2.1.2 键参数—键能、键长、键角 教学设计 -2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

教 案 课题 第一节　共价键 第2课时 键参数—键能、键长、键角 授课类型 新授课 授课对象 授课时间 课时 1课时 教材 选择性必修2（人教版2019） 教学目标及教学重点、难点 教学目标：1．认识键能及其应用。 2．认识键长及其应用。 3．认识键角及其应用。 教学重点：认识共价键的键能、键长和键角； 教学难点：用键能、键长和键角等键参数解释物质的某些性质。 核心素养 微观探析:共价键的键参数对物质性质的影响 教学过程(表格描述) 教学环节 主要教学活动 导入 【PPT展示】常见卤化氢的稳定性 卤化氢 HCl HBr HI 空间填充模型 在1000 ℃分解的百分数/% 0.0014 0.5 33 HCl、HBr和HI中的化学键均为共价键，由表中数据可知，其稳定性存在一定的差异，那么，如何进行比较呢? 讲授新课 【过渡】请同学们试着从微观的角度解释HCl、HBr和HI中共价键稳定性不同的原因。 【学生1】是卤素原子从F到I半径越来越大导致的。 【学生2】化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，可能和化学键有关。 【教师】肯定学生的回答，引出键能是为了表征共价键的强度。 【讲解并展示】一、键能 1.概念：气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。 2.单位：kJ•mol-1 3.条件：键能可以通过实验测定，通常是298.15K、100kPa条件下的标准值 键能——衡量共价键的强弱 常见共价键的键能（kJ·mol－1） 键能可通过实验测定，更多却是推算获得的。例如，断开CH4中的4个C—H，所需能量并不相等，因此，CH4中的C—H只能是平均值，而表2-1中的C—H键能是更多分子中的C—H键能的平均值。 【学生】认真聆听，认识键能。 【思考与交流】对于同种元素形成的单键、双键和三键的键能，有什么差异呢？ 【学生】小组讨论交流，归纳总结。 【PPT展示】 相同原子间的键能：单键＜双键＜三键 特别注意：碳碳双键键能不等于碳碳单键键能的两倍 【过渡】键能可以衡量共价键的强弱，所以我们可利用键能判断共价键的稳 定性，一般来说键能越大，共价键越稳定；其次我们还可以利用键能判断分子的 稳定性，一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。如分 子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。最后我们还可以利用键能估算化学反应的反 应热，ΔH=反应物中化学键键能之和-生成物中化学键键能之和。 【PPT展示】4.键能的应用 （1）判断共价键的稳定性（键能越大，共价键越稳定） 从键能的定义可知，破坏1mol化学键所需能量越多，即共价键的键能越大，则共价键越稳定。 （2）判断分子的稳定性（键能越大，分子越稳定） 一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。如分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。 （3）估算化学反应的反应热 同一化学键解离成气态原子所吸收的能量与气态原子结合形成化学键所释放的能量在数值上是相等的，故根据化学键的键能数据可计算化学反应的反应热 ΔH=反应物中化学键键能之和﹣生成物中化学键键能之和 【学生】学习、理解键能的应用。 【过渡】键长也是衡量共价键强弱的另一重要参数。 【讲解并展示】二、键长 1.概念：构成化学键的两个原子的核间距，因此原子半径决定共价键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短 2.单位 pm(1 pm＝10-12 m) 【学生】聆听、认识键长。观察下表，找出键能数据中存在的规律。(从成键个数，成键原子的半径分析) 某些共价键的键能和键长 键 键能（kJ·mol-1） 键长pm 键 键能（kJ·mol-1） 键长pm F-F 157 141 H-F 568 92 Cl-Cl 242.7 198 H-Cl 431.8 127 Br-Br 193.7 228 H-Br 366 142 I-I 152.7 267 H-I 298.7 161 C-C 347.7 154 C≡C 812 120 C=C 615 133 【教师】点评、完善、总结。 【PPT展示】 规律1 同种类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越小。 规律2 成键原子相同时，键长：单键键长＞双键键长＞三键键长 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。 【过渡】 观察上述分子构型并思考：为什么CO2的空间结构是直线形，而H2O的空间结构是V形？ 【学生】交流讨论，小组代表展示。 