2.1.2共价键（二）键参数：键能、键长、键角，考点精要+题型突破+达标检测-2024-2025学年高二化学上学期同步课件+导学案 （人教版2019选择性必修2）

共价键（二）导学学案 课程内容：键能、键长、键角 1. 学习目标 ⑴理解键能、键长、键角的概念及其含义，掌握它们的单位及表示方法。 ⑵学会运用键能和键长的数据比较共价键的强弱和分子的稳定性，能够根据键角判断分子的空间构型。 ⑶了解键参数在解释分子性质（如热稳定性、空间结构等）以及物质化学变化中的作用，构建结构与性质之间的联系思维。 2.重 点 ⑴键能、键长、键角的概念及对共价键和分子性质的影响。键能越大、键长越短，共价键越强，分子越稳定；键角决定分子的空间构型。 ⑵运用键参数解释一些常见的化学现象和物质性质，如氮气化学性质稳定（键能大）、二氧化碳分子呈直线形（键角为 180°）等。 3.难 点 ⑴理解键能与化学反应热的关系，通过键能计算化学反应的反应热（ΔH），即 ΔH =反应物键能总和 - 生成物键能总和，涉及到对化学反应本质是旧键断裂和新键形成过程的能量变化的深入理解。 ⑵综合运用键参数分析复杂分子的结构与性质关系，例如对于多原子分子且存在多种共价键类型时，准确判断分子的稳定性和空间结构变化等。 4.核心素养 ⑴宏观辨识与微观探析：从宏观物质的性质（如稳定性、形状等）深入到微观的键参数层面进行分析，建立起宏观性质与微观结构之间的联系，理解分子的性质是由其内部共价键的键参数所决定。 ⑵证据推理与模型认知：依据键参数的数据证据推理分子的结构特点和化学性质，构建共价键及分子结构的认知模型，如通过键长和键角构建分子空间构型模型，运用该模型预测和解释分子的性质及反应行为，如判断不同分子在相同条件下反应活性的差异等。 ⑶科学态度与社会责任：在学习键参数过程中，体会科学研究中精确量化的重要性，培养严谨的科学态度，同时认识到对分子结构与性质关系的深入理解有助于开发新型材料、设计绿色化学反应等，增强社会责任感和科学应用意识。 第一部分：课业知识精讲 一、键能 1、定义：在标准状况下，将1mol气态分子AB断裂成气态原子A和B所吸收的能量，用符号E表示，单位为kJ/mol 。对于双原子分子，键能等于键的解离能；对于多原子分子，键能是多个等价键解离能的平均值. 2、意义：键能越大，意味着拆开该共价键所需的能量越多，键越牢固，由该键构成的分子也就越稳定。例如，H—H键的键能为436kJ/mol，Cl—Cl键的键能为243kJ/mol，H—H键能更大，所以H₂比Cl₂更稳定.还可通过反应物与生成物的总键能计算反应热.常见共价键的键能（kJ·mol－1） 3、影响因素：键能的大小与成键原子的核电荷数、电子层结构、原子半径、所形成的共用电子对数目等有关。一般来说，成键原子的核电荷数越大、半径越小，键能越大. 二、键长 1、定义：分子中两个成键原子核间的平均距离，例如氢分子中两个氢原子的核间距为76pm，H—H的键长即为76pm. 2、意义：一般键长越长，原子核间距离越大，键的强度越弱，键能越小，分子的热稳定性依次递减 。如C—C、C=C、C≡C的键长依次缩短，键能依次增大.常见共价键的键长（pm） 3、影响因素：键长与成键原子的半径和共用电子对数目有关。成键原子半径越大，键长越长，原子半径越小，共价键的键长越短。共用电子对数目越多，共价键的键长越短，往往键能越大，共价键越稳定. 三、键角 1、定义：一个原子周围形成几个共价键时，这几个共价键之间的夹角就是共价键的键角，常以度数表示，例如水分子中两个H—O键的键角为104.5°，甲烷分子中任何两个C—H键的键角为109°28′. 2、意义：键角是由共价键的方向性决定的，反映了分子或物质的空间结构。通过键角和键长可以确定分子的空间构型，如CO₂分子中两个C=O键间的夹角为180°，所以CO₂分子是直线形；NH₃分子中三个N—H键的键长相等，键角为107°18′，所以NH₃分子呈三角锥形.BF3键角为120°，空间构型是平面三角形。 3、影响因素：孤对电子对键角有影响，孤对电子越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小。中心原子的电负性也会影响键角，中心原子电负性越大，键角越大；配体的电负性越大，键角越小. 第二部分：重点专题突破 一、键能相关专题 专题一：键能的计算及应用 ①已知 N≡N 键能为 946 kJ/mol，H - H 键能为 436 kJ/mol，N - H 键能为 391 kJ/mol，计算 N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)的反应热 ΔH。 答案：-92 kJ/mol ΔH=反应物总键能 - 生成物总键能=946 kJ/mol + 3×436 kJ/mol - 6×391 kJ/mol =-92 kJ/mol 解析：N₂中有一个 N≡N 键，H₂中有一个 H - H 键，NH₃中有三个 N - H 键。先算出反应物断键吸收的总能量，再算出生成物成键放出的总能量，两者差值即为反应热。反应热为负，表明该反应是放热反应。 ②已知H—H键能为436kJ/mol，Cl—Cl键能为242.7kJ/mol，H—Cl键能为431.8kJ/mol，计算H₂(g)+Cl₂(g)=2HCl(g)的反应热。 答案：根据反应热计算公式，H=反应物的总键能-生成物的总键能，即ΔH=(436kJ/mol+ 242.7kJ/mol)-2×431.8kJ/mol=-184.9kJ/mol 。 解析：先分别计算出反应物断键吸收的能量和生成物成键释放的能量，再根据公式求出反应热，反应热为负，说明该反应是放热反应。 ③已知 H—H 键能为 436 kJ/mol，H—N 键能为 391 kJ/mol，根据化学方程式 N₂+ 3H₂ ⇌ 2NH₃ ΔH = -92.4 kJ/mol，则 N≡N 键的键能是（ ） A. 431 kJ/mol B. 946 kJ/mol C. 649 kJ/mol D. 896 kJ/mol 答案：B 解析：设 N≡N 键能为 x kJ/mol，根据反应热与键能的关系：ΔH =反应物总键能-生成物总键能，可得 x + 3×436 - 6×391 = - 92.4，解得 x = 946 kJ/mol。 