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基础课时7　键参数——键能、键长与键角
学习目标　1.知道共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。2.利用键参数解释物质的某些性质，发展宏观辨识和微观探析化学学科核心素养。
一、键能
(一)知识梳理
1.概念
指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量，键能的单位是kJ·mol－1，键能通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值。是衡量共价键强弱的一个重要参数。
2.应用
应用 解释
衡量共价键的强弱 键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定
判断分子的稳定性 结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定
判断化学反应的能量变化 反应焓变与键能的关系为ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和；ΔH＜0时，为放热反应；ΔH＞0时，为吸热反应
(二)问题探究
问题1　如何从键能的角度分析氮气的化学性质？
提示　N和Cl的电负性相同，但N2与H2在常温下很难发生化学反应，必须在高温下才能发生化学反应，而 Cl2与 H2很容易发生化学反应。电负性 N>P，但活泼性为磷单质>N2。化学反应包括旧键断裂和新键形成两个过程，N2中存在氮氮三键， N≡N断裂需要很高的能量，而 Cl2中的 Cl—Cl、磷单质中的 P—P断裂需要的能量相对较低，故氯气容易与氢气发生反应，磷单质的活泼性强于氮气的活泼性。
问题2　结合教材中某些共价键的键能数据(部分数据见下表)，思考讨论：
键 键能/(kJ·mol－1) 键 键能/(kJ·mol－1)
C—C 347.7 C===C 615
C≡C 812 H—F 568
H—Cl 413.8 H—Br 366
H—I 298.7
(1)成键原子相同而共价键数目不同时，键能强弱规律：____________________________________________________________________。
(2)判断HF、HCl、HBr、HI的热稳定性强弱：____________；其中____________更容易发生热分解生成相应的单质。
(3)若形成1 mol H—Cl释放的能量是____________kJ。
答案　(1)单键键能<双键键能<三键键能
(2)HF>HCl>HBr>HI　HI　(3)431.8
解析　(1)由C—C、C===C、C≡C键能可知，成键原子相同而共价键数目不同时，键能强弱规律：单键键能＜双键键能＜三键键能。
(3)气态原子形成1 mol化学键变成气态分子释放的能量与气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量相等，故形成1 mol H—Cl释放的能量是431.8 kJ。
1.下列事实能用键能大小解释的是(　　)
A.常温常压下，氟单质呈气态，碘单质呈固态
B.氮气的化学性质比氧气稳定
C.氦气一般很难发生化学反应
D.盐酸易挥发，而硫酸难挥发
答案　B
解析　氟单质的相对分子质量比碘单质小，分子间作用力比碘单质小，所以氟单质的沸点比碘单质低，常温常压下，氟单质呈气态，碘单质呈固态，与键能无关，故A不能用键能大小解释；氮分子中N≡N的键能比氧分子中O===O的键能大，化学性质比氧分子稳定，故B能用键能大小解释；氦气由单原子分子构成，分子中不存在化学键，其难发生化学反应与原子结构稳定有关，与键能无关，故C不能用键能大小解释；氯化氢的分子间作用力小，沸点低，是挥发性酸，硫酸的分子间作用力大，沸点高，是难挥发性酸，与键能无关，故D不能用键能大小解释。
2.已知N2(g)＋O2(g)===2NO(g)为吸热反应，ΔH＝＋180 kJ·mol－1，其中N≡N、O===O键能分别为946 kJ·mol－1、498 kJ·mol－1，则NO分子中N、O之间共价键的键能为(　　)
A.1 264 kJ·mol－1 B.632 kJ·mol－1
C.316 kJ·mol－1 D.1 624 kJ·mol－1
答案　B
解析　设NO分子中N、O之间共价键的键能为x，则有180 kJ·mol－1＝946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2x，所以x＝632 kJ·mol－1。
3.已知某些共价键的键能如下表，试回答下列问题：
共价键 键能/(kJ·mol－1) 共价键 键能/(kJ·mol－1)
H—H 436.0 O—H 462.8
Cl—Cl 242.7 N≡N 946
C—H 413.4 H—Cl 431.8
(1)H—H的键能为什么比Cl—Cl的键能大？
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)已知H2O在2 000 ℃时有5%的分子分解，而CH4在1 000 ℃时可能完全分解为C和H2，试解释其中的原因：___________________________________
____________________________________________________________________。
(3)试解释氮气能在空气中稳定存在的原因：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案　(1)H原子的半径比Cl原子的半径小，故H—H的键能比Cl—Cl的键能大
(2)H—O的键能比H—C的键能大，故H2O比CH4稳定
(3)N2分子中存在氮氮三键，键能大，结构稳定，故氮气能在空气中稳定存在
解析　解答本题可根据键参数与分子性质的关系分析：形成共价键的分子半径越小，键能越大，共价键越稳定。
二、键长
(一)知识梳理
1.概念
键长是构成化学键的两个原子的核间距。
2.键长与原子半径
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。
3.键长与共价键的稳定性
共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。
4.键长的比较方法
(1)根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。
(2)根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长＞双键键长＞三键键长。
(二)问题探究
问题1　为什么F—F的键长比Cl—Cl的键长短，但键能却比Cl—Cl的键能小？
提示　氟原子的半径很小，因而F—F的键长比Cl—Cl的键长短，但也是由于F—F的键长短，两个氟原子在形成共价键时，原子核之间的距离就小，排斥力大，因此键能比Cl—Cl的键能小。
问题2　从键能和键长角度分析为什么乙烯、乙炔比乙烷活泼？
提示　虽然键长 C≡CC===C>C—C，但乙烯、乙炔在发生加成反应时，只有π键断裂，π键的键能一般小于σ键的键能。
1.正误判断
(1)双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定。(　　)
(2)键长：H—I>H—Br>H—Cl、C—C>C===C>C≡C。(　　)
(3)键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关。(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)√
2.参考下表中化学键的键能与键长数据，判断下列分子最稳定的是(　　)
化学键 H—C H—N H—O H—F
键能/(kJ·mol－1) 413.4 390.8 462.8 568
键长/pm 109 101 96 92
A.CH4 B.NH3
C.H2O D.HF
答案　D
