高中化学试题深度剖析与详解59
1、关于化学键理论在物质性质解释中的应用，以下选项中无法通过键能数据得到合理解释的是( )
A.化学稳定性比较：CH4的稳定性强于SiH4
B．化学键长度比较：C==O键的长度小于C—O键
C．物理性质差异：CO2的熔点低于SiO2
D．材料硬度差异：金刚石的硬度高于晶体硅
答案：C。
解析：
甲烷与硅烷同属分子晶体，尽管两者化学组成相似，但由于碳原子与氢原子形成的C—H键具有更短的键长和更高的键能，相较之下硅原子与氢原子形成的Si—H键则表现出较长的键长和较低的键能，这一差异导致甲烷分子比硅烷分子更为稳定。
在比较C==O与C—O这两种化学键的长度时，由于C==O键具有更高的键能，其键长必然相对较短；而C—O键的键能较低，因此其键长相对较长。
二氧化碳作为一种分子晶体，其熔点主要由分子间作用力决定；而二氧化硅则是一种共价晶体，其熔点则由共价键的强度决定。由于共价键的强度远高于分子间作用力，因此二氧化硅的熔点显著高于二氧化碳。
金刚石与晶体硅均属于共价晶体，但由于碳原子之间形成的C—C键具有更短的键长和更高的键能，而硅原子之间形成的Si—Si键则具有较长的键长和较低的键能，因此金刚石表现出比晶体硅更高的硬度。
2、二茂铁分子作为一类特殊的金属有机配合物，被广泛应用于燃料油添加剂、燃烧效率提升、烟气去除以及导弹和卫星涂料等领域。其独特的分子结构如图所示，以下陈述中正确的是( )
答案：C。
解析：
二茂铁属于配位化合物，其中亚铁离子与环戊二烯离子之间通过配位键相结合，而非离子键。亚铁离子提供空轨道，环戊二烯分子失去一个氢离子后形成含有5个2p原子轨道和6个电子的大л键，这些轨道相互配位，形成稳定的配位键。
在一个环戊二烯分子中，存在5个C—Cσ键和6个C—Hσ键，共计11个σ键。因此，1摩尔环戊二烯中包含的σ键数目为11NA。
环戊二烯分子中的碳原子之间还存在π键。
在化学变化中，原子失去电子的顺序遵循能层和能级的规则，从外层向内层依次失去电子。铁原子失去4s能级上的两个电子后，形成亚铁离子：
3、硼氢化钠(NaBH4)在催化剂的作用下与水反应生成氢气的微观过程如图所示。以下陈述中正确的是( )
答案：D。
解析：
根据图中所示信息，硼氢化钠与水在催化剂的作用下反应生成氢气的总反应式为：
过程①中，B—H键断裂，形成BH3分子，随后氢原子结合形成H—H键，最终生成氢气分子；过程②中，BH3中的B—H键和水分子中的O—H键断裂，两个氢原子结合形成氢气分子；过程③中，BH2OH中的B—H键和水分子中的O—H键断裂，同时还有两个B—H键发生相同反应；过程④中，水分子中的O—H键断裂，氢原子结合形成氢气分子。
NaBH4是一种离子化合物，其中阴、阳离子之间通过离子键结合，而原子团内部的B—H键则通过极性共价键结合。
B原子的半径大于O原子的半径，因此B—H键的键长比O—H键的键长更长。
在上述反应过程中，仅发生共价键的断裂，而没有共价键的形成。
根据上述分析，如果用D2O代替H2O，过程①中氢原子来自含有B的阴离子，生成H2，过程②、③中氢原子分别来自水分子和含有B的粒子，生成HD，过程④中氢原子来自水，生成D2。
云水散人