专题二：比较物质稳定性 ①比较 HF、HCl、HBr、HI 的稳定性，并从键能角度解释。 答案：稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。 解析：因为 F、Cl、Br、I 原子半径逐渐增大，H - X（X = F、Cl、Br、I）键长逐渐增长，键长越长，键能越小，断开化学键所需能量越低，物质越不稳定。所以 HF 键能最大，最稳定；HI 键能最小，最不稳定。 ②下列关于键参数的叙述中正确的是（ ） A. 分子的键长越长，键能越高，分子越稳定 B. 双原子分子中，键角越小，分子越稳定 C. 一般来说，键能越大，分子越稳定 D. 键长是成键两原子半径的和 答案：C 解析：键长越长，键能越小，分子越不稳定，A 错误；双原子分子不存在键角，B 错误；键长是成键两原子间的核间距，不是半径和，D 错误；键能越大，分子越稳定，C 正确。 ③下列关于键能的说法中正确的是（ ） A. 键能越大，表示该分子越容易受热分解 B. 化学键的键能越大，说明物质所含的能量越高 C. 双原子分子中化学键键能越大，其分子越稳定 D. 一个 N≡N 键的键能是一个 N—N 键键能的 3 倍 答案：C 解析：键能越大，化学键越牢固，分子越稳定，A 错误，C 正确；化学键的键能越大，说明破坏该化学键所需能量越高，物质所含能量越低，B 错误；N≡N 键中包含一个 σ 键和两个 π 键，其键能不是 N—N 键键能的 3 倍，D 错误。 二、键长相关专题 专题三：键长与键能的关系判断 ①比较C—C、C=C、C≡C的键长和键能大小。 答案：键长：C—C > C=C > C≡C；键能：C—C < C=C < C≡C 。 解析：因为碳碳三键的键能最大，单键键能最小，而键能越大，键长越短，所以得出上述键长与键能的大小关系。 ②下列说法中正确的是（ ） A. 键能越大，表示该分子越容易受热分解 B. 共价键都具有方向性 C. 在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长 D. H—Cl 的键能为431 kJ/mol，H—Br 的键能为 366 kJ/mol，可说明HCl比HBr 稳定 答案：D 解析：键能越大，分子越稳定，越不易受热分解，A 错误；s-s σ 键没有方向性，B 错误；键长是成键两原子间的核间距，C 错误；键能越大越稳定，D 正确。 ③关于键能和键长，下列说法中错误的是（ ） A. 键能是衡量共价键稳定性的参数 B. 键长是形成共价键的两原子间的核间距 C. 一般来说，键能越大，键长越短，共价键越稳定 D. 碳碳双键的键能是碳碳单键键能的 2 倍 答案：D 解析：碳碳双键中包含一个 σ 键和一个 π 键，其键能小于碳碳单键键能的 2 倍。 三、键角相关专题 专题四：键角与分子空间构型的判断 ①某分子的键角接近 109°28′，判断该分子可能的空间构型。 答案：可能是正四面体构型（如 CH₄）或四面体构型（如 NH₃，由于孤电子对的影响，键角略小于 109°28′）。 解析：键角是判断分子空间构型的重要依据之一。109°28′是正四面体结构的典型键角，当分子中有类似的键角时，可推测其具有四面体特征的构型，同时要考虑孤电子对可能对键角产生的影响，使其略偏离标准值。 ②下列分子中键角最小的是（ ） A. H₂O B. BF₃ C. BeCl₂ D. CH₄ 答案：A 。 解析：H₂O分子的空间构型是V形，键角约为104.5°；BF₃分子的空间构型是平面三角形，键角为120°；BeCl₂分子的空间构型是直线形，键角为180°；CH₄分子的空间构型是正四面体形，键角为109°28′，所以键角最小的是H₂O分子 。 ③白磷（P₄）分子是正四面体结构，其键角为 60°，已知 P - P 键长为 a，试推测在一个 P₄分子中，非极性共价键的总键长是多少？ 答案：总键长为 6a。 解析：白磷分子是正四面体结构，有 6 条 P - P 键，每条键长为 a，所以非极性共价键的总键长是 6a。 专题五：解释分子性质 ①CO₂分子的键角为 180°，试解释 CO₂为什么是非极性分子。 答案：CO₂分子中键角为 180°，分子呈直线形结构，两个 C = O 键是对称分布的，键的极性相互抵消，所以 CO₂是非极性分子。 解析：分子的极性与键角和分子的对称性密切相关。当键角使分子具有对称结构时，键的极性在整个分子中相互抵消，分子就表现为非极性；若分子结构不对称，键的极性不能抵消，则分子为极性分子。 ②能说明 BF₃ 分子的 4 个原子在同一平面的理由是（ ） A. B—F 键之间夹角为 120° B. B—F 键为极性共价键 C. 3 个 B—F 键的键能相同 D. 3 个 B—F 键的键长相等 答案：A 解析：BF₃ 分子中 B—F 键之间夹角为 120°，为平面三角形结构，所以 4 个原子在同一平面，B—F 键为极性共价键、键能相同、键长相等都不能说明分子的空间构型。 ③下列关于键长、键能和键角的说法中不正确的是（ ） A. 键角是描述分子立体结构的重要参数 B. 键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C. C = C 键的键能等于 C—C 键键能的 2 倍 D. 因为 O—H 键的键能大于 H—S 键的键能，所以 H₂O 的稳定性大于 H₂S 答案：C 解析：C = C 键中包含一个 σ 键和一个 π 键，其键能小于 C—C 键键能的 2 倍，C 错误；键角可确定分子的空间构型，A 正确；原子半径越大，键长越长，成键数目不同键长也不同，B 正确；键能越大，分子越稳定，D 正确。 