2024-2025学年新教材高中化学第2章微粒间相互作用与物质性质第1节共价键模型第2课时共价键的键参数课件鲁科版选择性必修2

第1节共价键模型第2课时共价键的键参数素养目标学习要点通过对键能、键长、键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构的了解,认识微观粒子间的相互作用与物质性质的关系,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。三个键参数:键长、键能、键角知识点一共价键的键参数基础落实•必备知识全过关知识点一共价键的键参数一、键长

不等于成键原子两原子半径之和氯分子中的Cl—Cl键的键长1.概念:两个成键原子的

叫作该化学键的键长。

2.影响因素:成键原子半径。一般原子半径越小,键长

。

原子核间的距离(简称核间距)越短二、键角

双原子分子中不存在键角1.概念:在多原子分子中,两个

的夹角。

2.几种常见分子的空间结构和键角分子空间结构键角实例正四面体形109°28'CH4、CCl460°白磷(P4)平面形

苯、乙烯、BF3三角锥形

NH3角形

H2O直线形

CO2、CS2、CH≡CH化学键120°107.3°104.5°180°3.部分键角图解

三、键能1.概念:在1×105Pa、298K条件下,断开1molAB(g)分子中的化学键,使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B键的键能。2.表示方法:常用EA—B表示。3.单位:

。

名师点拨(1)并不是所有共价键都存在三个键参数,如双原子分子中不存在键角。(2)并非所有的共价键都满足“键长越短,键能越大”,如卤素单质中的键长:F—F<Cl—Cl,但键能:F—F<Cl—Cl。kJ·mol-1深度思考1.如图白磷和甲烷均为正四面体形结构: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键之间的夹角,为60°;而甲烷分子的键角是指C—H键之间的夹角,为109°28'。2.有同学认为C═C键的键能等于C—C键键能的2倍,这种说法是否正确?3.CH4与SiH4中共价键的键长谁更长?提示

不正确。C═C键中含有1个π键,由于π键原子轨道重叠程度小,不如σ键稳定,所以C═C键的键能小于C—C键键能的2倍。提示

共价键的键长取决于原子半径大小,一般形成共价键的两个原子半径越大,则共价键的键长越长。原子半径大小关系为C<Si,则键长C—H<Si—H。正误判断(1)断开1

mol

HCl需要吸收的能量称为H—Cl键的键能。(

)提示

在1×105

Pa、298

K条件下,断开1

mol

HCl,使其分别生成气态H原子和气态Cl原子所吸收的能量称为H—Cl键的键能。(2)CH4与SiH4的键角大小相同。(

)(3)键长大小关系H—F>H—Cl。(

)提示

原子半径F<Cl,键长H—F<H—Cl。×√×重难突破•能力素养全提升探究角度1

共价键的键长与键角例1下列有关说法正确的是(

)A.CH4、NH3、CO2分子中的键角依次增大B.HCl、HBr、HI分子中的键长依次减小C.H2O、H2S、H2Se分子中的沸点依次减小D.H2O、PH3、SiH4分子的稳定性依次减弱D解析

CH4、NH3、CO2分子中的键角分别为109°28'、107.3°、180°,故A错误;原子半径越大,形成的共价键的键长越长,Cl、Br、I的原子半径依次增大,所以与H形成的共价键的键长依次增大,故B错误;H2O常温下为液态,而H2S常温下为气态,故沸点H2O比H2S高,故C错误;非金属性:O>P>Si,则简单氢化物的稳定性:H2O>PH3>SiH4,故D正确。归纳总结

通过原子半径大小关系可以比较:(1)共价键的键长:原子半径越大,形成的共价键的键长越长;(2)元素的非金属性(或元素的电负性):一般而言,电子层数相同时,原子半径越小,元素的非金属性(或电负性)越强。[对点训练1]下列有关键长、键角说法正确的是(

)A.键角决定了分子的结构B.共价键的键长越大,共价键越牢固C.CCl4中的4条共价键的键长相等,键角相同D.C═C键的键长比C—C键键长长C解析

分子结构是由键角和键长共同决定的,A项错误;一般情况共价键键长越大,共价键越不牢固,B项错误;CCl4分子结构与CH4相似,为正四面体形,

CCl4分子中的4条共价键键角相同,键长相等,C项正确;C═C键中有一个σ键和一个π键,原子轨道重叠程度比C—C键高,故C═C键长比C—C键的键长短,D项错误。探究角度2

