键参数-键能、键长与键角 讲义 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

键参数——键能、键长与键角学习目标1.知道共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。2.利用键参数解释物质的某些性质,发展宏观辨识和微观探析化学学科核心素养。一、键能(一)知识梳理1.概念指气态分子中1mol化学键解离成

所吸收的能量,键能的单位是,键能通常是298.15K、101kPa条件下的标准值。是衡量共价键强弱的一个重要参数。

2.应用应用解释衡量共价键的强弱键能越大,断开化学键时需要的能量越多,化学键越稳定判断分子的稳定性结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越稳定判断化学反应的能量变化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;ΔH<0时,为放热反应;ΔH>0时,为吸热反应(二)问题探究问题1如何从键能的角度分析氮气的化学性质?问题2结合教材中某些共价键的键能数据(部分数据见下表),思考讨论:键键能/(kJ·mol-1)键键能/(kJ·mol-1)C—C347.7C==C615C≡C812H—F568H—Cl413.8H—Br366H—I298.7(1)成键原子相同而共价键数目不同时,键能强弱规律:。

(2)判断HF、HCl、HBr、HI的热稳定性强弱:;其中更容易发生热分解生成相应的单质。

(3)若形成1molH—Cl释放的能量是kJ。

1.下列事实能用键能大小解释的是()A.常温常压下,氟单质呈气态,碘单质呈固态B.氮气的化学性质比氧气稳定C.氦气一般很难发生化学反应D.盐酸易挥发,而硫酸难挥发2.已知N2(g)+O2(g)===2NO(g)为吸热反应,ΔH=+180kJ·mol-1,其中N≡N、O==O键能分别为946kJ·mol-1、498kJ·mol-1,则NO分子中N、O之间共价键的键能为()A.1264kJ·mol-1 B.632kJ·mol-1C.316kJ·mol-1 D.1624kJ·mol-13.已知某些共价键的键能如下表,试回答下列问题:共价键键能/(kJ·mol-1)共价键键能/(kJ·mol-1)H—H436.0O—H462.8Cl—Cl242.7N≡N946C—H413.4H—Cl431.8(1)H—H的键能为什么比Cl—Cl的键能大?。

(2)已知H2O在2000℃时有5%的分子分解,而CH4在1000℃时可能完全分解为C和H2,试解释其中的原因:

。

(3)试解释氮气能在空气中稳定存在的原因:。

二、键长(一)知识梳理1.概念键长是构成化学键的两个原子的。

2.键长与原子半径原子半径决定共价键的键长,原子半径越小,共价键的键长越。

3.键长与共价键的稳定性共价键的键长越短,往往键能越,表明共价键越。

4.键长的比较方法(1)根据原子半径比较,同类型的共价键,成键原子的原子半径越小,键长越短。(2)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。(二)问题探究问题1为什么F—F的键长比Cl—Cl的键长短,但键能却比Cl—Cl的键能小?问题2从键能和键长角度分析为什么乙烯、乙炔比乙烷活泼?1.正误判断(1)双原子分子中化学键键长越长,分子越稳定。()(2)键长:H—I>H—Br>H—Cl、C—C>C==C>C≡C。()(3)键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关。()2.参考下表中化学键的键能与键长数据,判断下列分子最稳定的是()化学键H—CH—NH—OH—F键能/(kJ·mol-1)413.4390.8462.8568键长/pm1091019692A.CH4 B.NH3C.H2O D.HF3.实验测得不同物质中氧原子之间的键长和键能的数据如下:粒子OOO2O键长/(10-12m)149128121112键能/(kJ·mol-1)xyz=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w>z>y>x,该规律是()A.粒子所含的价层电子数越多,键能越大B.键长越长,键能越大C.粒子所含的价层电子数越少,键能越大D.成键时电子对越偏移,键能越大4.已知某些共价键的键能、键长数据如表所示:共价键Cl—ClBr—BrI—IH—FH—ClH—BrH—IH—O键能/(kJ·mol-1)242.7193.7152.7568431.8366298.7462.8键长/pm19822826796共价键C—CC==CC≡CC—HN—HN==OO—OO==O键能/(kJ·mol-1)347.7615812413.4390.8607142497.3键长/pm154133120109101(1)下列推断正确的是(填字母)。

A.热稳定性:HF>HCl>HBr>HIB.氧化性:I2>Br2>Cl2C.沸点:H2O>NH3D.还原性:HI>HBr>HCl>HF(2)在HX(X=F、Cl、Br、I)分子中,键长最短的是,最长的是;O—O的键长(填“大于”“小于”或“等于”)O=O的键长。

【题后归纳】定性判断键长的方法(1)根据原子半径进行判断。在其他条件相同时,成键原子的半径越小,键长越短。(2)根据共用电子对数判断。就相同的两原子形成的共价键而言,当两个原子形成双键或者三键时,由于原子轨道的重叠程度增大,原子之间的核间距减小,键长变短,故单键键长>双键键长>三键键长。三、键角(一)知识梳理1.概念在多原子分子中,两个相邻之间的夹角。

