第2章 第1节 第2课时 键参数-【优化探究】2025-2026学年新教材高中化学选择性必修2同步导学案配套PPT课件（鲁科版）双选

优化探究 第2章　微粒间相互作用与物质性质 第1节　共价键模型 第2课时　键参数   [课程标准要求]　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。 任务一　键参数 任务二　键参数对物质性质的影响 课时作业　巩固提升 任务一　键参数 1.键长 (1)概念:　　　　　　　　　 　　　　　　　　叫作该化学键的键长。一般而言,化学键的键长越　　　　,化学键就越　　　　,键就越牢固,分子就越　　　　。  (2)键长是影响分子　　 　　的因素之一。  两个成键原子的原子核间的距离(简称核间距)　 短　 强　 稳定 空间结构 2.键角 (1)概念:在多原子分子中,两个化学键的夹角叫作　　　　。  (2)常见分子的键角和形状 CO2:　　　　,　　　　形;  H2O:　　　　,　　　　形;  NH3:　　　　,　　　　形。  键角 180° 直线 104.5° 角 107.3° 三角锥 3.键能 (1)概念:_______________________________________________________   　 。  特别说明　键能数据是对大量分子进行统计得到的平均值。 (2)键能和分子稳定性的关系:键能越　　　　,分子越稳定。  (3)键能和键长的关系:一般情况下,键能越大,键长越　　　　。  大 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 短 4.分子光谱 分子从一种　　　　改变到另一种　　　　时吸收或发射的光谱称为分子光谱。分子中的　　　　、　　　　、　　　　等结构特征都会影响分子光谱。  能级　 能级 键长　 键角 电荷分布 1.甲烷分子中的键角为109°28'。 (　　) 2. Cl—Cl键的键长比I—I键短。 (　　) 3.键长等于成键两原子的半径之和。 (　　) 4. 碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍。 (　　) √ √ × × 如图白磷和甲烷均为正四面体形结构:   它们的键角是否相同,为什么? 提示:不同,白磷分子的键角是指P—P键之间的夹角,为60°;而甲烷分子的键角是指C—H键之间的夹角,为109°28'。 (教参独具) 1.共价键强弱的判断 (1)由原子半径和共用电子对判断 成键原子的半径越小,共用电子对越多,则共价键越牢固,含有该共价键的分子越稳定。例如,原子半径:r(F)<r(Cl)<r(Br)<r(I),则共价键的牢固程度:H—F键>H—Cl键>H—Br键>H—I键,稳定性:HF>HCl>HBr>HI。 (2)由键能判断 共价键的键能越大,表示破坏共价键消耗的能量越多,则共价键越牢固。 (3)由键长判断 共价键的键长越短,键能越大,破坏共价键消耗的能量越多,则共价键越牢固。 2.常见分子中的键角 分子空间结构 键角 实例 正四面体形 109°28' CH4、CCl4 60° 白磷(P4) 平面形 120° 苯、乙烯、SO3、BF3 三角锥形 107.3° NH3 角形 104.5° H2O 直线形 180° CO2、CS2、CH≡CH 点拨:(1)并不是所有共价键都存在三个键参数,如双原子分子中不存在键角。 (2)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的大小决定。 3.键长比较方法 (1)其他条件相同时,成键原子半径越小,键长越短。 (2)根据共用电子对数目判断:对于相同的两个原子形成的共价键而言,单键键长>双键键长>三键键长。 点拨:并非所有的共价键都满足“键长越短,键能越大”,如卤素单质中的键长:F—F<Cl—Cl,但键能:F—F<Cl—Cl。 1.(双选)下列有关乙烷、乙烯、乙炔、苯分子结构的比较,错误的是 (　　) A.乙烷、乙烯、乙炔、苯中所有原子均处于同一平面上 B.碳碳键键长:乙烷>苯>乙烯>乙炔 C.碳碳键键能:乙炔>乙烯>苯>乙烷 D.键角:乙炔<乙烯=苯<乙烷 AD 乙炔是直线形结构,乙烯和苯是平面形结构,乙烯、乙炔、苯中所有原子均处于同一平面上,而乙烷分子为空间立体结构,所有原子不可能在同一平面上,A项错误;苯中的碳碳键是介于单键和双键之间特殊的键,碳碳键键长:乙烷>苯>乙烯>乙炔,B项正确;一般而言,键长越短,键能越大,碳碳键键能:乙炔>乙烯>苯>乙烷,C项正确;乙炔中键角为180°,乙烯、苯中键角约为120°,乙烷中键角约为109°,D项错误。 2.N—H键键能的含义是(　　) A.由N和H形成1 mol NH3所放出的能量 B.把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的热量 C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的热量 D.形成1个N—H键所放出的热量 C N—H键的键能是形成1 mol N—H键放出的能量或拆开1 mol N—H键所吸收的能量,不是形成1个N—H键释放的能量。1 mol NH3中含有3 mol N—H键,拆开1 mol NH3中的N—H键或形成1 mol NH3中的N—H键吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。 3.共价键①H—H键、②H—F键、③H—O键、④N—H键、⑤P—H键中,键的极性由弱到强的顺序正确的是(　　) A.①②③④⑤　　　　　 B.⑤④③②① C.①⑤④③② D.②③④⑤① C 元素周期表中,同一周期的主族元素原子,从左到右吸引电子的能力逐渐增强,题中涉及的元素原子吸引电子的能力由弱到强的顺序是N、O、F;同一主族从上到下,元素原子半径逐渐增大,吸引电子的能力逐渐减弱,故吸引电子的能力:N>P;H—H键是由吸引电子能力相同的同种原子形成的非极性键;故C项正确。 