键参数键能键长与键角课件高二化学人教版选择性必修2

第二章分子结构与性质第一节共价键第2课时

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。

核心素养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。01键能——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对多原子分子，键能为1mol气态分子完全离解成气态原子各个共价键所吸收能量的平均值。

键能通常是298.15K、101kPa条件下的标准值，单位是kJ/mol键能通常通过热化学方法或光谱化学实验测定离解能得到123某些共价键的键能（kJ·mol－1）①相同原子间的键能：②碳碳双键键能小于碳碳单键键能的两倍，碳碳叁键小于碳碳单键的三倍：③氮氮双键键能大于氮氮单键键能的两倍，氮氮叁键大于氮氮单键的三倍：④特例：4、键能规律：单键＜双键＜三键

碳碳键：σ键键能＞π键键能

氮氮键：σ键键能＜π键键能第二周期氢化物键能依次增大，C-H反常卤素单质键能：Cl2>Br2>I2F2反常如何利用这些数据说明氮气不易加成，乙炔容易加成？科学探究C≡C与C=C键能差值197kJ·mol-1，小于N≡N与N＝N键能差值528kJ·mol-1。说明C≡C中的Π键比N≡N中的Π键键能小，更易断裂，乙炔等含C≡C的物质更易发生加成反应。键键能（kJ·mol-1）键键能（kJ·mol-1）C－C347.7N－N193C=C615N＝N418C≡C812N≡N946

一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。5、键能的应用①判断共价键的稳定性（键能越大，共价键越稳定）

②判断分子的稳定性（一般键能越大，分子越稳定）③估算化学反应的反应热

∆H＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能)

ΔH<0时，放热反应；ΔH>0时，吸热反应如分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。已知N2＋O2===2NO为吸热反应，ΔH＝＋180kJ·mol－1，其中N≡N、O==O的键能分别为946kJ·mol－1、498kJ·mol－1，则N—O的键能为A.1264kJ·mol－1 B.632kJ·mol－1C.316kJ·mol－1 D.1624kJ·mol－1解析反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，即946kJ·mol－1＋498kJ·mol－1－2x＝180kJ·mol－1，解得x＝632kJ·mol－1。√解析：对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝436.0kJ·mol－1＋242.7kJ·mol－1－2×431.8kJ·mol－1＝－184.9kJ·mol－1。对于反应H2(g)＋Br2(g)

===2HBr(g)

ΔH＝436.0kJ·mol－1＋193.7kJ·mol－1－2×366kJ·mol－1＝－102.3kJ·mol－1。【思考与讨论1】

课本P38（1）计算，1molH2分别跟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？如何用计算的结果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与1molCl2反应生成2molHCl时，放出184.9kJ的热量；1molH2与1molBr2(蒸气)反应生成2molHBr时,放出102.3kJ的热量。说明2molHBr分解需要吸收的能量比2molHCl低,故HBr更易分解。(2)N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强,从键能的角度应如何理解这一化学事实?N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强,其原因是N≡N键、O=O键、F—F键的键能依次为946kJ·mol-1、497.3kJ·mol-1、157kJ·mol-1,键能越来越小,共价键越来越容易断裂。而N-H、O-H、F-H键的键能依次为390.8kJ·mol-1、462.8kJ·mol-1、568kJ·mol-1键能越来越大，共价键越来越稳定。1、概念键长是构成化学键的两个原子的核间距。不过，分子中的原子始终处于不断振动之中，键长只是振动着的原子处于平衡位置时的核间距。二、键长Cl2中Cl-Cl键长单位：pm（1pm＝10-12m）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。键键能键长键键能键长H－H43674C≡C812120F－F157141C－H413.4109Cl－Cl242.7198N－H390.8101Br－Br193.7228O－H462.896I－I152.7267N≡N946110C－C347.7154Si－Si

235C=C615133Si－O

162【思考交流2】键长与键能有什么相关性？2、意义共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定，分子越稳定。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。如键长：C－C>C=C>C≡C。①根据原子半径判断②根据共用电子对数目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。键长判断方法1、F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律，为什么？某些共价键的键能和键长键键能（kJ·mol-1）键长pm原子半径pmF-F15714164Cl-Cl242.719899Br-Br193.7228114F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。【思考交流3】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。2、乙烯、乙炔为什么比乙烷活泼？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1、概念三、键角在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得

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

2、意义①键长和键角决定分子的空间结构。②常见分子中的键角与分子空间结构。分子立体构型键角实例正四面体109°28′甲烷、四氯化碳平面型120°苯、乙烯三角锥型107°氨气V型（或角型）105°水分子直线型180°二氧化碳、乙炔3、键角的应用CH4

NH3

H2OCO2

苯

问题：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？提示不同，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′。课堂练习：下列能说明BF3分子中4个原子在同一平面的理由是(@54@)。A.任意两个键的夹角为120° B.B-F是非极性共价键C.3个B-F的键能相等 D.3个B-F的键长相等A四、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)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。五、共价键牢固性与物质稳定性的关系课堂小结键能键长共价键的稳定性

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。键角分子的空间结构决定分子的性质键参数决定决定回答下列问题：(1)通常条件下，比较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，更易生成氧化物，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________。CH