解析　从键能的角度分析，四种氢化物稳定性由强到弱的顺序为HF>H2O>CH4>NH3；从键长的角度分析，四种氢化物稳定性由强到弱的顺序为HF>H2O>NH3>CH4。综合两方面因素可以确定最稳定的是HF。
3.实验测得不同物质中氧原子之间的键长和键能的数据如下：
粒子 O O O2 O
键长/(10－12m) 149 128 121 112
键能/(kJ·mol－1) 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，该规律是(　　)
A.粒子所含的价层电子数越多，键能越大
B.键长越长，键能越大
C.粒子所含的价层电子数越少，键能越大
D.成键时电子对越偏移，键能越大
答案　C
解析　表中四种粒子所含价层电子数从左到右依次减少，而其键能依次增大，故A项错误，C项正确；对比给出的粒子中键长和键能大小可知B项错误；四种粒子中的共用电子对不发生偏移，D项错误。
4.已知某些共价键的键能、键长数据如表所示：
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能/(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 568 431.8 366 298.7 462.8
键长/pm 198 228 267 96
共价键 C—C C===C C≡C C—H N—H N===O O—O O===O
键能/(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长/pm 154 133 120 109 101
(1)下列推断正确的是________(填字母)。
A.热稳定性：HF>HCl>HBr>HI
B.氧化性：I2>Br2>Cl2
C.沸点：H2O>NH3
D.还原性：HI>HBr>HCl>HF
(2)在HX(X＝F、Cl、Br、I)分子中，键长最短的是____________，最长的是____________；O—O的键长____________(填“大于”“小于”或“等于”)O＝O的键长。
答案　(1)ACD　(2)HF　HI　大于
解析　(1)根据表中数据知，同主族元素从上至下气态氢化物的键能逐渐减小，热稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的热稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；H2O在常温下为液态，NH3在常温下为气态，则H2O的沸点比NH3的高，C项正确；还原性与得失电子能力有关，还原性：HI>HBr>HCl>HF，D项正确。
【题后归纳】　定性判断键长的方法
(1)根据原子半径进行判断。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。
(2)根据共用电子对数判断。就相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子形成双键或者三键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，键长变短，故单键键长＞双键键长＞三键键长。
三、键角
(一)知识梳理
1.概念
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。
2.键角与分子空间结构
在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性。键角是描述分子空间结构的重要参数。
3.键长和键角的数值可以通过晶体的X射线衍射实验获得。
4.常见分子的键角与分子空间结构
化学式 结构式 键角 空间结构
CO2 O===C===O 180° 直线形
NH3 107° 三角锥形
H2O 105° V形(或角形)
BF3 120° 平面三角形
CH4 109°28′ 正四面体形
(二)问题探究
问题1　如图白磷和甲烷均为正四面体结构：
它们的键角是否相同，为什么？
提示　不同，白磷分子的键角是指P—P之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指C—H之间的夹角，为109°28′。
问题2　实验测得H2S为共价化合物，H—S—H的夹角为92.3°，键长相同，则H2S的空间结构是什么？
提示　H2S分子是V形结构。
1.关于键长、键能和键角，下列说法错误的是(　　)
A.键角是描述分子立体结构的重要参数
B.键长是形成共价键的两原子间的核间距
C.键能越大，键长越短，共价化合物越稳定
D.键角的大小与键长、键能的大小有关
答案　D
解析　键角是描述分子立体结构的重要参数，与键长、键能的大小没有关系，D错误。
2.下列有关共价键的键参数的说法不正确的是(　　)
A.CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大
B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长
C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小
D.分子中共价键的键能越大，分子的熔、沸点越高
答案　D
解析　三者的键角分别为109°28′、120°、180°，依次增大，A项正确。因为F、Cl、Br的原子半径依次增大，故三者与H形成共价键的键长依次增长，B项正确。O、S、Se的原子半径依次增大，故三者与H形成共价键的键长依次增长，键能依次减小，C项正确。分子的熔、沸点与分子间作用力有关，与共价键的键能无关，D项错误。
3.用“>”或“<”填空：
(1)键长：N—N____________N===N。
(2)键能：2E(C—C)____________E(C===C)。
(3)键角：CO2____________SO2。
(4)键的极性：C—H____________N—H。
答案　(1)>　(2)>　(3)>　(4)<
解析　(1)键长越短，键能越大，双键的键能大于单键，则双键的键长小于单键，即键长：N—N>N===N；(2)键长越短，键能越大，双键的键能大于单键，但小于单键键能的2倍，即2E(C—C)>E(C===C)；(3)CO2空间构型为直线型，键角为180°，SO2为V形结构，因此键角：CO2>SO2；(4)非金属性N>C，则键的极性：C—HA级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)键能
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
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；卤族元素原子从F到I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.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
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.H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g)??2HI(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　)
已知：(a、b、c均大于零)
A.H2、I2和HI分子中的化学键都是非极性共价键
B.断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a) kJ
C.相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)总能量小于2 mol HI (g)的总能量
D.向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量为2a kJ
答案　B
