2017-2018学年人教版选修3第2章第1节共价键

1、第 2 课时共价键的键参数与等电子原理目标定位 1.知道键能、 键长、键角等键参数的概念，能用键参数说明简单分子的某些性质。2.知道等电子原理的含义，学会等电子体的判断和应用。一、共价键参数1 键能(1)键能是气态基态原子形成 11_mol 化学键释放的最低能量。键能的单位是kJ mol 。如，形成 1molH H 键释放的最低能量为 436.0kJ，即 H H 键的键能为 436.0kJ mol 1。(2)根据下表中的H X 键的键能回答下列问题：共价键H FH ClH BrH I键能 /kJ mol 1568431.8366298.7若使2molH Cl键断裂为气态原子，则发生的能量变化是

2、吸收863.6_kJ 的能量。表中共价键最难断裂的是H F，最易断裂的是H I。由表中键能大小数据说明键能与分子稳定性的关系：HF 、HCl 、HBr 、HI 的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即 HF 分子很稳定， 最难分解， HI 分子最不稳定， 易分解。2 键长(1)键长是指形成共价键的两个原子之间的核间距，因此原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。(2)键长与共价键的稳定性之间的关系：共价键的键长越短，往往键能越大，这表明共价键越稳定，反之亦然。(3)下列三种分子中：H 2、 Cl 2、 Br 2，共价键的键长最长的是，键能最大的是。3 键角(1)键角是

3、指在多原子分子中，两个共价键之间的夹角。在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角决定着共价分子的立体构型。(2)根据立体构型填写下列分子的键角分子立体构型键角实例正四面体形10928CH 4、 CCl 4平面形120苯、乙烯、 BF 3 等三角锥形107NH 3V 形(角形 )105 H2O直线形180CO2、CS2、 CH CH共价键参数1 N H 键键能的含义是()A 由 N 和 H 形成 1molNH 3 所放出的能量B 把 1molNH 3 中的共价键全部拆开所吸收的热量C拆开约6.02 1023 个 N H 键所吸收的热量D形成 1 个 N H 键所放出的热量答案

4、C解析N H 键的键能是指形成1 mol N H 键放出的能量或拆开1 mol N H 键所吸收的能量，不是指形成1 个 N H 键释放的能量。 1 mol NH 3 中含有 3 mol N H 键，拆开 1 mol NH 3或形成 1 mol NH 3 吸收或放出的能量应是1 mol N H 键键能的3 倍。2实验测得四种结构相似的单质分子的键能、键长的数据如下：A AB BC CD D 10a0.74c1.98键长 /10 m键能 /kJ mol 1193b151d已知 D2 分子的稳定性大于A 2，则 a_ ；d_ ；比较a、 c 的大小 _ ；比较 b、 d 的大小 _。答案1.981

5、93ad解析结构相似的单质分子中，键长越短，键能越大，分子越稳定。二、等电子原理1比较 N2 和 CO 的结构、性质，填写下表空格：分子N2CO原子数22结构电子数1414价电子数1010立体构型直线形直线形沸点 / 195.81 191.49性质熔点 / 210.00 205.05液体密度 /g cm 30.7960.7932.分析比较 N2 和 CO 的结构和性质，得出的结论是CO 分子和 N 2 分子具有相同的原子总数、相同的价电子数，其性质相近。3等电子原理是指原子总数相同、 价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质 (主要是物理性质 )是相近的。满足等电子原理的分子互

6、称为等电子体。归纳总结等电子体的理解(1)等电子体判断方法：原子总数相同和价电子总数相同的分子。(2)等电子体应用：等电子体的许多性质是相近的，立体构型是相同的。利用等电子体可以： 判断一些简单分子或离子的立体构型。 利用等电子体在性质上的相似性制造新材料。 利用等电子原理针对某物质找等电子体。(3)常见的等电子体类型实例空间构型双原子 10 电子的等电子体N2、CO、 NO 、 C22、CN 直线形三原子 16 电子的等电子体直线形CO2、 CS2、 N2ONO2、 N3 、 BeCl2(g)三原子 18 电子的等电子体NO 2、 O3、 SO2V 形四原子 24 电子的等电子体NO 3 、

7、 CO32、 BO33 、CS32 、 BF3、 SO3 (g)平面三角形五原子 32 电子的等电子体SiF4、 CCl 4、 BF 4、 SO42 、 PO43正四面体形3 1919 年， Langmuir 提出等电子原理：原子总数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。(1) 根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是_ 和_； _和 _。(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子总数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO 2互