专题六：8e-稳定结构的判断 ①下列分子中，所有原子都满足最外层 8 电子稳定结构的是（ ） A. BF₃ B. PCl₅ C. NCl₃ D. H₂O 答案：C 解析：A 项，BF₃ 中 B 原子最外层只有 6 个电子；B 项，PCl₅ 中 P 原子最外层有 10 个电子；C 项，NCl₃ 中 N 原子与 3 个 Cl 原子形成 3 个共价键，最外层达 8 电子稳定结构，Cl 原子本身最外层 7 个电子，形成共价键后达 8 电子稳定结构；D 项，H₂O 中 H 原子最外层只有 2 个电子。 ②下列分子中，所有原子都满足最外层 8 电子结构的是（ ） A. BeCl2 B. H2S C. NCl3 D. SF6 答案：C 解析：BeCl2 中 Be 原子最外层不满足 8 电子结构，A 错误；H2S 中 H 原子最外层不满足 8 电子结构，B 错误；NCl3 中 N 和 Cl 原子都满足最外层 8 电子结构，C 正确；SF6 中 S 原子最外层不满足 8 电子结构，D 错误。同时，NCl3 分子空间构型为三角锥形，键角约 107°，可通过键角判断其分子构型，本题主要考查 8 电子结构判断，但也与键参数相关知识有一定联系。 第三部分：课后专项训练 一、选择题 1. 下列说法中正确的是（ ） A. 键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂 B. 两原子形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，体系能量越低 C. 键长越长，键能一定越大 D. 碳碳双键的键能是碳碳单键键能的两倍 答案：B 解析：键能越大，化学键越牢固，越难断裂，A 错误；原子轨道重叠程度越大，形成的共价键越稳定，体系能量越低，B 正确；键长越长，键能越小，C 错误；碳碳双键的键能小于碳碳单键键能的两倍，D 错误。 2. 下列分子中，键角最小的是（ ） A. BeCl₂ B. BCl₃ C. CCl₄ D. H₂O 答案：D 解析：BeCl₂ 是直线形结构，键角 180°；BCl₃ 是平面三角形结构，键角 120°；CCl₄ 是正四面体结构，键角约 109°28′；H₂O 是 V 形结构，键角约 105°，键角最小的是 H₂O。 3. 下列关于键参数的说法中，错误的是（ ） A. 键能是衡量共价键稳定性的重要参数 B. 键长与共价键的稳定性有关 C. 键角决定分子的空间构型 D. 双原子分子中，键长越短，分子越稳定 答案：D 解析：双原子分子中，键能越大，分子越稳定，而不是键长越短分子越稳定，D 错误。 4. 下列共价键中，键长最短的是（ ） A. C—F B. C—Cl C. C—Br D. C—I 答案：A 解析：同一主族元素从上到下原子半径逐渐增大，形成的共价键键长逐渐增长，F、Cl、Br、I 为同一主族元素，原子半径：I > Br > Cl > F，所以 C—F 键长最短，A 正确。 5. 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。下列说法正确的是（ ） A. σ 键一定比 π 键稳定 B. N2 较易发生加成反应 C. 乙烯、乙炔较易发生加成反应 D. 乙烯、乙炔中的 π 键比 σ 键稳定 答案：C 解析：N≡N 中 π 键比 σ 键稳定，A 错误；N2 中 N≡N 键能大，不易发生加成反应，B 错误；乙烯、乙炔中 C = C、C≡C 中 π 键相对不稳定，较易发生加成反应，C 正确；乙烯、乙炔中 σ 键比 π 键稳定，D 错误。 6. 下列分子中键能最大的是（ ） A. HF B. HCl C. HBr D. HI 答案：A 解析：原子半径越小，形成的共价键键能越大，F、Cl、Br、I 原子半径逐渐增大，所以 H—F 键能最大，A 正确。 7. 关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是（ ） A. 键角是确定多原子分子立体结构的重要参数 B. 通过反应物和生成物分子中键能数据可以粗略预测反应热的大小 C. 键长越长，键能越小，共价化合物越稳定 D. 同种原子间形成的共价键键长：叁键 < 双键 < 单键 答案：C 解析：键角可确定分子空间构型，A 正确；根据键能可计算反应热，B 正确；键长越长，键能越小，共价化合物越不稳定，C 错误；同种原子间形成的共价键，叁键键长最短，单键键长最长，D 正确。 8. 下列分子或离子中，键角由大到小排列正确的是（ ） ①BCl3 ②NH3 ③H2O ④PCl4+ ⑤HgCl2 A. ⑤④①②③ B. ⑤①④②③ C. ④①②⑤③ D. ③②④①⑤ 答案：B 解析：HgCl2 是直线形，键角 180°；BCl3 是平面三角形，键角 120°；PCl4+是正四面体，键角 109°28′；NH3 是三角锥形，键角约 107°；H2O 是 V 形，键角约 105°，所以键角由大到小顺序为⑤①④②③，B 正确。 9. 下列物质中，碳氧键长最短的是（ ） A. CO B. CO2 C. CH3OH D. HCOOH 答案：A 解析：CO 分子中存在叁键，键长最短；CO2 中有碳氧双键；CH3OH 和 HCOOH 中碳氧键有单键和双键，单键键长较长，所以碳氧键长最短的是 CO，A 正确。 10. 下列有关共价键键参数的比较中，不正确的是（ ） A. 键能：C—N < C = N < C≡N B. 键长：I—I > Br—Br > Cl—Cl C. 分子中的键角：H2O > NH3 D. 乙烯分子中碳碳键的键能：σ 键 > π 键 答案：C 解析：同一周期从左到右，原子半径逐渐减小，形成的共价键键能逐渐增大，键长逐渐减小，所以键能：C—N < C = N < C≡N，键长：I—I > Br—Br > Cl—Cl，A、B 正确；H2O 分子键角约 105°，NH3 分子键角约 107°，H2O 分子键角小于 NH3 分子键角，C 错误；乙烯分子中碳碳 σ 键比 π 键稳定，键能大，D 正确。 11. 