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2.1.2 键能、键长和键角——高二化学人教版（2019）选修二课堂速测
一、键能
1．概念
气态分子中1_mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。它通常是298.15 K、100 kPa条件下的标准值，单位是kJ·mol－1。
2．应用
(1)判断共价键的稳定性
原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，释放能量越多，所形成的共价键键能越大，共价键越稳定。
(2)判断分子的稳定性
一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。
(3)利用键能计算反应热
ΔH＝反应物总键能－生成物总键能
二、键长和键角
1．键长
(1)概念：构成化学键的两个原子的核间距，因此原子半径决定共价键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。
(2)应用：共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定，反之亦然。
2．键角
(1)概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。
(2)应用：在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角影响着共价分子的空间结构。
(3)试根据空间结构填写下列分子的键角
分子的空间结构 键角 实例
正四面体形 109°28′ CH4、CCl4
平面形 120° 苯、乙烯、BF3等
三角锥形 107° NH3
V形(角形) 105° H2O
直线形 180° CO2、CS2、CH≡CH
(4)部分键角图解
【针对训练】
1.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化学反应
C．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱
D．F2比O2更容易与H2反应
2.根据π键的成键特征判断C==C的键能是C—C的键能的(　　)
A．2倍 B．大于2倍
C．小于2倍 D．无法确定
3.关于键长、键能和键角，下列说法错误的是(　　)
A．键角是描述分子空间结构的重要参数
B．键长是形成共价键的两原子间的核间距
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
4.下列有关说法不正确的是( )
A.分子中的键角依次增大
B.分子中的键长依次增长
C.分子中的键能依次减小
D.分子中共价键的键能越大，对应物质的熔、沸点越高
5.下表所列数据是在相同条件下，不同物质中氧氧键的键长和键能的实测数据。下列有关说法正确的是( )
微粒
键长/pm 149 128 121 112
键能/ 497.3 628
A. B.O—O键的键能为
C.中存在键 D.键长越长，键能越大
6.已知，其中NN键、OO键的键能分别为946、498，则NO中共价键的键能为( )
A.1264 B.632 C.316 D.1624
7.白磷与氧气可发生反应：。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P-P键：、P-O键、P=O键：、O=O键：。根据图示的分子结构和有关数据估算1mol白磷反应生成放出的热量，其中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
8.下表是一些键能数据（单位：）：
键 键能 键 键能 键 键能 键 键能
H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 432 H—O 463
S==S 255 H—S 339 C—F 427 C—O 351
C—Cl 330 C—I 218 H—F 568
回答下列问题。
（1）由表中数据能否得出这样的结论：
①半径越小的原子形成的共价键越牢固（即键能越大），________________（填“能”或“不能”，下同）；②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固，________________。
（2）从数据中找出一些规律，请写出一条：________________。
试预测C—Br键的键能范围：________________（3）由热化学方程式并结合上表数据可推知一个化学反应的反应热（设反应物和生成物均为气态）与反应物和生成物的键能之间的关系是________________；由热化学方程式和表中数据可计算出变为时将________________（填“吸收”或“放出”）________________kJ的热量。
9.已知氢分子的形成过程示意图如图所示，请据图回答问题。
（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________（填序号）。
A.氢分子中含有一个键
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.氢分子中含有一个极性共价键
