【高中化学】共价键的键参数 2022-2023学年高二化学同步课件（人教版2019选择性必修2）

第2课时键参数第一节共价键本节课内容从定量的角度来研究共价键，键能和键长可以用来描述键的强弱，键角可以用来描述分子的空间结构。教材直接给出键能和键长的概念，并很简洁地用表格形式列出了某些共价键的锁键能和键长，表格中的这些参数对分子性质是有影响的，教材通过"思考与讨论"中的具体问题让学生运用这些键参数解释对分子性质的影响。化学键的键长与键能是相关的，教材列举实例说明了它们的相关性。教材中的表2-1和表2-2的信息是比较多的，教学中可以利用。例如，可以比较同主族元素单质中各物质的键长和键能的差异;可以比较同种元素形成的单键、双键和三键的键长和键能的差异;可以比较同主族元素的氢化物的键长和键能的差异;等等。再如，在《化学反应原理》模块中，介绍有关化学反应的能量变化时，用到了键能数据，但在本节中没有列举具体例子来说明键能数据的应用，只说明了从键能数据表里查出相关化学键的键能，通过计算相关物质的键能变化可知化学反应的热效应。教学时，可以增加一些利用表2-1的数据进行计算的具体例子。键角是描述分子空间结构的重要参数。本节教材的最后句话∶"键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得"。既表达了键长和键角的数据可由实验获得，又为教材后续介绍晶体的X射线衍射实验打下伏笔。新教材分析：课标要求：1.了解共价键键参数的含义，能用键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。2.通过认识共价键的键参数对物质性质的影响，探析微观结构对宏观性质的影响。情景素材CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH我们如何用化学语言来描述不同分子的空间结构和稳定性？1.键能→指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。说明：二、键参数——键能、键长与键角键能越大，化学键越牢固，分子越稳定。②键能可以通过实验测定，更多是推算获得的（如盖斯定律）①键能通常是298.15K、101kPa条件下的标准值，单位：kJ•mol-1。P37共价键键能（kJ/mol）CH4

→·CH3

＋H·439.3CH3·→:CH2＋H·442CH2:→:CH＋H·442·:CH→·C·＋H·338.6···键能的理解断开CH4中的四个C-H键，所需的能量并不相同，因此CH4中C-H键能取的是其平均值。小技巧1.键能→指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。说明：二、键参数——键能、键长与键角③同样的共价键在不同的分子中键能也略有区别，

如甲烷中的C-H键和乙烯中C-H键键能不严格相等键能越大，化学键越牢固，分子越稳定。②键能可以通过实验测定，更多是推算获得的（如盖斯定律）①键能通常是298.15K、101kPa条件下的标准值，单位：kJ•mol-1。P37平均值P37表2-1某些共价键的键能该表中的C—H键能是更多分子中的C—H键能的平均值。P37表2-1某些共价键的键能讨论1：碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键之间键能关系？σ键键能＞π键键能碳碳单键＜碳碳双键＜

碳碳三键(且不存在倍数关系)讨论2：氮氮单键、氮氮双键和氮氮三键之间键能关系？氮氮单键＜氮氮双键＜

氮氮三键

(且不存在倍数关系)σ键键能＜π键键能特殊分析数据，有何结论？P37表2-1某些共价键的键能分析数据，有何结论？解题规律相同原子间的键能：①单键＜双键＜三键②σ键＞π键Cl2Br2I2P37表2-1某些共价键的键能分析数据，有何结论？特殊卤素单质键能：＞

＞卤素氢化物键能：F2键能反常低从上到下逐渐减小第二周期氢化物键能：从左至右整体增大，C和N反常

P37表2-1某些共价键的键能分析数据，有何结论？(1)同种类型的键，成键原子半径越小，键能越大特殊(2)氢化物键能：①同周期从左到右递增(C和N反常）②同主族从上到下递减（1）判断共价键的稳定性键能越大,断开化学键需要吸收的能量越多,化学键越稳定。（2）判断分子的稳定性结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越稳定。（3）判断化学反应中的能量变化ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和3.键能的应用(1)试利用P37表2-1中的数据进行计算，1molH2分别跟1molCl2、1molBr2(蒸气)反应，分别形成2molHCl和2molHBr，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？【思考与讨论】P38H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝436.0kJ/mol＋242.7kJ/mol－2×431.8kJ/mol＝-184.9kJ/molH2(g)＋Br2(g)