任务二　键参数对物质性质的影响 1.键参数对分子空间结构及性质的影响 (1)分子空间结构是由　　　　和　　　　决定的。  (2)分子的稳定性是由　　　　和　　　　决定的。  2.键能对能量变化的影响 在化学反应中,断裂旧化学键　　　　能量,形成新化学键　　　　能量,因此反应焓变与键能的关系为ΔH=　　　　键能总和-　　　　键能总和。当ΔH<0时,为放热反应;当ΔH>0时,为吸热反应。  键长　 键角 键长　 键能 吸收　 释放　 反应物　 生成物 1.键能越大,键长越长,共价键越牢固。 (　　) 2.分子中键能越大,分子越稳定,熔、沸点越高。(　　) 3.双原子分子中,键长越短,分子越牢固。 (　　) 4.键角决定了分子的结构。 (　　) × × √ × 1.结合教材中常见共价键的键能数据,回答下列问题: (1)成键原子相同而共价键数目不同时,键能大小规律: 　　 　　　　　　　　　　。  (2)判断HF、HCl、HBr、HI的热稳定性强弱:　　　　　　　　　;其中 　　　　更容易发生热分解生成相应的单质。  (3)形成1 mol H—Cl键释放的能量是　　　　kJ。  单键键能<双键键能<三键键能 HF>HCl>HBr>HI HI 431 2.氮是地球上极为丰富的元素。 (1)N≡N键的键能为945 kJ·mol-1,N—N键的键能为160 kJ·mol-1,计算说明N2中的　　　　(填“σ”或“π”,下同)键比　　　　键稳定。  π　 σ (1)N≡N键中有两个π键和一个σ键,而N—N键为σ键,键能为160 kJ·mol-1,由N≡N键的键能为945 kJ·mol-1,则π键键能为=392.5 kJ·mol-1。 (2)计算反应3Cl2+2NH3===N2+6HCl(EN—H=391 kJ·mol-1,EH—Cl=431 kJ·mol-1, ECl—Cl=243 kJ·mol-1,EN≡N=945 kJ·mol-1)的反应热ΔH=　　　　kJ·mol-1。  -456 (2)ΔH=3ECl—Cl+6EN—H-EN≡N-6EH—Cl=3×243 kJ·mol-1+6× 391 kJ·mol-1-945 kJ·mol-1-6×431 kJ·mol-1=-456 kJ·mol-1。 (3)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如:ClF3、BrF3等,已知反应Cl2(g)+3F2(g)===2ClF3(g)　ΔH=-313 kJ·mol-1,F—F键的键能为159 kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为243 kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能约为 　　　　kJ·mol-1。  172 (3)设Cl—F键的平均键能为x,ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=243 kJ·mol-1+159 kJ·mol-1×3-6x=-313 kJ·mol-1,则x≈172 kJ·mol-1。 键参数对分子性质的影响 键能越大,键长越短,分子越稳定。 1.下列说法正确的是(　　) A.分子中键能越大,键长越短,则分子越稳定 B.只有非金属原子之间才能形成共价键 C.水分子的空间结构可表示为H—O—H,分子中键角为180° D.H—O键的键能为467 kJ·mol-1,即18 g水分子生成H2和O2时,放出能量为(2×467) kJ A 分子中键能越大,键长越短,则分子越稳定,故A项正确;不活泼的金属与非金属原子间形成的化学键可能是共价键,故B项错误;水分子的两个O —H键之间的键角小于180°,其分子结构式虽然为H—O —H,但不能表示分子的真实空间结构,故C项错误;H—O键的键能是破坏1 mol H—O键所吸收的能量,在1个H2O分子中有两个H—O键,18 g水分子生成H2和O2时应吸收能量(2×467) kJ,而当H、O形成的H2和O2在成键时需放出能量,应是其键能与其化学计量数的乘积,所以反应放出的能量应是生成物成键时放出的总能量与反应物断键时吸收的总能量的差值,故D项错误。 2.(双选)下列说法正确的是(　　) A.已知N—N键的键能为193 kJ·mol-1,故N≡N键的键能为193 kJ·mol-1×3 B.H—H键的键能为436.0 kJ·mol-1,F—F键的键能为157 kJ·mol-1,故H2比F2稳定 C.某元素原子最外层有1个电子,它跟卤素原子相结合时,所形成的化学键为离子键 D.N—H键的键能为390.8 kJ·mol-1,其含义为形成1 mol N—H键所释放的能量为390.8 kJ BD 由于N≡N键中含有一个σ键、两个π键,σ键与π键的键能不同,故A项错误;分子中共价键的键能越大,分子越稳定,故B项正确;该元素可能为氢元素或碱金属元素,故可与卤素原子形成共价键或离子键,故C项错误。 3.下表是从实验中测得的不同物质中O —O键的键长和键能数据: B 其中x、y的键能数据尚未测定,但可根据规律推导键能大小的顺序是b>a>y>x,该规律是(　　) A.成键时,电子数越多,键能越大 B.键长越短,键能越大 C.成键所用电子数越少,键能越大 D.成键时共用电子越偏移,键能越大 O—O键 O2 键长/(10-12 m) 149 128 121 112 键能/(kJ·mol-1) x y a=494 b=628 观察表中数据发现,测定的化学键都是O—O键,因此不存在成键时电子的多少问题,也不存在共用电子偏移的问题,但是O2与比较,键能大的对应的键长短,按此分析的键长长,所以中O —O键的键能比中的小。