第2章 第1节 第2课时 键参数（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修2（鲁科版2019）

第2课时　键参数 课程内容标准 知道共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。 1．键长 (1)键长是指两个成键原子的原子核间的距离(简称核间距)，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)键长与共价键的稳定性之间的关系：共价键的键长愈短，往往化学键愈强，表明共价键愈牢固。 (3)键长是影响分子空间结构的因素之一。键长的数值可以通过晶体X射线衍射实验进行测定，也可以通过理论计算求得。 2．键角 (1)概念：在多原子分子中，两个化学键之间的夹角叫做键角。 (2)常见分子的键角 3．键能 (1)在1×105 Pa、298 K条件下，断开1 mol AB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B键的键能，常用EA—B表示。 (2)键能的应用 ①表示共价键的强弱 键能的大小可以定量地表示化学键的强弱程度。键能愈大，断开时需要的能量就愈多，化学键就愈牢固。 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判断物质在化学反应过程中的能量变化 在化学反应中，旧化学键的断裂吸收能量(E反应物)，新化学键的形成放出能量(E生成物)，因此反应焓变与键能的关系为ΔH＝∑E反应物－∑E生成物。 4．键参数 (1)键参数：键长、键角和键能等表明化学键性质的物理量通常称为“键参数”。 (2)分子光谱：分子从一种能级改变到另一种能级时吸收或发射的光谱称为分子光谱。分子中键长、键角、电荷分布等结构特征都会影响分子光谱。 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)键角是描述分子立体结构的重要参数。(√) (2)键长是成键两原子半径的和。(×) (3)碳碳双键的键能等于碳碳单键的键能的2倍。(×) (4)键长短，键能就一定大，分子就一定稳定。(×) 2．下列说法不正确的是(　　) A．键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂 B．成键的两原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定 C．破坏化学键时消耗能量，而形成化学键时释放能量 D．键能、键长只能定性地分析化学键的强弱 A　[键能越大，断开该键所需的能量越多，化学键越牢固，性质越稳定，故A错误 。] 3．实验测得四种结构相似的单质分子的键长、键能的数据如下： A—A B—B C—C D—D 键长/10－10 m a 0.74 c 1.98 键能/kJ·mol－1 193 b 151 d 已知D2分子的稳定性大于A2，则a________1.98(填“>”或“<”，下同)，d______193；a______c，b________d。 解析　结构相似的单质分子中，键长越短，键能越大，分子越稳定。 答案　>　>　＜　＞ 学习任务　探究键参数的应用 运用衍射谱、光谱等物理方法能够测定分子和晶体中原子间的距离、立体构型以及分子中化学键的强度等。一般而言，借助于数学和量子力学方法，可将衍射谱或光谱信息通过简单的计算转换为键参数。键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键长和键角是描述分子立体构型的参数。一般来说，如果知道分子中的键长和键角，这个分子的几何构型就确定了。 1．根据元素周期律可知NH3的稳定性强于PH3，你能利用键参数加以解释吗？ 提示　键长：N—H＜P—H，键能：N—H＞P—H，因此NH3更稳定。 2．N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强，如何从键能的角度理解这一化学事实？ 提示　由教材表2－1中键能的数值可知：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的反应能力依次增强。 3．一般来说，键长越短，键能越大。但为什么F—F键键长短，键能小？ 提示　氟原子的半径很小，因此其键长短，而由于键长短，两个氟原子形成共价键时，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。 4．已知N—N、N===N和N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C—C、C===C、C≡C键能之比为1.00∶1.77∶2.34，如何用这些数据理解氮分子不容易发生加成反应而乙烯和乙炔容易发生加成反应？ 提示　键能数据表明，N≡N键的键能大于N—N键的键能的三倍，N===N键的键能大于N—N键的键能的两倍；而C≡C键的键能却小于C—C键的键能的三倍，C===C键的键能小于C—C键的键能的两倍。说明乙烯和乙炔中的π键不牢固，故易发生加成反应，而氮分子中N≡N键非常牢固，所以氮气分子不易发生加成反应。 1．共价键参数的应用 (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，旧化学键的断裂吸收能量，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 a．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。 b．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)键角的应用 ①键长和键角决定分子的空间构型 ②常见分子的键角与分子空间构型 化学式 结构式 键角 空间构型 CO2 O===C===O 180° 直线形 NH3 107° 三角锥形 H2O 105° V形 BF3 120° 平面三角形 CH4 109°28′ 正四面体形 2.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。 [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，由键长和键能决定 1．键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述正确的是(　　) A．键角是描述分子空间构型的重要参数 B．因为H—O键的键能小于H—F键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱 C．水分子可表示为H—O—H，分子中的键角为180° D．H—O键的键能为463 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗的能量为2×463 kJ A　[H—O键、H—F键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越稳定，O2、F2与H2反应的能力逐渐增强，B项错误；水分子呈V形，键角为105°，C项错误；H—O键的键能为463 kJ·mol－1，指的是断开1 mol H—O键形成气态氢原子和气态氧原子所需吸收的能量为463 kJ,18 g H2O即1 mol H2O中含2 mol H—O键，断开时需吸收2×463 kJ的能量形成气态氢原子和气态氧原子，再进一步形成H2和O2时，还会因形成化学键而释放出一部分能量，D项错误。] 2．NH3分子的空间构型是三角锥形结构而不是平面正三角形结构，最充分的理由是(　　) A．NH3分子内3个N—H键长均相等 B．NH3分子内3个价键的键角和键长均相等 C．NH3分子内3个N—H的键长相等，键角都等于107° D．NH3分子内3个N—H的键长相等，键角都等于120° C　[NH3分子内的键角和键长都相等，可能有两种情况，一是平面正三角形，二是三角锥形结构。如果键角为120°，则必然为平面正三角形。] 碳和硅的有关化学键键能如下表所示，简要分析和解释下列有关事实。 化学键 C—C C—H C—O 键能/kJ·mol－1 356 413 336 化学键 Si—Si Si—H Si—O 键能/kJ·mol－1 226 318 452 (1)通常条件下，CH4和SiH4哪一种更稳定？说明判断的理由。 提示　因为C—H键的键能大于Si—H键的键能，所以CH4比SiH4稳定。 (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，利用键参数来说明原因。 提示　C—C键和C—H键的键能比Si—H键和Si—Si键的键能都大，因此烷烃比较稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。 (3)SiH4比CH4更易生成氧化物，利用上表中的数据解释其原因。 提示　C—H键的键能大于C—O键的键能，C—H键比C—O键稳定，而Si—H的键能却小于Si—O键的键能，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。 (1)键长和键角常被用来描述分子的空间结构。 (2)键长和键能是衡量共价键强弱的物理量，分子被破坏时，断键的部位与键的强度有关。 学科网（北京）股份有限公司 $$