已知氢分子中化学键的键能为 436 kJ/mol，氧分子中化学键的键能为 498 kJ/mol，氯分子中化学键的键能为 243 kJ/mol，氮分子中化学键的键能为 946 kJ/mol，则下列叙述正确的是（ ） A. N—N 键的键能为 1/3×946 kJ/mol = 315.3 kJ/mol B. 氮分子中的共价键比氢分子中的共价键短 C. 氧分子中氧原子是以共价单键结合的 D. 氮分子比氯分子稳定 答案：D 解析：N≡N 键能是 946 kJ/mol，不能简单除以 3 计算 N—N 键能，A 错误；氮分子中是叁键，氢分子是单键，叁键键长比单键短，B 错误；氧分子是 O = O 双键，C 错误；键能越大越稳定，氮分子键能大于氯分子键能，所以氮分子更稳定，D 正确。 12. 对于反应 2H₂(g) + O₂(g) = 2H₂O(g)，已知 H—H 键能为 436 kJ/mol，O = O 键能为 498 kJ/mol，H—O 键能为 463 kJ/mol，则反应热 ΔH 为（ ） A. -482 kJ/mol B. 482 kJ/mol C. -442 kJ/mol D. 442 kJ/mol 答案：A 解析：ΔH =反应物总键能-生成物总键能=(2×436 + 498 - 4×463)kJ/mol=- 482 kJ/mol。 13. 下列关于化学键的叙述正确的是（ ） A. 离子化合物中只含离子键 B. 共价化合物中可能含离子键 C. 离子化合物中可能含共价键 D. 共价化合物中不含离子键，所以一定不含金属元素 答案：C 解析：离子化合物中可能含有共价键，如 NaOH 中含有离子键和共价键，A 错误，C 正确；共价化合物中一定不含离子键，B 错误；共价化合物可能含金属元素，如 AlCl3 是共价化合物，D 错误。本题虽主要考查离子键和共价键在化合物中的存在，但化合物的结构与键参数也有一定关联，如离子键长、离子键能等会影响离子化合物性质。 14. 下列各说法中正确的是（ ） A. 分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定 B. 元素周期表中的ⅠA 族（除 H 外）和ⅦA 族元素的原子间不能形成共价键 C. 水分子可表示为 H—O—H，分子中键角为 180° D. H—O 键键能为 463 kJ/mol，即 18 g H2O 分解成 H2 和 O2 时，消耗能量为 2×463 kJ 答案：B 解析：分子中键能越大，键长越短，分子越稳定，A 错误；ⅠA 族（除 H 外）和ⅦA 族元素分别是活泼金属和活泼非金属，原子间形成离子键，不能形成共价键，B 正确；水分子是 V 形结构，键角约 105°，C 错误；18 g H2O 分解时，消耗能量不是 2×463 kJ，因为反应热与键能关系是反应物总键能减去生成物总键能，且反应存在一定的活化能等，D 错误。本题中涉及键能、键长与分子稳定性及分子构型（键角）等知识。 15. 下列分子中，键角最小的是（ ） A. CO2 B. BF3 C. NH3 D. H2O 答案：D 解析：CO2 是直线形，键角 180°；BF3 是平面三角形，键角 120°；NH3 是三角锥形，键角约 107°；H2O 是 V 形，键角约 105°，所以键角最小的是 H2O，D 正确。本题主要考查不同分子的键角大小比较，这是键参数中的重要内容。 16. 已知 H—H 键能为 436 kJ/mol，H—F 键能为 565 kJ/mol，根据化学方程式 H2(g) + F2(g) = 2HF(g) ΔH = -546 kJ/mol，则 F—F 键的键能是（ ） A. 489 kJ/mol B. 255 kJ/mol C. 765 kJ/mol D. 155 kJ/mol 答案：A 解析：设 F—F 键能为 x kJ/mol，根据 ΔH = 反应物总键能 - 生成物总键能，可得 436 + x - 2×565 = -546，解得 x = 489 kJ/mol，A 正确。本题利用反应热与键能关系计算键能，是键参数知识的重要应用专题。 17. 下列有关键参数的比较肯定错误的是（ ） A. 键能：C—N < C = N < C≡N B. 键长：I—I > Br—Br > Cl—Cl C. 分子中的键角：CO2 > SO2 D. 一般相同元素原子间形成的共价键键能：σ键<π键 答案：D 解析：同一周期从左到右，原子半径逐渐减小，形成的共价键键能逐渐增大，键长逐渐减小，所以键能：C—N < C = N < C≡N，键长：I—I > Br—Br > Cl—Cl，A、B 正确；CO2 是直线形，键角 180°，SO2 是 V 形，键角小于 180°，C 正确；一般相同元素原子间形成的共价键，σ 键比 π 键稳定，键能 σ 键 > π 键，D 错误。本题考查了多种键参数的比较和判断。 18. 下列物质中，化学键类型相同，键能最大的是（ ） A. N2 B. C2H4 C. F2 D. HCl 答案：A 解析：N2 中是 N≡N 叁键，键能较大；C2H4 中有碳碳双键和碳氢单键；F2 是单键；HCl 是单键，叁键键能大于双键和单键，所以 N2 键能最大，A 正确。本题通过比较不同物质的化学键类型和键能大小来考查键参数知识。 19. 下列分子中键角最大的是（ ） A. CH₄ B. NH₃ C. H₂O D. CO₂ 答案：D 解析：CH₄ 是正四面体结构，键角约为 109°28′；NH₃ 是三角锥形结构，键角约为 107°；H₂O 是 V 形结构，键角约为 105°；CO₂ 是直线形结构，键角为 180°，所以键角最大的是 CO₂。 20. 下列物质中，化学键类型相同且键长逐渐增大的是（ ） A. HI、HBr、HCl、HF B. H₂S、SiH₄、PH₃ C. CO₂、CS₂、CSe₂ D. N₂、O₂、F₂ 答案：C 解析：A 项，都是共价键，但键长逐渐减小；B 项，都是共价键，原子半径 Si＞P＞S，键长 Si—H＞P—H＞S—H；C 项，都是共价键，原子半径 Se＞S＞O，键长 C—Se＞C—S＞C—O；D 项，N₂ 有三键，O₂ 有双键，F₂ 有单键，化学键类型不同。 21. 