8、为等电子体的分子有_、_。答案(1)N 2 CO CO2N2O (2)SO 2 O3解析(1) 仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N 、 O、 F 组成的共价分子，如： N 2与 CO 电子总数均为14，CO2 与 N2 O 电子总数均为22。(2)依题意，只要原子总数相同，价电子总数也相同，即可互称为等电子体，NO2为三原子，其价电子总数为(5 6 2 1) 18， SO2、 O3 也为三原子，价电子总数均为6 318。4依据等电子原理在下表中填出相应的化学式。CH 422CO3C2O42N2NH 4N2H6NO2答案(从上到下，从左到右 )C2H 6 NO3CO 2N2O4CO解析通

9、过对 CH 4 和 NH 4的比较可知，由于C 的原子序数比N 的原子序数小 1，所以 C 原子的电子数与 N 的电子数相等， 因此只要 C、N 原子数相等且其他元素种类和原子总数相同和 C2 H6。即符合题意，不要忘了所带的电荷数。如N2H 621共价键的三个键参数，键长、键能可用来判断共价键的稳定性，键角可用于判断分子的立体构型。2等电子体原子总数相同，价电子总数相同，但组成原子的核外电子总数不一定相同。1下列说法不正确的是()A 键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂B 成键的两原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定C破坏化学键时消耗能量，而形成化学键时释放能量D键能、键长只能定

10、性地分析化学键的强弱答案A解析键能越大，断开该键所需的能量越多，化学键越牢固，性质越稳定，故A 错误； B、C、D 均正确。2根据 键的成键特征，判断C=C 键的键能和 C C 键的键能的关系是()A 双键的键能等于单键的键能的2 倍B 双键的键能大于单键的键能的2 倍C双键的键能小于单键的键能的2 倍D无法确定答案C解析根据碳碳双键中含有1 个 键，由于 键电子云重叠程度小，不如键稳定，所以双键的键能小于单键键能的2 倍，选项 C 正确。3下列说法中能说明BF 3 分子中的4 个原子位于同一平面的是()A 任意两个B F 键间的夹角相等B 3 个 B F 键键能相等C3 个 B F 键键长相

11、等D任意两个B F 键间的夹角为120 答案D解析键参数中，键能和键长是用于判断共价键稳定性的依据，而键角是判断分子立体构型的依据。任意两个B F 键间的夹角均为120时，正好构成一个以B 原子为中心的平面结构，因此 4 个原子共平面。4下列物质属于等电子体的一组是()ACH4和 NH4BB 3H 6N3 和 C8H8CF和 MgDH2O 和 CH4答案A解析等电子体要具备两个条件：一是微粒的原子总数相同，二是微粒的价电子总数相同。分析可知 A 项正确， C 项中 F和 Mg 的价电子总数不同，B、 D 项中的原子总数不相同。5P 元素的价电子排布为 3s23p3 ，P 与 Cl 形成的化合物

12、有PCl 3、PCl 5，对此判断正确的是 ()A 磷原子最外层有三个未成对电子，故只能结合三个氯原子形成PCl 3B PCl 3 分子中的P Cl 键含有 键CPCl 5 分子中的P Cl 键都是 键D磷原子最外层有三个未成对电子，但是能形成PCl 5，说明传统的价键理论存在缺陷答案D解析 PCl 3 的电子式为,P Cl 键都是 键。 PCl 5 分子中有5 个 PCl 键，这违背了传统价键理论饱和性原则，说明传统价键理论不能解释PCl 5 的结构， 即传统价键理论存在缺陷。6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 HCOSi SiSi HSi O键能3

13、56413336226318452 1kJ mol回答下列问题：(1)通常条件下，比较CH4 和 SiH 4 的稳定性强弱：_ 。(2) 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_ 。(3)SiH 4 的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是_ 。答案(1) CH 4 比 SiH 4 稳定(2)C C 键和 C H 键较强， 所形成的烷烃稳定， 而硅烷中 Si Si 键和 SiH 键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成(3)C H 键的键能大于C O 键， C H 键比 C O 键稳定，而Si H 的键能却远小于Si O键，所以Si H 键不稳定而倾向于形成

14、稳定性更强的Si O 键解析(1) 因为CH键的键能大于Si H键的键能，所以CH4比SiH4 稳定。(2)C C 键和 C H 键的键能比Si H 键和 Si Si 键都大，因此烷烃比较稳定，而硅烷中 Si 键和 Si H 键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。(3)C H 键的键能大于C O 键， C H 键比 CO 键稳定，而Si H 键的键能却远小于 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。SiSi基础过关 题组一共价键参数及其应用1关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是()A 键角是描述分子立体构型的重要参数B 键长的大小与成键原子的半径和成键数目

