专题3 第三单元 第2课时 共价键键能与化学反应的反应热 共价晶体-【高考领航】2023-2024学年高中化学选择性必修2同步核心辅导与测评（苏教版）

第2课时　共价键键能与化学反应的反应热　共价晶体 学习任务一　共价键键能与化学反应的反应热 沉寂多时的化学键能研究领域最近传来新“声音”。中科院院士、南开大学化学学院教授程津培课题组借助当前热点有机化学实验，确定了可量化键能新数据指标，并得到验证支持。程津培团队结合“质子耦合电子转移”等当前有机化学研究热点，改变过去只考虑单一变量的思维模式，多维度利用键能来理解复杂的化学反应体系。 化学键的键能如何衡量？ 1．共价键的键能 (1)键能：在101 kPa、298 K条件下，1 mol气态AB分子生成气态A原子和B原子的过程中所吸收的能量，称为AB间共价键的键能。其单位为kJ·mol－1。 (2)应用： 共价键 H—F H—Cl H—Br H—I 键能/kJ·mol－1 567 431 366 298 ①若使2 mol H—Cl键断裂为气态原子，则发生的能量变化是吸收862_kJ的能量。 ②表中共价键最难断裂的是H—F，最易断裂的是H—I。 ③由表中键能大小数据说明键能与分子稳定性的关系：HF、HCl、HBr、HI的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即最稳定的是HF，最不稳定的是HI。 2．共价键的键长 (1)概念：形成共价键的两个原子核间的平均间距，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)应用：共价键的键长越短，往往键能越大，这表明共价键越稳定，反之亦然。 [思考1]　分子的稳定性与键能、键长之间存在怎样的关系？为什么HF、HCl、HBr、HI分子的稳定性依次减弱？ 提示：一般来说，两个成键原子的半径越小，二者的共用电子对越多，则共用电子对对两个原子核的吸引作用越强，两个原子靠得越近，作用力越大，即共价键的键长越短，键能越大，形成的分子越稳定。由于原子半径：F<Cl<Br<I，则键长：H—F<H—Cl<H—Br<H—I，键能：H—F>H—Cl>H—Br>H—I，故分子的稳定性：HF>HCl>HBr>HI。 [思考2]　碳碳双键的键能等于碳碳单键键能的2倍吗？ 提示：碳碳双键中含有1个σ键和1个π键，由于π键原子轨道重叠程度小于σ键，则π键的稳定性弱于σ键，所以碳碳双键的键能小于碳碳单键键能的2倍。 1．键能的应用 (1)表示共价键的强弱 键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定。 (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)判断化学反应的能量变化 在化学反应中，旧化学键断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，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。 2．键长的应用 (1)一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子越稳定。 (2)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。 3．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，共用电子对数越多，则共价键越牢固，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：共价键的键长越短，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，形成的共价键越稳定。 　根据氢气分子的形成过程示意图，回答问题。 (1)H—H键的键长为________，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是________。 (2)下列说法中正确的是________。 A．氢气分子中含有一个π键 B．由①到④，电子在核间出现的概率增加 C．由④到⑤，必须消耗外界的能量 D．氢气分子中含有一个极性共价键 (3)已知几种常见化学键的键能如下表所示： 化学键 Si—O H—O O===O Si—Si Si—C 键能/ (kJ·mol－1) 460 467 498 176 X 请回答下列问题： ①比较Si—Si键与Si—C键的键长大小可知：X______176 kJ·mol－1(填“>”“<”或“＝”)。 ②H2被喻为21世纪人类最理想的燃料，试计算：每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为________。 【思路点拨】　解答本题注意以下两点： (1)键参数的含义及影响键能大小的因素。 (2)共价键的键能与反应热的关系。 【解析】　(1)直接从图上有关数据可以看出，H—H键的键长为0.074 nm；体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。 (2)氢气分子中含有一个σ键，选项A错误；共价键的本质就是高概率地出现在原子间的电子与原子