从键长的角度来判断下列共价键中最稳定的是（ ） A. H—F B. N—H C. C—H D. S—H 答案：A 解析：原子半径 F＜N＜C＜S，所以 H—F 键长最短，键能最大，最稳定。 22. 下列有关键角与分子空间构型的说法不正确的是（ ） A. 键角为 180°的分子，空间构型是直线形 B. 键角为 120°的分子，空间构型是平面三角形 C. 键角为 109°28′的分子，空间构型是正四面体 D. 键角为 90°的分子，空间构型是三角锥形 答案：D 解析：键角为 90°的分子，空间构型不一定是三角锥形，如一些配合物等，D 错误。 23. 已知 C—C 键能为 347 kJ/mol，C = C 键能为 612 kJ/mol，C≡C 键能为 838 kJ/mol，C₂H₂(g) + H₂(g) → C₂H₄(g)，则下列反应的反应热为（ ） A. -128 kJ/mol B. 128 kJ/mol C. -314 kJ/mol D. 314 kJ/mol 答案：A 解析：反应热 ΔH =反应物总键能-生成物总键能=(838 + 436 - 612 - 413×2)kJ/mol=- 128 kJ/mol（C—H 键能约 413 kJ/mol）。 24. 下列化学键中，键能最小的是（ ） A. F—F B. Cl—Cl C. Br—Br D. I—I 答案：D 解析：同一主族元素从上到下原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱，键能逐渐减小，所以 I—I 键能最小。 25. 已知 N—N 键、N = N 键、N≡N 键的键能之比为 1.00:2.17:4.90，而 C—C 键、C = C 键、C≡C 键的键能之比为 1.00:1.77:2.34。下列有关叙述不正确的是（ ） A. 乙烯分子中 σ 键、π 键的电子云形状对称性不同 B. 乙炔分子中 π 键的电子云重叠程度比 σ 键的小，易发生加成反应 C. 氮气分子中的 N≡N 键非常牢固，不易发生加成反应 D. 氮气和乙炔都易在空气中燃烧 答案：D 解析：氮气性质稳定，不易在空气中燃烧，D 错误；乙烯分子中 σ 键电子云形状轴对称，π 键电子云形状镜面对称，A 正确；乙炔分子中 π 键电子云重叠程度小，不稳定，易发生加成反应，B 正确；氮气分子中 N≡N 键牢固，不易加成，C 正确。 二、填空题 1.已知 H - H 键能为436kJ/mol，Cl - Cl键能为243kJ/mol，H - Cl键能为431kJ/mol，则反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的Δ H=______ kJ/mol。反应过程中断裂化学键______（填“吸收”或“放出”）的能量与形成化学键______（填“吸收”或“放出”）的能量差即为反应热。 答案：-183；吸收；放出 解析：Δ H=反应物总键能 - 生成物总键能。反应物总键能为H - H键能与Cl - Cl键能之和，即436 + 243 = 679kJ/mol；生成物总键能为2*E H - Cl键能，即2*E431 = 862kJ/mol。所以Δ H=679 - 862=-183kJ/mol。反应过程中断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，两者能量差就是反应热。 2.C - C键长为154pm，C = C键长为134pm，C≡C键长为120pm。从键长数据可以看出，随着键能的增大，键长逐渐______（填“增大”或“减小”），因为键能越大，原子间结合越______（填“牢固”或“不牢固”），原子间距离越______（填“远”或“近”）。 答案：减小；牢固；近 解析：一般情况下，键能越大，原子间结合越牢固，原子间距离越近，键长就越短。从所给数据C - C、C = C到C≡ C，键能逐渐增大，键长逐渐减小，很好地体现了这种关系。 3.NH3分子空间构型为三角锥形，键角约为107°，NF3分子与NH3分子结构相似，F的电负性比H大，则NF3分子中键角______（填“大于”“小于”或“等于”）107°，原因是______。 答案：小于；F的电负性比H大，NF3分子中N - F成键电子对偏向F，成键电子对之间的排斥力减小 解析：在NH3中，N - H成键电子对偏向N，成键电子对之间排斥力使键角约为107°。而在NF3中，由于F的电负性比H大，N - F成键电子对偏向F，成键电子对之间的排斥力减小，所以键角小于107°。 4. CO2分子中C = O键能为a kJ/mol，C = O键长为b pm，在反应CO2+C = 2CO中，CO2断裂了2molC = O键，该反应的Δ H = +c kJ/mol（c>0），则CO中C≡O键能为______ kJ/mol（用含a、c的式子表示）。 答案：(2a - c)/2 解析：设CO中C≡ O键能为x kJ/mol。根据反应热Δ H=反应物总键能 - 生成物总键能，可得2a - 2x=c，解这个方程可得x=(2a - c)/2。 5. 已知Si - O键能为460kJ/mol，Si - Si键能为176kJ/mol，则SiO2中Si原子与O原子之间主要形成______（填“单键”“双键”或“叁键”），从键能角度解释原因是______。 答案：单键；Si = O双键键能不是Si - O单键键能的两倍，如果形成双键，其键能小于两个Si - O单键键能之和，不稳定，所以主要形成单键 解析：一般C = C双键键能小于C - C单键键能的两倍，类似地，Si = O双键键能也不是Si - O单键键能的两倍。若形成Si = O双键，其键能小于两个Si - O单键键能之和，体系能量较高，不稳定，所以SiO2中Si原子与O原子之间主要形成单键。 6. BF3分子中B - F键能为646kJ/mol，B - F键长为130pm，NF3分子中N - F键能为283kJ/mol，N - F键长为136pm。BF3分子比NF3分子稳定的原因是______，从原子结构角度分析B - F键能大于N - F键能的原因是______。 