课时精讲08-共价键参数(教师版)

第二章分子结构与性质第一节共价键课时精讲08共价键参数【目标导航】1．理解键能、键长、键角等键参数的概念。2．能应用键参数——键能、键长、键角说明简单分子的结构和性质。【知识导图】一、三个重要的键参数1．键能(1)概念：在101.3kPa，298K的条件下，断开1_molAB(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，叫A—B键的键能。(2)表示方式和单位表示方式：EA－B，单位：kJ·mol－1。(3)意义表示共价键的强弱，键能越大，键越牢固。2．键长(1)概念：两个成键原子的原子核间的距离叫做该化学键的键长。(2)意义：键长越短，化学键越强，键越牢固。3．键角(1)概念：在多原子分子中，两个化学键的夹角叫键角；(2)意义：可以判断多原子分子的空间构型。二、键参数与分子性质的关系三、常见物质的键角及分子构型分子键角空间构型CO2180°直线形H2O104.5°V形NH3107.3°三角锥形四、CO2、C2H2、CH4、H2O、NH3、H2S、CCl4分子空间构型：1．直线形的CO2、C2H2；2．V形的H2O、H2S；3．正四面体形的CH4、CCl4；4．三角锥形的NH3。【小试牛刀】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。1．只有非金属元素原子之间才能形成共价键()【答案】×【解析】有些金属元素原子和非金属元素原子之间也能形成共价键。2．共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定()【答案】√【解析】共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定。3．在分子中，两个成键原子间的距离叫做键长()【答案】×【解析】键长是指两个成键原子的核间距。4．AB2型分子的键角均为180°()【答案】×【解析】AB2型分子可能是直线形分子如二氧化碳，键角为180°，也可能是V形分子，如SO2，键角不为180°。5．N—O键的键长比C—O键的键长长()【答案】×【解析】N—O键的键长比C—O键的键长短。6．1个氮气分子中含有1个σ键和2个π键()【答案】√【解析】氮气分子中含有三键，则1个分子中有1个σ键和2个π键。7．NH4+中4个N—H【答案】×【解析】NH4+中4个N—H8．双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定()【答案】×【解析】双原子分子中没有键角。9．在双键中，σ键的键能要小于π键的键能()【答案】×【解析】σ键的重叠程度大于π键，故σ键的键能大于π键。10．键能：C—N<C=N<C≡N()【答案】√【解析】C、N原子间形成的化学键，三键键能最大，单键键能最小。11．键长：I—I>Br—Br>Cl—Cl()【答案】√【解析】原子半径：I>Br>Cl，则键长：I—I>Br—Br>Cl—Cl。12．分子中的键角：H2O>CO2()【答案】×【解析】H2O分子中键角是105°，CO2分子中键角是180°。13．一般，相同元素原子间形成的共价键键能：σ键>π键()【答案】√【解析】一般，相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的大。14．乙烯中碳碳双键的键能是乙烷中碳碳单键的键能的2倍()【答案】×【解析】在乙烯分子中，碳碳双键键能不是碳碳单键键能的2倍，而是介于单键键能和2倍单键键能之间。15．H—O键键能为463kJ/mol，即18gH2O分解成H2和O2时，消耗能量为(2×463)kJ()【答案】×【解析】H—O键键能为463kJ/mol指的是拆开1molH—O键形成气态氢原子和氧原子所吸收的能量为463kJ，18g水的物质的量为1mol，1molH2O中含2molH—O键，需吸收(2×463)kJ的能量形成气态氢原子和氧原子，但氢原子、氧原子进一步形成H2和O2时释放能量，不知道H—H键和O=O键的键能，所以无法计算反应热。16．C—C键的键能为347.7kJ·mol-1，但C=C键的键能小于347.7×2kJ·mol-1()【答案】√【解析】C—C键为σ键，1个C=C键中有1个σ键、1个π键，π键键能小于σ键键能，故C=C键的键能小于347.7×2kJ·mol-1。17．H—Cl键的键能为431.8kJ·mol-1，故HCl分解成1molH2和1molCl2时，消耗的能量为863.6kJ()【答案】×【解析】H—Cl键的键能为431.8kJ·mol-1，2molHCl分解成2molH和2molCl时，消耗的能量为863.6kJ，2molH和2molCl结合成1molH2和1molCl2时，还要释放能量。考点一键参数【例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．键角是描述分子空间构型的重要参数B．因为H—O键的键能小于H—F键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱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2×463kJ【答案】A【解析】H—O键、H—F键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定，O2、F2与H2反应的能力逐渐增强，B项错误；水分子呈V形，键角为104.5°，C项错误；D项中H—O键的键能为463kJ·mol－1，指的是断开1molH—O键形成气态氢原子和气态氧原子所需吸收的能量为463kJ，18gH2O即1molH2O中含2molH—O键，断开时需吸收2×463kJ的能量形成气态氢原子和气态氧原子，再进一步形成H2和O2时，还需释放出一部分能量，故D项错误。