15、有关C键能越大，键长越长，共价化合物越稳定D键角的大小与键长、键能的大小无关答案C解析键能越大，键长越短，共价化合物越稳定。2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， 键的键能要小于键的键能答案A解析当键能越大，键长越短时，分子越稳定，故A 项正确， B 项错误；在双原子分子中没有键角， C 项错误； 键的重叠程度大于 键的，故 键的键能要大于 键的， D 项错误。3氰气的分子式为 (CN) 2，结构式为 N C CN ，性质与卤素相似。 下列叙述正确的是 ()A 分子中原子的

16、最外层均满足8 电子结构B 分子中 N C 键的键长大于C C 键的键长C分子中含有2 个 键和 4 个 键D不能和氢氧化钠溶液发生反应答案A解析(CN) 2 分子中每个 C、N 原子分别形成4 个键、 3 个键，原子的最外层均满足8 电子结构，且含有 3 个 键，4 个 键。成键原子半径越大， 键长越长， N 原子半径小于C，故 N C键比 C C 键的键长短；由 (CN) 2 与卤素性质相似，卤素能和NaOH 溶液反应，知 (CN) 2 也可以和 NaOH 溶液反应，所以 D 错误。4从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据如下：OO 键2O2数据O2O2O2 12149128121

17、112键长 /10 m键能 /kJ mol 1xyz 494w 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wzyx；该规律性是 ()A 成键的电子数越多，键能越大B 键长越长，键能越小C成键所用的电子数越少，键能越大D成键时电子对越偏移，键能越大答案B解析共用一对共用电子对形成一个共价键，所以成键电子数越多，共价键数越多，但键能不一定大， A 错误；键能越长，说明轨道的重合程度越小，越容易断裂，键能越小，B 正确；成键电子数越多，键能越大，C 错误；电子对越偏移说明极性越大，和键能没有必然关系，D 错误。题组二键能与反应热的互求方法5 已知 H H 键能为 43

18、6kJ mol 1， H N 键能为391kJmol 1，根据化学方程式N 2 高温、高压 13H2催化剂2NH 3，1molN 2 与足量 H 2 反应放出的热量为92.4kJ mol，则 NN 键的键能是 ()A 431kJ molC649kJ mol 1 1B 945.6kJ mol1D 896kJ1mol答案B解析本题与热化学反应方程式有关，N N、H H 键的断裂需要吸收能量，而NH 的形成需要放出能量，根据能量守恒可得如下关系式：Q 436kJmol 1 3 391kJmol 1 692.4kJ mol 1，解得 Q 945.6kJ mol 1。6已知 N2 O2=2NO 为吸热反

19、应，H 180kJ mol 1，其中 NN 、O=O 键的键能分别为 946kJmol 1、 498kJmol 1，则 N O 键的键能为 () 1 1A 1264kJ molB 632kJ mol1 1C316kJ molD 1624kJ mol答案B解析180kJmol 1 946kJmol 1 498kJmol 1 2E(N O)，所以 E(N O) 632kJmol 1。7化学反应可视为旧键的断裂和新键的形成过程。化学键的键能是形成化学键时释放的能量。已知白磷和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： 198PO： 360O=O： 498，则

20、反应 P4 (白磷 )3O2 =P4O6 的反应热H 为 ()1 1A 1638kJ molB 1638kJ mol 1D 126kJ mol 1C 126kJ mol答案A解析反应中的键能包括：断裂 1molP4 和 3molO 2 分子中共价键吸收的能量和形成1molP 4O6分子中共价键放出的能量。由各物质的分子结构知1molP 4 含 6molP P 键， 3molO 2 含3molO=O 键，化学反应的反应热H 反应物的总键能生成物的总键能。故H (198kJ mol 1 6 498kJmol 1 3) 360kJmol 1 12 1638kJmol 1。题组三等电子原理及应用8N

21、2 的结构可以表示为，CO 的结构可以表示为，其中椭圆框表示 键，下列说法中不正确的是 ()AN2分子与 CO分子中都含有三键B CO 分子与 N2分子中的 键并不完全相同CN 2 与 CO 互为等电子体D N 2 与 CO 的化学性质相同答案D解析从题图可以看出，N2 分子与 CO 分子中均有一个键和两个键，所以二者都含有三键， A 正确； N2 分子中的两个 键是由每个氮原子各提供两个p 轨道以 “ 肩并肩 ”的方式形成的，而 CO 分子中的一个 键是氧原子单方面提供电子对形成的，B 正确； N2与 CO 的原子总数和价电子总数均相同，为等电子体，性质相似，但并不完全相同，C 正确， D

