2019-2020学年高二人教版化学选修三练习：2_1_2 共价键的键参数与等电子体含答案

2019-2020学年高二人教版化学选修三练习：2_1_2 共价键的键参数与等电子体含答案

第二课时　共价键的键参数与等电子体 课时演练·促提升 A组 ‎1.下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是(　　)‎ A.体积相等时密度相等 B.原子数相等时具有的中子数相等 C.体积相等时具有的电子数相等 D.质量相等时具有的质子数相等 解析:A中体积相同时二者的物质的量相同,因两物质的摩尔质量不同,所以质量不同,由ρ=知二者的密度不同,A错;B中原子数相同时分子数也相同,12C18O与14N2中子数之比为8∶7,B错;C中体积相等则分子数相等,1个12C18O分子中含有14个电子,1个14N2分子中也含有14个电子,C正确;D中质量相等时二者的物质的量不同,所以质子数不同,D错。‎ 答案:C ‎2.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、磷酸是不挥发性酸 C.稀有气体一般难于发生化学反应 D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定 解析:共价分子构成物质的状态取决于分子间作用力的大小,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,难于发生化学反应的原因是它们的价电子已形成稳定结构;氮气比氧气稳定是由于N2分子中共价键的键能(946 kJ·mol-1)比O2分子中共价键的键能(497.3 kJ·mol-1)大,在化学反应中更难于断裂。‎ 答案:D ‎3.关于键长、键能和键角,下列说法不正确的是(　　)‎ A.键角是描述分子立体结构的重要参数 B.键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C.键能越大,键长越长,共价化合物越稳定 D.键角的大小与键长、键能的大小无关 解析:键能越大,键长越短,共价键越强,形成的共价化合物越稳定,故C项错误。‎ 答案:C ‎4.在白磷(P4)分子中,4个P分别处在正四面体的四个顶点,结合有关P的成键特点,下列有关白磷的说法正确的是(　　)‎ A.白磷分子的键角为109°28'‎ B.分子中共有4对共用电子对 C.白磷分子的键角为60°‎ D.分子中有6对孤电子对 解析:白磷的立体结构为,键角为60°,分子中共有6对共用电子对,有4对孤电子对。‎ 答案:C ‎5.下列几组微粒互为等电子体的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎①N2和CO　②NO和　③CO2和CS2　④N2O和　⑤N和O3　⑥BF3和SO3‎ A.①②③ B.④⑤⑥‎ C.①③④⑥ D.①②③④⑤⑥‎ 解析:等电子体具有两个显著特点:一是原子总数相同,二是价电子总数相同。这是判断等电子体的根本依据。从原子总数上看①~⑥都符合条件,关键是看它们之间的价电子总数。‎ ‎①N2和CO价电子总数均为10;‎ ‎②NO和价电子总数均为11;‎ ‎③④二组中四种微粒价电子总数均为16;‎ ‎⑤N和O3价电子总数均为18;‎ ‎⑥BF3和SO3价电子总数均为24。故全部符合题意。‎ 答案:D ‎6.NH3、NF3、NCl3等这些分子中心原子相同,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(　　)‎ A.NH3>NF3>NCl3 B.NCl3>NF3>NH3‎ C.NH3>NCl3>NF3 D.NF3>NCl3>NH3‎ 解析:因电负性:F>Cl>H,故键角大小为NH3>NCl3>NF3。‎ 答案:C ‎7.下列说法中正确的是(　　)‎ A.分子中键能越大,表示分子拥有的能量越高,共价键越难断裂 B.分子中键长越长,表示成键原子轨道重叠越大,键越牢固 C.化学键形成的过程是一个吸收能量的过程 D.化学键形成的过程是一个放出能量的过程 解析:键能大,表示破坏该键需要的能量大,并不是分子拥有的能量;键长越长,表示成键的两原子的核间距越长,分子越不稳定;化学键的形成是原子由高能量状态向稳定状态(低能量)转变的过程,所以是一个放热过程。‎ 答案:D ‎8.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:苯分子中各原子在同一平面内;苯在一定条件下能发生加成反应和取代反应;苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。‎ 答案:B ‎9.O3能吸收大气中紫外线,保护人类赖以生存的空间。O3的分子结构如图,呈V形,两个O—O键的夹角为116.5°。三个原子以一个O为中心,与另外两个O分别构成非极性共价键;中间O提供两个电子,旁边两个O各提供一个电子,构成一个特殊的化学键(虚线内部)——三个O均等地享有这四个电子。请回答:‎ ‎(1)题中非极性共价键是　　　　　　键,特殊的化学键是　　　键。 ‎ ‎(2)臭氧与氧气的关系是　。 ‎ ‎(3)下列分子中与O3分子的结构最相似的是　　　　(填序号)。 ‎ A.H2O B.CO2‎ C.SO2 D.BeCl2‎ ‎(4)分子中某原子有一对或几对没有与其他原子共用的价电子叫孤电子对,那么O3有　　　对孤电子对。 ‎ 解析:同种原子之间形成的共价键是非极性键,特殊共价键是中间O提供的两个电子,和旁边两个O各提供的一个电子,形成一个三原子四电子大π键。O2与O3是同素异形体。等电子体的分子结构相似,O3与SO2是等电子体。O3的两端的原子各有两对孤电子对,中间的原子有一对孤电子对,共有5对孤电子对。‎ 答案:(1)σ　大π　(2)同素异形体　(3)C　(4)5‎ ‎10.根据氢气分子的形成过程示意图,回答问题。‎ 氢气分子的形成过程示意图 ‎(1)H—H键的键长为　　　　,①~⑤中,体系能量由高到低的顺序是　　　　。 ‎ ‎(2)下列说法中正确的是　　　　。 ‎ A.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.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。‎ 化学键 Si—O H—O Si—Si Si—C ‎368‎ ‎462.8‎ ‎497.3‎ ‎226‎ X 请回答下列问题。‎ ‎①试比较Si—Si键与Si—C键的键能大小(填“>”“<”或“=”):X　　　　226 kJ·mol-1。 ‎ ‎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”的观点。试计算每千克H2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1 mol Si中含2 mol Si—Si键,1 mol SiO2中含4 mol Si—O键)。 ‎ 解析:(1)可以直接从题图中有关数据读出,H—H键的键长为74 pm;体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。(2)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间的电子与原子间的电性作用,B项正确;④已经达到稳定状态,C项正确;氢气分子中含有一个非极性共价键,D项错误。(3)①Si—Si键的键长比Si—C键的长,键能小。②由题图可知H—H键的键能为436 kJ·mol-1,每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为1 000 g÷2 g·mol-1×(462.8 kJ·mol-1×2-436 kJ·mol-1-497.3 kJ·mol-1×)=120 475 kJ;每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为368 kJ·mol-1×4 mol-497.3 kJ·mol-1×1 mol-226 kJ·mol-1×2 mol=522.7 kJ。‎ 答案:(1)74 pm　①⑤②③④‎ ‎(2)BC ‎(3)①>　②120 475 kJ　522.7 kJ ‎11.已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题:‎ ‎(1)X元素原子基态时的电子排布式为　　　　　,该元素的符号是　　　　　; ‎ ‎(2)Y元素原子的价层电子的轨道表示式为　　　　,该元素的名称是　　　　　; ‎ ‎(3)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3,产物还有ZnSO4和H2O,该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　; ‎ ‎(4)比较X的氢化物与同族第二、第三周期元素所形成的氢化物稳定性　　　　　　　,说明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 解析:X元素的p轨道已填充电子,故前三个电子层已填满,该元素是As;Y的2p轨道有两个未成对电子,则Y可能是碳或氧,又因Y能够与As形成As2Y3,得Y是氧;则Z只能是氢。As在第ⅤA族,非金属性N>P>As,氢化物的稳定性与非金属性一致。‎ 答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3　As ‎(2)　氧 ‎(3)As2O3+6Zn+6H2SO42AsH3↑+6ZnSO4+3H2O ‎(4)NH3>PH3>AsH3　因为键长越短,键能越大,化合物越稳定 B组 ‎1.参考下表化学键的键能与键长数据,判断下列分子中,受热最稳定的是(　　)‎ 化学键 H—C H—N H—O H—F 键能/(kJ·mol-1)‎ ‎413.4‎ ‎390.8‎ ‎462.8‎ ‎568‎ 键长/pm ‎109‎ ‎101‎ ‎96‎ ‎92‎ A.CH4 B.NH3 C.H2O 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、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;综合两方面因素最稳定的是HF。‎ 答案:D ‎2.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与CO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中的两个π键是由每个氮原子各提供两个p轨道以“肩并肩”的方式形成的,而CO中的一个π键是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,为等电子体,性质相似,但并不完全相同,C项正确,D项错误。