化学人教选修三讲义第二章 第一节 共价键 第2课时 含答案Word文档格式.docx
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105°
H2O
直线形
180°
CO2、CS2、CH≡CH
例1
N—H键键能的含义是（ ）
A.由N和H形成1molNH3所放出的能量
B.把1molNH3中的共价键全部拆开所吸收的热量
C.拆开约6.02×
1023个N—H键所吸收的热量
D.形成1个N—H键所放出的热量
【考点】共价键的键参数
【题点】键能、键长和键角的概念
答案 C
解析 N—H键的键能是指形成1molN—H键放出的能量或拆开1molN—H键所吸收的能量，不是指形成1个N—H键释放的能量。
1molNH3中含有3molN—H键，拆开1molNH3或形成1molNH3吸收或放出的能量应是1molN—H键键能的3倍。
例2
下列分子中的键角最大的是（ ）
A.CO2B.NH3 C.H2OD.CH2==CH2
【题点】键角与分子的立体构型
答案 A
解析 CO2为直线形分子，键角为180°
；
NH3为三角锥形结构，键角为107°
H2O分子立体构型为V形，键角为105°
CH2==CH2为平面结构，键角为120°
，故键角最大的是CO2，A正确。
例3
实验测得四种结构相似的单质分子的键能、键长的数据如下：
A—A
B—B
C—C
D—D
键长/10－10m
a
0.74
c
1.98
193
b
151
d
已知D2分子的稳定性大于A2，则a>
______；
d>
________；
比较a、c的大小__________；
比较b、d的大小__________。
【题点】键长、键能与分子稳定性的关系
答案 1.98 193 a<
c b>
解析 结构相似的单质分子中，键长越短，键能越大，分子越稳定。
二、等电子原理
1.比较N2和CO的结构、性质，填写下表空格：
分子
N2
CO
结构
原子数
2
电子数
14
价电子数
10
立体构型
性质
沸点/℃
－195.81
－191.49
熔点/℃
－210.00
－205.05
液体密度/g·
cm－3
0.796
0.793
2.分析比较N2和CO的结构和性质，得出的结论是CO分子和N2分子具有相同的原子总数、相同的价电子数，其性质相近。
3.等电子原理是指原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质（主要是物理性质）是相近的。
满足等电子原理的分子互称为等电子体。
常见的等电子体
类型
双原子10电子的等电子体
N2、CO、NO＋、C
、CN－
三原子16电子的等电子体
CO2、CS2、N2O、NO
、N
、BeCl2（g）
三原子18电子的等电子体
NO
、O3、SO2
V形
四原子24电子的等电子体
、CO
、BO
、CS
、BF3、SO3（g）
平面三角形
五原子32电子的等电子体
SiF4、CCl4、BF
、SO
、PO
例4
1919年，Langmuir提出等电子原理：
原子总数相同、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）此后，等电子原理又有所发展。
例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子总数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。
在短周期元素组成的物质中，与NO
互为等电子体的分子有________、________。
答案
（1）N2 CO CO2 N2O
（2）SO2 O3
解析
（1）仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如：
N2与CO电子总数均为14，CO2与N2O电子总数均为22。
（2）依题意，只要原子总数相同，价电子总数也相同，即可互称为等电子体，NO
为三原子，其价电子总数为（5＋6×
2＋1）＝18，SO2、O3也为三原子，价电子总数均为6×
3＝18。
1.共价键的三个键参数，键长、键能可用来判断共价键的稳定性，键角可用于判断分子的立体构型。
2.等电子体原子总数相同，价电子总数相同，但组成原子的核外电子总数不一定相同。
1.下列说法不正确的是（ ）
A.键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂
B.成键的两原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定
C.破坏化学键时消耗能量，而形成化学键时释放能量
D.键能、键长只能定性地分析化学键的强弱
【题点】键长、键能与共价键及分子稳定性的关系
解析 键能越大，断开该键所需的能量越多，化学键越牢固，性质越稳定，故A错误；
B、C、D均正确。
2.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°
答案 D
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。
任意两个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。
3.下列物质属于等电子体的一组是（ ）
A.CH4和NH
B.B3H6N3和C8H8
C.F－和Mg
D.H2O和CH4
【考点】等电子原理
【题点】等电子体的书写和判断
解析 等电子体要具备两个条件：
一是微粒的原子总数相同，二是微粒的价电子总数相同。
分析可知A项正确，C项中F－和Mg的价电子总数不同，B、D项中的原子总数不相同。
4.已知CN－与N2互为等电子体，可推算出HCN分子中σ键与π键的数目之比为（ ）
A.1∶3B.2∶1
C.1∶1D.1∶2
解析 CN－与N2互为等电子体，二者结构相似，C原子与N原子之间形成三键，则HCN分子的结构式为H—C≡N，三键中含有1个σ键、2个π键，单键属于σ键，故HCN分子中σ键与π键的数目之比为2∶2＝1∶1。
5.碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
356
413
336
226
318
452
回答下列问题：
（1）通常条件下，比较CH4和SiH4的稳定性强弱：