解析　HI分子中共价键是由不同种非金属元素原子形成的，属于极性共价键，A错误；反应热等于断键吸收的能量与形成化学键放出的能量的差值，则－a＝b＋c－2E(H—I)，解得E(H—I)＝，所以断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a) kJ，B正确；该反应是放热反应，则相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)总能量大于2 mol HI (g)的总能量，C错误；该反应是可逆反应，则向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量小于2a kJ，D错误。
(二)键长
4.下列单质分子中，键长最长，键能最小的是(　　)
A.H2 B.Cl2
C.Br2 D.I2
答案　D
解析　键长与原子的半径有关，原子半径越大，形成的分子的键长越长；键能与得失电子的难易有关，得电子越容易，键能越大。四种原子中，I的原子半径最大，且得电子最难，故D项正确。
5.氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，其性质与卤素气体单质相似，氰气可用于有机合成、制农药，也可用作消毒、杀虫的熏蒸剂等。下列叙述正确的是(　　)
A.在所有气体单质分子中，一定有σ键，可能有π键
B.氰气分子中N≡C的键长大于C—C的键长
C.1个氰气分子中含有3个σ键和4个π键
D.(CN)2不能与氢氧化钠溶液发生反应
答案　C
解析　稀有气体为单原子分子，不存在化学键，A错误；成键原子半径越小，键长越短，氮原子半径小于碳原子半径，故N≡C比C—C的键长短，B错误；单键为σ键、三键为1个σ键和2个π键，氰气的结构式为N≡C—C≡N，1个氰气分子中含有3个σ键和4个π键，C正确；卤素单质能与氢氧化钠溶液反应，氰气性质与卤素气体单质相似，则氰气能与氢氧化钠溶液反应，D错误。
(三)键角
6.氨分子、水分子、甲烷分子中共价键的键角分别为a、b、c，则a、b、c的大小关系为(　　)
A.aC.b答案　D
解析　甲烷是正四面体形分子，键角为109°28′，氨分子是三角锥形分子，键角为107°，水分子是V形分子，键角为105°，若氨分子、水分子、甲烷分子中共价键的键角分别为a、b、c，则b7.三氯化磷分子的空间结构不是平面正三角形，其理由叙述中正确的是(　　)
A.PCl3分子中3个共价键的键角均相等
B.PCl3分子中P—Cl属于极性共价键
C.PCl3分子中3个共价键的键长均相等
D.PCl3分子中P—Cl的3个键角都是100°
答案　D
解析　PCl3分子若是平面正三角形，键角应为120°。
(四)键参数的应用
8.下列说法中正确的是(　　)
A.双原子分子中化学键的键能越大，分子越稳定
B.双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定
C.双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定
D.在共价双键中，σ键的键能要小于π键的键能
答案　A
解析　在双原子分子中没有键角，C项不符合题意；当其键长越短时，键能越大，分子越稳定，A项符合题意，B项不符合题意；σ键的重叠程度要大于π键的重叠程度，故σ键的键能要大于π键的键能，D项不符合题意。
9.(2023·湖北新洲一中月考)下列各组比较项目包含的关系中，前者比后者大的是(　　)
A.HCl与HF的稳定性
B.C6H6与C2H6分子中碳碳键的键长
C.NH与P4中的键角
D.H2O2与O2分子中氧氧键的键能
答案　C
解析　H—F的键能大，键长短，稳定性强，A项不符合题意；C2H6中含有碳碳单键，C6H6分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊键，其键长小于碳碳单键，B项不符合题意；NH、P4都是正四面体结构，但P4的键角是60°，NH的键角是109°28′，C项符合题意；H2O2中氧氧键是单键，O2分子中氧氧键是双键，由相同的原子形成的双键键能高于单键键能，D项不符合题意。
10.已知表中化学键的键能：
化学键 C—C N—N O—O O===O O—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8
化学键 S—H Se—H N—H As—H —
键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247 —
回答下列问题：
(1)过氧化氢不稳定，易发生分解反应：2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)，利用表中键能数据计算该反应的反应热为____________。
(2)O—H、S—H、Se—H的键能逐渐减小，原因是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________，
据此可推测P—H键能范围为____________(3)有机物是以碳骨架为基础的化合物，即碳原子间易形成C—C的长链，而氮原子与氮原子间、氧原子与氧原子间难形成N—N的长链和O—O的长链，原因是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案　(1)－213.3 kJ·mol－1　(2)键长越短，键能越大，O—H、S—H、Se—H的键长依次增大，因而键能依次减小　247 kJ·mol－1　390.8 kJ·mol－1
(3)C—C的键能较大，较稳定，因而易形成C—C的长链，而N—N、O—O的键能小，不稳定易断裂，因此难以形成N—N的长链和O—O的长链
解析　(1)(1)ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，故ΔH＝(462.8 kJ·mol－1×2＋142 kJ·mo－1)×2－(497.3 kJ·mol－1＋462.8 kJ·mol－1×4)＝－213.3 kJ·mol－1。(2)键长越短，键能越大，O—H、S—H、Se—H的键长依次增大，因而键能依次减小；N—H、P—H、As—H的键长依次增大，因而键能依次减小，P—H的键能介于N—H和As—H的键能之间，即247 kJ·mol－1B级　素养培优练
11.已知各共价键的键能如表所示，下列说法不正确的是(　　)
化学键 H—H F—F H—F H—Cl H—I
键能/(kJ·mol－1) 436.0 157 568 431.8 298.7
A.稳定性：H—IB.H2、F2、HF中，F2的能量最高
C.298.7 kJ·mol－1D.H2(g)＋F2(g)===2HF(g)　ΔH＝＋25 kJ·mol－1
答案　D
解析　键能越大，共价键越稳定，由表中数据可知，稳定性：H—I12.NH3、NF3、NCl3三种分子的中心原子相同，若周围原子电负性大，则键角小。NH3、NF3、NCl3三种分子中，键角大小的顺序正确的是(　　)
A.NH3>NF3>NCl3 B.NCl3>NF3>NH3
C.NH3>NCl3>NF3 D.NF3>NCl3>NH3
答案　C
解析　由于电负性：F>Cl>H，故键角大小顺序为NH3>NCl3>NF3。
13.据李时珍《本草纲目》记载：“柳叶煎之，可疗心腹内血、止痛，治疥疮”。利用现代有机提纯技术，人们从自然界的柳叶中提纯出了一种重要的化学物质水杨酸(结构如图)，并用它来合成止痛药阿司匹林。下列对水杨酸的结构分析不正确的是(　　)
A.水杨酸分子中的碳氧键有两种不同的键长
B.水杨酸分子中苯环上碳碳键的键能是环外碳碳键键能的两倍
C.水杨酸分子中的C原子一定位于同一个平面上
D.水杨酸分子中的∠CCC比∠COH键角大
答案　B
解析　水杨酸分子中的碳氧键有单键和双键两种，键长不同，A项正确；水杨酸分子中苯环上的碳碳键介于单键和双键之间，键能比碳碳单键的两倍小，B项错误；根据水杨酸的结构可知水杨酸分子中的C原子均在同一平面上，C项正确；水杨酸分子中的∠CCC约为120°，∠COH与水分子中∠HOH类似，接近105°，D项正确。
14.有A、B、C、D、E、F六种元素，已知：
①它们位于三个不同的短周期，核电荷数依次增大。