10.已知键能、键长部分数据如下表：
共价键 键能（） 键长（pm）
242.7 198
193.7 228
152.7 267
568
431.8
366
298.7
462.8 96
347.7 154
615 133
812 120
413.4 109
390.8 101
607
142
497.3
（1）下列推断正确的是________（填字母）。
A.稳定性：
B.氧化性：
C.沸点：
D.还原性：
（2）下列有关推断正确的是________（填字母）。
A.同种元素形成的共价键，稳定性：三键＞双键＞单键
B.同种元素形成双键键能一定小于单键的2倍
C.键长越短，键能一定越大
（3）在表中所给HX（X为卤族元素）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”）OO键的键长。
答案以及解析
1.答案：B
解析：由于N2分子中存在三键，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，其氢化物中的化学键键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以热稳定性逐渐减弱；由于H—F的键能大于H—O，所以二者相比较，更容易生成HF。
2.答案：C
解析：由于π键的键能比σ键键能小，双键中有一个π键和一个σ键，所以双键的键能小于单键的键能的2倍。
3.答案：C
解析：键角是描述分子空间结构的重要参数，如CO2中的2个C==O的键角为180°，故分子为直线形分子，A正确；键长是形成共价键的两个原子间的核间距，B正确；键能越大，键长越短，共价键越强，共价化合物越稳定，故C错误；键角的大小取决于成键原子轨道的夹角，D正确。
4.答案：D
解析：分子键角为109°28′，分子键角近似于120°，分子键角为180°，故A正确；氟、氯、溴的原子半径依次增大，故HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长，故B正确；氧、硫、硒的原子半径依次增大，分子中的键长依次增长，键能依次减小，故C正确；分子内共价键的键能越大，说明分子越稳定，而物质的熔、沸点高低取决于分子间作用力的大小，故D错误。
5.答案：A
解析：相同元素原子之间形成的化学键，键长越短，键能越大，A项正确、D项错误；中的化学键是O==O键，B项错误；中，两个氧原子之间形成的是单键，不存在键，C项错误。
6.答案：B
解析：设NO中共价键的键能为，则由题意可知，解得。
7.答案：B
解析：化学反应的实质是反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成的过程。根据反应物的键能总和-生成物的键能总和，可以估算白磷反应生成放出的热量。白磷与氧气的反应为，结合物质的分子结构可知，1个白磷分子中含有6个P-P键，1个氧气分子中含有1个O=P键，1个分子中含有4个P=O键和12个P-O键，因此该反应的，由于该反应为放热反应，为负值，则1mol白磷反应放出的热量为，故选B。
8.答案：（1）①不能 ②不能
（2）同主族元素原子与相同原子结合形成共价键时，该主族元素原子半径越小，共价键越牢固
（3）化学反应的反应热等于反应物的键能之和与生成物的键能之和的差 吸收 4.5
解析：（1）共价键的键能与原子的半径和原子对共用电子对的吸引力（非金属性）有关，同类型的共价键的键能可以进行比较，不同类型的不能进行比较。
（2）由于C—F键、C—Cl键、C—Br键和C—I键的类型相似，可以通过原子半径和非金属性进行比较，F、Cl、Br、I的半径依次增大，非金属性逐渐减弱，所以它们对共用电子对的引力作用依次减小，键能依次减小。
（3）化学反应的实质是旧键的断裂与新键的形成过程。化学键的断裂要吸收热量，形成新键要放出热量，从而可以得出它们之间的关系。根据键能可以计算的反应热：。结合已知热化学方程式知，转化为 需要吸收4.5kJ热量。
9.答案：（1）74pm；①⑤②③④
（2）BC
解析：（1）H—H键键长为氢分子中两个H原子的核间距，由图可知，H—H键的键长为74pm；根据题图可知，体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。
（2）氢分子中只含有一个键，A项错误；两氢原子核间距逐渐减小时，两个氢原子的原子轨道会相互重叠，导致电子在核间出现的概率增大，B项正确；④已经达到稳定状态，当改变构成氢分子的两个氢原子的核间距时，必须消耗外界的能量，C项正确；氢分子中含有一个非极性共价键，D项错误。
10、
（1）答案：ACD
解析：根据表中数据，同主族元素气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A正确；氯气、溴单质、碘单质的氧化性逐渐减弱，B错误；还原性与失电子能力有关，还原性：HI＞HBr＞HCl＞HF，D正确。
（2）答案：A
解析：由碳碳键的数据知，A正确；由O—O键、OO键的键能知，B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错误。
（3）答案：HF；HI；大于

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