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第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
2.1.2 键参数—键能、键长与键角
一．选择题
1.键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述正确的是( )
A． 键角是描述分子立体构型的重要参数
B． 因为H—O键的键能小于H—F键的键能，所以O、F 与H 反应的能力逐渐减弱
2 2 2
C． 水分子的结构可表示为H—O—H，分子中的键角为180°
D． H—O键的键能为463 kJ·mol－1，即18 g HO分解成H 和O 时，消耗的能量为2×463 kJ
2 2 2
【答案】A
【解析】H—O键、H—F键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越
来越稳定，O 、F 与H 反应的能力逐渐增强，B项错误；水分子呈V形，键角为105°，C项错误；
2 2 2
H—O键的键能为463 kJ·mol－1，指的是断开1 mol H—O键形成气态氢原子和气态氧原子所需吸收
的能量为463 kJ,18 g H O即1 mol H O中含2 mol H—O键，断开时需吸收2×463 kJ的能量形成气
2 2
态氢原子和气态氧原子，再进一步形成H 和O 时，还会释放出一部分能量，D项错误。
2 2
2.下列分子或离子中键角由大到小的排列顺序是( )
①SO ②NH ③HO ④CH ⑤CO
2 3 2 4 2
A． ⑤④①②③ B． ⑤①④②③ C． ④①②⑤③ D． ③②④①⑤
【答案】B
【解析】①SO 分子为V形结构，键角为120°；②NH 为三角锥形结构，键角为107°；③HO为
2 3 2
V形结构，键角为105°；④CH 为正四面体结构，键角为109°28′；⑤CO 为直线形结构，键角为
4 2
180°。所以键角的大小顺序为CO>SO>CH >NH>H O，所以B正确。
2 2 4 3 2
3.根据如表所列键能数据，下列分子中最不稳定的是( )
A． HCl B． HBr C． H D． Br
2 2
【答案】D
【解析】由题表中数据可知，分子中键能：E(H )>E(HCl)>E(HBr)>E(Cl )>E(Br)，键能越大越稳定，
2 2 2
故Br 分子最不稳定，D项符合题意。
24.三氯化磷分子的立体构型是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子立体构型理由
的叙述，不正确的是( )
A． PCl 分子中三个P—Cl共价键的键长、键角均相等
3
B． PCl 分子中三个P—Cl共价键的键能、键角均相等
3
C． PCl 分子中的P—Cl键属于极性共价键
3
D． PCl 是非极性分子
3
【答案】D
【解析】PCl 分子是由P—Cl极性键构成的极性分子，其结构类似于NH 。
3 3
5.已知 N—N、N==N、N≡N 键能之比为 1.00∶2.17∶4.90，而 C—C，C==C，C≡C 键能之比为
1.00∶1.17∶2.34。下列有关叙述，不正确的是( )
A． 乙烯分子中σ键、π键的电子云形状对称性不同
B． 乙炔分子中π键重叠程度比σ键小，易发生加成反应
C． 氮分子中的N≡N键非常牢固，不易发生加成反应
D． 氮气和乙炔都易在空气中点燃燃烧
【答案】D
【解析】由题意知，N≡N键键能大于N—N键键能的三倍，N==N键键能大于N—N键键能的两倍；
而C≡C键键能小于C—C键键能的三倍，C==C键键能小于C—C键键能的两倍。由键能知，乙炔
分子和乙烯分子中的π键不牢固，易发生加成反应，也易发生氧化反应；而氮分子中的 N≡N键非
常牢固，化学性质稳定，不易发生加成反应及氧化反应，B、C正确，D错误。σ键的电子云形状呈
轴对称，π键的电子云形状呈镜面对称，A正确。
6.下列共价键的键能最大的是( )
A． H—F B． H—O C． H—N D． H—C
【答案】A
【解析】因为原子半径C>N>O>F，H原子半径相同，键长由大到小依次为H—C> H—N> H—O> H
—F，键长越大键能越小，所以键能由大到小依次E >E >E >E 。
H—F H—O H—N H—C
7.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ⅠA族(除H外)和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键键能为463 kJ/mol，即18 g HO分解成H 和O 时，消耗能量为2×463 kJ
2 2 2
【答案】B
【解析】D中H—O键键能为463 kJ/mol，指的是气态基态氢原子和氧原子形成1 mol H—O键时释
放的最低能量，则拆开1 mol H—O键形成气态氢原子和氧原子所需吸收的能量也为463 kJ,18 g H O
2即1 mol H O中含2 mol H—O键，断开时需吸收2×463 kJ的能量形成气态氢原子和氧原子，再进一
2
步形成H 和O 时，还需释放出一部分能量，需知H—H和O===O的键能，故D错；Li的电负性
2 2
为1.0，I的电负性为2.5，其差值为1.5＜1.7，所以LiI以共价键成分为主，B项正确。
8.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N 的化学性质很稳定
2
B． 惰性气体一般难发生反应
C． HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
D． F 比O 更容易与H 反应
2 2 2
【答案】B
【解析】本题主要考查键参数的应用。由于N 分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大
2
的能量，所以N 的化学性质很稳定；惰性气体都为单原子分子，分子内部没有化学键；卤族元素
2
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，所以二者比较，更容易生成HF。
9.碳化硅(SiC)的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子与硅原子的位置是交替的，在
下列三种晶体中，它们的熔点从高到低的顺序是( )
①金刚石 ②晶体硅 ③碳化硅
A． ①③② B． ②③① C． ③①② D． ②①③
【答案】A
【解析】 这三种晶体属同种类型，熔化时需破坏共价键，①金刚石中为C—C键，②晶体硅中为
Si—Si键，③SiC中为Si—C键，由原子半径可知Si—Si键键长最大，C—C键键长最小，
键长越短共价键越稳定，破坏时需要的热量越多，故熔点从高到低顺序为①③②。