②E元素的电离能数据见下表(kJ·mol－1)：
I1 I2 I3 I4 ……
496 4 562 6 912 9 540 ……
③B与F同主族。
④A、E分别都能与D按原子个数比为1∶1或2∶1形成化合物。
⑤B、C分别都能与D按原子个数比为1∶1或1∶2形成化合物。
请回答下列问题：
(1)写出只含有A、B、D、E四种元素的两种无机盐的化学式：____________、____________。
(2)B2A2分子中存在____________个σ键，____________个π键。
(3)人们通常把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能，键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于计算化学反应的反应热ΔH，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，下表列出了上述部分元素形成的化学键的键能：
化学键 F—D F—F B—B B===D D===D
键能/(kJ·mol－1) 452 226 347.7 745 497.3
①1 mol下列三种物质所具有的化学键全部断裂所需要的能量由高到低的顺序为____________(用a、b、c表示)。
a.B与D形成的稳定化合物
b.F的单质
c.F与D形成的化合物
②试计算1 mol F单质燃烧时的反应热ΔH＝____________(已知1 mol F原子可以形成2 mol F—F)。
答案　(1)NaHCO3　CH3COONa(或其他合理答案)　(2)3　2　(3)①c>a>b　②－858.7 kJ·mol－1
解析　由题意可知，E为碱金属，A、E均能与D形成原子个数比为1∶1或2∶1的化合物，说明D 为O，E为Na，A为H。B、C都能与O形成原子个数比为1∶1或1∶2的化合物，则B为C，C为N。B与F同主族，则F为Si。(1)H、C、O、Na四种元素可形成NaHCO3或CH3COONa等盐。(2)1个C2H2分子中含有1个三键和2个单键，有3个σ键和2个π键。(3)②反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和：ΔH＝2ESi—Si＋EO===O－4ESi—O＝2×226 kJ·mol－1＋497.3 kJ·mol－1－4×452 kJ·mol－1＝－858.7 kJ·mol－1。
15.下表是一些键能数据(单位：kJ·mol－1)：
键 H—H S===S C—Cl Cl—Cl H—S C—I
键能 436.0 255 330 242.7 339 218
键 H—Cl C—F H—F H—O C—O
键能 431.8 427 568 462.8 351
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的键能范围：______________(3)由热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－185 kJ·mol－1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2H2(g)＋S2(s)===2H2S(g)　ΔH＝－224.5 kJ·mol－1和表中数据可计算出1 mol S2(s)变为1 mol S2(g)时将____________(填“吸收”或“放出”)____________kJ的热量。
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　218 kJ·mol－1　330 kJ·mol－1
(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、C—Cl、C—Br和C—I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)根据键能可以计算S2(g)＋2H2(g)===2H2S(g)的反应热：ΔH＝2×436.0 kJ·mol－1＋255 kJ·mol－1－4×339 kJ·mol－1＝－229 kJ·mol－1。结合已知热化学方程式知，1 mol S2(s)转化为1 mol S2(g)需要吸收4.5 kJ热量。基础课时7　键参数——键能、键长与键角
学习目标　1.知道共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。2.利用键参数解释物质的某些性质,发展宏观辨识和微观探析化学学科核心素养。
一、键能
(一)知识梳理
1.概念
指气态分子中1 mol化学键解离成　　　　　　　　　 所吸收的能量,键能的单位是　　　　　　,键能通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值。是衡量共价键强弱的一个重要参数。
2.应用
应用 解释
衡量共价键的强弱 键能越大,断开化学键时需要的能量越多,化学键越稳定
判断分子的稳定性 结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越稳定
判断化学反应的能量变化 反应焓变与键能的关系为ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和;ΔH<0时,为放热反应;ΔH>0时,为吸热反应
(二)问题探究
问题1　如何从键能的角度分析氮气的化学性质
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题2　结合教材中某些共价键的键能数据(部分数据见下表),思考讨论:
键 键能/(kJ·mol-1) 键 键能/(kJ·mol-1)
C—C 347.7 C==C 615
C≡C 812 H—F 568
H—Cl 413.8 H—Br 366
H—I 298.7
(1)成键原子相同而共价键数目不同时,键能强弱规律:　　　　　　　　　　。
(2)判断HF、HCl、HBr、HI的热稳定性强弱:　　　　　　;其中　　　　　　更容易发生热分解生成相应的单质。
(3)若形成1 mol H—Cl释放的能量是　　　　　　　　　　kJ。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列事实能用键能大小解释的是 (　　)
A.常温常压下,氟单质呈气态,碘单质呈固态
B.氮气的化学性质比氧气稳定
C.氦气一般很难发生化学反应
D.盐酸易挥发,而硫酸难挥发
2.已知N2(g)+O2(g)===2NO(g)为吸热反应,ΔH=+180 kJ·mol-1,其中N≡N、O==O键能分别为946 kJ·mol-1、498 kJ·mol-1,则NO分子中N、O之间共价键的键能为 (　　)
A.1 264 kJ·mol-1 B.632 kJ·mol-1
C.316 kJ·mol-1 D.1 624 kJ·mol-1
3.已知某些共价键的键能如下表,试回答下列问题:
共价键 键能/(kJ·mol-1) 共价键 键能/(kJ·mol-1)
H—H 436.0 O—H 462.8
Cl—Cl 242.7 N≡N 946
C—H 413.4 H—Cl 431.8
(1)H—H的键能为什么比Cl—Cl的键能大 　　　　　　　　　　。
(2)已知H2O在2 000 ℃时有5%的分子分解,而CH4在1 000 ℃时可能完全分解为C和H2,试解释其中的原因:　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　。
(3)试解释氮气能在空气中稳定存在的原因:　　　　　　　　　　。
二、键长
(一)知识梳理
1.概念
键长是构成化学键的两个原子的　　　　　　　　　　。
2.键长与原子半径
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　　　　。
3.键长与共价键的稳定性
共价键的键长越短,往往键能越　　　　,表明共价键越　　　　。
4.键长的比较方法
(1)根据原子半径比较,同类型的共价键,成键原子的原子半径越小,键长越短。