共价键的键能例2下列说法不正确的是(

)A.键能愈大,表示化学键愈牢固,愈难断裂B.一般地,成键的两原子核愈近,键长愈短,化学键愈牢固C.破坏化学键时吸收能量,形成化学键时释放能量D.碘易升华,这与分子中I—I的键能大小有关D解析

键能愈大,断裂该键所需的能量愈多,化学键愈牢固,愈难断裂,A项正确;一般情况下,成键的两原子核愈近,键长愈短,断开该键愈难,化学键愈牢固,B项正确;破坏化学键时需要吸收能量,形成化学键时释放能量,C项正确;物质的升华属于物理变化,不破坏化学键,与化学键的键能大小无关,D项错误。归纳拓展

共价键强弱的判断(1)由原子半径和共用电子数判断:成键原子的原子半径愈小,共用电子数愈多,则共价键愈牢固,含有该共价键的分子愈稳定。(2)由键能判断:共价键的键能愈大,共价键愈牢固。(3)由键长判断:共价键的键长愈短,共价键愈牢固。[对点训练2]下列有关化学键的比较正确的是(

)A.键能:C—N>C═N>C≡NB.键能:I—I>Br—Br>Cl—ClC.键角:H2O>CO2D.乙烯分子中碳碳键的键能:σ键>π键D解析

相同原子间形成的共用电子对越多,键能越大,键能:三键>双键>单键,所以键能:C—N<C═N<C≡N,A项错误;原子半径:Cl<Br<I,通常原子半径越大,原子间形成的共价键的键长越长,键能越小,故键能:I—I<Br—Br<Cl—Cl,B项错误;H2O分子呈角形,两个氢氧键的夹角为104.5°,CO2分子呈直线形,两个碳氧键的夹角为180°,故键角:H2O<CO2,C项错误;σ键为“头碰头”重叠形成,强度大,π键为“肩并肩”重叠形成,强度小,故乙烯分子中碳碳键的键能:σ键>π键,D项正确。特别提醒

由于σ键为“头碰头”重叠形成,强度大,π键为“肩并肩”重叠形成,强度小,故一般情况,同种原子形成共价键时σ键键能大于π键键能。但是这个规律不是绝对的,在氮气分子中,π键键能大于σ键键能。知识点二键长、键能和键角的应用基础落实•必备知识全过关知识点二键长、键能和键角的应用一、键能的应用1.表示共价键的强弱

共价键的牢固性键能越大,断开化学键需要吸收的能量

,化学键越牢固。

2.判断分子的稳定性

分子的化学性质结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越

。

3.判断化学反应中的能量变化在化学反应中,断裂旧化学键

能量,形成新化学键

能量,因此反应焓变与键能的关系为ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和。当ΔH<0时,为

反应;当ΔH>0时,为

反应。

越多稳定吸收释放放热吸热二、键长的应用1.键长与键能的关系键长越短,一般键能越大,共价键越

,含该共价键的分子越

。2.键长的比较方法(1)不同原子形成相同类型的共价键时,比如同为共价单键,成键原子的原子半径越小,键长越

。

(2)相同原子形成不同类型的共价键时,根据共用电子对数的多少比较,单键键长

双键键长

三键键长。

三、键角的应用键长和键角是描述分子

的参数。一般来说,如果知道分子中的键长和键角,这个分子的

就确定了。

牢固稳定短>>空间结构空间结构名师点拨由分子构成的物质,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。深度思考按照元素的电负性比较,N元素的电负性比P大,为什么N2的化学性质却比P4的化学性质稳定得多?提示

因为N2分子中存在N≡N键,该键键能大,破坏该共价键需要很大的能量。而P4分子中存在的是P—P键,键能小于N≡N键。图解要点共价键键参数与分子性质的关系正误判断(1)键角决定了分子的结构。(

)提示

键长和键角共同决定分子的结构。(2)水分子可表示为H—O—H,分子中的键角为180°。(

)提示

水分子是角形,键角是104.5°。(3)分子中键角越大,分子越稳定。(

)提示

分子的稳定性由键长和键能共同决定。(4)分子的稳定性是由键长和键能共同决定的。(

)×××√重难突破•能力素养全提升探究角度1

键长与键能的应用例1下面是从实验中测得的不同物质中氧氧键的键长和键能的数据:其中x、y的键能数据尚未测定,但可根据规律推导出键能的大小顺序为w>z>y>x。则该规律是(

)A.成键所用的电子数越多,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.成键时共用电子越偏移,键能越大B[对点训练1]下列关于键长、键能的叙述正确的是(

)A.键能是描述分子稳定性的重要参数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代表卤族元素)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A解析

