键能、键长、键角及其应用知识点

键能及其应用：在标准状况下，将1mol气态分子AB（g）解离为气态原子A（g），B（g）所需的能量，用符号E表示，单位为kJ.mol^-1。键能的数值通常用该温度下该反应的标准摩尔反应焓变表示，如不指明温度，应为298.15K。键能越大，本身能量就越低，键能越小，本身能量越高。
键长及其应用：两个成键原子A和B的平均核间距离。是了解分子结构的基本构型参数，也是了解化学键强弱和性质的参数。可以由实验测量得到。键长是分子结构的重要参数之一,它对于讨论化学键的性质,研究物质的微观结构以及阐明微观结构与宏观性能之间的关系等方面都具有重要作用。
键角及其应用：键角是指在分子中，一个原子与其他两个原子形成的两个化学键之间的夹角叫做键角。键角是反映分子空间结构的重要因素之一。从原则上说，键角可以用量子力学近似方法计算出来，但对复杂分子，但实际上键角还是通过光谱、衍射等结构实验测定的。键角是共价键方向性的反映，与分子的形状（空间构型）有密切联系。例如，水分子中两个H—O键之间的夹角是104.5°，这就决定了水分子的角形结构。

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下列说法中正确的是( )

A . 分子中键能越大，键长越短，则分子越稳定 B . 只有非金属原子之间才能形成共价键 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463kJ·mol^－¹ ，即18g水分解生成H₂和O₂时，放出能量为(2×463)kJ

从能量的角度看，断开化学键要，形成化学键要．化学反应是释放能量还是吸收能量取决于，当反应物的总能量高于生成物时，该反应为反应；当反应物的总能量低于生成物时，该反应为反应．

已知H—H键能为436 kJ·mol^-1,N—H键能为391 kJ·mol^-1,根据化学方程式:N₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol^-1,则N≡N键的键能是(　　)

A . 431 kJ·mol^-1 B . 946 kJ·mol^-1 C . 649 kJ·mol^-1 D . 896 kJ·mol^-1

醋酸乙烯(CH₃COOCH=CH₂)是一种重要的有机化工原料，以二甲醚(CH₃OCH₃)与合成气(CO、H₂)为原料，醋酸锂、碘甲烷等为催化剂，在高压反应釜中一步合成醋酸乙烯及醋酸。

回答下列问题：

（1）常温下，将浓度均为a mol/L的醋酸锂溶液和醋酸溶液等体积混合，测得混合液的pH=b，则混合液中c(CH₃COO^-)=mol/L( 列出计算式即可)。
（2）合成二甲醚：
Ⅰ.2H₂(g)+CO(g)=CH₃OH(g) ΔH₁=-91.8kJ/mol；
Ⅱ.2CH₃OH(g)=CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) ΔH₂=-23.5 kJ/mol；
Ⅲ.CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g) ΔH₃=-41.3 kJ/mol.
已知：H-H 的键能为436kJ/mol，C=O的键能为803kJ/mol，H-O的键能为464kJ/mol，则C≡O的键能为kJ/mol.
（3）二甲醚(DME)与合成气一步法合成醋酸乙烯(VAC)的反应方程式为2CH₃OCH₃(g)+4CO(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃COOCH=CH₂(g)+2CH₃COOH(g)，T℃时，向2L恒容密闭反应釜中加入0.2 molCH₃OCH₃、0.4 molCO、0.1molH₂发生上述反应，10min达到化学平衡，测得VAC的物质的量分数为10%。
①0~10min内，用CO浓度变化表示的平均反应速率v(CO)=；该温度下，该反应的平衡常数K=。
②下列能说明该反应达到平衡状态的是(填选项字母)。
A．V_正(DME)=v_逆(H₂)≠0
B.混合气体的密度不再变化
C.混合气体的平均相对分子质量不再变化
D.c(CO)：c(VAC)=4：1
③如图是反应温度对二甲醚(DME)的转化率和醋酸乙烯(VAC)选择性(醋酸乙烯的选择性Svac= $\text{[math]}$ )的影响，该反应的ΔH0(填“>”“<”或“=”)；控制的最佳温度是.
④保持温度不变，向反应釜中通入氩气增大压强，则化学平衡(填“向正反应方向”“向逆反应方向"或“不”)移动。