2.键角与分子空间结构在多原子分子中键角是一定的,这表明共价键具有性。键角是描述分子的重要参数。

3.键长和键角的数值可以通过晶体的获得。

4.常见分子的键角与分子空间结构化学式结构式键角空间结构CO2O==C==O180°直线形NH3107°三角锥形H2O105°V形(或角形)BF3120°平面三角形CH4109°28'正四面体形(二)问题探究问题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?问题2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?1.关于键长、键能和键角,下列说法错误的是()A.键角是描述分子立体结构的重要参数B.键长是形成共价键的两原子间的核间距C.键能越大,键长越短,共价化合物越稳定D.键角的大小与键长、键能的大小有关2.下列有关共价键的键参数的说法不正确的是()A.CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小D.分子中共价键的键能越大,分子的熔、沸点越高3.用“>”或“<”填空:(1)键长:N—NN==N。

(2)键能:2E(C—C)E(C==C)。

(3)键角:CO2SO2。

(4)键的极性:C—HN—H。

键参数——键能、键长与键角一、(一)1.气态原子kJ·mol-1(二)问题1N和Cl的电负性相同,但N2与H2在常温下很难发生化学反应,必须在高温下才能发生化学反应,而Cl2与H2很容易发生化学反应。电负性N>P,但活泼性为磷单质>N2。化学反应包括旧键断裂和新键形成两个过程,N2中存在氮氮三键,N≡N断裂需要很高的能量,而Cl2中的Cl—Cl、磷单质中的P—P断裂需要的能量相对较低,故氯气容易与氢气发生反应,磷单质的活泼性强于氮气的活泼性。问题2(1)单键键能<双键键能<三键键能(2)HF>HCl>HBr>HIHI(3)431.8解析(1)由C—C、CC、C≡C键能可知,成键原子相同而共价键数目不同时,键能强弱规律:单键键能<双键键能<三键键能。(3)气态原子形成1mol化学键变成气态分子释放的能量与气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量相等,故形成1molH—Cl释放的能量是431.8kJ。对点训练1.B[氟单质的相对分子质量比碘单质小,分子间作用力比碘单质小,所以氟单质的沸点比碘单质低,常温常压下,氟单质呈气态,碘单质呈固态,与键能无关,故A不能用键能大小解释;氮分子中N≡N的键能比氧分子中OO的键能大,化学性质比氧分子稳定,故B能用键能大小解释;氦气由单原子分子构成,分子中不存在化学键,其难发生化学反应与原子结构稳定有关,与键能无关,故C不能用键能大小解释;氯化氢的分子间作用力小,沸点低,是挥发性酸,硫酸的分子间作用力大,沸点高,是难挥发性酸,与键能无关,故D不能用键能大小解释。]2.B[设NO分子中N、O之间共价键的键能为x,则有180kJ·mol-1=946kJ·mol-1+498kJ·mol-1-2x,所以x=632kJ·mol-1。]3.(1)H原子的半径比Cl原子的半径小,故H—H的键能比Cl—Cl的键能大(2)H—O的键能比H—C的键能大,故H2O比CH4稳定(3)N2分子中存在氮氮三键,键能大,结构稳定,故氮气能在空气中稳定存在解析解答本题可根据键参数与分子性质的关系分析:形成共价键的分子半径越小,键能越大,共价键越稳定。二、(一)1.核间距2.短3.大稳定(二)问题1氟原子的半径很小,因而F—F的键长比Cl—Cl的键长短,但也是由于F—F的键长短,两个氟原子在形成共价键时,原子核之间的距离就小,排斥力大,因此键能比Cl—Cl的键能小。问题2虽然键长C≡C<CC<C—C,键能C≡C>CC>C—C,但乙烯、乙炔在发生加成反应时,只有π键断裂,π键的键能一般小于σ键的键能。对点训练1.(1)×(2)√(3)√2.D[从键能的角度分析,四种氢化物稳定性由强到弱的顺序为HF>H2O>CH4>NH3;从键长的角度分析,四种氢化物稳定性由强到弱的顺序为HF>H2O>NH3>CH4。综合两方面因素可以确定最稳定的是HF。]3.C[表中四种粒子所含价层电子数从左到右依次减少,而其键能依次增大,故A项错误,C项正确;对比给出的粒子中键长和键能大小可知B项错误;四种粒子中的共用电子对不发生偏移,D项错误。]4.(1)ACD(2)HFHI大于解析(1)根据表中数据知,同主族元素从上至下气态氢化物的键能逐渐减小,热稳定性逐渐减弱,A项正确;从键能看,氯气、溴单质、碘单质的热稳定性逐渐减弱,由原子结构知,氧化性也逐渐减弱,B项错误;H2O在常温下为液态,NH3在常温下为气态,则H2O的沸点比NH3的高,C项正确;还原性与得失电子能力有关,还原性:HI>HBr>HCl>HF,D项正确。三、(一)1.共价键2.方向空间结构3.X射线衍射实验(二)问题1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之间的夹角,为109°28'。问题2H2S分子是V形结构。对点训练1.D[键角是描述分子立体结构的重要参数,与键长、键能的大小没有关系,D错误。]2.D[三者的键角分别为109°28'、120°、180°,依次增大,A项正确。因为F、Cl、Br的原子半径依次增大,故三者与H形成共价键的键长依次增长,