(2)根据共用电子对数比较,相同的两个原子间形成共价键时,单键键长>双键键长>三键键长。
(二)问题探究
问题1　为什么F—F的键长比Cl—Cl的键长短,但键能却比Cl—Cl的键能小
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题2　从键能和键长角度分析为什么乙烯、乙炔比乙烷活泼
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.正误判断
(1)双原子分子中化学键键长越长,分子越稳定。 (　　)
(2)键长:H—I>H—Br>H—Cl、C—C>
C==C>C≡C。 (　　)
(3)键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关。 (　　)
2.参考下表中化学键的键能与键长数据,判断下列分子最稳定的是 (　　)
化学键 H—C H—N H—O H—F
键能/(kJ·mol-1) 413.4 390.8 462.8 568
键长/pm 109 101 96 92
A.CH4 B.NH3
C.H2O D.HF
3.实验测得不同物质中氧原子之间的键长和键能的数据如下:
粒子 O2
键长/(10-12m) 149 128 121 112
键能/(kJ·mol-1) 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,该规律是 (　　)
A.粒子所含的价层电子数越多,键能越大
B.键长越长,键能越大
C.粒子所含的价层电子数越少,键能越大
D.成键时电子对越偏移,键能越大
4.已知某些共价键的键能、键长数据如表所示:
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能/(kJ·mol-1) 242.7 193.7 152.7 568 431.8 366 298.7 462.8
键长/pm 198 228 267 96
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能/(kJ·mol-1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长/pm 154 133 120 109 101
(1)下列推断正确的是　　　　(填字母)。
A.热稳定性:HF>HCl>HBr>HI
B.氧化性:I2>Br2>Cl2
C.沸点:H2O>NH3
D.还原性:HI>HBr>HCl>HF
(2)在HX(X=F、Cl、Br、I)分子中,键长最短的是　　　　　　,最长的是　　　　　　;O—O的键长　　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)O=O的键长。
【题后归纳】　定性判断键长的方法
(1)根据原子半径进行判断。在其他条件相同时,成键原子的半径越小,键长越短。
(2)根据共用电子对数判断。就相同的两原子形成的共价键而言,当两个原子形成双键或者三键时,由于原子轨道的重叠程度增大,原子之间的核间距减小,键长变短,故单键键长>双键键长>三键键长。
三、键角
(一)知识梳理
1.概念
在多原子分子中,两个相邻　　　　　　之间的夹角。
2.键角与分子空间结构
在多原子分子中键角是一定的,这表明共价键具有　　　　性。键角是描述分子　　　　　　的重要参数。
3.键长和键角的数值可以通过晶体的　　　　　　　　　　　　获得。
4.常见分子的键角与分子空间结构
化学式 结构式 键角 空间结构
CO2 O==C==O 180° 直线形
NH3 107° 三角锥形
H2O 105° V形(或角形)
BF3 120° 平面三角形
CH4 109°28' 正四面体形
(二)问题探究
问题1　如图白磷和甲烷均为正四面体结构:
它们的键角是否相同,为什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题2　实验测得H2S为共价化合物,H—S—H的夹角为92.3°,键长相同,则H2S的空间结构是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.关于键长、键能和键角,下列说法错误的是 (　　)
A.键角是描述分子立体结构的重要参数
B.键长是形成共价键的两原子间的核间距
C.键能越大,键长越短,共价化合物越稳定
D.键角的大小与键长、键能的大小有关
2.下列有关共价键的键参数的说法不正确的是 (　　)
A.CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大
B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长
C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小
D.分子中共价键的键能越大,分子的熔、沸点越高
3.用“>”或“<”填空:
(1)键长:N—N　　　　　　N==N。
(2)键能:2E(C—C)　　　　　　E(C==C)。
(3)键角:CO2　　　　　　SO2。
(4)键的极性:C—H　　　　　　N—H。
:课后完成　第二章　基础课时7(共67张PPT)
第一节　共价键
基础课时 　键参数——
键能、键长与键角
7
第二章
分子结构与性质
1.知道共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。2.利用键参数解释物质的某些性质，发展宏观辨识和微观探析化学学科核心素养。
学习目标
一、键能
二、键长
目
录
CONTENTS
课后巩固训练
三、键角
一、键能
对点训练
(一)知识梳理
1.概念
指气态分子中1 mol化学键解离成__________所吸收的能量，键能的单位是____________，键能通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值。是衡量共价键强弱的一个重要参数。
气态原子
kJ·mol－1
2.应用
应用 解释
衡量共价键的强弱 键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定
判断分子的稳定性 结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定
判断化学反应的能量变化 反应焓变与键能的关系为ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和；ΔH＜0时，为放热反应；ΔH＞0时，为吸热反应
(二)问题探究
问题1　如何从键能的角度分析氮气的化学性质？
提示　N和Cl的电负性相同，但N2与H2在常温下很难发生化学反应，必须在高温下才能发生化学反应，而 Cl2与 H2很容易发生化学反应。电负性 N>P，但活泼性为磷单质>N2。化学反应包括旧键断裂和新键形成两个过程，N2中存在氮氮三键， N≡N断裂需要很高的能量，而 Cl2中的 Cl—Cl、磷单质中的 P—P断裂需要的能量相对较低，故氯气容易与氢气发生反应，磷单质的活泼性强于氮气的活泼性。
问题2　结合教材中某些共价键的键能数据(部分数据见下表)，思考讨论：
键 键能/(kJ·mol－1) 键 键能/(kJ·mol－1)
C—C 347.7 C===C 615
C≡C 812 H—F 568
H—Cl 413.8 H—Br 366
H—I 298.7
(1)成键原子相同而共价键数目不同时，键能强弱规律：_____________________________。
(2)判断HF、HCl、HBr、HI的热稳定性强弱：_________________；其中____________更容易发生热分解生成相应的单质。
(3)若形成1 mol H—Cl释放的能量是____________kJ。
单键键能<双键键能<三键键能
HF>HCl>HBr>HI
HI
431.8