下列说法正确的是（）

A . 在分子中，两个成键的原子间的距离叫做键长 B . H—Cl的键能为431.8 kJ/mol，H—I的键能为298.7 kJ/mol，这可以说明HCl分子比HI分子稳定 C . 含有极性键的分子一定是极性分子 D . 键能越大，表示该分子越容易受热分解

下列说法正确的是（）

A . 键角：BF₃＞CH₄＞H₂O＞NH₃ B . CO₂_、HClO、HCHO分子中一定既有σ键又有π键 C . 已知二茂铁（Fe(C₅H₅)₂）熔点是173℃(在100℃时开始升华)，沸点是249℃，不溶于水，易溶于苯等非极性溶剂。在二茂铁结构中，C₅H₅^-与Fe²^＋之间是以离子键相结合 D . 在硅酸盐中，SiO₄⁴^－四面体通过共用顶角氧离子形成一种无限长单链结构的多硅酸根如图a，其中Si原子的杂化方式与b图中S₈单质中S原子的杂化方式相同图a

图b

下列说法错误的是（）

A . 1 mol HCl分子和1 mol HF分子断键需要的能量前者小于后者 B . I₃⁺离子的几何构型为 v形，中心原子的杂化形式为 sp² C . 在NH₄⁺和[Cu(NH₃)₄]²^＋中都存在配位键 D . 向含有0.1 mol [Co(NH₃)₄Cl₂]Cl的水溶液中加入足量AgNO₃溶液只能生成0.1 mol AgCl

下列描述中正确的是（）

A . BeCl₂为V形的极性分子 B . ClO₄⁻的空间构型为正四面体形 C . P₄和CH₄都是正四面体分子且键角都为109°28′ D . H₂O和CO₃²⁻的中心原子均为sp³杂化

下列说法正确的是（）

A . BF₃和NCl₃中，每个原子的最外层都具有8电子稳定结构 B . 金刚石和石英晶体的熔点差别大的主要原因是共价键键长不同 C . NaOH熔化的过程中，既破坏了离子键又破坏了共价键 D . 常温常压下，H₂O是液态，H₂S是气态，说明H₂O的热稳定性更好

NaCl的玻恩-哈伯循环如图所示。已知：将1mol金属转变成气态原子所需的最小能量称为原子化热。下列说法错误的是（）

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A . Na(s)的原子化热为△H₁ B . Na的第一电离能为△H₃ C . Cl-Cl键的键能为△H₂ D . NaCl的晶格能为△H₅

下列说法正确的是（）

A . HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次递增 B . N₂、CO₂和CH₄都是由分子构成，它们中都存在共价键，都是共价化合物 C . BCl₃中各原子最外层均未达到8电子稳这结构 D . NaHCO₃受热分解生成Na₂CO₃、CO₂和H₂O，既破坏了离子键，也破坏了共价键

硒化物(如KCu₄Se₈)可用于太阳能电池、光传感器、热电发电与制冷等。回答下列问题：

（1）基态Se原子核外电子排布式为[Ar]。
（2） K与Cu位于同周期，金属钾的熔点比铜的低，这是因为。
（3） O、S、Se均位于元素周期表第VIA族，它们的氢化物H₂O、H₂S、H₂Se分子的键角从大到小顺序为。
（4）配合物[Cu(CH₃CN)₄]BF₄中，阴离子的空间构型为，配合离子中与Cu(Ⅱ)形成配位键的原子是，配体中碳原子的杂化方式是。
（5） TMTSF( )中共价键的类型是，每个分子中含个σ键。
（6） Cu、Sb、Se组成的热电材料，其晶胞结构如图所示，a=b=566pm，c=1128pm，该晶体的密度为(列出计算表达式)g·cm^-3。

乙烯是一种重要的化工原料，可由乙烷为原料制取，回答下列问题。

（1）传统的热裂解法和现代的氧化裂解法的热化学方程式如下：
①C₂H₆(g)=C₂H₄(g)+H₂(g) ΔH₁=+136kJ·mol^-1

②C₂H₆(g)+ $\text{[math]}$ O₂(g)=C₂H₄(g)+H₂O(g) ΔH₂=-110kJ·mol^-1

已知反应相关的部分化学键键能数据如下：

化学键

H-H(g)

H-O(g)

O=O

键能(kJ·mol^-1)

