版化学新导学笔记人教选修3第二章 第一节 第2课时Word文档下载推荐.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】共价键
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