2-1-2 键参数 课件 2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二章 第一节 第2课时 键参数 0.9 3.0 2.1 3.0 当元素的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将 键;而共价键是元素的电负性相差不大的原子之间形成的化学键。 一般来说，两成键元素之间的电负性数值相差大于1.7，形成离子键 电负性数值相差小于1.7，形成共价键 H2、Cl2 、 N2均为 共价键 问题：共价键的强弱用什么来衡量？我们如何用化学语言来描述不同分子的空间结构和稳定性？ 共价键的三个键参数——键能、键长与键角 共价键 类型 特征 方向性 饱和性 按原子轨道 的重叠方式 σ键 π键 s-s σ键，如H-H s-p σ键，如H-Cl p-p σ键，如Cl-Cl “头碰头” 重叠方式： 种类 轴对称 对称方式： 种类: p-p π键 “肩并肩” 重叠方式： 镜面对称 对称方式： 观察思考 卤化氢 在1000℃分解的百分数/% HCl 0.0014 HBr 0.5 HI 33 得出：在1000℃时，卤化氢分解率大小比较为HCl＜HBr＜HI 说明：卤化氢的稳定性大小比较为 如何解释HCl、HBr 、 HI的稳定性的差异呢？ HCl＞HBr ＞ HI 思考讨论 1 2 3 Cl、Br和I的原子半径依次增大 H2与Cl2、Br2和I2反应放出的热量变化 HCl、HBr、HI 稳定性差异的猜想 H-Cl、H-Br和H-I的强度不同 思考讨论 如何衡量共价键的强度呢？ 原子半径是如何影响 共价键的强度呢？ 化学反应中热量变化与共价键的强度的关系是什么？ 键参数——键能、键长与键角 01 键能定义、单位、应用及大小判断 1、定义：键能是气态分子中断裂1 mol 化学键解离成气态原子所吸收的能量。 （通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值。） 2、单位:是kJ/mol 注意：共价键的键能只是不同分子中 同一共价键的平均值！ 例如:CH4中的4个C-H键是 等价的，但是先后断键所需 的能量不同。 2. 意义 键能越大 →断键需吸收的能量越多 →共价键越牢固 →分子越稳定 资料卡片 键能通常是一个平均值。 共价键 键能（kJ·mol-1） H-CH3 → ·CH3 ＋H· 439.3 H-CH2 → CH2 ＋H· 442.0 H-CH → CH ＋H· 442.0 · H-C → ·C· ＋ H· 338.6 · · · C-H 键键能平均值：   断开CH4中的4个C-H ，所需能量并不相等，因此，CH4中C-H键的键能是平均值。 · · · · · · · · · 资料卡片 键 键能（kJ·mol-1） N-O 176.0 N=O 607.0 O-O 142.0 O=O 497.3 C-C 347.7 C=C 615.0 C≡C 812.0 某些共价键的键能 键 卤素原子半径（pm） 键能（kJ·mol-1） H-F 71 568.0 H-Cl 99 431.8 H-Br 114 366.0 H-I 133 298.7 你能发现哪些规律呢？ 共价键键能规律： （1）成键原子相同时，键能强弱比较：单键键能＜双键键能＜三键键能。 （2）形成共价键的原子的半径越大，键能越小。 深度思考： 某些化学键键能 E （1）双键和三键的键能数值上是否是单键的2倍和3倍的关系？为什么？ 键能比 1：1.77：2.34 键能比 1：2.17 ：4.9 *C-C 含有1个σ键、C=C和C≡C增加了1到2个π键，稳定性σ键> π键, 即π键不稳定容易断裂，E π键<E σ键. *N-N、 N=N 和 N≡N 增加的也是π键，但由于原子半径更小，随着共价键的增多，共同导致了键长更短，原子轨道重叠程度π键>σ键, E π键>E σ键. （2）共价键的牢固程度与其化学活泼性相关吗？ 不是完全相关，如C≡C键或C=C键。 2.应用 应用 解释 衡量共价键的强弱 键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定 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 判断化学反应的能量变化 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）N2、O2、F2 与 H2 的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解？ 键参数——键能、键长与键角 02 （1）H2 + Cl2 = 2 HCl H2 + Br2 = 2 HBr 3、键能的应用：P38 思考与讨论 利用表2-1计算哪一个反应释放的能量更多？ 说明HCl和HBr哪个容易发生热分解（热稳定性弱）生成相应的单质？ ΔH = E反应物 – E生成物 ΔH 1 ΔH 2 ΔH 1=（ 436 + 242.7 - 2✖431.8 ） kJ/mol= -184.9 kJ /mol ΔH 2=（ 436 + 193.7 - 2✖366 ） kJ/mol= - 102.3 kJ /mol 释放能量多 键能定义、单位、应用及大小判断 2HCl=H2+Cl2 ΔH3=+184.9 kJ/mol 2HBr=H2+Br2 ΔH4=+102.3 kJ/mol HBr分解所需吸收能量低于HCl，更容易发生热分解。 