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键能为w>z>y>x。
6.由短周期前10号元素组成的物质T和X,有如图所示的转化。
X不稳定,易分解。
下列有关说法正确的是( )
A.为使该转化成功进行,Y可以是酸性KMnO4溶液
B.等物质的量的T、X分子中含有π键的数目均为NA
C.X分子中含有的σ键个数是T分子中含有的σ键个数的2倍
D.T分子中只含有极性键,X分子中既含有极性键又含有非极性键
【解析】选A。
由球棍模型可知,T为HCHO,X不稳定,易分解,则X为H2CO3,则Y为氧化剂,可以选择氧化性较强的酸性KMnO4溶液,A项正确;等物质的量并不一定是1mol,B项错误;X分子中含有的σ键个数为5,T分子中含有的σ键个数为3,C项错误;T、X分子中均只含有极性键,无非极性键,D项错误。
7.中国科学技术大学的科学家们将C60分子组装在一单层分子膜表面,在-268℃时冻结分子的热振荡,并利用扫描隧道显微镜首次“拍摄”到能清楚分辨碳原子间共价键的分子图象。
下列化合物分子中一定既含σ键又含π键的是
( )
A.HClO B.C2H6O C.COCl2 D.H2O2
【解析】选C。
至少含有双键才能同时存在σ键和π键。
A的结构式为H—O—Cl,B的结构简式为CH3OCH3或CH3CH2OH,C的结构式为
D的结构式为H—O—O—H。
8.(10分)(2020·厦门高二检测)臭氧能吸收紫外线,保护人类赖以生存的空间。
但是人类过度的碳排放却导致臭氧层耗损,对地球生态系统造成了严重的危害。
O3分子的结构如图所示,键角为116.5°。
三个原子以一个O原子为中心,与另外两个O原子分别构成非极性共价键;中间O原子提供2个电子,旁边两个O原子各提供1个电子,构成一个特殊的化学键(虚线内部分)——三个O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________键(填“σ”或“π”)。
(2)臭氧与氧气的关系是_____________________________。
(3)分子中某一原子没有跟其他原子共用的电子对叫孤电子对,那么O3分子中有________对孤电子对。
【解析】O3的结构可以这样表示
故孤电子对为5对。
答案:
(1)σ
(2)互为同素异形体 (3)5
9.(10分)(2020·福州高二检测)氮是地球上极为丰富的元素。
(1)Li3N晶体中氮以N3-形式存在,基态N3-的电子排布式为____________。
(2)NH3是制作氮肥的原料,NH3中N—H键键能的含义是____________(填字母)。
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能量
C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的能量
D.形成1个N—H键所放出的能量
(3)N≡N的键能为945kJ·mol-1,N—N单键的键能为160kJ·mol-1,计算说明N2中的________(填“σ”或“π”,下同)键比________键稳定。
(4)计算反应3Cl2+2NH3
N2+6HCl(EN-H=391kJ·mol-1,EH-Cl=431kJ·mol-1,ECl—Cl=243kJ·mol-1,EN≡N=945kJ·mol-1)的反应热ΔH= _______
kJ·mol-1。
(5)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如:
ClF3、BrF3等,已知反应Cl2(g)+3F2(g)
2ClF3(g) ΔH=-313kJ·mol-1,F—F键的键能为159kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为243kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol-1。
【解析】
(1)由Li3N晶体中氮以N3-形式存在,则N3-的最外层应达到8电子,即电子排布式为1s22s22p6。
(2)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分子中含有3molN—H键,拆开1molNH3或形成1molNH3吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。
(3)N≡N中有两个π键和一个σ键,而N—N键为σ键,键能为160kJ·mol-1,由N≡N的键能为945kJ·mol-1,则π键键能为
=392.5kJ·mol-1。
(4)ΔH=3ECl-Cl+6EN-H-EN≡N-6EH-Cl
=3×243kJ·mol-1+6×391kJ·mol-1-945kJ·mol-1-6×431kJ·mol-1=-456kJ·mol-1。
(5)设Cl—F键的平均键能为x,ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=243kJ·mol-1+159kJ·mol-1×3-6x=-313kJ·mol-1,则x≈172kJ·mol-1。
答案:
(1)1s22s22p6
(2)C (3)π σ
(4)-456 (5)172