______________________________。
（2）硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是__________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________。
（3）SiH4比CH4更易生成氧化物的原因是_______________________________________
__________________________________________________________________________
答案
（1）CH4比SiH4稳定
（2）C—C键和C—H键的键能较高，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成
（3）C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定，而Si—H键的键能却远小于Si—O键的键能，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键
[对点训练]
题组一 共价键参数及其应用
1.下列叙述中的距离属于键长的是（ ）
A.氨分子中两个氢原子间的距离
B.氯分子中两个氯原子间的距离
C.金刚石中任意两个相邻的碳原子核间的距离
D.氯化钠中相邻的氯离子和钠离子核间的距离
解析 键长是指形成共价键的两个原子核间的距离，仅仅说成是原子间的距离是错误的。
A项，NH3分子中的两个H原子间不存在化学键，错误；
B项，未指出是核间距离，错误；
C项，金刚石中只要两个碳原子相邻，它们之间就有共价键，正确；
D项，NaCl中的阴、阳离子之间形成离子键，没有键长。
2.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构型的重要参数
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
【题点】共价键参数的综合
解析 键能越大，键长越短，共价化合物越稳定。
3.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中的键长相等，键角不同
D.C==C键的键能是C—C键的键能的两倍
答案 B
解析 分子结构是由键角和键长共同决定的，A项错误；
CH4、CCl4分子均为正四面体，它们的键角相同，键长不等，C项错误；
C==C双键由一个σ键和一个π键构成，通常而言，σ键的键能大于π键的键能，故C==C键的键能应小于C—C键的键能的两倍，D项错误。
4.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：
O—O键
数据
O
O2
键长/10－12m
149
128
121
112
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（ ）
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 共用一对共用电子对形成一个共价键，所以成键电子数越多，共价键数越多，但键能不一定大，A错误；
键长越长，说明轨道的重合程度越小，越容易断裂，键能越小，B正确；
成键电子数越多，键能越大，C错误；
电子对越偏移说明极性越大，和键能没有必然关系，D错误。
题组二 键能与反应热的相互计算
5.已知N2＋O2===2NO为吸热反应，ΔH＝＋180kJ·
mol－1，其中N≡N、O==O键的键能分别为946kJ·
mol－1、498kJ·
mol－1，则N—O键的键能为（ ）
A.1264kJ·
mol－1B.632kJ·
C.316kJ·
mol－1D.1624kJ·
【题点】键能与反应热相互换算
解析 180kJ·
mol－1＝946kJ·
mol－1＋498kJ·
mol－1－2E（N—O），所以E（N—O）＝632kJ·
6.化学反应可视为旧键的断裂和新键的形成过程。
化学键的键能是形成化学键时释放的能量。
已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能（kJ·
mol－1）：
P—P：
198 P—O：
360 O==O：
498，则反应P4（白磷）＋3O2===P4O6的反应热ΔH为（ ）
A.－1638kJ·
mol－1B.＋1638kJ·
C.－126kJ·
mol－1D.＋126kJ·
解析 反应中的键能包括：
断裂1molP4和3molO2分子中共价键吸收的能量和形成1molP4O6分子中共价键放出的能量。
由各物质的分子结构知1molP4含6molP—P键，3molO2含3molO==O键，化学反应的反应热ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。
故ΔH＝（198kJ·
mol－1×
6＋498kJ·
3）－360kJ·
12＝－1638kJ·
题组三 等电子原理及应用
7.等电子体之间结构相似，物理性质也相近。
根据等电子原理可知，由短周期元素组成的粒子，只要其原子总数和价电子总数相同，均可互称为等电子体。
下列各组粒子不能互称为等电子体的是（ ）
A.CO
和NO
B.O3和SO2
C.CO2和NO
D.SCN－和N
8.已知原子总数和价电子总数相同的离子或分子结构相似，如SO3、NO
都是平面三角形。
那么下列分子或离子中与SO
有相似结构的是（ ）
A.PCl5B.CCl4C.NF3D.N
【题点】等电子原理的应用
解析 SO
的价电子数为32个，CCl4的原子数为5，价电子数为4＋4×
7＝32，故与SO
有相似结构（均为正四面体形）；
PCl5分子中价电子数为5＋7×
5＝40，NF3分子中价电子数为5＋7×
3＝26，N
的价电子数为5×
3＋1＝16。
9.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 从题图中可以看出，N2分子与CO分子中均有一个σ键和两个π键，所以二者都含有三键，A正确；
N2分子中的两个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分子中的一个π键是氧原子单方面提供电子对形成的，B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正确，D错误。
10.（2017·
黑龙江高二月考）下列关于等电子体的说法中，正确的是（ ）
