2.1.2键参数键能键长与键角课件高二下学期化学人教版选择性必修2

第一节共价键2.1.2键参数——键能、键长与键角第二章分子结构与性质人教版选择性必修第二册衡阳市八中高二化学备课组

从高从严·求真求美

教学目标理解键能、键长和键角等键参数的含义，能利用键参数解释物质的某些特性。01通过共价键理论模型的发展过程，初步体会不同理论模型的价值和局限。02结合教材中共价键的键能和键长数据，从定量的角度体会共价键的强弱，培养严谨求实的科学态度。03如何用化学语言来描述不同分子的稳定性和空间结构？温故知新共价键类型特征σ键“头碰头”π键“肩并肩”方向性饱和性价键理论：原子轨道重叠启迪思考回顾：卤素单质和氢气反应的难易程度，产物的稳定性大小反应易难产物稳定性稳定不稳定如何解释HF、HCl、HBr、HI稳定性的差异？共价键的强弱不同如何衡量共价键的强弱？定义：气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。单位:kJ/molHHH-H(g)H(g)H(g)+∆H=+436.0kJ∙mol-1HH解疑释惑键参数1

——键能通常是298.15K、101KPa条件下的标准值意义:通常键能越大，共价键越牢固，由此形成的分子越稳定(键能可通过实验测定，更多的却是盖斯定律推算获得的)规律探寻断开CH4中的4个C-H，所需能量并不相等，因此，CH4中的C-H只能是平均值。而教材表2-1中的C-H键能是更多分子中的C-H键能的平均值。任务一：请找出教材

表2-1中键能数据中的规律。键键能（kJ·mol－1）键键能（kJ·mol－1）H-H436.0N≡N946F-F157N-O176Cl-Cl242.7N=O607Br-Br193.7O-O142I-I152.7O=O497.3C-C347.7C-H413.4C=C615N-H390.8C≡C812O-H462.8C-O351H-F568C=O745H-Cl431.8N-N193H-Br366N=N418H-I298.7键能规律：1、一般来说，同种类型的共价键，成键

原子半径越小，键能越大。同主族单质的键能从上到下依次减小同周期氢化物的键能从左至右依次增加同主族氢化物的键能从上到下依次减小规律总结键参数1

——键能键键能（kJ·mol－1）键键能（kJ·mol－1）H-H436.0N≡N946F-F157N-O176Cl-Cl242.7N=O607Br-Br193.7O-O142I-I152.7O=O497.3C-C347.7C-H413.4C=C615N-H390.8C≡C812O-H462.8C-O351H-F568C=O745H-Cl431.8N-N193H-Br366N=N418H-I298.7键能规律：2、成键原子相同的共价键的键能：

单键<双键<三键(注意：不存在倍数关系，因为σ键与π键原子轨道重叠程度不同，σ键键能不等于π键键能)EN-N<EN=N<EN≡N(且不存在倍数关系）规律总结键参数1

——键能1、一般来说，同种类型的共价键，成键

原子半径越小，键能越大。EC-C<EC=C<EC≡C(且不存在倍数关系）1、试利用表2-1的数据进行计算，1molH2分别跟1molCl2、1molBr2(蒸气)、1molI2(蒸气)反应，分别形成2molHCl、2molHBr和2molHI，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结果说明：(1)HCl、HBr和HI分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？(2)H2与Cl2、Br2(蒸气)反应哪个更容易？思考·讨论∆H＝反应物键能总和－生成物键能总和同种类型的化学反应，相同物质的量的反应物放出的热量越多，产物越稳定，反应越容易发生。思考·讨论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。N≡N、O＝O、F－F的键能依次为946k•Jmol-1、497.3kJ•

mol-1、157kJ•

mol-1，键能依次减小，共价键依次减弱，分子稳定性减弱，而N-H、O-H、F-H的键能依次增强，共价键依次增强，分子稳定性增强，所以N2、O2、F2和H2的反应能力依次增强。思考·讨论3、利用下表数据说明乙烷、乙烯和乙炔的反应活性。乙烷、乙烯和乙炔中碳碳键的键能大小之比不是1∶2∶3，乙烯、乙炔中π键不如σ键牢固，容易发生加成反应。键键能（kJ·mol-1）C-C347.7C=C615C≡C812CH3-CH3CH2=CH2CH≡CHσ键1个σ键1个π键1个σ键2个π键思考·讨论4、为什么氮气不容易发生加成反应而乙烯和乙炔容易发生加成反应？氮气π键的键能相对较大，乙烯和乙炔的π键的键能相对较小，因此后两者的π键更容易断裂而发生加成反应。键键能（kJ·mol-1）C-C347.7C=C615C≡C812键键能（kJ·mol-1）N-N193N=N418N≡N946碳碳键：σ键键能>π键键能氮氮键：σ键键能<π键键能(N原子半径更小，形成的π键重叠比σ键更多)总结提升键能的规律及应用规律：通常键能越大，共价键越牢固，由此形成的分子越稳定应用：①判断共价键的稳定性多重键比较稳定性时，需比较π键和σ键各自的键能，不能看整体键能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计算化学反应的反应热ΔH=反应物键能总和