若按照此规律,键长由短到长的顺序为<O2<,键能大小的顺序应为b>a>y>x,与题意吻合,所以B项正确。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [A组　基础落实] 题组一　键参数 1.下列有关共价键键参数的比较中,不正确的是(　　) A.分子中的键角:H2O>NH3 B.键长:I—I键>Br—Br键>Cl—Cl键 C.键能:C—N键<C==N键<C≡N键 D.乙烯分子中碳碳键的键能:σ键>π键 9 10 A 11 水分子中两个O —H键的夹角为104.5°,氨分子中每两个N—H键的夹角均为107.3°,则分子中的键角:H2O<NH3,故A错误;Cl、Br、I属于同一主族,从上到下原子半径增大,原子半径越大,共价键键长越长,则共价键的键长:I—I键>Br—Br键>Cl—Cl键,故B正确;三键的键能大于双键,双键的键能大于单键,所以键能:C—N键<C==N键<C≡N键,故C正确;σ键是轨道“头碰头”重叠的,重叠程度大,π键是轨道“肩并肩”重叠的,重叠程度小,所以乙烯分子中碳碳键的键能:σ键>π键,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 2.(双选)0.2%~0.5%的过氧乙酸(化学式为CH3COOOH,结构式如图所示)溶液是一种杀菌能力强的高效消毒剂,下列说法错误的是(　　)   A.氧原子能形成O —O键、O==O键,但不能形成O≡O键,是由于共价键具有饱和性 B.CH4中C—H键的键能小于H2O中H—O键的键能 C.键长:C—C键<C==C键<C≡C键 D.该分子中σ键和π键的数目之比为1∶8 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 CD 11 O原子的最外层有6个电子,则氧原子能形成O —O键、O==O键,但不能形成O≡O键,这是由共价键的饱和性决定的,A正确;由于O原子的半径小于C原子,键长:C—H键>H—O键,则键能:C—H键<H—O键,B正确;键长:C—C键>C==C键>C≡C键,C错误;单键均为σ键,双键中含一个σ键、一个π键,则该分子中σ键和π键的数目之比为8∶1,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 3.下列关于键参数的说法错误的是(　　) A.双键的键能比单键的键能大 B.一般来说,原子半径越小的原子形成的共价键键长越短 C.H—F键的键长是H—X键中最短的 D.可以利用X射线衍射实验测定共价键的键长等参数 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 题干未告知成键元素原子的种类,无法比较双键和单键的键能相对大小,但成键原子相同时,其双键的键能比单键的键能要大,A错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 4.如表为元素周期表前4周期的一部分,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11         X       W Y   R     Z   A.W、R元素单质分子内都存在非极性键 B.X、Z元素都能形成双原子分子 C.键长:W—H键<Y—H键,键能:Y—H键<W—H键 D.键长:X—H键<W—H键,键能:X—H键<W—H键 由元素在周期表中的位置可知,X为N、W为P、Y为S、R为Ar、Z为Br。稀有气体分子为单原子分子,分子中没有化学键,A错误;氮气、溴单质都是双原子分子,B正确;原子半径:W>Y,故键长:W—H键>Y—H键,C错误;原子半径:W>X,故键长:W—H键>X—H键,键长越短,键能越大,故键能:W—H键<X—H键,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 题组二　键参数对物质性质的影响 5.下列分子中最难分裂成原子的是(　　) A.HF　　　　　　　　　 B.HCl C.HBr D.HI 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 一般来说,原子半径越小,原子形成的共价键越短,键能越大,就越难断键。原子半径:I>Br>Cl>F,所以键长:H—I键>H—Br键>H—Cl键>H—F键,键 能:EH—F>EH—Cl>EH—Br>EH—I,即HF最难分裂成氟原子和氢原子。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 6.下列说法正确的是(　　) A.在分子中,两个成键的原子间的距离叫键长 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键的键长、键角均相等 D.H2O分子中两个O—H键的夹角为180° 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 两个成键原子的原子核间的距离叫键长,故A项错误;由于F、Cl、Br、I的原子半径不同,故C—X键的键长不相等,C项错误;H2O分子中的键角为104.5°,故D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 7.已知N2+O2===2NO为吸热反应,ΔH=+180 kJ·mol-1,其中N≡N、O==O键的键能分别为946 kJ·mol-1、498 kJ·mol-1,则N—O键的键能为(　　) A.1 264 kJ· mol-1 B.632 kJ·mol-1 C.316 kJ·mol-1 D.1 624 kJ· mol-1 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 180 kJ·mol-1= 946 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-2EN—O,所以EN—O= 632 kJ·mol-1。