答案：BF3分子中B - F键能大于NF3分子中N - F键能；B原子半径比N原子半径小，B与F原子形成的共价键键长较短，键能较大 解析：分子的稳定性与键能有关，键能越大越稳定，BF3分子中B - F键能大于NF3分子中N - F键能，所以BF3更稳定。从原子结构看，B原子半径比N原子半径小，形成的B - F键长较短，根据键长越短键能越大的规律，B - F键能大于N - F键能。 第 1 页 共 23 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 共价键（二）导学学案 课程内容：键能、键长、键角 1. 学习目标 ⑴理解键能、键长、键角的概念及其含义，掌握它们的单位及表示方法。 ⑵学会运用键能和键长的数据比较共价键的强弱和分子的稳定性，能够根据键角判断分子的空间构型。 ⑶了解键参数在解释分子性质（如热稳定性、空间结构等）以及物质化学变化中的作用，构建结构与性质之间的联系思维。 2.重 点 ⑴键能、键长、键角的概念及对共价键和分子性质的影响。键能越大、键长越短，共价键越强，分子越稳定；键角决定分子的空间构型。 ⑵运用键参数解释一些常见的化学现象和物质性质，如氮气化学性质稳定（键能大）、二氧化碳分子呈直线形（键角为 180°）等。 3.难 点 ⑴理解键能与化学反应热的关系，通过键能计算化学反应的反应热（ΔH），即 ΔH =反应物键能总和 - 生成物键能总和，涉及到对化学反应本质是旧键断裂和新键形成过程的能量变化的深入理解。 ⑵综合运用键参数分析复杂分子的结构与性质关系，例如对于多原子分子且存在多种共价键类型时，准确判断分子的稳定性和空间结构变化等。 4.核心素养 ⑴宏观辨识与微观探析：从宏观物质的性质（如稳定性、形状等）深入到微观的键参数层面进行分析，建立起宏观性质与微观结构之间的联系，理解分子的性质是由其内部共价键的键参数所决定。 ⑵证据推理与模型认知：依据键参数的数据证据推理分子的结构特点和化学性质，构建共价键及分子结构的认知模型，如通过键长和键角构建分子空间构型模型，运用该模型预测和解释分子的性质及反应行为，如判断不同分子在相同条件下反应活性的差异等。 ⑶科学态度与社会责任：在学习键参数过程中，体会科学研究中精确量化的重要性，培养严谨的科学态度，同时认识到对分子结构与性质关系的深入理解有助于开发新型材料、设计绿色化学反应等，增强社会责任感和科学应用意识。 第一部分：课业知识精讲 一、键能 1、定义：在标准状况下，将 mol气态分子AB断裂成 态原子A和B所 的能量，用符号E表示，单位为 。对于双原子分子，键能等于键的解离能；对于多原子分子，键能是多个等价键解离能的 值. 2、 意义：键能越大，意味着拆开该共价键所需的能量越 ，键越 ，由该键构成的分子也就越 。例如，H—H键的键能为436kJ/mol，Cl—Cl键的键能为243kJ/mol，H—H键能更大，所以H₂比Cl₂更 .还可通过反应物与生成物的 计算反应热.常见共价键的键能（kJ·mol－1） 3、 影响因素：键能的大小与成键原子的 、 、 4、 、所形成的 等有关。一般来说，成键原子的核电荷数越 、半径越 ，键能越大. 二、键长 1、定义：分子中两个成键原子 间的平均距离，例如氢分子中两个氢原子的核间距为76pm，H—H的键长即为 pm. 2、意义：一般键长越长，原子核间距离越 ，键的强度越 ，键能越 ，分子的热稳定性依次 。如C—C、C=C、C≡C的键长依次 ，键能依次 .常见共价键的键长（pm） 3、影响因素：键长与成键原子的 和 数目有关。成键原子半径越大，键长越 ，原子半径越小，共价键的键长越 。共用电子对数目越多，共价键的键长越 ，往往键能越 ，共价键越 . 三、键角 1、定义：一个原子周围形成几个共价键时，这几个共价键之间的 就是共价键的键角，常以度数表示，例如水分子中两个H—O键的键角为 ，甲烷分子中任何两个C—H键的键角为 . 2、意义：键角是由共价键的 性决定的，反映了分子或物质的 。通过 和 可以确定分子的空间构型，如CO₂分子中两个C=O键间的夹角为 ，所以CO₂分子是 形；NH₃分子中三个N—H键的键长 ，键角为107°18′，所以NH₃分子呈 形.BF3键角为 ，空间构型是 。 3、影响因素：孤对电子对键角有影响，孤对电子越多，对成键电子对的斥力越 ，键角越 。中心原子的 也会影响键角，中心原子电负性越大，键角越 ；配体的电负性越大，键角越 . 第二部分：重点专题突破 一、键能相关专题 专题一：键能的计算及应用 ①已知 N≡N 键能为 946 kJ/mol，H - H 键能为 436 kJ/mol，N - H 键能为 391 kJ/mol，计算 N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)的反应热 ΔH。 ②已知H—H键能为436kJ/mol，Cl—Cl键能为242.7kJ/mol，H—Cl键能为431.8kJ/mol，计算H₂(g)+Cl₂(g)=2HCl(g)的反应热。 ③已知 H—H 键能为 436 kJ/mol，H—N 键能为 391 kJ/mol，根据化学方程式 N₂+ 3H₂ ⇌ 2NH₃ ΔH = -92.4 kJ/mol，则 N≡N 键的键能是（ ） A. 431 kJ/mol B. 946 kJ/mol C. 649 kJ/mol D. 896 kJ/mol 专题二：比较物质稳定性 ①比较 HF、HCl、HBr、HI 的稳定性，并从键能角度解释。 ②下列关于键参数的叙述中正确的是（ ） A. 分子的键长越长，键能越高，分子越稳定 B. 双原子分子中，键角越小，分子越稳定 C. 一般来说，键能越大，分子越稳定 D. 键长是成键两原子半径的和 ③下列关于键能的说法中正确的是（ ） A. 键能越大，表示该分子越容易受热分解 B. 化学键的键能越大，说明物质所含的能量越高 C. 双原子分子中化学键键能越大，其分子越稳定 D. 