=2HBr(g)ΔH＝436.0kJ/mol＋193.7kJ/mol－2×366kJ/mol＝－102.3kJ/mol→由计算结果可知：生成2molHCl比生成2molHBr释放的能量多。→H—Br的键能比H—Cl的键能小，说明H—Br比H—Cl容易断裂，所以HBr分子更容易发生热分解生成相应的单质。(2)N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一化学事实。(利用课本P37表2-1的相应数据分析)由于N≡N、O=O、F-F的键能依次减小，同时N-H、O-H、F-H键键能依次增大。即旧键易断裂，新键形成后很稳定。故N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。键N≡NO=OF-FN-HO-HF-H键能（kJ/mol）946497.3157390.8462.8568【思考与讨论】P38提示

键能数据表明，N≡N的键能大于N—N的键能的三倍，N=N的键能大于N—N的键能的两倍；而C≡C的键能却小于C—C的键能的三倍，C=C的键能小于C—C的键能的两倍，说明乙烯和乙炔中的π键不牢固，易发生加成反应，而N2分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应。(3)查阅课本P37表2-1的相应数据，可知N—N、N=N和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∶1.77∶2.34。如何用这些数据理解氮分子不容易发生加成反应而乙烯和乙炔容易发生加成反应？【思考与讨论】一般地，σ键比π键更稳定，但N2例外(1)共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定()(2)N—H的键能是很多分子中的N—H的键能的平均值()(3)O—H的键能是指在298.15K、100kPa下，1mol气态分子中1molO—H解离成气态原子所吸收的能量()(4)C=C的键能等于C—C的键能的2倍()(5)σ键一定比π键牢固()√√√××规律：C≡C、C=C的

σ键键能＞π键键能

特例：N≡N、N=N的σ键键能＜π键键能解题规律：键能越大→共价键越牢固→分子越稳定1.判断正误应用体验2.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N2的化学性质很稳定B.稀有气体一般难发生化学反应C.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱D.F2比O2更容易与H2反应B应用体验3.对比以下几个反应式：Cl＋Cl―→Cl2

ΔH1＝－247kJ·mol－1；O＋O―→O2

ΔH2＝－493kJ·mol－1；N＋N―→N2

ΔH3＝－946kJ·mol－1。可以得出的结论是A.在常温下氮气比氧气和氯气稳定

B.氮、氧和氯的单质常温下为气体C.氮、氧和氯都是双原子分子

D.氮气、氧气和氯气的密度不同A应用体验4.某些化学键的键能(kJ·mol－1)如表所示：化学键H—HCl—ClBr—BrI—IH—ClH—BrH—I键能436242.7193.7152.7431.8366298.7(1)1molH2在2molCl2中燃烧，放出热量

kJ。184.9(2)在一定条件下，1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是

(填字母)。a.Cl2＞Br2＞I2

b.I2＞Br2＞Cl2

c.Br2＞I2＞Cl2预测1molH2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热

(填“多”或“少”)。a多应用体验2.键长二、键参数——键能、键长与键角共价半径：相同原子的共价键键长的一半称为共价半径→构成共价键的两个原子的核间距。成键原子的半径越小，键长越短P39分子中的原子始终处于不断振动之中，键长只是振动着的原子处于平衡位置时的核间距。二、键参数——键能、键长与键角单位：pm（1pm＝10-12m）Cl2中Cl-Cl键长2.键长→构成共价键的两个原子的核间距。P38请找出数据中的规律。键键长pmH-F92H-Cl127H-Br142H-I161①同种类型的共价键，成键原子的半径越小，键长越小。键长规律P38请找出数据中的规律。①同种类型的共价键，成键原子的半径越小，键长越小。键长规律②成键原子相同的共价键的键长:单键键长＞双键键长＞三键键长键键能（kJ·mol-1）键长pm键键能（kJ·mol-1）键长pmF-F157141H-F56892Cl-Cl242.7198H-Cl431.8127Br-Br193.7228H-Br366142I-I152.7267H-I298.7161C-C347.7154C≡C812120C=C615133某些共价键的键能和键长请找出数据中的规律。③通常，键长越短,键能越大规律：小结①同种类型的共价键，成键原子的半径越小，键长越小。②成键原子相同的共价键，键数越多，键能越大，键长越短。键长:单键键长＞双键键长＞三键键长键能:单键的键能＜双键的键能＜三键的键能解题规律：键长越短→键能越大→键越牢固→分子越稳定F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律，为什么？想一想键键能（kJ·mol-1）键长pmF-F157141Cl-Cl242.7198Br-Br193.7228I-I152.7267F原子半径很小，因此F-F键的键长短，但也是由于F—F的键长短，两个F原子形成共价键时，原子核之间的距离小，排斥力大，因此键能小,化学性质很活泼。键长的应用（1）键长越小,一般键能越大,共价键越稳定,含该共价键的分子越稳定。（2）键长的比较方法①根据成键原子的原子半径比较。

同类型的共价键,原子半径越小,键长越小。如键长：H－I>H－Cl>H－F；Si－Si>Si－C>C－C②根据共用电子对数比较.