10.下列说法中正确的是( )
A． 双原子分子中化学键键能越大，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． 在双键中，σ键的键能要小于π键的
【答案】 A
【解析】 在双原子分子中没有键角，故C错；当其键能越大，键长越短时，分子越稳定，故A
对，B错；D中σ键的重叠程度要大于π键的，故σ键的键能要大于π键的。
11.根据下表中所列的键能数据，判断下列分子中最不稳定的是( )A． HCl B． HBr C． H D． Br
2 2
【答案】D
【解析】分子中共价键键能越大，键长越短，键越牢固，分子越稳定。
12.（多选）HS分子中两个共价键的夹角接近90°，其原因是( )
2
A． 共价键的饱和性
B． S原子电子排布
C． 共价键的方向性
D． S原子中p轨道的形状
【答案】CD
【解析】 S原子的价电子构型是3s23p4，有2个未成对电子，并且分布在相互垂直的3p 和3p 轨
x y
道中，当与2个H原子配对成键时，形成的两个共价键间夹角应接近90°，这体现了共价
键的方向性是由轨道的伸展方向决定的。
二、填空题
13.已知某些共价键的键能、键长数据如表所示：（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：I＞Br ＞Cl
2 2 2
C.沸点：HO＞NH
2 3
D.还原性：HI＞HBr＞HCl＞HF
（2）下列有关推断正确的是 。
A.同种元素原子形成的共价键的稳定性：三键＞双键＞单键
B.同种元素原子形成的双键的键能一定小于单键的2倍
C.键长越短，键能一定越大
（3）在HX（X＝F、Cl、Br、I）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）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，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；HO在常温下为液态，NH 在常温下为气态，则HO的沸点比NH 的高，C项
2 3 2 3
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。（2）键能越大，化
学键越稳定，越不容易断裂，由表中碳碳键的数据知 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。
14.据报道，科研人员应用计算机模拟出结构类似 C 的物质N ，已知N 分子中每个氮原子均以N
60 60 60
—N键结合三个N原子而形成8电子稳定结构。已知N—N键键能为159 kJ·mol－1，试回答下列问题
(1) 根 据 上 述 信 息 推 测 N 的 结 构 特 点 ：
60
_________________________________________________________。
(2)1 mol N 分解成N 时吸收或放出的热量是____kJ。(已知N≡N的键能为946 kJ·mol－1)
60 2
(3) 由 (2) 列 举 N 的 一 些 用 途 ：
60
_________________________________________________________________。
(4)若N 分子中只含x个五边形和y个六边形，则x＝________，y＝____________。(已知：多面体
60
中，棱边数＝顶点数＋面数－2)
(5)∠NNN＝________。
【答案】 (1)全部为N—N单键，共90个N—N单键构成一个N (2)14070 (3)N 可作炸药
60 60
(4)12 20 (5)108°或120°
【解析】 (1)N 中化学键全部为N—N单键，共有 个，即由90个N—N键构成一个
60
N 分子。
60
(2)ΔH＝30×946 kJ·mol－1－90×159 kJ·mol－1＝14 070 kJ·mol－1。
(3)由于N 分解成N 时放出大量的热量，故可制作高能炸药。
60 2
(4)N 的多面体分子共有90条棱边(N—N键)，则可得方程式： ，根据多面体欧拉定
60
律可得方程式：60＋(x＋y)－90＝2，解上述方程式得x＝12，y＝20。
(5)∠NNN有两种，一种为正五边形夹角，另一种为正六边形夹角。
15.某些化学键的键能如下表所示(单位kJ·mol－1)：(1)1 mol H 在2 mol Cl 中燃烧，放出的热量为____kJ。
2 2
(2)在一定条件下，1 mol H 与足量的Cl、Br 、I 分别反应，放出热量由多到少的是________。
2 2 2 2
A．Cl>Br >I B．I>Br >Cl
2 2 2 2 2 2
预测1 mol H 在足量F 中燃烧比在足量Cl 中燃烧放热________________(填“多”或“少”)。
2 2 2
【答案】 (1)184.9 (2)A 多
【解析】由题中键能数据求反应热：
H＋Cl===2HCl
2 2
ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－2×431.8 kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1
H＋Br ===2HBr
2 2
ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋193.7 kJ·mol－1－2×366 kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1
H＋I==2HI
2 2
ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋152.7 kJ·mol－1－2×298.7 kJ·mol－1＝－8.7 kJ·mol－1
16.氮是地球上极为丰富的元素。
(1)Li N晶体中氮以N3－形式存在，基态N3－的电子排布式为________________。
3
(2)N≡N的键能为945 kJ·mol－1，N—N单键的键能为247 kJ·mol－1，计算说明N 中的________键
2
比____________________________________________________________键稳定(填“σ”或“π”)。
【答案】 (1)1s22s22p6 (2)π σ
【解析】 (1)由LiN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
3
1s22s22p6。
(2)N≡N中有两个π键和一个σ键，而N—N键为σ键，键能为247 kJ·mol－1，由N≡N的键能为945
kJ·mol－1，则π键键能为
＝349 kJ·mol－1。