解析　(1)由C—C、C===C、C≡C键能可知，成键原子相同而共价键数目不同时，键能强弱规律：单键键能＜双键键能＜三键键能。(3)气态原子形成1 mol化学键变成气态分子释放的能量与气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量相等，故形成1 mol H—Cl释放的能量是431.8 kJ。
1.下列事实能用键能大小解释的是(　　)
A.常温常压下，氟单质呈气态，碘单质呈固态
B.氮气的化学性质比氧气稳定
C.氦气一般很难发生化学反应
D.盐酸易挥发，而硫酸难挥发
B
解析　氟单质的相对分子质量比碘单质小，分子间作用力比碘单质小，所以氟单质的沸点比碘单质低，常温常压下，氟单质呈气态，碘单质呈固态，与键能无关，故A不能用键能大小解释；氮分子中N≡N的键能比氧分子中O===O的键能大，化学性质比氧分子稳定，故B能用键能大小解释；氦气由单原子分子构成，分子中不存在化学键，其难发生化学反应与原子结构稳定有关，与键能无关，故C不能用键能大小解释；氯化氢的分子间作用力小，沸点低，是挥发性酸，硫酸的分子间作用力大，沸点高，是难挥发性酸，与键能无关，故D不能用键能大小解释。
2.已知N2(g)＋O2(g)===2NO(g)为吸热反应，ΔH＝＋180 kJ·mol－1，其中N≡N、O===O键能分别为946 kJ·mol－1、498 kJ·mol－1，则NO分子中N、O之间共价键的键能为(　　)
A.1 264 kJ·mol－1 B.632 kJ·mol－1
C.316 kJ·mol－1 D.1 624 kJ·mol－1
解析　设NO分子中N、O之间共价键的键能为x，则有180 kJ·mol－1＝946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2x，所以x＝632 kJ·mol－1。
B
3.已知某些共价键的键能如下表，试回答下列问题：
共价键 键能/(kJ·mol－1) 共价键 键能/(kJ·mol－1)
H—H 436.0 O—H 462.8
Cl—Cl 242.7 N≡N 946
C—H 413.4 H—Cl 431.8
(1)H—H的键能为什么比Cl—Cl的键能大？
______________________________________________________________。
(2)已知H2O在2 000 ℃时有5%的分子分解，而CH4在1 000 ℃时可能完全分解为C和H2,试解释其中的原因：___________________________________________。
(3)试解释氮气能在空气中稳定存在的原因：____________________________________________________________________。
H原子的半径比Cl原子的半径小，故H—H的键能比Cl—Cl的键能大
H—O的键能比H—C的键能大，故H2O比CH4稳定
N2分子中存在氮氮三键，键能大，结构稳定，故氮气能在空气中稳定存在
解析　解答本题可根据键参数与分子性质的关系分析：形成共价键的分子半径越小，键能越大，共价键越稳定。
二、键长
对点训练
(一)知识梳理
1.概念
键长是构成化学键的两个原子的________。
2.键长与原子半径
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____。
3.键长与共价键的稳定性
共价键的键长越短，往往键能越____，表明共价键越______。
核间距
短
大
稳定
4.键长的比较方法
(1)根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。
(2)根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长＞双键键长＞三键键长。
(二)问题探究
问题1　为什么F—F的键长比Cl—Cl的键长短，但键能却比Cl—Cl的键能小？
提示　氟原子的半径很小，因而F—F的键长比Cl—Cl的键长短，但也是由于F—F的键长短，两个氟原子在形成共价键时，原子核之间的距离就小，排斥力大，因此键能比Cl—Cl的键能小。
问题2　从键能和键长角度分析为什么乙烯、乙炔比乙烷活泼？
提示　虽然键长 C≡CC===C>C—C，但乙烯、乙炔在发生加成反应时，只有π键断裂，π键的键能一般小于σ键的键能。
1.正误判断
(1)双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定。(　　)
(2)键长：H—I>H—Br>H—Cl、C—C>C===C>C≡C。(　　)
(3)键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关。(　　)
×
√
√
2.参考下表中化学键的键能与键长数据，判断下列分子最稳定的是(　　)
A.CH4 B.NH3 C.H2O D.HF
解析　从键能的角度分析，四种氢化物稳定性由强到弱的顺序为HF>H2O>CH4>NH3；从键长的角度分析，四种氢化物稳定性由强到弱的顺序为HF>H2O>NH3>CH4。综合两方面因素可以确定最稳定的是HF。
D
化学键 H—C H—N H—O H—F
键能/(kJ·mol－1) 413.4 390.8 462.8 568
键长/pm 109 101 96 92
3.实验测得不同物质中氧原子之间的键长和键能的数据如下：
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，该规律是(　　)
A.粒子所含的价层电子数越多，键能越大
B.键长越长，键能越大
C.粒子所含的价层电子数越少，键能越大
D.成键时电子对越偏移，键能越大
C
解析　表中四种粒子所含价层电子数从左到右依次减少，而其键能依次增大，故A项错误，C项正确；对比给出的粒子中键长和键能大小可知B项错误；四种粒子中的共用电子对不发生偏移，D项错误。
4.已知某些共价键的键能、键长数据如表所示：
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能/(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 568 431.8 366 298.7 462.8
键长/pm 198 228 267 96
共价键 C—C C===C C≡C C—H N—H N===O O—O O===O
键能/(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长/pm 154 133 120 109 101
(1)下列推断正确的是________(填字母)。
A.热稳定性：HF>HCl>HBr>HI
B.氧化性：I2>Br2>Cl2
C.沸点：H2O>NH3
D.还原性：HI>HBr>HCl>HF
(2)在HX(X＝F、Cl、Br、I)分子中，键长最短的是____________，最长的是____________；O—O的键长____________(填“大于”“小于”或“等于”)O＝O的键长。
ACD
HF
HI
大于
解析　(1)根据表中数据知，同主族元素从上至下气态氢化物的键能逐渐减小，热稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的热稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；H2O在常温下为液态，NH3在常温下为气态，则H2O的沸点比NH3的高，C项正确；还原性与得失电子能力有关，还原性：HI>HBr>HCl>HF，D项正确。
【题后归纳】　定性判断键长的方法
(1)根据原子半径进行判断。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。
(2)根据共用电子对数判断。就相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子形成双键或者三键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，键长变短，故单键键长＞双键键长＞三键键长。
三、键角
对点训练
(一)知识梳理
1.概念
在多原子分子中，两个相邻________之间的夹角。
