，写出下列价键的名称，并各举一例说明含有这种价键类型的物质。‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ 化学键类型 举例 ‎(2)某有机物的结构式如下：‎ 则分子中有________个σ键，________个π键。‎ ‎【解析】　(1)①②③中的原子轨道是“头碰头”重叠，属σ键，④⑤中的原子轨道是“肩并肩”重叠，属π键；(2)共价双键有一个σ键、一个π键，共价三键有一个σ键、两个π键，故中有7个σ键、3个π键。‎ ‎【答案】　(1)‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ 化学键类型 s—s σ键 s—p σ键 p—p σ键 pz—pz π键 py—py π键 举例 H2‎ HCl Cl2‎ N2‎ N2‎ ‎(2)7　3‎ ‎11．某些共价键的键能数据如下表(单位：kJ/mol): 【导学号：90990037】‎ 共价键 H—H Cl—Cl Br—Br H—Cl H—I I—I N≡N H—O H—N 键能 ‎436‎ ‎243‎ ‎193‎ ‎432‎ ‎298‎ ‎151‎ ‎946‎ ‎463‎ ‎393‎ ‎(1)把1 mol Cl2分解为气态原子时，需要________(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。‎ ‎(2)由表中所列化学键形成的单质分子中，最稳定的是________，最不稳定的是________；形成的化合物分子中最稳定的是________。‎ ‎(3)试通过键能数据估算下列反应的反应热：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝________。‎ ‎【解析】　(1)键能是指气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量，新键形成释放能量，则旧键断裂必然吸收能量，根据能量守恒定律断开1 mol Cl—Cl键吸收的能量等于形成1 mol Cl—Cl键释放的能量。‎ ‎(2)键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，化学性质越稳定，因此最稳定的单质为N2，最不稳定的单质是I2，最稳定的化合物是H2O，最不稳定的化合物是HI。‎ ‎(3)ΔH＝E(反应物键能之和)－E(生成物键能之和)＝(436＋243－2×432)kJ·mol－1＝－185 kJ·mol－1。‎ ‎【答案】　(1)吸收　243　(2)N2　I2　H2O (3)－185 kJ·mol－1‎ ‎12．原子数相同、最外层电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。‎ ‎(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：__________和__________；______和________。‎ ‎(2)由短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有______和__________。‎ ‎【解析】　(1)仅由第二周期元素组成的共价分子，只能是由C、N、O、F组成的N2、CO、N2O、CO2等，而N2与CO的最外层电子总数均为10，N2O与CO2的最外层电子总数均为16，且原子数分别相等，符合题意。‎ ‎(2)只要原子总数相同，各原子最外层电子数之和也相同，即可互称等电子体，NO是三原子构成的离子，其最外层电子数(即价电子)之和为5＋6×2＋1＝18，SO2、O3均为三原子分子，价电子总数为6×3＝18。‎ ‎【答案】　(1)N2O　CO2　N2　CO　(2)SO2　O3‎ 能力提升]‎ ‎13．香蕉是我们喜爱的水果之一，香蕉产于南方，到北方之前是未成熟的，但买到的却是成熟的香蕉，这是因为喷洒了催熟剂的缘故。其中乙烯就是一种常用的催熟剂，下列对于乙烯中化学键的分析中正确的是(　　)‎ A．在乙烯分子中有一个σ键、一个π键 B．乙烯在发生加成反应时，断裂的是碳原子间的σ键 C．乙烯可以在一定条件下制得氯乙烯，在该过程断裂的是C—H σ键 D．乙烯分子中的σ键关于镜面对称 ‎【解析】　在乙烯分子中存在4个C—H σ键和1个C—C σ键，同时还含有1个C—C π键，A错误；由于σ键要比π键稳定，故乙烯在发生加成反应时断裂的是C—C π键，B错误；由乙烯制得氯乙烯可看作是乙烯中的一个氢原子被氯原子取代，故断裂的是C—H σ键，C正确；σ键是轴对称，D错误。‎ ‎【答案】　C ‎14．从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据：‎ 氧氧键 数据 O O O2‎ O 键长/10－12m ‎149‎ ‎128‎ ‎121‎ ‎112‎ 键能/kJ·mol－1‎ x y z＝498‎ ω＝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ω＞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 ‎【解析】　研究表中数据发现，O2与O的键能大者键长短。按此规律，O中氧氧键长比O中的长，所以键能要小。按键长由短而长的顺序氧氧O＜O2＜O＜O，键能为ω＞z＞y＞x。‎ ‎【答案】　B ‎15．氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，性质与卤素的性质相似，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．不和氢氧化钠溶液发生反应 ‎【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，N原子半径小于C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；由于与卤素性质相似，故可以和氢氧化钠溶液反应。‎ ‎【答案】　A ‎16．等电子体的结构相似、物理性质相近，称为等电子原理。如N2和CO为等电子体。下表为部分元素等电子体分类、空间构型表。 【导学号：90990038】‎ 等电子体类型 代表物质 空间构型 SO3‎ 平面三角形 四原子24电子等电子体 四原子26电子等电子体 SO 三角锥形 五原子32电子等电子体 CCl4‎ 四面体形 试回答下列问题：‎ ‎(1)下面物质分子或离子的空间构型：‎ BrO________，CO________，PO________。‎ ‎(2)由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有________。‎ ‎(3)C2O和________是等电子体，C2O离子具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是__________，价电子构型为________________。‎ ‎(4)HN3称为叠氮酸，常温下为无色有刺激性气味的液体。N的空间构型是________，与N互为等电子体的分子的化学式为________(写一种)。NH的电子式为________。‎ ‎(5)已知H3B·NH3在一定条件下可逐步释放出氢气最终转化为氮化硼，因此可作为储氢材料。H3B·NH3的等电子体的化学式为________。‎ ‎【解析】　(1)互为等电子体的物质结构相似。BrO为四原子26电子体，所以其结构与SO相似，为三角锥形；CO为四原子24电子体，与SO3的结构相似，为平面三角形；同理可知PO为正四面体形。‎ ‎(2)F2为双原子18电子体，所以由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有O。‎ ‎(3)用N原子替换C2O中的C的原子可得等电子体N2O4。Mn的原子序数为25，价电子排布式为3d54s2，由周期序数＝电子层数，价电子数＝族序数，Mn位于第四周期第ⅦB族。‎ ‎(4)CO与N2互为等电子体，用CO替换N2，用O替换N－，可知N与CO2互为等电子体，结构相似，所以是直线形。用S替换CO2中的2个O原子可得等电子体CS2，用N2替换CO2中的CO可得等电子体N2O。用O替换NH中的N－，可知H2O与NH互为等电子体。所以NH为V形空间构型。‎ ‎(5)BN与C2电子数相同，所以用C2替换BN可得H3B·NH3的等电子体C2H6。‎ ‎【答案】　(1)三角锥形　平面三角形　四面体形 ‎(2)O　(3)N2O4　第四周期第ⅦB族　3d54s2　(4)直线形　CO2(或N2O、CS2，写1个即可)　 　(5)C2H6‎