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第27讲　化学键
(说明:选择题每小题3分)
层次1基础性
1.(2025·湖南长沙一中月考)我国科学家研制出一种催化剂,能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化,其反应如下:HCHO+O2CO2+H2O。下列有关说法正确的是(　　)
A.CO2只含有非极性共价键
B.0.5 mol HCHO含有1 mol σ键
C.HCHO、CO2分子中只含有σ键
D.H2O中含有极性键
2.(2025·福建泉州四校联考)二茂铁[(C5H5)2Fe]分子是一种金属有机配合物,是燃料油的添加剂,用以提高燃烧的效率和去烟,可作为导弹和卫星的涂料等。它的结构如图所示,设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.二茂铁中Fe2+与环戊二烯离子(C5)之间为离子键
B.1 mol环戊二烯()中含有σ键的数目为5NA
C.分子中存在π键
D.Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2
3.(2024·辽宁抚顺六校联考)三硫化磷(P4S3)是黄绿色针状晶体,易燃、有毒,分子结构之一如图所示。已知其燃烧时P被氧化为P4O10,下列有关P4S3的说法不正确的是(　　)
A.P4S3属于共价化合物
B.1 mol P4S3分子中含有9 mol极性共价键
C.分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构
D.P4S3充分燃烧会产生SO2
4.(2025·河南开封名校联盟联考)氰气[(CN)2]是巨毒性物质,其结构式为N≡C—C≡N,其化学性质与卤素相似。下列叙述中错误的是(　　)
A.氰气分子中含有σ键和π键的数目之比为3∶4
B.氰气分子中N≡C的键长大于C≡C的键长
C.氰气分子中C—C的键能小于乙烯中CC的键能
D.氰化氢(HCN)在一定条件下能与烯烃发生加成反应
5.(2025·河北邢台示范高中联考)碳和硅的有关化学键的键能如下表:
化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O
347 413 358 226 318 452
下列说法中不正确的是(　　)
A.C—C的键能大于Si—Si,推测C—C的键长小于Si—Si
B.Si—H的键能小于C—H,故SiH4的稳定性比CH4弱
C.C—O的键能小于Si—O的键能,则SiH4比CH4更易生成氧化物
D.由上表推测,键能:E(C—Si)>E(C—C)
6.(2025·北京清华附中检测)某些化学键的键能如下表所示(单位:kJ·mol-1):
共价键 H—H F—F Cl—Cl Br—Br H—F H—Cl H—Br
436.0 159.0 242.7 193.7 567.0 431.8 366.0
下列说法不正确的是(　　)
A.1 mol H2在足量Cl2中燃烧,放出的热量为184.9 kJ
B.1 mol H2在足量F2中燃烧比在足量Cl2中燃烧放热多
C.HF的熔、沸点高于HCl,其原因是H—F的键能大于H—Cl
D.H—Cl的键能比H—Br大,故HCl分子比HBr分子稳定
层次2综合性
7.(2024·山东齐鲁名校联盟联考)下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是(　　)
A.键能:C—C>Si—Si、C—H>Si—H,因此C2H6稳定性大于Si2H6
B.立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体,因此具有很高的硬度
C.SiH4的相对分子质量大于甲烷,则SiH4比CH4稳定
D.Si原子间难形成双键而C原子间可以,是因为Si的原子半径大于C,难形成p-p π键
8.(2025·广东广州期初调研)硼氢化钠(NaBH4)与水在催化剂作用下获得氢气的微观过程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.NaBH4中含有离子键和非极性共价键
B.BH3中B—H键长小于H2O中O—H键长
C.B→BH3的过程中既有化学键的断裂,又有化学键的生成
D.若用D2O代替H2O,反应后生成的气体有H2、HD、D2
9.(2024·山东菏泽六校联考)标准状况下,下列物质气态时的相对能量如下表:
物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O
249 218 39 10 0 0 -136 -242
下列说法错误的是(　　)
A.OO的键能为498 kJ·mol-1
B.OO的键能等于H2O2中氧氧单键的键能的两倍
C.解离氧氧单键所需能量:HOO>H2O2