2.键角与分子空间结构
在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有______性。键角是描述分子__________的重要参数。
3.键长和键角的数值可以通过晶体的________________获得。
共价键
方向
空间结构
X射线衍射实验
4.常见分子的键角与分子空间结构
化学式 结构式 键角 空间结构
CO2 O===C===O 180° 直线形
NH3 107° 三角锥形
H2O 105° V形(或角形)
化学式 结构式 键角 空间结构
BF3 120° 平面三角形
CH4 109°28′ 正四面体形
(二)问题探究
问题1　如图白磷和甲烷均为正四面体结构：
它们的键角是否相同，为什么？
提示　不同，白磷分子的键角是指P—P之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指C—H之间的夹角，为109°28′。
问题2　实验测得H2S为共价化合物，H—S—H的夹角为92.3°，键长相同，则H2S的空间结构是什么？
提示　H2S分子是V形结构。
1.关于键长、键能和键角，下列说法错误的是(　　)
A.键角是描述分子立体结构的重要参数
B.键长是形成共价键的两原子间的核间距
C.键能越大，键长越短，共价化合物越稳定
D.键角的大小与键长、键能的大小有关
解析　键角是描述分子立体结构的重要参数，与键长、键能的大小没有关系，D错误。
D
2.下列有关共价键的键参数的说法不正确的是(　　)
A.CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大
B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长
C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小
D.分子中共价键的键能越大，分子的熔、沸点越高
解析　三者的键角分别为109°28′、120°、180°，依次增大，A项正确。因为F、Cl、Br的原子半径依次增大，故三者与H形成共价键的键长依次增长，B项正确。O、S、Se的原子半径依次增大，故三者与H形成共价键的键长依次增长，键能依次减小，C项正确。分子的熔、沸点与分子间作用力有关，与共价键的键能无关，D项错误。
D
3.用“>”或“<”填空：
(1)键长：N—N____________N===N。
(2)键能：2E(C—C)____________E(C===C)。
(3)键角：CO2____________SO2。
(4)键的极性：C—H____________N—H。
解析　(1)键长越短，键能越大，双键的键能大于单键，则双键的键长小于单键，即键长：N—N>N===N；(2)键长越短，键能越大，双键的键能大于单键，但小于单键键能的2倍，即2E(C—C)>E(C===C)；(3)CO2空间构型为直线型，键角为180°，SO2为V形结构，因此键角：CO2>SO2；(4)非金属性N>C，则键的极性：C—H>
>
>
<
课后巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)键能
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
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；卤族元素原子从F到I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.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
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。
C
A.H2、I2和HI分子中的化学键都是非极性共价键
B.断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a) kJ
C.相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)总能量小于2 mol HI (g)的总能量
D.向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量为2a kJ
B
(二)键长
4.下列单质分子中，键长最长，键能最小的是(　　)
A.H2 B.Cl2 C.Br2 D.I2
解析　键长与原子的半径有关，原子半径越大，形成的分子的键长越长；键能与得失电子的难易有关，得电子越容易，键能越大。四种原子中，I的原子半径最大，且得电子最难，故D项正确。
D
5.氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，其性质与卤素气体单质相似，氰气可用于有机合成、制农药，也可用作消毒、杀虫的熏蒸剂等。下列叙述正确的是(　　)
A.在所有气体单质分子中，一定有σ键，可能有π键
B.氰气分子中N≡C的键长大于C—C的键长
C.1个氰气分子中含有3个σ键和4个π键
D.(CN)2不能与氢氧化钠溶液发生反应
C
解析　稀有气体为单原子分子，不存在化学键，A错误；成键原子半径越小，键长越短，氮原子半径小于碳原子半径，故N≡C比C—C的键长短，B错误；单键为σ键、三键为1个σ键和2个π键，氰气的结构式为N≡C—C≡N，1个氰气分子中含有3个σ键和4个π键，C正确；卤素单质能与氢氧化钠溶液反应，氰气性质与卤素气体单质相似，则氰气能与氢氧化钠溶液反应，D错误。
(三)键角
6.氨分子、水分子、甲烷分子中共价键的键角分别为a、b、c，则a、b、c的大小关系为(　　)
A.aC.b解析　甲烷是正四面体形分子，键角为109°28′，氨分子是三角锥形分子，键角为107°，水分子是V形分子，键角为105°，若氨分子、水分子、甲烷分子中共价键的键角分别为a、b、c，则bD
7.三氯化磷分子的空间结构不是平面正三角形，其理由叙述中正确的是(　　)
A.PCl3分子中3个共价键的键角均相等
B.PCl3分子中P—Cl属于极性共价键
C.PCl3分子中3个共价键的键长均相等
D.PCl3分子中P—Cl的3个键角都是100°
解析　PCl3分子若是平面正三角形，键角应为120°。
D
(四)键参数的应用
8.下列说法中正确的是(　　)
A.双原子分子中化学键的键能越大，分子越稳定
B.双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定
C.双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定
D.在共价双键中，σ键的键能要小于π键的键能
A
解析　在双原子分子中没有键角，C项不符合题意；当其键长越短时，键能越大，分子越稳定，A项符合题意，B项不符合题意；σ键的重叠程度要大于π键的重叠程度，故σ键的键能要大于π键的键能，D项不符合题意。
9.(2023·湖北新洲一中月考)下列各组比较项目包含的关系中，前者比后者大的是(　　)
C
10.已知表中化学键的键能：
化学键 C—C N—N O—O O===O O—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8

化学键 S—H Se—H N—H As—H —
键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247 —
回答下列问题：
(1)过氧化氢不稳定，易发生分解反应：2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)，利用表中键能数据计算该反应的反应热为___________________。
－213.3 kJ·mol－1
解析　(1)ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，故ΔH＝(462.8 kJ·mol－1×2＋142 kJ·mo－1)×2－(497.3 kJ·mol－1＋462.8 kJ·mol－1×4)＝－213.3 kJ·mol－1。