【例2】SiF4与SiCl4分子都是正四面体结构。下列判断正确的是 ()A．键长：Si—F>Si—ClB．键能：Si—F>Si—ClC．沸点：SiF4>SiCl4D．共用电子对偏移程度：Si—Cl>Si—F12.B原子半径：Cl>F，原子半径越大，其形成的化学键的键长就越长，所以键长：Si—F<Si—Cl，A错误；形成共价键的原子半径越小，共价键键能就越大，由于原子半径：Cl>F，所以键能：Si—F>Si—Cl，B正确；SiF4、SiCl4都是由分子构成的物质，结构相似，物质的相对分子质量越大，分子间作用力就越大，物质的沸点越高，所以沸点：SiF4<SiCl4，C错误；元素的非金属性越强，与同种元素的原子形成的共价键的极性就越强，共用电子对偏移程度就越大，元素的非金属性：F>Cl，所以共用电子对偏移程度：Si—Cl<Si—F，D错误。【解题技法】【对点训练1】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结构的重要参数B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关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】键长越长，共价化合物越不稳定。2．已知氢分子键能436kJ·mol－1，氧分子键能498kJ·mol－1，氯分子键能243kJ·mol－1，氮分子键能946kJ·mol－1。参考以上数据判断以下说法中正确的是()A．N—N键键能为eq\f(1,3)×946kJ·mol－1＝315.3kJ·mol－1B．氮分子中的共价键比氢分子中共价键键长短C．氧分子中氧原子间是以共价单键结合的D．氮分子比氯分子稳定【答案】D【解析】氮分子的N≡N中的三个键不是等同的，A错；虽然氮分子中N≡N键键能>H—H键键能，但氢的原子半径远小于氮原子，键长是成键两原子的核间距，H—H键的键长<N≡N键的键长，B错；氧气中氧原子间以共价双键结合，C错；氮分子键能比氯分子的大，D正确。考点二常见物质的键角及分子构型【例3】下列有关键角与分子空间构型的说法不正确的是()A．键角为180°的分子，空间构型是直线形B．键角为120°的分子，空间构型是平面三角形C．键角为60°的分子，空间构型可能是正四面体形D．键角为90°～109°28'之间的分子，空间构型可能是V形【答案】B【解析】A项，键角为180°的分子，空间构型是直线形，例如CO2分子是直线型分子，A项正确；B项，苯分子的空间构型是平面正六边形分子，键角为120゜，B项错误；C项，白磷分子的键角为60°，空间构型为正四面体形，C项正确；D项，水分子的键角为104.5°，空间构型为V形，D项正确。故选B。【例4】PCl3分子的空间构型是()A．平面三角形，键角小于120°B．平面三角形，键角为120°C．三角锥形，键角小于109.5°D．三角锥形，键角为109.5°【答案】B【解析】PCl3分子中P原子价层电子对数为4，采用sp3杂化，含有1个孤电子对，分子的空间构型是三角锥形，三角锥形分子的键角小于平面正三角形的键角，平面正三角形，则其键角应该为120°，孤电子对对成键电子的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，PCl3分子中Cl-P-Cl键的三个键角小于正四面体中109.5°，故选C。【解题技法】键长和键角是描述分子空间结构的参数。一般来说，如果知道分子中的键长和键角，这个分子的空间结构就确定了。如NH3分子的H—N—H键角是107°，N—H键的键长是101pm，就可以确定NH3分子是三角锥形分子。如图：。【对点训练2】3．NH3、NF3、NCl3等分子中心原子相同，如果周围原子电负性大者键角小，那么NH3、NF3、NCl3三种分子中，键角大小的顺序正确的是()A．NH3＞NF3＞NCl3 B．NCl3＞NF3＞NH3C．NH3＞NCl3＞NF3 D．NF3＞NCl3＞NH3【答案】C【解析】已知电负性F＞Cl＞H，且NH3、NF3、NCl3等这些分子中心原子相同，如果周围原子电负性大者则键角小。可知键角NH3＞NCl3＞NF3，故选C。4．在白磷(P4)分子中，4个P原子分别处在正四面体的四个顶点，结合有关P原子的成键特点，下列有关白磷的说法正确的是()A．白磷分子的键角为109.5°B．分子中共有4对共用电子对C．白磷分子的键角为60°D．分子中有6对孤电子对【答案】C【解析】白磷的正四面体结构不同于甲烷的空间结构；由于白磷分子中无中心原子，根据共价键的方向性和饱和性，每个磷原子都以3个共价键与其他3个磷原子结合形成共价键，从而形成正四面体结构，所以键角为60°，总共有6个共价单键，每个磷原子含有一对孤电子对，总计有4对孤电子对。1．键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述错误的是()A．键能是衡量化学键稳定性的参数之一，键能越大，则化学键就越牢固B．键长与共价键的稳定性没有关系C．键角是描述分子空间结构的重要参数D．