共价键模型(40分钟70分)一、选择题(本题包括7小题,每小题5分,共35分)1.(2020·青岛高二检测)下列说法正确的是( )①共价键的本质是相互吸引的电性作用②共价化合物一定含共价键一定不含离子键③水的非直线结构是由共价键的饱和性决定的④由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物⑤分子中不一定存在共价键⑥烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中的σ键比烯烃中的σ键稳定A.②⑤B.④⑥C.②③④D.①③⑥【解析】选A。
共价键的本质是电性作用而不是相互吸引的电性作用,①错;有离子键的化合物为离子化合物,所以共价化合物中没有离子键,②正确;水的非直线结构是由共价键的方向性决定的,③错;氯化铵中只有非金属元素,但是它是离子化合物,④错;稀有气体分子中没有共价键,⑤正确;烯烃比烷烃活泼是因为烯烃中的π键比较活泼,⑥错。
2.下列说法正确的是( )A.p轨道之间以“肩并肩”的方式重叠可形成σ键B.氮气分子中氮氮三键易断裂C.共价键是两个原子轨道以“头碰头”的方式重叠而成的D.CO2分子中有两个σ键和两个π键,且均是通过p轨道相互重叠而成的【解析】选D。
共价键的成键方式是由电子云的重叠方式决定的,以“肩并肩”的方式重叠而成的是π键,以“头碰头”的方式重叠而成的是σ键,A、C错误。
氮气分子中的氮氮三键不易断裂,B错误;CO2的结构式为O C O,根据共价键的成键规律可知,该分子中有两个σ键和两个π键,D正确。
3.(2020·天水高二检测)下列事实不能用键能的大小来解释的是( )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】选B。
由于N2分子中存在N≡N,键能很大,破坏共价键需要很大的能量,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。
4.如图是氢原子的电子云重叠示意图。
以下说法中错误的是( )A.图中电子云重叠意味着电子在核间出现的概率增大B.氢原子核外的s轨道重叠形成共价键C.氢原子的核外电子呈云雾状,在两核间分布得浓一些,将两核吸引D.氢原子之间形成s—s σ键【解析】选C。
电子云重叠说明电子在核间出现的概率增大,A选项正确;两个H原子之间形成s—s σ键,B、D选项正确;电子云是对核外电子运动状态的形象化描述,原子间通过共用电子对(即电子云重叠)形成共价键,C选项不正确。
【补偿训练】(2020·济宁高二检测)下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是( )A.H2O2(过氧化氢):H—O O—HB.N2H4(肼):C.C2H5SH(乙硫醇):D.SiHCl3(三氯氢硅):【解析】选A。
由共价键的饱和性可知:C、Si均形成4个共价键,H形成1个共价键,N形成3个共价键,O、S均形成2个共价键。
A项中O原子间是双键,且每个氧原子与1个氢原子再形成1个单键,即每个氧原子形成3个共价键,与其饱和性不相符。
5.(2020·惠州高二检测) 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O2数据键长/10-12m 149 128 121 112键能/kJ·mol-1x y z=498 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】选B。
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,所以键能要小。
按键长(O—O)由短到长的顺序为<O2<<,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N AC.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1 mol,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。
二、非选择题(本题包括3小题,共35分)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)59.(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1 mol NH3所放出的能量B.把1 mol NH3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945 kJ·mol-1,N—N单键的键能为160 kJ·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+2NH3N2+6HCl(E N-H=391 kJ·mol-1,E H-Cl=431 kJ·mol-1,E Cl—Cl=243kJ·mol-1,E N≡N=945 kJ·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=-313 kJ·mol-1,F—F键的键能为159 kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为243 kJ·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1 mol N—H键放出的能量或拆开1 mol N—H键所吸收的能量,不是指形成1个N—H键释放的能量。
1 mol NH3分子中含有3 mol N—H键,拆开1 mol NH3或形成1 mol NH3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160 kJ·mol-1,由N≡N的键能为945 kJ·mol-1,则π键键能为=392.5 kJ·mol-1。
(4)ΔH=3E Cl-Cl+6E N-H-E N≡N-6E H-Cl=3×243 kJ·mol-1+6×391 kJ·mol-1-945 kJ·mol-1-6×431 kJ·mol-1=-456 kJ·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=243 kJ·mol-1+159 kJ·mol-1×3-6x=-313 kJ·mol-1,则x≈172 kJ·mol-1。
答案:(1)1s22s22p6(2)C (3)πσ(4)-456 (5)17210.(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):I1I2I3I4C 738 1 451 7 733 10 540D 577 1 817 2 745 11 578(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-1357.7 798.9 1 071.9甲键能/kJ·mol-1154.8 418.4 941.7【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。