分子的键能越大,分子越稳定,键能是描述分子稳定性的重要参数,A正确;O2分子内两个O原子形成2对共用电子对,结合力强,断裂吸收的能量高,而F2分子内的2个F原子形成1对共用电子对,结合力相对O2来说弱,断裂吸收的能量低,因此F2与H2更容易发生反应,B错误;F原子半径是X中最小的,H—F的键长是H—X中最短的,C错误;碳碳三键中只有1个碳碳单键是σ键,其余2个为π键,碳碳双键中只有1个碳碳单键是σ键,另一个为π键,π键键能小于σ键,则碳碳三键和碳碳双键的键能分别小于单键键能的3倍和2倍,

D错误。探究角度2

键角的应用例2NH3分子的空间结构是三角锥形而不是平面正三角形结构,最充分的理由是(

)A.NH3分子内3个N—H键的键长相等B.NH3分子内3个N—H键的键长相等、键角相等C.NH3分子内3个N—H键的键长相等,键角都等于107.3°D.NH3分子内3个N—H键的键长相等,键角都等于120°C解析

共价键的键长与键角共同决定了分子的空间结构,氨分子中每两个氮氢键(N—H)的夹角均为107.3°,并非120°,故氨分子呈三角锥形而不呈平面正三角形。[对点训练2]能说明BF3分子的4个原子在同一平面的理由是(

)A.3个B—F键的键长相等且任意两个B—F键之间的夹角均为120°B.B—F键为极性共价键且任意两个B—F键之间的夹角相等C.3个B—F键的键能相同且任意两个B—F键之间的夹角相等D.3个B—F键的键长相等且任意两个B—F键之间的夹角相等A解析

BF3分子中3个B—F键的键长相等且任意两个B—F键之间的夹角均是120°,反映了BF3分子为平面正三角形,则分子中的4个原子在同一平面内,A项符合题意。易错提醒

易错选项为D,“3个B—F键的键长相等且任意两个B—F键之间的夹角相等”不能说明BF3分子为平面正三角形,也可能为三角锥形。判断分子的空间结构时,必须知道键角的具体数值。学以致用·随堂检测全达标123456题组1共价键的键参数1.下列有关共价键的键参数说法正确的是(

)A.分子的立体结构是由共价键的键能决定的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(X=F、Cl、Br、I)键长、键角均相等D.H2O分子中两个O—H键的夹角为180°B123456解析

分子的立体结构主要是由键参数中的键角、键长决定的,A项错误;共价键的键能越大,共价键越牢固,越不容易断裂,由该键形成的分子越稳定,B项正确;由于F、Cl、Br、I的原子半径不同,故C—X(X=F、Cl、Br、I)键长不相等,C项错误;H2O分子为角形结构,两个O—H键夹角为104.5°,D项错误。1234562.下列关于乙烷和乙烯的说法正确的是(

)A.二者的键角均相等B.二者σ键个数之比为7∶5C.二者的键长均相等D.碳碳键的键能后者是前者的两倍B123456解析

乙烷的键角约为109°28',乙烯的键角为120°,故A错误;乙烷的结构式为

,σ键数为7;乙烯的结构式为

,σ键数为5,故B正确;碳碳双键的键长小于碳碳单键,故C错误;在碳碳双键中,σ键的键能大于π键,碳碳双键的键能不是碳碳单键的两倍,故D错误。1234563.六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和非极性键D.S—F键是σ键,且各键的键长、键能都相等D123456解析

根据题图知,每个F原子和1个S原子形成1个共用电子对,每个S原子和6个F原子形成6个共用电子对,所以F原子都达到8电子稳定结构,但S原子最外层不满足8电子稳定结构,A错误;六氟化硫中F显-1价,S显+6价,S元素已为最高化合价,故六氟化硫不易燃烧生成二氧化硫,B错误;不同种原子间形成极性键,六氟化硫分子中的S—F键均为极性键,不含非极性键,C错误;六氟化硫分子中的S—F键都是σ键,六氟化硫分子为正八面体形结构,所以各键的键长与键能都相等,D正确。123456题组2键参数的应用4.能够用键能的大小作为主要依据来解释的是(

)A.常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液态B.硝酸是挥发性酸,而硫酸、磷酸是难挥发性酸C.稀有气体一般难发生化学反应D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定D解析

物质的状态与分子内共价键的键能无关;物质的挥发性与分子内键能的大小无关;稀有气体是单原子分子,无化学键,难发生化学反应的原因是它们的最外层电子已达稳定结构;氮气比氧气稳定是由于N2分子中共价键的键能