2.1.2 键参数键能、键长与键角（Word教参）-【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）

第2课时　键参数——键能、键长与键角 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。 知识点1　键参数——键能、键长与键角 概念 影响 应用及特点 键 能 指__气态__分子中__1_mol__化学键解离成气态原子所__吸收__的能量 衡量共价键的强弱 估算化学反应的__热效应__ 键 长 指构成化学键的两个原子的__核间距__ 衡量共价键的强弱 键长越__小__，键能越__大__ 键 角 在多原子分子中，两个相邻__共价键__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__方向__性 键长和键角的数值可以通过晶体的__X射线衍射__实验获得。 知识点2　键参数的应用 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__放出__(填“放出”或“吸收”)__184.9__kJ、__放出__(填“放出”或“吸收”)__102.3__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__低__(填“高”或“低”)，故__HBr__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__越小__，共价键越来越__容易__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。 探究点　键参数及其应用 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 学科网（北京）股份有限公司 $$