22、错误。9已知原子总数和价电子总数相同的离子或分子结构相似，如SO3 、NO 3都是平面三角形。那么下列分子或离子中与SO24 有相似结构的是()A PCl 5B CCl 4C NF 3D N3答案B解析SO42 的价电子数为 32 个，CCl 4 的原子数为5，价电子数为 4 4 7 32，故与 SO42 有相似结构 (均为正四面体形 )； PCl5 分子中价电子数为5 7 5 40，NF3 分子中价电子数为 5 7 3 26，N 3的价电子数为 5 3 116。10通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的立体构型相同，则下列有关说法中正确的是()A CH 4

23、 和 NH4 是等电子体，键角均为60B NO 3和 CO23是等电子体，均为平面正三角形结构和 PCl 3 是等电子体，均为三角锥形结构CH 3OD B 3N3H6 和苯是等电子体， B3N3H 6 分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道答案B解析CH 4 和 NH 4为等电子体，都是正四面体结构，键角均为10928 ，A 项不正确； NO3和 CO32 是等电子体，均为平面正三角形结构，B 项正确； H 3O 和 PCl3 价电子总数不相等，不是等电子体， C 项不正确； B 3N3H6 结构与苯相似，也存在“肩并肩 ”式重叠的轨道， D 项不正确。能力提升 11下列结构图中“ ”代表原子序数

24、从 1 10的元素的原子实 (原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分 ) ，小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键。(示例：)根据各图表示的结构特点，写出上述分子的化学式：A ： _， B： _， C：_ ， D： _。答案NH 3HCNCO(NH 2)2BF 3解析A 显然是NH 3，它是一个三角锥形分子，且N 原子有一对电子未参与成键，3 个价电子用于形成 3 个单键，而与 N 原子相连的原子只有一个价电子，故只可能是 H 原子。 H CN ，这是因为：第一，它是直线形分子；第二，中间一个原子成 4 个键，所以是B 是C 原子，左边原子只有一个价电子，故为 H原子，而右边原子

25、显然是N 原子。C 是，从图可看出， 最上面的原子是键，成为羰基，左、右两边与C 相连的显然是NO 原子， 它用原子，同理与2 个价电子与C 原子形成双N 原子相连的两个只含1 个价电子的原子显然是 H 原子。 D 是 BF3，在 1 10 号元素中价电子为7 的只有 F 原子，每个F 原子各用一个价电子与中间原子形成单键，而中间一个原子只有3 个价电子，应该是 B 原子，故该分子是平面三角形的BF 3。12等电子体是指两个或两个以上的分子(或离子 ) ，它们的原子总数相同、分子 (或离子 )中价电子总数也相同。(1)SiO 23、SO3、NO 3三种粒子 _( 填“是”或“不是”)等电子体，

26、其中Si、S、N 三种基态原子的第一电离能的大小关系为_ 。(2)C 2O42 和 _是等电子体， C2O42 具有较强的还原性，它能使酸性KMnO 4 溶液褪色，Mn 原子在元素周期表中的位置是_ ，价电子排布式为 _。(3)两原子 14个电子的等电子体的共同特点是物质中都具有共价三键，请举出相应的3 个例子： _(分子或离子 )。每个分子或离子中含 _个 键， _个 键。答案 (1) 是NSSi(2)N 2O4 第四周期 B 族3d54s2(3)N 2、 CO、CN 1 2解析 (1) 三种粒子均为四原子 24价电子微粒，属于等电子体。(2)寻找 C2O42 的等电子体，首先想到将 C 替

27、换为 N ，然后凑足价电子总数，此微粒可以是N2O4。(3)两原子 14 个电子的微粒首先应想到 N 2，然后以 N2 为基础，尝试替换为C 原子和 O 原子，使价电子总数相等即可。13已知键能、键长部分数据如下表：共价键Cl ClBr BrI IH FH ClH BrH IH O键能242.7193.7152.7568431.8366298.7462.81)(kJ mol键长 (pm)19822826796共价键C CC=CC CC HN HN=OOOO=O键能347.7615812413.4390.8607142497.31)(kJ mol键长 (pm)154133120109101(1)

28、下列推断正确的是_( 填字母，下同 )。A 稳定性： HFHClHBrHIB 氧化性： I2Br 2 Cl 2C沸点： H2ONH 3D还原性： HIHBrHClHF(2)下列有关推断正确的是_。A 同种元素形成的共价键，稳定性：三键双键 单键B 同种元素形成双键键能一定小于单键的2 倍C键长越短，键能一定越大D氢化物的键能越大，其稳定性一定越强(3)在相同条件下，将乙烯、乙炔以同速率通入等体积同浓度的溴的四氯化碳溶液中，下列观察到的现象正确的是_。A 前者和后者同时褪色B 前者后褪色，后者先褪色C前者先褪色，后者后褪色D无法判断(4)在HX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)C(4)HFHI大于解析(1) 根据表中数据，同主族气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，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