10.(15分)A、B、C、D、E五种元素原子序数依次增大,A元素原子的价电子排布为ns2np2,B元素的最外层电子数是其电子层数的3倍,E元素原子的价电子排布为3d64s2。
C、D的电离能数据如下(kJ·mol-1):
I1
I2
I3
I4
C
738
1451
7733
10540
D
577
1817
2745
11578
(1)化合价是元素的一种性质。
由C、D的电离能数据判断,C通常显________价,D显________价。
(2)某气态单质甲与化合物AB分子中电子总数相等,则甲分子中包含1个________键,2个________键。
(3)AB的总键能大于甲的总键能,但AB比甲容易参加化学反应。
根据表中数据,说明AB比甲活泼的原因是_________________。
单键
双键
三键
AB 键能/kJ·mol-1
357.7
798.9
1071.9
甲 键能/kJ·mol-1
154.8
418.4
941.7
【解析】
(1)由“B元素的最外层电子数是其电子层数的3倍”可推知B为氧;因原子序数B>A,可知A的价电子排布为2s22p2,A为碳;C元素的I3≫I2,故C最外层有2个电子;D元素的I4≫I3,故D元素的最外层有3个电子;由于原子序数依次增大,且E元素原子的价电子排布为3d64s2,为铁元素;故C、D分别为镁和铝元素。
(2)AB分子为CO,共14个电子,与之电子数相等的气态单质应为N2,含1个σ键和2个π键。
(3)CO与N2相比,CO性质活泼,容易参加化学反应,原因应是其化学键易断裂。
答案:
(1)+2 +3
(2)σ π
(3)CO打开第一个键需要1071.9kJ·mol-1-798.9kJ·mol-1=273kJ·mol-1能量,而N2打开第一个键需要941.7kJ·mol-1-418.4kJ·mol-1=523.3kJ·mol-1能量
11.下列有关化学键类型的叙述正确的是( )
A.全部由非金属元素组成的化合物中肯定不存在离子键
B.所有物质中都存在化学键
C.已知丙炔的结构式为H—C≡
则丙炔中存在4个σ键和3个π键
D.乙烷分子中只存在σ键,不存在π键
【解析】选D。
铵盐是离子化合物,含有离子键,但其全部由非金属元素组成,A项错误;稀有气体的原子本身就达到稳定结构,不存在化学键,B项错误;丙炔中存在6个σ键和2个π键,4个C—H键、1个C—C键和碳碳三键中的1个键是σ键,而碳碳三键中的另外2个键是π键,C项错误。
12.(2020·长沙高二检测)碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂,其结构如图所示。
下列有关该物质的说法正确的是( )
A.分子式为C3H2O3
B.分子中含6个σ键
C.分子中只有极性键
D.8.6g该物质完全燃烧得到6.72LCO2
【解析】选A。
A.由图示可知,该物质的分子式为C3H2O3;B.分子中碳碳双键和碳氧双键中各有一个σ键,碳氧单键全部是σ键(4个),碳氢键也是σ键(2个),共有8个σ键;C.分子中的碳氧键、碳氢键都是极性键,而碳碳键是非极性键;D.8.6g该物质的物质的量为0.1mol,完全燃烧后得到0.3molCO2,只有在标准状况下0.3molCO2的体积才是6.72L。
13.(双选)下列有关化学键的比较一定错误的是( )
A.键能:
C—NNB.键长:
I—I>Br—Br>Cl—Cl
C.分子中的键角:
H2O>CO2
D.相同元素原子间形成的共价键键能:
σ键<π键
【解析】选C、D。
C、N原子间形成的化学键,三键键能最大,单键键能最小,A项正确;双原子分子中原子半径越大,键长越长,B项正确;H2O分子的H—O—H键角是104.5°,CO2分子的O
C
O键角是180°,C项错误;一般情况下,相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的大,D项错误。
14.(2020·武汉高二检测)
(1)石墨烯是一种零距离半导体,而且有非常好的热传导性能,是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如下),可由石墨剥离而成,具有很好的应用前景。
①石墨烯中的化学键是________(填“极性”或“非极性”)键。
②石墨烯中的键角为________________。
(2)已知几种常见化学键的键能如下表:
化学键
Si—O
H—O
O
O
Si—Si
Si—C
键能
/kJ·mol-1
368
467
498
226
x
请回答下列问题:
①比较Si—Si键与Si—C键的键能大小:
x________(填“>”“<”或“=”)226kJ·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。
已知1mol单质硅含有2molSi—Si键,1molSiO2含4molSi—O键,试计算:
1molSi完全燃烧放出的热量约为________。
【解析】
(1)由题意知石墨烯就是石墨中的一层,石墨是碳元素的一种单质,分子中只存在C—C键,属于非极性键。
根据石墨烯的结构,可知石墨烯中键角为120°。
(2)①Si—Si键的键长比Si—C键的键长长,键能小。
②硅燃烧的化学方程式为Si+O2
SiO2,1molSi完全燃烧放出的热量约为368kJ·mol-1×4mol-498kJ·mol-1×1mol-226kJ·mol-1×2mol=522kJ。
答案:
(1)①非极性 ②120°
(2)①> ②522kJ