共价键的键参数-高二化学课件（人教版2019选择性必修2）2

人教版选择性必修2网科学【备课无忧】2021-2022学年高二化学同步优质课件人教版选择性必修2网科学第一节共价键共价键的键参数第二章分子结构与性质学习目标1.通过认识共价键的键能、键长和键角,从微观角度模型化解释分子的空间结构。2.结合共价键的键长、键能和键角等数据,理解分子的性质与键参数的关系,培养证据推理与模型认知的核心素养。3.掌握用共价键的强弱解释物质稳定性的方法。1.知道共价键的键能、键长和键角等键参数的概念。2.能利用键能、键长和键角等说明分子的某些性质。CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8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？键参数——键能、键长与键角1.键能①概念：键能是气态分子中断裂1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。或气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。键能通常取正值，②单位:是kJ/mol。③条件：键能可以通过实验测定，键能通常是298.15K、101kPa条件下的标准值。某些共价键的键能

键能——衡量共价键的强弱

N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一事实？N—H、O—H、H—F的键能依次为390.8kJ•mol-1、462.8kJ•mol-1、568kJ•mol-1，键能依次增加，分子的稳定性增强，故N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强。2.1molH2分别与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？如何用计算的结构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？通过计算，1molH2分别与1molCl2、1molBr2(蒸气)反应，分别形成2molHCl

和2molHBr，放出能量依次为184.9kJ、102.3kJ，1molH2与1molCl2反应形成2molHCl放出的能量多，氯化氢分子更稳定，溴化氢分子更容易发生热分解生成相应的单质。（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

在化学反应中,断裂旧化学键吸收能量,形成新化学键释放能量,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。ΔH<0时,为放热反应;ΔH>0时,为吸热反应。④键能的应用如分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。例如：求1molN2完全反应合成NH3的反应热。已知：对反应N2+3H2=2NH3，查表知N≡N、H-H、N-H的键能分别为946kJ/mol、436.0kJ/mol、390.8kJ/mol。

则1molN2完全反应的反应热是：

946kJ+436.0kJ×3－390.8kJ×6＝－90.0kJ

答：1molN2完全反应合成NH3放出的热量是90.0kJ化学反应的反应热∆H＝反应物键能总和－

生成物键能总和共价半径相同原子的共价键键长的一半称为共价半径。2.键长

(1)概念：键长是指形成共价键的两个原子之间的核间距。因此原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。(2)常见化学键的键长。(3)化学键的键长与键能是相关的。例如,C—C键、C=C键、C≡C键的键长分别为154pm、133pm、120pm,键长越来越小,它们的键能分别为347.7kJ·mol-1、615kJ·mol-1和812kJ·mol-1,越来越大。共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。例1、对比Cl—Cl、Br—Br的键能和键长，总结键能和键长的关系，键长和键能对分子的性质有什么影响？利用键长可以判断共价键的稳定性，键长越短，键能越大，表明共价键越稳定，分子越稳定。比如键长：Cl-Cl＜Br-Br，则分子的稳定性Cl2＞Br2。例2.乙烯、乙炔为什么比乙烷活泼？虽然键长C≡C＜C=C＜C－C，键能C≡C＞C=C＞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)，即共价键部分断裂。例3.解释CH4分子的空间结构为正四面体形，而CH3Cl分子的空间结构是四面体形而不是正四面体形。由于C-H和C-Cl的键长不相等，CH4分子的空间结构为正四面体形，而CH3Cl分子的空间结构是四面体形而不是正四面体形。可见键长可以判断分子的空间结构键长判断方法①根据原子半径判断其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。如键长：H－I>H－Cl>H－F；Br－Br>Cl－Cl>F－F；Si－Si>Si－C>C－C。②根据共用电子对数目判断对于相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子间形成双键、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。如键长：C－C>C=C>C≡C。(3)键长的应用键长越小,一般键能越大,共价键越稳定,含该共价键的分子越稳定。①判断共价键的稳定性②判断分子的空间结构键长是影响分子空间结构的因素之一。思考与讨论根据下图所示回答相关问题。(1)根据上图判断H2与Cl2反应生成HCl是放热反应还是吸热反应?如何利用键能计算反应的反应热ΔH?提示:反应中断裂旧键吸收436.0kJ+242.7kJ=678.7kJ热量,形成新键放出431.8kJ·mol-1×2mol=863.6kJ热量,放热值大于吸热值,故该反应是放热反应。ΔH=反应物总键能-生成物总键能(2)根据元素周期律可知,HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强,请利用键参数加以解释。提示:键长H—F<H—Cl<H—Br<H—I;键能H—F>H—Cl>H—Br>H—I,故HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强。(3)一般来说,键长越短,键能越大。但F—F键键长(141pm)比Cl—Cl键键长(198pm)小,而F—F键键能(157kJ·mol-1)却比Cl—Cl键键能(242.7kJ·mol-1)小,为什么?提示:氟原子的半径小导致F—F键键长小,由于键长小,两个氟原子形成共价键时,原子核之间的距离较小,两原子核之间排斥力较大,导致F—F键键能不大,F2的稳定性较差,容易与其他物质发生反应。3.键角

(1)概念：键角是指在多原子分子中,两个相邻共价键之间的夹角。如CO2的结构式为

,键角为180°,是一种直线形分子;H2O分子中的H—O—H键角是105°,是一种V形(或称角形)分子。多原子分子中的键角一定,表明共价键具有方向性。键长和键角的数值可以通过晶体的X射线衍射实验获得。(2)常见分子的键角：分子式键角分子空间构型CO2H2ONH3180°直线形105°V形107°三角锥形(3)意义

键角可反映分子的空间构型

键角是描述分子结构的重要参数

多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。②常见分子中的键角与分子空间结构。(4)键角的应用①键长和键角决定分子的空间结构。多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。键角是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。4、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．共价键的牢固性与键能、核间距、共用电子对数的关系：5、共价键牢固性与物质稳定性的关系(1)共价键的牢固性与键能的关系共价键的键能越大，表示该共价键越牢固，即完全断开时消耗的能量越多。反之，键能越小，完全断开时消耗的能量越少，共价键越不牢固。(2)共价键的牢固性与核间距、共用电子对数的关系一般来讲，形成共价键的两原子半径之和越小，共用电子对数越多，键长越短，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F>H—Cl>H—Br>H—I，因此，稳定性HF>HCl>HBr>HI。2．共价键的牢固性与物质稳定性的关系：(1)对于双原子分子，其分子内只含一个共价键时，共价键越牢固，该物质分子的化学性质越稳定。(2)共价键的牢固程度与其化学活泼性不是完全相同的，如C≡C键或C===C键，依据键能数据是较牢固的共价键，但由于该类键中的π键部分是由原子轨道的侧面重叠所得，所以容易破坏而发生化学反应。(3)F—F的键长短，键能小的解释

F原子的半径很小，因此其键长短，而由于键长短，两F原子形成共价键时，原子核之间的距离很近，排斥力很大，因此键能不大，F2的稳定性差，很容易与其他物质反应。有关碳和硅的共价键键能如下表所示:简要分析和解释下列有关事实。(1)比较通常条件下,CH4和SiH4的稳定性强弱:

。

(2)硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是。

(3)SiH4的稳定性小于CH4,硅更易生成氧化物,原因是

。

共价键C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O348413351226318452CH4比SiH4稳定C—C键和C—H键键能较大,所形成的烷烃较稳定,而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较小,易断裂,导致长链硅烷难以生成C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定,而Si—H的键能却远小于Si—O键,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键解析:(1)因为C—H键的键能大于Si—H键的键能,所以CH4