第二章 第一节 第2课时 键参数——键能、键长与键角-【高考领航】2021-2022学年新教材高中化学选择性必修2同步核心辅导与测评教师用书（人教版）

第2课时　键参数——键能、键长与键角 学业要求解读 活动探究建议 1．认识键能、键长、键角等键参数的概念。 2．能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。 1．通过键参数对共价键的描述以及物质的化学性质、结构的影响，探析微观结构对客观性质的影响。 2．建立键参数相关模型，运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。 学习任务　键参数 一、键能 1．概念 气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。键能通常是298.15 K、100 kPa条件下标准值。通常取正值，单位kJ·mol－1。 2．键能与分子稳定性 (1)键能可实验测定，更多的计算推得 如CH4中4个C—H键断开所需能量并不相同，C—H键能只是平均值。 (2)一般情况下，只含有共价键的物质的稳定性是化学性质，与共价键的键能有关，但其熔沸点、挥发性等都是物理性质，与共价键的键能无关，与分子间作用力有关。 二、键长 1．概念 构成化学键的两个原子的核间距。 注意：构成化学键的两个原子的核间距，是振动着原子处于平衡时的核间距。 2．键长与键能的关系 键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。 三、键角 1．概念 多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。 2．常见分子的键角 如图所示，二氧化碳分子中两个碳氧双键(C===O)间的夹角为180°，所以CO2分子呈直线形；水分子中两个氢氧键(H—O)间的夹角为105°，所以H2O分子呈V形(角形)，氨分子中每两个氮氢键(N—H)间的夹角均为107°，所以NH3分子呈三角锥形。 键长、键角数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。 3．意义 表明共价键具有方向性。反映分子的空间结构，是描述分子空间结构的重要参数，可判断分子的极性。 [思考1]　(1)试利用教材P37的数据进行计算，1 mol H2分别与1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸气)反应，分别形成2 mol HCl和2 mol HBr，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？ (2)N2、O2、F2跟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？ (3)通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？ 提示：(1)查表可知H—H键、Cl—Cl键、Br—Br键、H—Cl键、H—Br键的键能分别为436.0 kJ·mol－1、242.7 kJ·mol－1、193.7 kJ·mol－1、431.8 kJ·mol－1、366 kJ·mol－1。对于反应H2＋Cl2===2HCl，ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－2×431.8 kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1。对于反应H2＋Br2===2HBr，ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋193.7 kJ·mol－1－2×366 kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1。由计算结果可知：生成2 mol HCl比生成2 mol HBr释放的能量多。生成的HBr分子中H—Br键的键能比HCl分子中H—Cl键的键能小，说明H—Br键比H—Cl键容易断裂，所以HBr分子更容易发生热分解生成相应的单质。 (2)查表可知键能：H—F>H—O>H—N，而键长：H—F<H—O<H—N，说明分子的稳定性：HF>H2O>NH3，所以N2、O2、F2跟H2反应的能力依次增强。 (3)一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定，化学性质越不活泼。 [思考2]　(1)双原子分子中化学键键角越大，键长越长，分子越稳定吗？ (2)实验测得BeCl2为共价化合物，两个Be—Cl键间的夹角为180°，键长相同，据此能否判断BeCl2的几何构型？ 提示：(1)双原子分子中没有键角，决定分子稳定性的是键能和键长，键能越大，键长越短，分子越稳定。 (2)确定了分子中的键长和键角，分子的几何构型即可确定，BeCl2的键长相同，Cl—Be—Cl键角为180°，故BeCl2分子为直线形分子。 键参数及其应用 1．判断共价键的稳定性 原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，体系能量下降越多，释放能量越多，形成的共价键的键能越大，共价键越牢固。 2．判断分子的稳定性 一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。如分子的稳定性：HF>HCl>HBr>HI。共价键键长越短，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多，分子越稳定。 3．利用键能计算反应热 键能与反应热的关系为ΔH＝反应物总键能－生成物总键能。若反应物总键能>生成物总键能，即ΔH>0，则反应吸热；若反应物总键能<生成物总键能，即ΔH<0，则反应放热。 4．分子空间结构的判断 键长和键角是描述分子空间结构的参数。