2.1.2 键参数——键能、键长与键角 课件-2024-2025学年高中化学人教版（2019）选择性必修2

第一节 共价键 键参数—键能、键长与键角 第2课时 第二章 分子结构与性质 ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和 温故知新——键能 1. 概念 气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。它通常是 298.15 K、100 kPa条件下的标准值，单位是kJ·mol－1。 注意：键能数值可通过实验测定，更多的却是推算获得的； ABn型分子中断开每个A—B的键能不同，一般给出的都是其平均值。 如断开CH4中4个C—H，所需能量并不相等，因此CH4中4个C—H键能只是平均值，而表2-1中的C—H键能是更多分子中C—H键能的平均值。 一、键能 阅读教材中的“表2-1 某些共价键的键能”，你能从表格的数据中找出共价键的键能有什么规律吗？如何解释这些规律？ 思考与讨论 表2-1 某些共价键的键能 共价键 F—F Cl—Cl Br—Br I—I 键能/(kJ· mol-1) 157 242.7 193.7 152.7 解释： ① Cl、Br、I能层数增大，原子半径增大，键长增大，键能减小。 ② F原子半径小，F—F核间距小，同种电荷间排斥力大而使形成的共 价键不稳定易断裂。 同主族卤素单质键能 X—X的键能数据： 5 由表中键能数据大小说明键能与分子稳定性的关系：HF、HCl、HBr、HI的键能依 次 ，说明四种分子的稳定性依次 ，即HF分子最稳定，最 分解， HI分子最不稳定，最 分解。 减小 减弱 难 易 同主族氢化物键能 H—X的键能数据： 共价键 H—F H—Cl H—Br H—I 键能/(kJ· mol-1) 568 431.8 366 298.7 解释：F、Cl、Br、I能层数增大，原子半径增大，键长增大，键能减小。 键能越大，分子越稳定。 共价键 C-C C=C C≡C 键能/(kJ· mol-1) 347.7 615 812 解释：同种元素原子间共用电子对数增多，原子间形成的相互作用增强，键能增大。 同种元素间形成的化学键的键能数据： 共价键 N-N N=N N≡N 键能/(kJ· mol-1) 193 418 946 2. N2化学性质为什么很稳定？ 1. 乙烯和乙炔为什么可以发生加成反应？ 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 越大 越多 稳定 判断共价键的稳定性 原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度 ，释放能量 ， 所形成的共价键键能越大，共价键越 。 利用键能计算反应热 ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能 2. 应用 一、键能 构成化学键的两个原子的核间距。 1. 概念： 数据可通过晶体的X射线衍射实验获得 二、键长 思考与讨论 阅读教材中的“表2-2某些共价键的键长”，你能从表格的数据中找出共价键的键长有什么规律吗？如何从微观角度解释这些规律？ 卤素单质的键长 二、键长 同主族元素单质：F、Cl、Br、I能层数增大，原子半径增大，键长增大。 同周期元素氢化物：C、N、O核电荷数增大，原子半径减小，键长减小。 相同的两原子形成的共价键：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。 定性判断键长的方法 根据原子半径进行判断。原子的半径决定共价键的键长，在其他条件相同时，成键原子的半径越小，共价键的键长越短。 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。 一般情况下，结构相似的物质，键长越小，键能越大，共价键越稳定。 键长与键能的关系不能绝对化。 通过数据比较，分析键长与键能的关系。 12 思考与讨论 （1）试利用表2-1的数据进行计算，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，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？ 生成2 mol HCl和2 mol HBr分别放出184.9 kJ和102.3 kJ热量，显然生成HCl放热多，所以HCl比HBr更易生成，更难分解，或者说HBr分子更容易发生分解。 教材P38 （2）N2、O2 、F2 跟H2反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一化学事实？ （3）通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？ 一般来说，分子中共价键的键长越小，键能越大，共价键越稳定。 由于N N、O O、F—F的键能依次减小，而N—H、O—H、F—H的键能依次增大，所以N2、O2 、F2 跟H2反应能力依次增强。 思考与讨论 教材P38 我们如何用化学语言来描述不同分子的空间结构 化学式 分子的空间结构模型 CO2 H2O NH3 CH4 三、键角 15 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。 在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性。 通过键角来预测共价分子的空间结构。 2. 应用 键角是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。 键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。 CH4分子中的键角与分子的空间结构 分子的空间结构 键角 实例 正四面体形（AB4） 平面形 三角锥形（AB3） 107° V形(角形) （AB2） 105° 直线形（AB2） 109°28′ 120° 180° 键角与分子的空间结构 CH4、CCl4 苯、BF3等 NH3 H2O CO2、CS2、CH≡CH 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的夹角，为109°28′。 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。 深度思考 课堂小结 共价键 本质 原子间通过共用电子对（即原子轨道重叠）产生的强烈作用 饱和性 σ键 电子云图形呈轴对称 π键 电子云图形呈镜面对称 特征 方向性 分类 特征 特征 键的强弱 键参数 键能 键长 键角 分子的空间构型 $$