‎ 答案:D ‎3.从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据:‎ ‎　　　O—O键 数据　　　　‎ O2‎ 键长/10-12 m ‎149‎ ‎128‎ ‎121‎ ‎112‎ 键能/(kJ·mol-1)‎ x y z=497.3‎ 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。该规律是(　　)‎ A.成键的电子数越多,键能越大 B.键长越长,键能越小 C.成键所用的电子数越少,键能越大 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,所以键能小。按键长(O—O)由短而长的顺序为z>y>x。‎ 答案:B ‎4.已知H—H键键能为436 kJ·mol-1,键的键能为497.3 kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为242.7 kJ·mol-1,键的键能为946 kJ·mol-1,则下列叙述正确的是(　　)‎ A.N—N键的键能为×946 kJ·mol-1=315.3 kJ·mol-1‎ B.氮分子中的共价键比氢分子中共价键的键长短 C.氧分子中氧原子是以共价单键结合的 D.氮分子比氯分子稳定 解析:N≡N键由一个σ键和两个π键组成,N—N键为σ键,比π键牢固,键能大于π键,所以A项不正确;N≡N键的键能比H—H键的键能大,但由于氢原子的原子半径小,所以N≡N键的键长大于H—H键的键长,B项不正确;O2分子中氧原子间以双键结合,C项不正确;键能越大,分子越稳定,D项正确。‎ 答案:D ‎5.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(　　)‎ A.P—P键的键能大于P—Cl键的键能 B.可求Cl2(g)+PCl3(g)PCl5(s)的反应热ΔH C.Cl—Cl键的键能为 kJ·mol-1‎ D.P—P键的键能为 kJ·mol-1‎ 解析:由已知两个反应可得:‎ Cl2(g)+PCl3(g)PCl5(g)‎ ΔH=kJ·mol-1,无法求Cl2(g)+PCl3(g)PCl5(s)的反应热;‎ 设Cl—Cl键的键能为x,则:‎ x+3×1.2c-5c=,‎ x=kJ·mol-1,‎ C正确;设P—P键的键能为y,P4为正四面体形结构,共有6个P—P键,由第1个反应得 ‎6y+×6-4×3×1.2c=a,‎ y=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。‎ 答案:C ‎6.某些共价键的键能数据如下表(单位:kJ·mol-1):‎ 共价键 H—H Cl—Cl Br—Br H—Cl H—I I—I N≡N H—O H—N 键能 ‎436‎ ‎242.7‎ ‎193.7‎ ‎431.8‎ ‎298.7‎ ‎152.7‎ ‎946‎ ‎462.8‎ ‎390.8‎ ‎(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　　　,最不稳定的是　　　。 ‎ ‎(3)试通过键能数据估算下列反应的反应热:H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)‎ 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+242.7-2×431.8) kJ·mol-1=-184.9 kJ·mol-1。‎ 答案:(1)吸收　242.7‎ ‎(2)N2　I2　H2O　HI ‎(3)ΔH=-184.9 kJ·mol-1‎ ‎7.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、立体构型表。‎ 等电子体类型 代表 物质 立体构型 四原子24价电子等电子体 SO3‎ 平面三角形 四原子26价电子等电子体 S 三角锥形 五原子32价电子等电子体 CCl4‎ 四面体形 六原子40价电子等电子体 PCl5‎ 三角双锥形 七原子48价电子等电子体 SF6‎ 八面体形 试回答:‎ ‎(1)下面物质分子或离子的立体构型:‎ Br　　　　,C　　　　,Cl　　　　。 ‎ ‎(2)由第一、二周期元素组成,与F2互为等电子体的离子有　　　　　。 ‎ ‎(3)SF6的立体构型如图1所示,请再按照图1的表示方法在图2中表示OSF4分子中O、S、F的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键,S、F间为共价单键。‎ 解析:解决本题的关键是互为等电子体的物质结构相似、物理性质相似。‎ ‎(1)Br为四原子26电子体,所以其结构与S一样为三角锥形;C为四原子24电子体,与SO3的结构相同,同理可知Cl为四面体形。‎ ‎(2)F2为双原子14电子体,所以一、二周期中与F2互为等电子体的离子有。‎ ‎(3)SF6为七原子48电子体,立体构型为八面体形,如图1;OSF4为六原子40电子体,其立体构型为三角双锥形。‎ 答案:(1)三角锥形　平面三角形　四面体形　(2)‎ ‎(3)‎