结构相似，键能越大，化学键越稳定， 分子越稳定 反应生成的 N-H、O-H、H-F 的键能依次为390.8 kJ•mol-1、462.8 kJ•mol-1、568 kJ•mol-1，键能依次增大，化学键越稳定，形成的分子越稳定，故N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强。 2.已知N2(g)＋O2(g)===2NO(g)为吸热反应，ΔH＝＋180 kJ·mol－1，其中N≡N、O===O键能分别为946 kJ·mol－1、498 kJ·mol－1，则NO分子中N、O之间共价键的键能为(　　) A.1 264 kJ·mol－1 B.632 kJ·mol－1 C.316 kJ·mol－1 D.1 624 kJ·mol－1 解析　设NO分子中N、O之间共价键的键能为x，则有180 kJ·mol－1＝946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2x，所以x＝632 kJ·mol－1。 B 大本p21 3.已知某些共价键的键能如下表，试回答下列问题： 共价键 键能/(kJ·mol－1) 共价键 键能/(kJ·mol－1) H—H 436.0 O—H 462.8 Cl—Cl 242.7 N≡N 946 C—H 413.4 H—Cl 431.8 (1)H—H的键能为什么比Cl—Cl的键能大？ ______________________________________________________________。 (2)已知H2O在2 000 ℃时有5%的分子分解，而CH4在1 000 ℃时可能完全分解为C和H2,试解释其中的原因：___________________________________________。 (3)试解释氮气能在空气中稳定存在的原因：____________________________________________________________________。 H原子的半径比Cl原子的半径小，故H—H的键能比Cl—Cl的键能大 H—O的键能比H—C的键能大，故H2O比CH4稳定 N2分子中存在氮氮三键，键能大，结构稳定，故氮气能在空气中稳定存在 解析　解答本题可根据键参数与分子性质的关系分析：形成共价键的分子半径越小，键能越大，共价键越稳定。 大本p21 资料卡片 共价半径：相同原子的共价键键长的一半称为共价半径。P39资料卡片 1、定义：键长是指形成共价键的两个原子的核间距。（平衡位置）P37 键参数——键能、键长与键角 02 键长的定义、大小判断 由于分子中的原子始终处于不断振动之中，因此，键长只能是振动着的原子处于平衡位置时的核间距 资料卡片 键 键长（pm） H-F 92 H-Cl 127 H-Br 142 H-I 161 键 键长（pm） F-F 141 Cl-Cl 198 Br-Br 228 I-I 267 你能发现哪些规律呢？ 键 键长（pm） C-C 154 C=C 133 C≡C 120 某些共价键的键长 卤素 原子半径（pm） F 71 Cl 99 Br 114 I 133 共价键键长规律： （1）对于同种类型的共价键，成键原子的原子半径越大，键长越大。 （2）成键原子相同的共价键的键长：单键键长＞双键键长＞三键键长 通过观察共价键的键长和键能的数据，你能发现键长和键能之间的关系吗？ F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律，为什么？ 关系：键长越短，键能越大 资料卡片 键 键长（pm） H-F 92 H-Cl 127 H-Br 142 H-I 161 键 键长（pm） F-F 141 Cl-Cl 198 Br-Br 228 I-I 267 你能发现哪些规律呢？ 键 键长（pm） C-C 154 C=C 133 C≡C 120 某些共价键的键长 卤素 原子半径（pm） F 71 Cl 99 Br 114 I 133 氟原子的原子半径很小，因此F-F的键长短，而由于键长短，两个F原子形成共价键时，原子核之间的距离小，排斥力大，因此键能小。 资料卡片 键 键长（pm） H-F 92 H-Cl 127 H-Br 142 H-I 161 键 键长（pm） F-F 141 Cl-Cl 198 Br-Br 228 I-I 267 你能发现哪些规律呢？ 键 键长（pm） C-C 154 C=C 133 C≡C 120 某些共价键的键长 卤素 原子半径（pm） F 71 Cl 99 Br 114 I 133 规律3：一般地，键长越短, 键能越大，共价键越牢固,由此形成的分子越稳定。 如何解释HCl、HBr 、 HI的稳定性的差异呢？ 资料卡片 键 键长（pm） H-F 92 H-Cl 127 H-Br 142 H-I 161 键 键长（pm） F-F 141 Cl-Cl 198 Br-Br 228 I-I 267 你能发现哪些规律呢？ 键 键长（pm） C-C 154 C=C 133 C≡C 120 某些共价键的键长 卤素 原子半径（pm） F 71 Cl 99 Br 114 I 133 问题2　为什么rC-C >rC=C >rC≡C 共价键数目越多，原子轨道重叠程度越大，键长越短(相同条件下) 键参数——键能、键长与键角 01 键长的定义、大小判断 2、键长大小判断 如：rBr-Br>rCl-Cl > rF-F rSi-Si >rSi-O > rH-O 如：rC-C >rC=C >rC≡C r单键 >r双键 >r三键 ①成键原子半径越小， 键长越短。 ②共价键数目越多，原子 轨道重叠程度越大， 键长越短(相同条件下) 【归纳】　定性判断键长的方法 (1)根据原子半径进行判断。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。 (2)根据共用电子对数判断。就相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子形成双键或者三键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，键长变短，故单键键长＞双键键长＞三键键长。 问题3　从键能和键长角度分析为什么乙烯、乙炔比乙烷活泼？ 提示　虽然键长 C≡C<C===C<C—C，键能C≡C>C===C>C—C，但乙烯、乙炔在发生加成反应时，只有π键断裂，π键的键能一般小于σ键的键能。 1.正误判断 (1)双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定。(　　) (2)键长：H—I>H—Br>H—Cl、C—C>C===C>C≡C。(　　) (3)键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关。(　　) × √ √ 2.参考下表中化学键的键能与键长数据，判断下列分子最稳定的是(　　) A.CH4 B.NH3 C.H2O D.HF 解析　从键能的角度分析，四种氢化物稳定性由强到弱的顺序为HF>H2O>CH4>NH3；从键长的角度分析，四种氢化物稳定性由强到弱的顺序为HF>H2O>NH3>CH4。综合两方面因素可以确定最稳定的是HF。 D 化学键 H—C H—N H—O H—F 键能/(kJ·mol－1) 413.4 390.8 462.8 568 键长/pm 109 101 96 92 大本21页 (1)成键原子半径越小， 原子轨道重叠程度越大， 键长越短, 键能越大。 键参数——键能、键长与键角 02 某些化学键键长 r 某些化学键键能 E 键能定义、单位、应用及大小判断 4、键能大小判断： 某些化学键键能 E 化学键的键长与键能是相关的。 E单键 <E双键 <E三键 (2)相同条件下，共价键 数目越多，原子轨道 重叠程度越大， 键长越短, 键能越大。 成键原子半径 共价键数目 键长 共价键稳定性 相似结构分子稳定性 答题模型 键能 成键轨道重叠密度增大 热分解生成单质的反应 特例：F—F的键长短，键能小的解释：F原子的半径很小，因此其键长短， 原子核之间的距离很近，排斥力很大，因此键能不大。 (1)定义：键角是指在多原子分子中,两个相邻共价键之间的夹角。 (3)测定方法：键长和键角的数值可以通过晶体的X射线衍射实验获得。 键参数——键能、键长与键角 03 键角的定义、应用与测定方法 (2) 应用：多原子分子中键角一定,表明共价键具有方向性,决定分子空间构型。 O=C=O键角为180° 直线形分子 H—O—H 键角为105° V形(或称角形)分子 H—N—H 键角是107° 三角锥形分子 (二)问题探究 问题1　如图白磷和甲烷均为正四面体结构： 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之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指C—H之间的夹角，为109°28′。 问题2　实验测得H2S为共价化合物，H—S—H的夹角为92.3°，键长相同，则H2S的空间结构是什么？ 提示　H2S分子是V形结构。 3.用“>”或“<”填空： (1)键长：N—N____________N===N。 (2)键能：2E(C—C)____________E(C===C)。 (3)键角：CO2____________SO2。 (4)键的极性：C—H____________N—H。 解析　(1)键长越短，键能越大，双键的键能大于单键，则双键的键长小于单键，即键长：N—N>N===N；(2)键长越短，键能越大，双键的键能大于单键，但小于单键键能的2倍，即2E(C—C)>E(C===C)；(3)CO2空间构型为直线型，键角为180°，SO2为V形结构，因此键角：CO2>SO2；(4)非金属性N>C，则键的极性：C—H<N—H。 > > > < 应用体验 2.能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是 A.任意两个键的夹角为120° B.B—F是非极性共价键 C.三个B—F的键能相同 D.三个B—F的键长相等 √ 3.下列说法正确的是 A.分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定 B.元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第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的键能为463 kJ·mol-1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能 量为2×463 kJ √ 4.下列有关说法不正确的是 A.CH4、NH3、CO2分子中的键角依次增大 B.HCl、HBr、HI分子中的键长依次增大 C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小 D.H2O、PH3、SiH4分子的稳定性依次减弱 √ $$