D.H2O(g)+O(g)H2O2(g)　ΔH=-143 kJ·mol-1
10.(2025·北京丰台区统考)下表是一些键能数据(kJ·mol-1),以下说法正确的是(　　)
共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能
H—Cl 432 H—H 436 H—F 565 H—S 339
C—Cl 330 C—I 218 S—S 255 — —
A.由表格可得出结论:半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)
B.预测C—Br的键能范围大于330 kJ·mol-1
C.由键能数据可推测H—F比H—Cl的键长要长
D.8H2(g)+S8(g)8H2S(g)　ΔH=a kJ·mol-1中,a=+104(S8为八元环状分子)
层次3创新性
11.(18分)(2024·天津东丽区模拟)A、B、C、D、E、F、G是元素周期表前四周期常见元素,且原子序数依次增大,其相关信息如表所示。请用化学用语回答下列问题。
A 原子核外有6种不同运动状态的电子
C 基态原子中s电子总数与p电子总数相等
D 原子半径在同周期元素中最大
E 基态原子最外层电子排布式为3s23p1
F 基态原子的最外层p轨道有2个电子的自旋状态与其他电子的自旋状态相反
G 生活中使用最多的一种金属
(1)写出元素符号:A　　　　　　　　　　,B　　　　　　　　　,G　　　　　　　;写出元素B的基态原子的轨道表示式:　　　　　　　　　　　。
(2)C、D、E三种元素的原子半径由大到小的顺序为　　　　　　　　　　　(用元素符号表示)。
(3)B单质的结构式为　　　　　;C的简单氢化物分子的空间结构为　　　　　　,键角为　　　　　　　。
(4)A、B、C形成的气态氢化物的稳定性:　　 　>　　 　>　 　　(填化学式),其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(从键参数角度分析)。
(5)元素G位于周期表的　　　　区,其价层电子的排布式为　　　　　　,该元素可形成G2+、G3+,其中较稳定的是G3+,原因是　　　　　　　　　　　。
(6)短周期元素M与元素E在周期表中的位置呈现对角线关系,已知元素M、F的电负性分别为1.5和3.0,预测它们形成的化合物是　　　　　　　　　　　(填“离子”或“共价”)化合物。推测M的最高价氧化物对应水化物　　　(填“能”或“不能”)与D的最高价氧化物对应水化物发生反应。
第27讲　化学键
1.D　解析:CO2中只含有碳氧极性键,A错误;根据结构式可知,0.5 mol HCHO含有1.5 mol σ键,B错误;HCHO、CO2分子中既含有σ键,又含有π键,C错误;H2O中含有氢氧极性键,D正确。
2.C　解析:含有孤电子对和空轨道的原子之间存在配位键,所以二茂铁中Fe2+与环戊二烯离子(C5)之间为配位键,A错误;1个环戊二烯()分子中含有σ键的数目为11,则1 mol环戊二烯中含有σ键的数目为11NA,B错误;碳碳双键之间存在π键,所以该分子中存在π键,C正确;铁原子核外有26个电子,铁原子失去最外层两个电子变为亚铁离子,根据构造原理可知,亚铁离子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,D错误。
3.B　解析:三硫化磷分子中存在P—P共价键和S—P共价键,为共价化合物,A正确;由图可知,P4S3分子中存在6个P—S极性键,B错误;由图可知,P原子最外层有5个电子,每个P原子形成3个共价键,S原子最外层有6个电子,每个S原子形成2个共价键,故分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构,C正确;已知P4S3燃烧时P被氧化为P4O10,充分燃烧时S会生成SO2,D正确。
4.B　解析:氰气的结构式为N≡C—C≡N,含有1个单键和2个三键,故σ键和π键的数目之比为3∶4,A正确;由于C原子半径大于N原子半径,故N≡C的键长小于C≡C的键长,B错误;CC中有1个σ键和1个π键,C—C只有σ键,显然C—C的键能小于乙烯中CC的键能,C正确;HCN的结构式为
H—C≡N,H—C易发生断裂,烯烃中含有CC,其中π键易断裂,故在一定条件下HCN能与烯烃发生加成反应,D正确。
