内容正文:
第一节
第二章 分子结构与性质
第2课时
键参数
— 键能 键长 键角
BOND PARAMETER- KEY ENERGY KEY LENGTH KEY ANGLE
学习目标
LEARNING OBJECTIVES
理解键能、键长和键角等键参数的含义,能利用键参数解释物质的某些性质。
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。
【知识背景】
【思考交流】
问题1 :根据上节课所学知识,试判断下列分子中的化学键是共价键还是离子键?
以上分子中的化学键均为共价键。
H2
HCl
O2
H2O
问题2 :不同原子之间形成的共价键的稳定性是否相同?
不同原子对键合电子的吸引能力是不同的,因此,破坏共价键(共用电子对)所需要的能量也是不同的,意味着:不同原子之间形成的共价键的稳定性不同。
键参数——键能、键长、键角
【任务1】理解键能的含义及其与分子性质的关系
键能
衡量共价键的强弱
气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
如:298.15K、101kPa条件下,1mol H2分子解离成2mol H需要吸收436.0 kJ能量。
【注意】
在相同条件下,断开1mol 化学键吸收的能量与形成1mol 化学键释放的能量相同。
则:H—H的键能为:436.0 kJ/mol
即:298.15K、101kPa条件下,2mol H形成1mol H2分子会释放436.0 kJ能量。
键参数——键能、键长、键角
【任务1】理解键能的含义及其与分子性质的关系
表2-1 某些共价键的键能
键 键能
(kJ•mol-1) 键 键能
(kJ•mol-1) 键 键能
(kJ•mol-1)
H-H 436.0 C-O 315 O=O 497.3
F-F 157 C=O 745 C-H 413.4
Cl-Cl 242.7 N-N 193 O-H 462.8
Br-Br 193.7 N=N 418 N-H 390.8
I-I 152.7 NN 946 H-F 568
C-C 347.7 N-O 176 H-Cl 431.8
C=C 615 N=O 607 H-Br 366
CC 812 O-O 142 H-l 298.7
键参数——键能、键长、键角
【任务1】理解键能的含义及其与分子性质的关系
【思考交流】
问题3 :试利用表2-1的数据进行计算,1 mo1 H2分别跟l molCl2、lmolBr2(蒸气)反应,分别形成2 mo1 HCl分子和2mol HBr分子,哪一个反应释放的能量更多?
H2 (g) + Cl2 (g) = 2HCl(g)
Q吸 = 436.0 kJ • mol-1 × 1 mol + 242.7kJ • mol-1 × 1 mol = 678.7kJ
Q放 = 431.8kJ • mol-1 × 2 mol = 863.6kJ
ΔH = Q吸 - Q放 = ( 678.7-863.6) kJ • mol-1 = - 184.9kJ • mol-1
键参数——键能、键长、键角
【任务1】理解键能的含义及其与分子性质的关系
【思考交流】
问题3 :试利用表2-1的数据进行计算,1 mo1 H2分别跟l molCl2、lmolBr2(蒸气)反应,分别形成2 mo1 HCl分子和2mol HBr分子,哪一个反应释放的能量更多?
H2 (g) + Br2 (g) = 2HBr(g)
Q吸 = 436.0 kJ • mol-1 × 1 mol + 193.7kJ • mol-1 × 1 mol = 629.7kJ
Q放 = 366kJ • mol-1 × 2 mol = 732kJ
ΔH = Q吸 - Q放 = ( 629.7-732) kJ • mol-1 = - 102.3kJ • mol-1
生成 HCl放热较多,所以HCl比HBr更容易生成,更难分解,或者说溴化氢分子更容易发生热分解。
键参数——键能、键长、键角
【任务1】理解键能的含义及其与分子性质的关系
【思考交流】
问题4 :根据问题3,有结论:HBr 分子更容易发生热分解,意味着HBr分子不如HCl分子稳定。结合H-Cl和H-Br的键能数据,你能发现化学键键能与物质稳定性之间的关系吗?
键能越大,含有该化学键的物质越稳定。
H-Cl的键能:431.8 kJ • mol-1
H-Br的键能:366 kJ • mol-1
键参数——键能、键长、键角
【任务1】理解键能的含义及其与分子性质的关系
【思考交流】
问题5 :N2、F2、O2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?
NN键、O=O键、F—F键的键能依次为946 kJ·mol-1、497.3 kJ·m