相同的两个原子间形成共价键时,单键键长>双键键长>三键键长。如键长：C－C>C=C>C≡C原子半径：Cl＜Br＜I键长：H-Cl＜H-Br＜H-I键能：H-Cl＞H-Br＞H-I所以，在相同的温度下，HCl最稳定，HI最不稳定。如何解释HCl、HBr和HI的稳定性的差异1.二氯化二硫(S2Cl2)，非平面结构，常温下是一种黄红色液体，有刺激性恶臭，熔点：－80℃，沸点：137.1℃。下列对于S2Cl2叙述正确的是A.二氯化二硫的电子式为B.分子中既有极性键又有非极性键C.分子中S—Cl的键长大于S—S的键长D.分子中S—Cl的键能小于S—S的键能B应用体验2.下列说法正确的是A.在分子中，两个原子间的距离叫键长B.非极性键的键能大于极性键的键能C.键能越大，表示该分子越容易受热分解D.H—Cl的键能为431kJ·mol－1，H—I的键能为297kJ·mol－1，

这可说明HCl分子比HI分子稳定应用体验D应用体验3.下表是从实验中测得的不同物质中的键长和键能数据：O—OO2键长/(10－12m)149128121112键能/(kJ·mol－1)xya＝494b＝628其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导键能大小的顺序是b>a>y>x，该规律性是A.成键时，电子数越多，键能越大

B.键长越短，键能越大C.成键所用的电子数越少，键能越小

D.成键时电子对越偏移，键能越大B3.键角二、键参数——键能、键长与键角→在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。CH4

109°28′正四面体形键角决定分子的空间构型H2O约为105°NH3

约为107°V形(角形)三角锥形CO2

180°直线形分子的空间结构键角实例正四面体形_________平面形_____三角锥形V形(角形)_____直线形_____109°28′120°105°180°一些典型分子的键角107°CH4、CCl4苯、乙烯、BF3等NH3PH3PCl3H2OH2SSO2CO2、CS2、CH≡CH3.键角二、键参数——键能、键长与键角→在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。键角决定分子的空间构型→键角是描述分子立体结构的重要参数，分子的许多性质与键角有关。→键角一定，表明共价键具有方向性。讨论.如图白磷和甲烷均为正四面体结构它们的键角是否相同，为什么？提示不同，白磷分子的键角是指P—P之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指C—H的夹角，为109°28′。键能键长共价键的稳定性小结

一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。键角分子的空间结构决定分子的性质键参数决定决定注：键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。小结：共价键强弱的判断(1)由原子半径和共用电子对数判断:成键原子的原子半径越小,两原子间共用电子对数越多,则一般共价键越牢固,含有该共价键的分子越稳定。(2)由键能判断:共价键的键能越大,共价键越牢固,破坏共价键消耗的能量越多。(3)由键长判断:共价键的键长越小,共价键越牢固,破坏共价键消耗的能量越多。(4)由电负性判断:元素的电负性越大,该元素的原子对共用电子对的吸引力越大,形成的共价键一般越稳定。特别提醒:由分子构成的物质,其熔、沸点与共价键的键能和键长无关,

而分子的稳定性由键长和键能大小决定。(1)分子中通常键能越大，键长越短，分子越稳定(

)(2)键角是描述分子空间结构的重要参数(

)(3)键长H—I＞H—Br＞H—Cl；C—C＞C==C＞C≡C(

)判断正误√√√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.乙烯分子中任意两个键的夹角约为120°B.因为H—O的键能小于H—F的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱C.H—F的键长是H—X(X＝F、Cl、Br、I)中最长的D.碳碳三键和碳碳双键的键能分别是单键键能的3倍和2倍A2.关于键长、键能和键角，下列说法错误的是A.键角是描述分子空间结构的重要参数B.键长是形成共价键的两原子间的核间距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C3.下列说法正确的是A.分子的结构是由键角决定的B.共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定C.CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X的键长、键角均相等D.NH3分子中两个N—H的