【教师】点评、完善，指出键角是另一重要共价键参数。 【讲解并展示】三、键角 1.概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角，描述分子空间结构的重要参数。 2.示例 3.应用：在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角影响着共价分子的空间结构。 【学生】直观感受共价键的方向性和分子的空间结构模型。 【讲解并展示】四、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,两原子间共用电子对数越多,则一般共价键越牢固,含有该共价键的分子越稳定。 (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:共价键的键长越小,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,形成的共价键一般越稳定。 【特别提醒】 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大小决定。 课堂练习 1.关于键长、键能和键角，下列说法中错误的是（　　） 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等于C—C键能的2倍 D． 因为O—H键的键能小于H—F键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强 【答案】C 【解析】键角是描述分子立体结构的重要参数，如H2O中两个H—O的键角为105°，故H2O为V形分子，A项正确；键长的大小与成键原子的半径有关，如Cl的原子半径小于I的原子半径，Cl—Cl的键长小于I—I的键长，此外，键长还和成键数目有关，如乙烯分子中C===C的键长比乙炔分子中C≡C的键长要大，B项正确；C===C的键能为615 kJ·mol－1，C—C的键能为347.7 kJ·mol－1，二者不是2倍的关系，C项错误；O—H的键能为462.8 kJ·mol－1，H—F的键能为568 kJ·mol－1，O—H与H—F的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定，O2、F2跟H2反应的能力依次增强，D项正确。 2.下列有关性质的比较中，正确的是（　　） A． 粒子半径：O2－＜F－＜Na＋＜Li＋ B． 第一电离能：He＜Ne＜Ar C． 分子中的键角：CH4＞H2O＞CO2 D． 共价键的键能：C—C＜C===C＜C≡C 【答案】D 【解析】Li＋的电子层数最少，所以离子半径最小，其余三种离子的电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，所以O2－＞F－＞Na＋＞Li＋，A项错误；稀有气体元素的第一电离能随电子层数的增多而减小，所以He＞Ne＞Ar，B项错误；甲烷分子为正四面体形，键角是109°28′，水为V形分子，键角是105°，二氧化碳为直线形分子，键角为180°，所以二氧化碳分子中的键角最大，C项错误；键长：C—C＞C===C＞C≡C，所以键能：C—C＜C===C＜C≡C，D项正确。 3.下列事实不能用键能的大小来解释的是(　　) A． N的电负性较大，但N2的化学性质很稳定 B． 稀有气体一般难发生反应 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】本题主要考查键参数的应用。由于N2中存在叁键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定，A不符合题意；稀有气体都为单原子分子，分子内部没有化学键，因此不能用键能大小来解释，B符合题意；卤族元素从F到I原子半径逐渐增大，其氢化物中的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性逐渐减弱；由于H—F的键能大于H—O，所以二者比较更容易生成HF，C，D不符合题意。 4.下列说法中正确的是( ) A．分子中共价键键能越高，键长越长，则分子越稳定 B．元素周期表中的ⅡA族和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．N—N、N=N、N≡N键能之比为1.00:2.17:4.90，说明N2分子中π键键能>σ键键能 【答案】D 【解析】分子中键能越大，键长越短，则分子越稳定，键能越小键长越长则分子越不稳定，A项错误；金属和非金属化合可能形成离子键，也可能形成共价键，B项错误；水分子可表示为H—O—H，水分子空间结构为V形，分子中键角为105°，C项错误；2倍N—N键能小于N=N键能，N—N和N=N键能和小于N≡N键能，说明N2分子中π键键能>σ键键能，D项正确。 板书设计 1、 键能 2、 键长 3、 键角 教学设计反思 学生本身听课情绪较高，有很大的学习兴趣，今后在教育教学中会努力提升自己，强化技能，更好的适应新教材和新课改的要求。 学科网（北京）股份有限公司 $$