2.1.2 键参数键能、键长与键角（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中化学选择性必修2（人教版2019）

分子结构与性质 第二章 第一节　共价键 第2课时　键参数——键能、键长与键角 返回目录 化学 选择性必修2 　 课前·教材预案 课末·随堂演练 课时作业(六) 微专题突破3 课堂·深度拓展 课前·教材预案 知识点1　键参数——键能、键长与键角 气态 1 mol 吸收 热效应 返回目录 化学 选择性必修2 　 核间距 小 大 共价键 方向 X射线衍射 返回目录 化学 选择性必修2 　 知识点2　键参数的应用 放出 184.9 放出 102.3 低 HBr 返回目录 化学 选择性必修2 　 越小 容易 返回目录 化学 选择性必修2 　 √ × × √ × × 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 课堂·深度拓展 探究点　键参数及其应用 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 微专题突破3 8电子稳定结构的判断 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 课末·随堂演练 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 目标导航 [知识导图] [课程标准] 1.知道键能、键长、键角等键参数的概念。 2．能用键参数说明简单分子的某些性质。 概念 影响 应用及特点 键 能 指________分子中_________化学键解离成气态原子所________的能量 衡量共价键的强弱 估算化学反应的__________ 概念 影响 应用及特点 键 长 指构成化学键的两个原子的__________ 衡量共价键的强弱 键长越______，键能越______ 键 角 在多原子分子中，两个相邻__________之间的夹角 描述分子空间结构 多原子分子的键角一定，表明共价键具有________性 键长和键角的数值可以通过晶体的______________实验获得。 1．分子的热稳定性 参照教材中的键能数据。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，分别 eq \x(\s\up1(11))________(填“放出”或“吸收”)eq \x(\s\up1(12))______________kJ、 eq \x(\s\up1(13))________(填“放出”或“吸收”)eq \x(\s\up1(14))______________kJ的热量。则2 mol HBr分解需要吸收的能量比2 mol HCl分解吸收的能量eq \x(\s\up1(15))______(填“高”或“低”)，故eq \x(\s\up1(16))__________更易分解。 2．反应能力比较 N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强，其原因是N≡N、O==O、F—F键的键能依次为946 kJ·mol－1、497.3 kJ·mol－1、 157 kJ·mol－1，键能越来________，共价键越来越________断裂。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (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)C==C键的键能等于C—C键的键能的2倍。(　 　) (4)双原子分子中，键长越短，分子越牢固。(　 　) (5)因为O—H键的键能小于H—F键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力依次减弱。(　 　) (6)分子的键能越大，由该分子构成物质的熔、沸点越高。(　 　) 名师提醒 (1)键长是成键两原子的原子核之间的距离。 (2)由于π键的键能比σ键键能小，双键中有一个σ键和一个π键，所以双键的键能小于单键键能的2倍。 (3)键能小的物质一般比较活泼，比较容易反应，但具体还要看电负性的差别。如氟的电负性比氧大，生成的产物也比氧稳定，所以氟比氧更容易和氢气反应。 (4)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，由键长和键能共同决定。 1．根据元素周期律可知HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，你能利用键参数加以解释吗？ 键长：H—F＜H—Cl<H—Br<H—I，键能：H—F>H—Cl> H—Br>H—I，故HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱。 2．一般来说，键长越短，键能越大。但F—F键键长(141 pm)比Cl—Cl键长(198 pm)短，而F—F键键能却较小，为什么？ 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。 1．键参数的应用 (1)判断共价键的稳定性 共价键的键能越大，共价键越牢固。 原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，体系能量降低越多，释放能量越多。 (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。 (3)判断物质反应活性的大小 H—F键、O—H键、N—H键的键能依次是568 kJ/mol、 462.8 kJ/mol、390.8 kJ/mol，N—H键、O—H键、H—F键键能依次增大，形成这些键时放出的能量依次增多，化学键稳定性依次增强，所以N2、O2、F2与H2的反应的难易程度为由难到易。 (4)利用键能计算反应热 键能与反应热的关系为ΔH＝E(反应物总键能)－E(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。 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。 (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。 3．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。 【例题1】 某些化学键的键能如表所示(单位：kJ·mol－1)： 键 H—H Br—Br I—I Cl—Cl H—Cl H—I H—Br 键能 436.0 193.7 152.7 242.7 431.8 298.7 366 (1)以上化学键中最稳定的是________。 (2)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出热量为________kJ。 (3)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出的热量由多到少的顺序是________。 A．Cl2＞Br2＞I2 B．Br2＞Cl2＞I2 C．Br2＞I2＞Cl2 (4)1 mol H2在足量的F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热________。 思维导引：按照单质和氢化物的键能大小分别排序，然后结合键能判断分子的稳定性并计算相关焓变。 解析　(1)键能越高，共价键越稳定，由表可知H—H键最稳定。(2)由题中数据和键能与反应热的关系可知：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－2×431.8 kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1。 (3)H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)　ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋　　193.7 kJ·mol－1－2×366 kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1，H2(g)＋I2(g)===2HI(g)　ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋152.7 kJ·mol－1－2×　298.7 kJ·mol－1＝－8.7 kJ·mol－1。(4)根据F2、Cl2、Br2、I2的活泼性也可判断与H2反应放热的相对多少。 答案　(1)H—H　(2)184.9　(3)A　(4)多 【变式1】碳和硅的有关化学键键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实： 化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 键能kJ·mol－1) 356 413 336 226 318 452 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_______________________________________________________。 解析　(1)因为C—H键的键能大于Si—H键的键能，所以CH4比SiH4稳定。(2)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)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定，而Si—H的键能却远小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。 答案　(1)CH4比SiH4稳定　(2)C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定，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)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定，而Si—H的键能却远小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键 【例题】 下列分子中所有原子的价电子层都满足最外层8电子稳定结构的是(　　) A．六氟化氙(XeF6) B．次氯酸(HClO) C．二氯化二硫(S2Cl2) D．三氟化硼(BF3) 答案　C 解析　8电子(氢是2电子)是稳定结构，但并不是所有分子中的所有原子的价电子层都会达到8电子结构。XeF6中必然有6对共用电子，Xe不会是8电子结构，A项不符合题意；HClO的电子式为，其中Cl、O达到8电子结构，而H只有2个电子，B项不符合题意；S2Cl2的电子式为，可见S、Cl都达到8电子结构，C项符合题意；BF3的电子式为，B不满足8电子结构，D项不符合题意。 判断分子结构中各原子最外层电子是否满足8电子稳定结构的方法 1．某分子中若含有氢元素，则其中氢原子不能满足8电子稳定结构。 2．某元素化合价绝对值与其原子最外层电子数之和等于8，则该元素的原子最外层满足8电子稳定结构。如： (1)C原子最外层电子数为4，CO2中C为＋4价，二者之和为8；O原子最外层电子数为6，CO2中O为－2价(绝对值是2)，二者之和为8，则CO2分子中所有原子都满足最外层8电子稳定结构。 (2)N原子最外层5个电子，NO2中，N为＋4价，二者之和为9，故N原子不满足最外层8电子稳定结构。 (3)B原子最外层3个电子，BF3中，B为＋3价，二者之和为6，故B原子不满足最外层8电子稳定结构。 1．在下列分子结构中，原子的最外层电子不能均满足8电子稳定结构的是(　　) A．