2.1.2共价键的键参数与等电子原理 课件-2024-2025学年高二下学期化学人教版选择性必修2

共价键的键参数与等电子原理 教学目标 知道键能、键长、键角等键参数的概念，能用键参数说明简单分子的某些性质。   知道等电子原理的含义，学会等电子体的判断和应用。 教学重点 教学难点 用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质；等电子原理。   常见分子的键角；等电子体的判断。 N2与H2在常温下很难发生反应，必须在高温下才能发生，而F2与H2在冷暗处就能发生反应，你能否从化学键的角度来解释这一差别？  N2与H2在常温下很难反应，而F2与H2在冷暗处就能反应，说明断开N≡N键比断开F — F键_____。 化学反应是一个______断裂、______生成的过程； 旧键  困难 新键 键能 断开化学键需______能量，反之形成化学键需______能量。  键能通常取正值，单位为kJ/mol。比如H—H键的键能为436.0 kJ/mol，N≡N键的键能为946 kJ/mol。 我们把键能定义为气态基态原子形成 1 mol 化学键释放的最低能量。 吸收   放出 保证释放能量最低 键能 键能可作为衡量键牢固程度的键参数：键能越大，即形成化学键时放出的能量______，意味着这个化学键________，越_______被打断。  △H=反应物键能总和-生成物键能总和 此外，键能还可用于计算化学反应的反应热 越多  △H<0，_____反应；△H>0，_____反应。 吸热 放热 不容易 越稳定 键能 卤化氢分子的键能如下，你能将分子的稳定性进行排序吗 EH—F>EH—Cl>EH—Br>EH—I  稳定性：HF>HCl>HBr>HI 结构相似的分子中，化学键键能越大，分子越稳定。 键能 如下为某些共价键的键能/kJ·mol-1。分析数据，你能得到什么结论？ 同类型的键，成键原子半径越小，键能越大 键能 同样的成键原子之间形成的键越多，键能越大。 试解释氮气为什么能在空气中稳定存在？   键能 因为N2分子中存在N≡N键，键能大，破坏共价键需要很大的能量。 键能 有同学认为碳碳双键的键能等于碳碳单键键能的两倍，这种说法是否正确？   不正确，碳碳双键中含有1个 π 键，由于 π 键原子轨道重叠程度小，不如 σ 键稳定，所以 C=C 的键能小于 C—C键能的2倍。 键能 根据表中数据，计算 1 mol H2 分别跟 1mol Cl2 、1mol Br2(g)完全反应，哪个反应放出的能量多？并根据计算结果说明 HCl 和 HBr 分子哪个更容易发生热分解？ H2+ Cl2= 2HCl         键能 H2+ Br2= 2HBr 故H2与Cl2反应生成HCl放热更多，HCl更稳定；或者说HBr分子更容易发生热分解。 键长 键长是衡量共价键稳定性的另一个参数，其定义为：形成共价键的两个原子之间的_______。例如： 共价半径：相同原子的共价键键长的一半。   由于成键的原子轨道有重叠，故键长____成键原子的原子半径之和。 核间距   < 键长 某些共价键的键能/kJ·mol  和键长/pm(1 pm=10   m)： -1 -12 你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？  键长 注意：由分子构成的物质，其熔、沸点与共价键的键能和键长无关。 一般地，共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。 键长 由下表数据判断下列分子的稳定性？ ①H2、Cl2；②HCl、HBr、HI。  HCl>HBr>HI 稳定性：H2>Cl2 键长 小结一下如何判断共价键的强弱：  ②由键能判断：共价键的键能越___，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越___。 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___，共用电子对数越___，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。 小   多 多 大 键长 ③由键长判断：共价键的键长越___，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。   ④电负性判断：元素的电负性越___，该元素的原子对共用电子对的吸引力越大，形成的共价键越稳定。 短   大 键角 我们怎样知道一个分子的形状？  例如CO2，键角为180°，直线形分子。 在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为_____，它是描述分子__________的重要参数。 键角   立体结构 键角 H2O，V形分子。 CH4，正四面体。 键角 键角 NH3，三角锥形。 键角 常见分子的空间构型与键角：  多原子分子的键角一定，印证了共价键具有______性。 方向 下表列举了CO和N2的某些性质。 从表中可以看出，CO与N2在许多性质上十分相似，这些相似性，可以归结为它们具有相等的____________，导致它们具有相似的化学结构。 