(2)O—H、S—H、Se—H的键能逐渐减小，原因是____________________________________________________________________
_____，据此可推测P—H键能范围为______________(3)有机物是以碳骨架为基础的化合物，即碳原子间易形成C—C的长链，而氮原子与氮原子间、氧原子与氧原子间难形成N—N的长链和O—O的长链，原因是____________________________________________________________________
__________________________________________________________。
键长越短，键能越大，O—H、S—H、Se—H的键长依次增大，因而键能依次减小
247 kJ·mol－1
390.8 kJ·mol－1
C—C的键能较大，较稳定，因而易形成C—C的长链，而N—N、O—O的键能小，不稳定易断裂，因此难以形成N—N的长链和O—O的长链
解析　(2)键长越短，键能越大，O—H、S—H、Se—H的键长依次增大，因而键能依次减小；N—H、P—H、As—H的键长依次增大，因而键能依次减小，P—H的键能介于N—H和As—H的键能之间，即247 kJ·mol－1B级　素养培优练
11.已知各共价键的键能如表所示，下列说法不正确的是(　　)
A.稳定性：H—IB.H2、F2、HF中，F2的能量最高
C.298.7 kJ·mol－1D.H2(g)＋F2(g)===2HF(g)　ΔH＝＋25 kJ·mol－1
D
化学键 H—H F—F H—F H—Cl H—I
键能/(kJ·mol－1) 436.0 157 568 431.8 298.7
解析　键能越大，共价键越稳定，由表中数据可知，稳定性：H—I12.NH3、NF3、NCl3三种分子的中心原子相同，若周围原子电负性大，则键角小。NH3、NF3、NCl3三种分子中，键角大小的顺序正确的是(　　)
A.NH3>NF3>NCl3 B.NCl3>NF3>NH3
C.NH3>NCl3>NF3 D.NF3>NCl3>NH3
解析　由于电负性：F>Cl>H，故键角大小顺序为NH3>NCl3>NF3。
C
13.据李时珍《本草纲目》记载：“柳叶煎之，可疗心腹内血、止痛，治疥疮”。利用现代有机提纯技术，人们从自然界的柳叶中提纯出了一种重要的化学物质水杨酸(结构如图)，并用它来合成止痛药阿司匹林。下列对水杨酸的结构分析不正确的是(　　)
A.水杨酸分子中的碳氧键有两种不同的键长
B.水杨酸分子中苯环上碳碳键的键能是环外碳碳键键能的两倍
C.水杨酸分子中的C原子一定位于同一个平面上
D.水杨酸分子中的∠CCC比∠COH键角大
B
解析　水杨酸分子中的碳氧键有单键和双键两种，键长不同，A项正确；水杨酸分子中苯环上的碳碳键介于单键和双键之间，键能比碳碳单键的两倍小，B项错误；根据水杨酸的结构可知水杨酸分子中的C原子均在同一平面上，C项正确；水杨酸分子中的∠CCC约为120°，∠COH与水分子中∠HOH类似，接近105°，D项正确。
14.有A、B、C、D、E、F六种元素，已知：
①它们位于三个不同的短周期，核电荷数依次增大。
②E元素的电离能数据见下表(kJ·mol－1)：
I1 I2 I3 I4 ……
496 4 562 6 912 9 540 ……
③B与F同主族。
④A、E分别都能与D按原子个数比为1∶1或2∶1形成化合物。
⑤B、C分别都能与D按原子个数比为1∶1或1∶2形成化合物。
请回答下列问题：
(1)写出只含有A、B、D、E四种元素的两种无机盐的化学式：____________、____________________________。
(2)B2A2分子中存在_______个σ键，_______个π键。
NaHCO3
CH3COONa(或其他合理答案)
3
2
解析　由题意可知，E为碱金属，A、E均能与D形成原子个数比为1∶1或2∶1的化合物，说明D 为O，E为Na，A为H。B、C都能与O形成原子个数比为1∶1或1∶2的化合物，则B为C，C为N。B与F同主族，则F为Si。(1)H、C、O、Na四种元素可形成NaHCO3或CH3COONa等盐。(2)1个C2H2分子中含有1个三键和2个单键，有3个σ键和2个π键。
(3)人们通常把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能，键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于计算化学反应的反应热ΔH，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，下表列出了上述部分元素形成的化学键的键能：
化学键 F—D F—F B—B B===D D===D
键能/(kJ·mol－1) 452 226 347.7 745 497.3
①1 mol下列三种物质所具有的化学键全部断裂所需要的能量由高到低的顺序为____________(用a、b、c表示)。
a.B与D形成的稳定化合物 b.F的单质 c.F与D形成的化合物
②试计算1 mol F单质燃烧时的反应热ΔH＝_______________(已知1 mol F原子可以形成2 mol F—F)。
c>a>b
－858.7 kJ·mol－1
解析 (3)②反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和：ΔH＝2ESi—Si＋EO===O－4ESi—O＝2×226 kJ·mol－1＋497.3 kJ·mol－1－4×452 kJ·mol－1＝－858.7 kJ·mol－1。
15.下表是一些键能数据(单位：kJ·mol－1)：
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，_________。
不能
键 H—H S===S C—Cl Cl—Cl H—S C—I
键能 436.0 255 330 242.7 339 218
键 H—Cl C—F H—F H—O C—O
键能 431.8 427 568 462.8 351
不能
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)从数据中找出一些规律，请写出一条：_______________________________
____________________________________________________。试预测C—Br的键能范围：______________(3)由热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－185 kJ·mol－1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2H2(g)＋S2(s)===2H2S(g)　ΔH＝－224.5 kJ·mol－1和表中数据可计算出1 mol S2(s)变为1 mol S2(g)时将____________(填“吸收”或“放出”)____________kJ的热量。
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
218 kJ·mol－1
330 kJ·mol－1
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　(2)由于C—F、C—Cl、C—Br和C—I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)根据键能可以计算S2(g)＋2H2(g)===2H2S(g)的反应热：ΔH＝2×436.0 kJ·mol－1＋255 kJ·mol－1－4×339 kJ·mol－1＝－229 kJ·mol－1。结合已知热化学方程式知，1 mol S2(s)转化为1 mol S2(g)需要吸收4.5 kJ热量。

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