5.D　解析:一般来说,成键原子半径越小,键长越短,键能越大,推测C—C的键长小于Si—Si,A正确;键能越小,物质的稳定性越弱,Si—H的键能小于C—H,故SiH4的稳定性比CH4弱,B正确;C—O的键能小于Si—O的键能,说明Si的氧化物更稳定,SiH4比CH4更易生成氧化物,C正确;由于原子半径:Si>C,则键长:Si—Si>Si—C>C—C,故键能:E(C—Si)6.C　解析:1 mol H2在1 mol Cl2中燃烧生成2 mol HCl,断裂反应物中共价键吸收能量为436.0 kJ+242.7 kJ=678.7 kJ,形成2 mol HCl中共价键释放能量为431.8 kJ×2=863.6 kJ,则放出的热量为863.6 kJ-678.7 kJ=184.9 kJ,A正确;1 mol H2在1 mol F2中燃烧生成2 mol HF,断裂反应物中共价键吸收能量为436.0 kJ+159.0 kJ=595.0 kJ,形成2 mol HF中共价键释放能量为567.0 kJ×2=1 134 kJ,则放出的热量为1 134 kJ-595.0 kJ=539.0 kJ,故1 mol H2与F2反应放出的热量比1 mol H2与Cl2反应放出的热量多,B正确;H—F的键能影响HF的稳定性,与其熔、沸点无关,C错误;Cl原子半径小于Br原子半径,则H—Cl的键长小于H—Br,H—Cl的键能大于H—Br,故HCl分子比HBr分子更稳定,D正确。
7.C　解析:键长越短,键能越大,分子越稳定,A正确;SiC与金刚石结构相似,属于共价晶体,硬度大,熔点高,B正确;根据元素周期律可知,CH4比SiH4稳定,C错误;π键是p轨道电子以“肩并肩”方式相互重叠形成的,半径越大越不易形成,D正确。
8.D　解析:硼氢化钠(NaBH4)与水在催化剂作用下获得氢气的总反应方程式为NaBH4+4H2ONaB(OH)4+4H2↑。NaBH4为离子化合物,阳离子和阴离子之间为离子键,B—H之间为极性共价键,A错误;B原子半径大于O原子,半径越大,键长越长,故BH3中B—H键长大于H2O中O—H键长,B错误;B→BH3的过程中只有化学键的断裂,没有化学键的生成,C错误;由图可知,①是两个B各提供1个H原子形成H2,②和③是含硼微粒和H2O各提供1个H原子形成H2,④是两个H2O各提供1个H原子形成H2,所以D2O与NaBH4反应时,生成的氢气分子有H2、HD和D2,D正确。
9.B　解析:2OO2,O的能量为249 kJ·mol-1,O2能量为0,该反应的ΔH=-498 kJ·mol-1,则OO的键能为498 kJ·mol-1,A正确;OO的键能为498 kJ·mol-1,H2O2中氧氧单键的键能为(39+39+136) kJ·mol-1=214 kJ·mol-1,O2的键能大于H2O2中氧氧单键键能的两倍,B错误;ΔH=生成物总能量-反应物总能量,则HOO(g)HO(g)+O(g)的ΔH=(249+39-10) kJ·mol-1=278 kJ·mol-1,H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol-1,解离氧氧单键所需能量HOO>H2O2,C正确;H2O(g)+O(g)H2O2(g)的ΔH=(-136+242-249) kJ·mol-1=-143 kJ·mol-1,D正确。
10.D　解析:由表中数据可知,原子半径:F>H,但键能:H—F>H—H,因此不能得出半径越小的原子形成的共价键越牢固的结论,A错误。F、Cl、Br、I为同主族元素,由H—F、H—Cl的键能可以看出,同主族元素与相同原子结合形成共价键时,原子半径越小,共价键越强。Br的原子半径介于Cl与I之间,C—Br的键能介于C—Cl与C—I之间,即218~330 kJ·mol-1之间,B错误。键长越长,键能就越小,断裂消耗的能量就越少;由键能数据可推测H—F比H—Cl的键长要短,C错误。根据“ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能”,则有ΔH=(8×436 kJ·mol-1+8×255 kJ·mol-1)-(2×8×339 kJ·mol-1)=+104 kJ·mol-1,即a=+104,D正确。
11.答案 (1)C　N　Fe　
(2)Na>Al>O
(3)N≡N　V形　105°
(4)H2O　NH3　CH4　键长:O—HN—H>C—H,故稳定性:H2O>NH3>CH4
(5)d　3d64s2　Fe3+的价层电子排布为3d5的半充满状态,故较稳定
(6)共价　能
解析:A、B、C、D、E、F、G是元素周期表前四周期的常见元素,且原子序数依次增大,A原子核外有6种不同运动状态的电子,则A为碳元素;E基态原子最外层电子排布式为3s23p1,则E为Al;D原子半径在同周期元素中最大,且原子序数小于Al,大于碳,故D处于第三周期第ⅠA族,则D为Na;C基态原子中s电子总数与p电子总数相等,原子序数小于Na,原子核外电子排布为1s22s22p4,则C为O;B的原子序数介于碳、氧之间,则B为N;G是生活中使用最多的一种金属,则G为Fe;F基态原子的最外层p轨道有2个电子的自旋状态与其他电子的自旋状态相反,结合原子序数可知,F为Cl。(6)成键原子对应元素的电负性差在1.7以上一般形成离子键,1.7以下一般形成共价键,M、F元素的电负性的差为1.5,小于1.7,则M、F元素形成的化合物为共价化合物。因为氢氧化铝具有两性,M与Al的性质相似,故M的最高价氧化物对应水化物能与NaOH溶液反应。
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