一个 N≡N 键的键能是一个 N—N 键键能的 3 倍 二、键长相关专题 专题三：键长与键能的关系判断 ①比较C—C、C=C、C≡C的键长和键能大小。 ②下列说法中正确的是（ ） A. 键能越大，表示该分子越容易受热分解 B. 共价键都具有方向性 C. 在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长 D. H—Cl 的键能为431 kJ/mol，H—Br 的键能为 366 kJ/mol，可说明HCl比HBr 稳定 ③关于键能和键长，下列说法中错误的是（ ） A. 键能是衡量共价键稳定性的参数 B. 键长是形成共价键的两原子间的核间距 C. 一般来说，键能越大，键长越短，共价键越稳定 D. 碳碳双键的键能是碳碳单键键能的 2 倍 三、键角相关专题 专题四：键角与分子空间构型的判断 ①某分子的键角接近 109°28′，判断该分子可能的空间构型。 ②下列分子中键角最小的是（ ） A. H₂O B. BF₃ C. BeCl₂ D. CH₄ ③白磷（P₄）分子是正四面体结构，其键角为 60°，已知 P - P 键长为 a，试推测在一个 P₄分子中，非极性共价键的总键长是多少？ 专题五：解释分子性质 ①CO₂分子的键角为 180°，试解释 CO₂为什么是非极性分子。 ②能说明 BF₃ 分子的 4 个原子在同一平面的理由是（ ） A. B—F 键之间夹角为 120° B. B—F 键为极性共价键 C. 3 个 B—F 键的键能相同 D. 3 个 B—F 键的键长相等 ③下列关于键长、键能和键角的说法中不正确的是（ ） A. 键角是描述分子立体结构的重要参数 B. 键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C. C = C 键的键能等于 C—C 键键能的 2 倍 D. 因为 O—H 键的键能大于 H—S 键的键能，所以 H₂O 的稳定性大于 H₂S 专题六：8e-稳定结构的判断 ①下列分子中，所有原子都满足最外层 8 电子稳定结构的是（ ） A. BF₃ B. PCl₅ C. NCl₃ D. H₂O ②下列分子中，所有原子都满足最外层 8 电子结构的是（ ） A. BeCl2 B. H2S C. NCl3 D. SF6 第三部分：课后专项训练 一、选择题 1. 下列说法中正确的是（ ） A. 键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂 B. 两原子形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，体系能量越低 C. 键长越长，键能一定越大 D. 碳碳双键的键能是碳碳单键键能的两倍 2. 下列分子中，键角最小的是（ ） A. BeCl₂ B. BCl₃ C. CCl₄ D. H₂O 3. 下列关于键参数的说法中，错误的是（ ） A. 键能是衡量共价键稳定性的重要参数 B. 键长与共价键的稳定性有关 C. 键角决定分子的空间构型 D. 双原子分子中，键长越短，分子越稳定 4. 下列共价键中，键长最短的是（ ） A. C—F B. C—Cl C. C—Br D. C—I 5. 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。下列说法正确的是（ ） A. σ 键一定比 π 键稳定 B. N2 较易发生加成反应 C. 乙烯、乙炔较易发生加成反应 D. 乙烯、乙炔中的 π 键比 σ 键稳定 6. 下列分子中键能最大的是（ ） A. HF B. HCl C. HBr D. HI 7. 关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是（ ） A. 键角是确定多原子分子立体结构的重要参数 B. 通过反应物和生成物分子中键能数据可以粗略预测反应热的大小 C. 键长越长，键能越小，共价化合物越稳定 D. 同种原子间形成的共价键键长：叁键 < 双键 < 单键 8. 下列分子或离子中，键角由大到小排列正确的是（ ） ①BCl3 ②NH3 ③H2O ④PCl4+ ⑤HgCl2 A. ⑤④①②③ B. ⑤①④②③ C. ④①②⑤③ D. ③②④①⑤ 9. 下列物质中，碳氧键长最短的是（ ） A. CO B. CO2 C. CH3OH D. HCOOH 10. 下列有关共价键键参数的比较中，不正确的是（ ） A. 键能：C—N < C = N < C≡N B. 键长：I—I > Br—Br > Cl—Cl C. 分子中的键角：H2O > NH3 D. 乙烯分子中碳碳键的键能：σ 键 > π 键 11. 已知氢分子中化学键的键能为 436 kJ/mol，氧分子中化学键的键能为 498 kJ/mol，氯分子中化学键的键能为 243 kJ/mol，氮分子中化学键的键能为 946 kJ/mol，则下列叙述正确的是（ ） A. N—N 键的键能为 1/3×946 kJ/mol = 315.3 kJ/mol B. 氮分子中的共价键比氢分子中的共价键短 C. 氧分子中氧原子是以共价单键结合的 D. 氮分子比氯分子稳定 12. 对于反应 2H₂(g) + O₂(g) = 2H₂O(g)，已知 H—H 键能为 436 kJ/mol，O = O 键能为 498 kJ/mol，H—O 键能为 463 kJ/mol，则反应热 ΔH 为（ ） A. -482 kJ/mol B. 482 kJ/mol C. -442 kJ/mol D. 442 kJ/mol 13. 下列关于化学键的叙述正确的是（ ） A. 离子化合物中只含离子键 B. 共价化合物中可能含离子键 C. 离子化合物中可能含共价键 D. 共价化合物中不含离子键，所以一定不含金属元素 14. 下列各说法中正确的是（ ） A. 分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定 B. 元素周期表中的ⅠA 族（除 H 外）和ⅦA 族元素的原子间不能形成共价键 C. 