-生成物键能总和除了键能，还有其他方法衡量共价键的强弱吗？定义：构成化学键的两个原子之间的核间距。(原子始终处于不断振动之中，键长是振动着的原子处于平衡位置时的核间距)解疑释惑键参数2

——键长单位：pm（1pm＝10-12m）Cl2中Cl-Cl键长198pm(可通过晶体的X射线衍射实验获得)共价半径：99pm影响因素：解疑释惑键参数2

——键长r1r2原子半径越小，键长越短影响因素：解疑释惑键参数2

——键长原子半径越小，键长越短键键长pmF-F141Cl-Cl198Br-Br228I-I267C-C154C=C133C≡C120H-F92H-Cl127H-Br142H-I161共用电子对数目越多，键长越短形成双键、三键的时候，发生重叠的原子轨道变多，原子之间的核间距减小，键长变短键长与键能的关系：解疑释惑键参数2

——键长键键能（kJ·mol-1）键长pmF-F157141Cl-Cl242.7198Br-Br193.7228I-I152.7267C-C347.7154C=C615133C≡C812120H-F56892H-Cl431.8127H-Br366142H-I298.7161一般地，键长越短，键能越大特例：F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律，为什么？F原子半径很小，因此F-F的键长短，而由于键长短，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。问题回顾如何解释HF、HCl、HBr、HI稳定性的差异？原子半径：F<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，分解的百分数最小，HI最不稳定，分解的百分数最大。小

结通过上述例子，你认为键能、键长对分子的化学性质有什么影响？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。启迪思考同为三原子分子，为什么CO2的空间结构是直线形，而H2O的空间结构是V形（角形）？

H2O

CO2

直线形

V形（角形）多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。键角是描述分子结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。定义：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。解疑释惑键参数3

——键角举例：CH4

109°28′

NH3

107°18′H2O105°CO2

180°键角反应了分子的空间结构直线形

V形（角形）正四面体形三角锥形(可通过晶体的X射线衍射实验获得)意义：1.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？思考·讨论2.为什么CH4分子的空间结构是正四面体，而CH3Cl只是四面体而不是正四面体？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′。C—H和C—Cl的键长不相等。3.实验测得H2S为共价化合物，H—S—H的夹角为92.3°，键长相同，

则H2S的空间结构是什么？思考·讨论V形课堂总结键参数键能键长键角描述分子的空间结构衡量共价键的稳定性决定分子的性质计算反应热新的问题：水分子中H-O-H的键角为104.5°，这个键角是怎么形成的呢？课堂检测1.下列说法正确的是(

)A.键长是成键两原子半径的和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.键长越短，键能往往越大，共价键越稳定。D课堂检测2.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.键长和键角可以用来衡星共价键的稳定性B.键角的大小与键长、键能的大小无关C.水分子可表示为H-O-H,分子中的键角为180°D.H-O键的键能为463kJ·mol-1,即18gH2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463kJB分析数据，下列说法不正确的是（

）A.C=O的键能为672kJ·mol-1B.SiH4的稳定性小于CH4C.一般原子半径越大，键长越长，键能越小D.C与C之间比Si与Si之间更易形成π键3.碳和硅的有关化学键的键能如下表所示：A课堂检测4.能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是()A.B一F是非极性共价键B.三个B一F的键能相同C.三个B一F的键长相等D.任意两个键的夹角为120°D课堂检测5.意大利罗马大学的FulvioCacace等人获得了极具理论研究意义的气态N4分子，其分子结构如图所示。已知断裂1molN—N吸收167kJ热量，生成1molN≡N放出942kJ热量，根据以上信息和数据，判断下列说法正确的是（）A.N4属于一种新型的化合物B.N4分子中存在非极性键C.N4分子中N—N的键角为109°28′D.1molN4转变成N2将吸收882kJ热量B课堂检测6.下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量，根据表中数据回答下列问题：物质Cl2Br2I2H2HClHBrHI能量/(kJ/mol)242.7193.7152.7436431.8366298.7(1)下列物质本身具有的能量最低的是（）A.H2 B.Cl2