2019-2020年高中化学 课时分层作业9 共价键的键能与化学反应的反应热、原子晶体（含解析）苏教

课时分层作业(九)(建议用时：40分钟)[基础达标练]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能量C．拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的能量D．形成约1个N—H键所放出的能量C[N—H键的键能是指形成1molN—H键放出的能量或拆开1molN—H键吸收的能量，不是形成1个N—H键释放的能量。1molNH3分子中含有3molN—H键，拆开1molNH3或形成1molNH3中的共价键吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。]2．下列说法中，错误的是()A．只有非金属元素也可能形成离子化合物B．成键原子间原子轨道重叠的越多，共价键越牢固C．对双原子分子来说，键能越大，含有该键的分子越稳定D．键长越长，化学键越牢固D[A项，如NH4Cl等铵盐，全部由非金属元素形成，却是离子化合物。B项，如σ键的键能之所以比π键大就是因为其轨道重叠程度比π键大。C项，键能本身就是用来衡量分子稳定性的一个物理量。D项，键长越长，键能就越小，破坏化学键所需能量就越低，化学键越不稳定。]3．据报道：用激光可将置于铁室中的石墨靶上的碳原子“炸松”，再用一个射频电火花喷射出氮气，可使碳、氮原子结合成碳氮化合的薄膜，该碳氮化合物比金刚石更坚硬。则下列分析正确的是()A．该碳氮化合物呈片层状结构B．该碳氮化合物呈立体网状结构C．该碳氮化合物中C—N键键长比金刚石的C—C键键长长D．该碳氮化合物中含有分子间作用力B[因碳氮化合物硬度比金刚石还大，说明该碳氮化合物为原子晶体，是立体网状结构。与金刚石相比，C原子半径大于N原子半径，所以C—N键键长小于C—C键键长。]4．下列说法中正确的是()A．金刚石晶体中的最小碳环由6个碳原子构成B．Na2O2晶体中阴离子与阳离子数目之比为1∶1C．1molSiO2晶体中含2molSi—O键D．根据H＋H―→H2同时放出436kJ·mol－1的热量，可以说明氢原子比氢分子稳定A[由金刚石晶体结构知，最小碳环是6个碳原子构成的六元环，故A对；B中Na2O2晶体中阴、阳离子数目之比为1∶2，故B错；C中1molSiO2晶体中含4molSi—O键，故C错。]5．三氯化磷分子和氨分子的结构和空间构型相似，都是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子的叙述不正确的是()A．PCl3分子中三个共价键的键长、键能和键角都相等B．PCl3分子中P—Cl键属于极性共价键C．PCl3分子中既有σ键，又有π键D．PCl3分子中各原子都达到8电子稳定结构C[PCl3和NH3的结构相似，故三个共价键的键长、键能和键角都相等；由于P和Cl的电负性不同，故P—Cl键是极性共价键；PCl3分子中只有共价单键，所以只有σ键，无π键；磷原子最外层有5个电子，氯原子最外层有7个电子，形成PCl3后，各原子最外层均达到8电子稳定结构，故选C。]6．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷(P4)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：198P—O：360O===O：498。则反应P4(s)＋3O2(g)===P4O6(s)的反应热ΔH为()A．－1638kJ·mol－1B．＋1638kJ·mol－1C．－126kJ·mol－1D．＋126kJ·mol－1A[ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。由各物质的分子结构知1molP4含6molP—P键，3molO2含3molO===O键，1molP4O6含12molP—O键，故ΔH＝198kJ·mol－1×6＋498kJ·mol－1×3－360kJ·mol－1×12＝－1638kJ·mol－1。]7．下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种原子晶体的是()①Al2O3是两性氧化物②硬度很大③它的熔点为2045℃④几乎不溶于水⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石A．①②③B．②③④C．④⑤D．②⑤B[①指的是Al2O3的分类，⑤指的是Al2O3的种类，这两项都无法说明Al2O3是一种原子晶体。]8．碳化硅(SiC)晶体有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是()A．熔点从高到低的顺序是金刚石＞碳化硅＞晶体硅B．熔点从高到低的顺序是金刚石＞晶体硅＞碳化硅C．三种晶体中的结构单元只有金刚石是正四面体结构D．三种晶体都是原子晶体且均为电的绝缘体A[由已知碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，可知碳化硅也为原子晶体，且应有类似金刚石的正四面体结构单元。又因为影响共价键强弱的因素是原子半径，碳原子半径小于硅原子半径，所以键长长短顺序为C—C＜C—Si＜Si—Si，所以熔点顺序是金刚石＞碳化硅＞晶体硅。晶体硅是半导体，单向导电。]9．已知C3N4晶体比金刚石的硬度还大，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法错误的是()A．该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石更牢固B．该晶体中每个碳原子连接4个氮原子、每个氮原子连接3个碳原子C．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构D．该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构D[由于C3N4晶体和金刚石结构类似，C—N键键长小于C—C键键长，因此A正确；结合碳和氮原子的成单电子数和成键规律，B、C正确；由于C3N4晶体中是通过C—N共价键形成的立体网状结构，晶体中全是极性共价键，D错误。]10．下列晶体中属于原子晶体的是()A．干冰B．食盐C．胆矾D．晶体硅D[常见的原子晶体中属于非金属单质的有金刚石、晶体硅、晶体硼等，属于非金属化合物的有二氧化硅、碳化硅、氮化硅等。]11．(1)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以________相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献________个原子。