水分子可表示为 H—O—H，分子中键角为 180° D. H—O 键键能为 463 kJ/mol，即 18 g H2O 分解成 H2 和 O2 时，消耗能量为 2×463 kJ 15. 下列分子中，键角最小的是（ ） A. CO2 B. BF3 C. NH3 D. H2O 16. 已知 H—H 键能为 436 kJ/mol，H—F 键能为 565 kJ/mol，根据化学方程式 H2(g) + F2(g) = 2HF(g) ΔH = -546 kJ/mol，则 F—F 键的键能是（ ） A. 489 kJ/mol B. 255 kJ/mol C. 765 kJ/mol D. 155 kJ/mol 17. 下列有关键参数的比较肯定错误的是（ ） A. 键能：C—N < C = N < C≡N B. 键长：I—I > Br—Br > Cl—Cl C. 分子中的键角：CO2 > SO2 D. 一般相同元素原子间形成的共价键键能：σ键<π键 18. 下列物质中，化学键类型相同，键能最大的是（ ） A. N2 B. C2H4 C. F2 D. HCl 19. 下列分子中键角最大的是（ ） A. CH₄ B. NH₃ C. H₂O D. CO₂ 20. 下列物质中，化学键类型相同且键长逐渐增大的是（ ） A. HI、HBr、HCl、HF B. H₂S、SiH₄、PH₃ C. CO₂、CS₂、CSe₂ D. N₂、O₂、F₂ 21. 从键长的角度来判断下列共价键中最稳定的是（ ） A. H—F B. N—H C. C—H D. S—H 22. 下列有关键角与分子空间构型的说法不正确的是（ ） A. 键角为 180°的分子，空间构型是直线形 B. 键角为 120°的分子，空间构型是平面三角形 C. 键角为 109°28′的分子，空间构型是正四面体 D. 键角为 90°的分子，空间构型是三角锥形 23. 已知 C—C 键能为 347 kJ/mol，C = C 键能为 612 kJ/mol，C≡C 键能为 838 kJ/mol，C₂H₂(g) + H₂(g) → C₂H₄(g)，则下列反应的反应热为（ ） A. -128 kJ/mol B. 128 kJ/mol C. -314 kJ/mol D. 314 kJ/mol 24. 下列化学键中，键能最小的是（ ） A. F—F B. Cl—Cl C. Br—Br D. I—I 25. 已知 N—N 键、N = N 键、N≡N 键的键能之比为 1.00:2.17:4.90，而 C—C 键、C = C 键、C≡C 键的键能之比为 1.00:1.77:2.34。下列有关叙述不正确的是（ ） A. 乙烯分子中 σ 键、π 键的电子云形状对称性不同 B. 乙炔分子中 π 键的电子云重叠程度比 σ 键的小，易发生加成反应 C. 氮气分子中的 N≡N 键非常牢固，不易发生加成反应 D. 氮气和乙炔都易在空气中燃烧 共价键（第二课时） 班级： 姓名： 总分： . 选择题答题卡 选择题分数： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 二、填空题 1.已知 H - H 键能为436kJ/mol，Cl - Cl键能为243kJ/mol，H - Cl键能为431kJ/mol，则反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的Δ H=____________ kJ/mol。反应过程中断裂化学键______（填“吸收”或“放出”）的能量与形成化学键____________（填“吸收”或“放出”）的能量差即为反应热。 2.C - C键长为154pm，C = C键长为134pm，C≡C键长为120pm。从键长数据可以看出，随着键能的增大，键长逐渐____________（填“增大”或“减小”），因为键能越大，原子间结合越____________（填“牢固”或“不牢固”），原子间距离越____________（填“远”或“近”）。 3.NH3分子空间构型为三角锥形，键角约为107°，NF3分子与NH3分子结构相似，F的电负性比H大，则NF3分子中键角____________（填“大于”“小于”或“等于”）107°，原因是______________________________________________________________________________。 4. CO2分子中C = O键能为a kJ/mol，C = O键长为b pm，在反应CO2+C = 2CO中，CO2断裂了2molC = O键，该反应的Δ H = +c kJ/mol（c>0），则CO中C≡O键能为____________ kJ/mol（用含a、c的式子表示）。 5. 已知Si - O键能为460kJ/mol，Si - Si键能为176kJ/mol，则SiO2中Si原子与O原子之间主要形成______（填“单键”“双键”或“叁键”），从键能角度解释原因是____________ ______________________________________________________________________________。 6. BF3分子中B - F键能为646kJ/mol，B - F键长为130pm，NF3分子中N - F键能为283kJ/mol，N - F键长为136pm。BF3分子比NF3分子稳定的原因是______________________________， ______________________________________________________________________________ 从原子结构角度分析B - F键能大于N - F键能的原因是____________________________ ______________________________________________________________________________。 第 1 页 共 23 页 学科网（北京）股份有限公司 $$