A.N2与CO不互为等电子体，故它们的熔沸点、溶解度相差较大
B.PO
与SO
不互为等电子体，故结构不相似
C.NO
与O3互为等电子体，故NO
为O3的同素异形体
D.苯与硼氮苯互为等电子体，故硼氮苯中含有大π键
解析 N2与CO原子数目相等，价电子总数相等，互为等电子体，A错误；
PO
原子数目相等，价电子总数相等，互为等电子体，结构相似，B错误；
与O3互为等电子体，但不互为同素异形体，C错误；
苯与硼氮苯互为等电子体，结构相似，苯分子结构中含有大π键，则硼氮苯中同样含有大π键，D正确。
题组四 共价键的综合考查
11.下列说法中正确的是（ ）
A.分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定
B.元素周期表中的第ⅠA族（除H外）和第ⅦA族元素的原子间可能形成共价键
C.水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°
D.H—O键的键能为463kJ·
mol－1，即18gH2O分解成H2和O2时，消耗的能量为2×
463J
12.（2017·
河南鹤壁高中高二月考）六氟化硫分子呈正八面体结构（如图所示），在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起强温室效应，下列有关六氟化硫的推测正确的是（ ）
A.六氟化硫中各原子均为8电子稳定结构
B.六氟化硫易燃烧生成二氧化硫
C.六氟化硫分子中含极性键、非极性键
D.S—F键是σ键，且键长、键能都相等
【考点】共价键的综合
【题点】共价键的综合
解析 根据题图知，每个F原子和1个S原子形成1对共用电子对，每个S原子和6个F原子形成6对共用电子对，所以F原子都达到8电子稳定结构，但S原子最外层达到12电子，A错误；
六氟化硫中F为－1价，S为＋6价，S元素不能再失去电子，所以不能被氧化，故六氟化硫不易燃烧生成二氧化硫，B错误；
同种原子间形成非极性键，不同种原子间形成极性键，六氟化硫分子中的S—F键均为极性键，不含非极性键，C错误；
六氟化硫分子中的S—F键都是σ键，为正八面体结构，所以键长、键能都相等，D正确。
[综合强化]
13.等电子体是指两个或两个以上的分子（或离子），它们的原子总数相同、分子（或离子）中价电子总数也相同。
（1）SiO
、SO3、NO
三种粒子________（填“是”或“不是”）等电子体，其中Si、S、N三种基态原子的第一电离能的大小关系为____________________。
（2）C2O
和________是等电子体，C2O
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__________，价电子排布式为______________。
答案
（1）是 N>
S>
Si
（2）N2O4 第四周期ⅦB族 3d54s2
解析
（1）三种粒子均为四原子24价电子微粒，属于等电子体。
（2）寻找C2O
的等电子体，首先想到将C替换为N，然后凑足价电子总数，此微粒可以是N2O4。
14.已知键能、键长部分数据如下表：
Cl—Cl
Br—Br
I—I
H—O
键能
（kJ·
mol－1）
242.7
193.7
152.7
462.8
键长（pm）
198
228
267
96
C==C
C≡C
N—H
N==O
O—O
O==O
347.7
615
812
413.4
390.8
607
142
497.3
154
133
120
109
101
（1）下列推断正确的是________（填字母，下同）。
A.稳定性：
HF>
HCl>
HBr>
HI
B.氧化性：
I2>
Br2>
Cl2
C.沸点：
H2O>
D.还原性：
HI>
HF
（2）下列有关推断正确的是________。
A.同种元素形成的共价键，稳定性：
三键>
双键>
单键
B.同种元素形成的双键键能一定小于单键的2倍
C.键长越短，键能一定越大
D.氢化物的键能越大，其稳定性一定越强
（3）在相同条件下，将乙烯、乙炔以同速率通入等体积同浓度的溴的四氯化碳溶液中，下列观察到的现象正确的是________。
A.前者和后者同时褪色
B.前者后褪色，后者先褪色
C.前者先褪色，后者后褪色
D.无法判断
（4）在HX分子中，键长最短的是____________________________________________，最长的是_______；
O—O键的键长_______（填“大于”“小于”或“等于”）O==O键的键长。
答案
（1）ACD
（2）A （3）C （4）HF HI 大于
解析
（1）根据表中数据，同主族气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A项正确；
从键能看，氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；
还原性与失电子能力有关，还原性：
HF，D项正确。
（2）由碳碳键的数据知A项正确；
由O—O键、O==O键的键能知，B项错误；
C—H键的键长大于N—H键的键长，但是N—H键的键能反而较小，C项错误；
由C—H、N—H的键能知，CH4的键能较大，而稳定性较弱，D项错误。
（3）乙烯断裂一个π键，键能为（615－347.7）kJ·
mol－1＝267.3kJ·
mol－1，乙炔断裂2个π键总键能为（812－347.7）kJ·
mol－1＝464.3kJ·
mol－1，说明乙炔断裂两个π键难于乙烯断裂一个π键，C项正确。
15.
（1）CH
、—CH3—、CH
都是重要的有机反应的中间体，—CH3、CH
的电子式分别是____、_____；
其中CH
中四个原子都是共平面的，三个键角相等，则键角应是_____。
（2）叠氮化合物在化学工业上有重要应用。
N
叫作叠氮离子，请写出3种由三个原子构成的含有与N
的电子数相同的粒子的化学式：
________、________、________。
（3）N≡N键的键能为946kJ·
mol－1，N—N的键能为247kJ·
mol－1，说明N2中的________键比________键稳定（填“σ”或“π”）。
（4）CaC2中的C
与O
互为等电子体，O
的电子式可表示为________；
1molO
中含有的π键的数目为________。
【题点
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