一般来说，原子半径越小的原子形成的共价键键长越短【答案】B【解析】A项，键能指气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量，键能越大，意味着化学键越稳定，越不容易被打断，A正确；B项，键长是形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，往往键能越大，共价键越稳定，B错误；C项，当物质分子内有多个化学键时，化学键之间的夹角叫键角，它反映了分子内原子的空间分布情况，因此键角是描述分子空间结构的重要参数，C正确；D项，共价键的键长是指成键原子之间的核间距，一般来说，原子半径越小的原子形成的共价键键长越短，D正确；故选B。2．下列比较正确的是()A．键长：C—O＞Si—O B．键长：C—C＞C=CC．键能：C—O＜Si—O D．键能：C—C＞C=C【答案】B【解析】A项，由于原子半径：Si＞C，故键长：Si—O＞C—O；B项，由于键长：单键＞双键＞叁键，故键长：C—C＞C=C；C、D两项，一般说键长越短，键能越大，故键能：C—O＞Si—O、C=C＞C—C。3．下列说法正确的是()A．键角越大，该分子越稳定B．共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定C．CH4、CCl4中键长相等，键角不同D．CC键的键能是C—C键的2倍【答案】B【解析】A项，键角是决定分子空间构型的参数，与分子的稳定性无关；C项，CH4、CCl4中C—H键长小于C—Cl键长，键角均为109.5°；D项，C=C键由σ键和π键组成，C—C键为σ键，故C=C键的键能小于C—C键的2倍。4．N—H键键能的含义是()A．由N和H形成1molNH3所放出的能量B．把1molNH3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】C【解析】N—H键的键能是指形成1molN—H键放出的能量或拆开1molN—H键所吸收的能量，不是指形成1个N—H键释放的能量。1molNH3中含有3molN—H键，拆开1molNH3或形成1molNH3吸收或放出的能量应是1molN—H键键能的3倍。5．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．HCl、HBr、HI的熔沸点逐渐升高C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱D．F2比O2更容易与H2反应【答案】B【解析】A项，N2分子中两个N原子之间形成氮氮三键，键能很大，因此N2化学性质稳定，A不符合题意；B项，HCl、HBr、HI的熔沸点逐渐升高是因为范德华力依次增大，不能用键能的大小来解释，B符合题意；C项，HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱是因为它们分子内共价键的键能逐渐减小，C不符合题意；D项，F2中的F－F键比O2中的O=O键键能小，更容易断裂，所以F2比O2更容易与H2反应，D不符合题意；故选B。6．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，σ键的键能小于π键的键能【答案】A【解析】在双原子分子中没有键角，故C项错误；当其键能越大，键长越短时，分子越稳定，故A项正确，B项错误；D项中σ键的重叠程度大于π键，故σ键的键能大于π键的键能。7．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【答案】D【解析】A项，三者的键角分别为109.5°、120°、180°，依次增大，A项正确。B项，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，B项正确。C项，O、S、Se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，键能依次减小，C项正确。D项，分子的熔、沸点与分子间作用力有关，与共价键的键能无关，D项错误。故选D。8．下列说法中正确的是()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键的键长、键角均相等D．H2O分子中两个O—H键的键角为180°【答案】B【解析】A项，分子的结构是由键角和键长决定的，A错误；B项，共价键的键能越大，断裂时需要的能量越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定，B正确；C项，四种化合物中C-X键的键长依次增大，键角相等，C错误；D、项，H2O分子中两个O—H键的键角为105°，D错误；故选B。9．下列说法正确的是()A．C=O键的键长比C-O键短，C=O键的键能比C-O键小B．键角：H2O>NH3C．H-Cl键的键能比H-Br键大，HCl的热稳定性比HBr高D．C=C双键的键能比C-C单键大，碳碳双键的化学性质比碳碳单键稳定【答案】C【解析】A项，共用电子对拉近核间距离，C=O键中共用电子对数目多，键长比C-O键短，C=O键的键能比C-O键大，A错误；B项，H2O中的O有2对孤对电子，NH3中的N有1对孤对电子，孤电子对越多，斥力越大，故键角：H2O<NH3，B错误；C项，Cl原子半径小于Br原子，H-Cl键的键长比H-Br键长短，H-Cl键的键能比H-Br键大，HCl的热稳定性比HBr高，C正确；D项，C=C双键的键能比C-C单键大，但比两倍C-C单键的键能小，C=C的其中一条键比C-C键能小不牢固，使得碳碳双键的化学性质比碳碳单键不稳定，D错误；故选C。10．下列有关共价键和键参数的说法正确的是()A．H2O、CH4、CO2三种分子的键角依次减小B．C-H键比Si-H键的键长短，故CH4分子比SiH4分子稳定C．1个乙烯分子中含有1个p-pπ键、1个p-pσ键和4个键D．碳碳双键比碳碳单键的键能更大，故碳碳双键更稳定【答