436

x

496

由此计算x=，通过比较ΔH₁和ΔH₂ ，说明和热裂解法相比，氧化裂解法的优点是(任写一点)。
（2）乙烷的氧化裂解反应产物中除了C₂H₄外，还存在CH₄、CO、CO₂等副产物(副反应均为放热反应)，图甲为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响。乙烷的转化率随温度的升高而升高的原因是，反应的最佳温度为(填序号)。
A.700℃ B.750℃ C.850℃ D.900℃

[乙烯选择性= $\text{[math]}$ ；乙烯收率=乙烷转化率×乙烯选择性]
（3）烃类氧化反应中，氧气含量低会导致反应产生积炭堵塞反应管。图乙为 $\text{[math]}$ 的值对乙烷氧化裂解反应性能的影响。判断乙烷氧化裂解过程中 $\text{[math]}$ 的最佳值是，判断的理由是。
（4）工业上，保持体系总压恒定为100kPa的条件下进行该反应，通常在乙烷和氧气的混合气体中掺混惰性气体(惰性气体的体积分数为70%)，掺混惰性气体的目的是。反应达平衡时，各组分的体积分数如下表：

组分

C₂H₆

O₂

C₂H₄

H₂O

其他物质

体积分数/%

2.4

1.0

12

15

69.6

计算该温度下的平衡常数：K_p=(用平衡分压代替平衡浓度，平衡分压=总压×体积分数)。

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π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

据预测，到2040年我国煤炭消费仍将占能源结构的三分之一左右。H₂S在催化活性炭(AC)表面的迁移，对煤的清洁和综合应用起了很大的促进作用，其机理如图所示，其中ad表示物质的吸附状态。下列有关叙述错误的是( )

A . 图中阴影部分表示H₂S分子的吸附与解离，解离过程消耗能量 B . H₂S中H-S 的键能小于H₂O中H-O键的键能 C . H₂S和H₂O具有相同的分子结构，则H₂S中H-S-H的键角小于H₂O中H-O-H键的键角 D . 图中反应过程中只有H-S键的断裂，没有H-S键的形成

六氟化硫分子呈正八面体结构(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起强温室效应，下列有关六氟化硫的推测正确的是( )

A . 六氟化硫中各原子均为8电子稳定结构 B . 六氟化硫易燃烧生成二氧化硫 C . 六氟化硫分子中含极性键、非极性键 D . S-F键是σ键，且键长键能都相等

下列说法中，正确的是( )

A . 共价晶体中，共价键的键长越短，键能越大，熔点就越高 B . 碘单质升华时，分子中I-I键发生断裂 C . 分子晶体中，共价键的键能越大，该物质的熔、沸点就越高 D . 分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定

如表为元素周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

请回答下列问题：

（1）元素②形成的含氧酸中，酸根离子呈正三角形的酸是(填化学式)。
（2）元素②③⑧的第一电离能由大到小的顺序是(填元素符号)。
（3）元素④⑥⑦的简单气态氢化物中最稳定的是(填化学式)，元素⑤⑧的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式为。
（4）写出元素⑨的基态原子的价电子排布式：。
（5）将元素⑩的无水硫酸盐溶解于水中，溶液呈蓝色，是因为生成了一种呈蓝色的配合离子，写出该配合离子的结构简式(必须将配位键表示出来)。
（6）元素①和②③形成的：二元共价化合物中，分子呈三角锥形的化合物为(填化学式)；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物有(填化学式，写一种)。

下列比较大小错误的是（）

A . 热稳定性： $\text{[math]}$ B . 键角： $\text{[math]}$ C . 沸点：正丁烷<异戊烷 D . 沸点： $\text{[math]}$

下列说法正确的是（）

A . NCl₃常用于漂白，是由极性键构成的非极性分子 B . 氮族元素气态氢化物NH₃、PH₃、AsH₃的键角逐渐减小 C . CH₃Cl分子和COCl₂分子中，中心C原子均采用sp³杂化 D . 元素M的基态原子的核外电子排布式为 $\text{[math]}$ ， M是一种过渡元素

组分	C₂H₆	O₂	C₂H₄	H₂O	其他物质
体积分数/%	2.4	1.0	12	15	69.6

化学键	H-H(g)	H-O(g)	O=O
键能(kJ·mol^-1)	436	x	496

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