(2)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—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O键能/(kJ·mol－1)356413336226318452①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____________________________________________________。②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是____________________________________________________。[解析](1)硅和金刚石结构类似，属于原子晶体，硅原子间以共价键结合。在金刚石晶胞中每个面心具有一个碳原子，晶体硅和金刚石类似，则面心位置贡献的原子为6×12＝3个。(2)①依据图表中键能数据分析，C—C键、C—H键键能大，难断裂；Si—Si键、Si—H键键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成。②SiH4稳定性小于CH4，更易生成氧化物，是因为C—H键键能大于C—O键的键能，C—H键比C—O键稳定。Si—H键键能远小于Si—O键的键能，不稳定，倾向于形成稳定性更强的Si—O键。[答案](1)共价键3(2)①C—C键和C—H键较强，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②C—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，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键12．下表为某些化学键的键能(kJ·mol－1)：键Cl—ClBr—BrI—IH—ClH—BrH—IH—H键能243193151431366298436(1)下列氢化物中，最稳定的是________。A．HClB．HBrC．HID．HF(2)1molH2在1molCl2中燃烧，生成2molHCl气体，放出热量________kJ。(3)相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，若消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收热量最多的是________。推测1molH2在足量F2中燃烧比在足量Cl2中燃烧放热________(填“多”或“少”)。[解析]稳定性是化学性质，与键能的大小有关，由于键能H—Cl键＞H—Br键＞H—I键，故推测键能H—F键＞H—Cl键，键能越大，分子越稳定，所以HF最稳定。H2＋Cl2===2HCl，断键吸收436kJ＋243kJ＝679kJ的能量，成键放出2×431＝862kJ的能量，反应共放出183kJ的能量。由此可分别算出H2和Br2、I2反应放出的能量为103kJ和9kJ，可判断出三者放出热量关系为Cl2＞Br2＞I2。[答案](1)D(2)183(3)Cl2多[能力提升练]13．三硫化四磷(P4S3)是黄绿色针状晶体，易燃、有毒，分子结构之一如图所示，已知其燃烧热ΔH＝－3677kJ·mol－1(磷元素被氧化为P4O10)，下列有关P4S3的说法中不正确的是()A．分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构B．P4S3中硫元素为－2价，磷元素为＋3价C．热化学方程式为P4S3(s)＋8O2(g)===P4O10(s)＋3SO2(g)ΔH＝－3677kJ·mol－1D．分子中存在极性键与非极性键B[因P原子最外层有5个电子，S原子最外层有6个电子，由图可知，每个P形成3个共价键，每个S形成2个共价键，5＋3＝8,6＋2＝8，即分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构，A项正确；由图可知，有1个P与3个S形成3个共价键，其他3个P分别与1个S形成1个共价键，则P4S3中P有＋3、＋1两种化合价，S为－2价，B项错误；1mol可燃物燃烧生成稳定氧化物放出的热量为燃烧热，则P4S3(s)＋8O2(g)===P4O10(s)＋3SO2(g)ΔH＝－3677kJ·mol－1，C项正确；由图可以知道，P—P之间的键为非极性键，P—S之间的键为极性键，D项正确；所以选B。]14．在高压下氮气会聚合生成高聚氮，这种高聚氮的晶体中每个氮原子都通过三个单键与其他氮原子结合并向空间发展构成立体网状结构。已知晶体中N—N键的键能为160kJ·mol－1，而N≡N的键能为942kJ·mol－1。则下列有关说法不正确的是()A．键能越大说明化学键越牢固，所构成物质越稳定B．高聚氮晶体属于原子晶体C．高聚氮晶体中n(N)∶n(N—N)＝1∶3D．用作炸药或高能材料可能是高聚氮潜在的应用C[高聚氮晶体中原子间以共价键结合成空间网状结构，所以高聚氮为原子晶体；晶体中每个氮原子与三个氮原子成键，而每个N—N键为两个氮原子共有，所以高聚氮晶体中n(N)∶n(N—N)＝2∶3；高聚氮晶体反应时能放出大量的热，并且生成氮气，体积剧烈膨胀，可能用作炸药或高能材料。]15．金刚砂(SiC)与金刚石具有相似的晶体结构(如图所示)，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答：(1)金刚砂属于________晶体。(2)在金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合______个碳原子，其中键角是________。(3)金刚砂的结构中含有共价键形成的原子环，其中最小的环上有________个硅原子。[解析]由于金刚砂的晶体构型是空间网状结构，碳原子、硅原子交替以共价键相结合，故金刚砂是原子晶体；硅和碳电子层结构相似，成键方式相同，硅原子周围有4个碳原子，键角109.5°；组成六元环中，有3个碳原子、3个硅原子。[答案](1)原子(2)4109.5°(3)316．二氧化硅晶体是立体的网状结构，其晶体结构模型如图。请认真观察该模型后回答下列问题：(1)二氧化硅晶体中最小环上有________个原子，晶体结构中存在以________原子为中心、________原子为顶点的正四面体结构。(2)晶体中存在的作用力有________(填字母，下同)。A．共价键B．离子键C．配位键D．金属键(3)美国LawreceLiremore国家实验室(LLNL)的V.Lota.C.S.Yoo和Cynn成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的原子晶体，