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 8.NH3、NF3、NCl3等分子的中心原子相同,若周围原子电负性大,则键角小。NH3、NF3、NCl3三种分子中,键角大小的顺序正确的是(　　) A.NH3>NF3>NCl3 B.NCl3>NF3>NH3 C.NH3>NCl3>NF3 D.NF3>NCl3>NH3 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 因电负性:F>Cl>H,故键角:NH3>NCl3>NF3。 [B组　培优训练] 9.碳和硅的有关化学键的键能如表所示。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 下列说法正确的是(　　) A.C==O键的键能为672 kJ·mol-1 B.由表中数据可知,具有C—H键的共价化合物的键能均为413 kJ·mol-1 C.一般原子半径越大,键长越短,键能越大 D.C与C之间比Si与Si之间更易形成π键 化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 键能/(kJ·mol-1) 347 413 336 226 318 452 C==O键之间存在一个σ键和一个π键,前者键能大,C==O键的键能并不是C—O键键能的两倍,A错误;表中C—H键的键能是更多分子中的C—H键键能的平均值,B错误;根据表中数据,一般原子半径越大,键长越长,键能越小,C错误;Si原子半径大,C原子半径小,相邻C原子间距离近,p与p轨道“肩并肩”更易重叠形成π键,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 10.(双选)已知一定条件下断裂或形成某些化学键的能量关系如表: 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 AC 11 断裂或形成的化学键 能量数据 断裂1 mol H2分子中的化学键 吸收能量436 kJ 断裂1 mol Cl2分子中的化学键 吸收能量243 kJ 形成1 mol HCl分子中的化学键 释放能量431 kJ 对于反应:H2(g)+Cl2(g) ===2HCl(g),下列说法正确的是 (　　) A.该反应的反应热ΔH<0 B.生成1 mol HCl时反应放热431 kJ C.氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键更牢固 D.相同条件下,氢气分子具有的能量高于氯气分子具有的能量 该反应的反应热ΔH=436 kJ·mol-1+243 kJ·mol-1-2×431 kJ·mol-1=-183 kJ·mol-1, ΔH<0,A项正确;生成1 mol HCl时反应放热183 kJ×=91.5 kJ,B项错误;由题表中数据可知,H—H键键能>Cl—Cl键键能,键能越大,键越牢固,分子具有的能量越低,C项正确、D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 11.按要求回答问题。 (1)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如图),可由石墨剥离而成,具有很好的应用前景。 ①石墨烯中的化学键是　　　　(填“极性”或“非极性”)键。  ②石墨烯中的键角为　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 非极性 120° (2)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: 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 键能/(kJ·mol-1) 347 413 336 226 318 452 ①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_______________________________________________________    　。  ②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是____________________ ______________________________________________________________________________________________________________________。  C—C键和C—H键的键能大,难断裂,所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较小,易断裂,导致长链硅烷难以生成 C—H键的键能大于 C—O键,C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能小于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 (2)①分析表中键能数据可知,C—C键、C—H键的键能大,难断裂,而Si—Si键、Si—H键的键能小,易断裂,导致硅烷难以形成长链结构。②C—H键的键能大于C—O键,则C—H键比C—O键稳定。Si—H键的键能小于Si—O键,则Si—H键不如Si—O键稳定,Si—H键倾向于形成稳定性更强的Si—O键,故SiH4更易生成氧化物。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 $$