H2O B.PCl3 C．N2 D.CO2 答案　A 解析　H2O中，H原子的最外层电子数为1＋1＝2，不满足8电子稳定结构，A项符合题意；PCl3中，P原子的最外层电子数为5＋3＝8，Cl原子的最外层电子数为7＋|－1|＝8，为8电子稳定结构，B项不符合题意；N2中，N原子的最外层电子数为5＋3＝8，为8电子稳定结构，C项不符合题意；CO2中，C原子的最外层电子数为4＋4＝8，O原子的最外层电子数为6＋|－2|＝8，为8电子稳定结构，D项不符合题意。 2．下列分子中所有原子的最外层均为8电子稳定结构的是(　　) A．BCl3 B.H2S C．NCl3 D.SF6 答案　C 解析　B原子最外层为6电子结构，而不是8电子结构，A项错误；氢原子最外层为2电子结构，而不是8电子结构，B项错误；氮原子和氯原子的最外层电子数＋化合价绝对值为8，则原子的最外层均为8电子结构，C项正确；硫原子的最外层电子数＋化合价绝对值为12，不是8电子结构，D项错误。 1．(共价键强弱的判断)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．一般来说，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、键长能定性地分析化学键的强弱 答案　A 解析　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，A项错误。 2．(共价键参数的应用)下列事实不能用键能的大小来解释的是(　　) A．N元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定 B．H2O比H2S沸点高 C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱 D．F2比O2更容易与H2反应 答案　B 解析　由于N2分子中存在N≡N键，键能较大，故N2的化学性质很稳定，A不符合题意；H2O分子间存在氢键，导致H2O比H2S沸点高，与键能无关，B符合题意；卤族元素从F到I，原子半径逐渐增大，其氢化物中化学键的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性逐渐减弱，C不符合题意；由于H—F键的键能大于H—O键，所以F2更容易与H2反应生成HF，D不符合题意。 3．(共价键参数)下列说法正确的是(　　) A．分子的结构是由键角决定的 B．共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定 C．CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X(X＝F、Cl、Br、I)键的键长、键角均相等 D．H2O分子中两个O—H键的键角为180° 答案　B 解析　分子的结构是由键参数——键角、键长决定的，A项错误；由于F、Cl、Br、I的原子半径不同，故C—X(X＝F、Cl、Br、I)键的键长不相等，C项错误；H2O分子中两个O—H键的键角为105°，D项错误。 4．(共价键强弱的判断)从实验测得不同物质中O—O之间的键长和键能的数据如表： 　　　O—O键 数据 O O O2 O 键长(10－12 m) 149 128 121 112 键能(kJ·mol－1) x y z＝494 w＝628 其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>x。该规律性是(　　) A．成键时电子数越多，键能越大 B．键长越短，键能越大 C．成键所用的电子数越少，键能越小 D．成键时电子对越偏移，键能越大 答案　B 解析　观察表中数据发现，O2与O的键能大者键长短，据此可得O中O—O键的键长比O中的长，所以键能要小。按键长由小到大的顺序为(O—O键)O<O2<O<O，键能则应为w>z>y>x。 5．(综合应用)已知下列化学键的键能，回答下列问题： 化学键 C—C N—N O—O O==O O—H S—H Se—H N—H As—H 键能 (kJ/ mol) 347.7 193 142 497.3 462.8 347 276 390.8 247 (1)过氧化氢不稳定，易发生分解反应2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)，利用键能数据计算该反应的反应热为______________。 (2)O—H、S—H、Se—H键的键能逐渐减小，原因是______________________________，据此可推测P—H键的键能范围为____________<P—H键键能<____________。 (3)有机物是以碳骨架为基础的化合物，即碳原子间易形成C—C长链，而氮原子与氮原子间、氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链，原因是_______________________________。 解析　(1)ΔH＝反应物总键能－生成物总键能＝(462.8 kJ/mol) ×4＋(142 kJ/mol)×2－(462.8 kJ/mol)×4－497.3 kJ/mol＝ －213.3 kJ/mol。(2)键长越小，键能越大，O—H、S—H、Se—H键的键长依次增大，因而键能依次减小；N—H、P—H、As—H键的键长依次增大，因而键能依次减小，P—H键键能介于N—H键和As—H键键能之间，即247 kJ/mol<P—H键键能< 390.8 kJ/mol。(3)C—C键键能较大，较稳定，因而易形成C—C长链，而N—N、O—O键键能小，不稳定易断裂，因此难以形成N—N、O—O长链。 答案　(1)－213.3 kJ/mol (2)O—H、S—H、Se—H键的键长依次增大，因而键能依次减小　247 kJ/mol　390.8 kJ/mol (3)C—C键键能较大，较稳定，因而易形成C—C长链，而N—N、O—O键键能小，不稳定、易断裂，因此难以形成N—N、O—O长链 $$