价电子总数 等电子体的概念 等电子体的概念 由此形成了以下概念：  2.利用等电子体在性质上的相似制造新材料。 1.预测分子空间的构型和性质。 等电子体的应用： 等电子原理：等电子体具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。 等电子体：原子总数相同、价电子总数相同的分子（或离子）。 等电子体的应用 我们利用等电子原理来判断某些分子或离子的空间构型：  (2)CS2、N2O等与CO2互为等电子体，则CS2的结构式为________，空间构型为_____形。 C≡O   直线 S=C=S 等电子体的应用 正四面体 三角锥 平面三角 常见的等电子体：  等电子体的判断 直线形  正四面体 平面三角形 V 形 等电子体的判断 如何去找特定物质的等电子体？  ①将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n（n=1、2等）的原子， 互为等电子体。 ②将粒子中的一个或几个原子换成原子序数增加（或减少）n的元素带n个单位电荷的阳离子（或阴离子）， 等电子体的判断 ③同主族元素价电子数相同，故可将粒子中一个或几个原子换成同主族元素原子，如O3与SO2、CO2与CS2互为等电子体。   ④互为等电子体的微粒分别再增加一个相同的原子或同主族元素的原子，如N2O与CO2互为等电子体。 等电子体的判断 仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：_____和_____，_____和_____。   由短周期元素组成的物质中，与NO2-互为等电子体的分子有_____、_____。 CO   SO2 O3 N2 N2O CO2 练习 怎样理解Cl2、Br2、I2的键能依次下降，键长依次增大？ 练习 练习 查出HCl、HBr和HI的键长、键能的数据和热分解温度，考察它们之间的相关性。通过这个例子说明分子的结构如何影响分子的化学性质。 拓展练习 下列分子中最难断裂成原子的是(　　)  D.HI C.HBr B.HCl A.HF A 拓展练习 下列说法中，错误的是 （       ）  Ａ.键长越长，化学键越牢固 Ｂ.成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固 Ｃ.对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分子越稳定 Ｄ.原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键 A 能够用键能解释的是(       ) Ａ.氮气的化学性质比氧气稳定 Ｂ.常温常压下，溴呈液体，碘为固体 Ｃ.稀有气体一般很难发生化学反应 Ｄ.硝酸易挥发，硫酸难挥发 拓展练习 A 下列说法中正确的是 (　　)  拓展练习 C．水分子可表示为HO—H，分子中键角为180° B．元素周期表中的ⅠA族和ⅦA族元素的原子间可能形成共价键 A．分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定 B 拓展练习 关于键长、键能和键角，下列说法中不正确的是(　　)  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 B.键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 A.键角是描述分子立体结构的重要参数 C 拓展练习 下列说法中正确的是(　　)  D．在双键中，σ键的键能要小于π键的键能 C．双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定 B．双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定 A．双原子分子中化学键键能越大，分子越稳定 A 拓展练习 下列事实不能用键能的大小来解释的是(　　)   D.F2比O2更容易与H2反应 C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱 B.稀有气体一般难发生反应 A.N元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定 B 拓展练习 下列说法中能说明BF3分子中的4个原子位于同一平面的是(　　)  D.任意两个B—F键间的夹角为120° C.3个B—F键键长相等 B.3个B—F键键能相等 A.任意两个B—F键间的夹角相等 D 拓展练习 碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：  (2)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________________________________________ ____________________________________________________________ ______________________。 (1)通常条件下，比较CH4和SiH4的稳定性强弱：_______________。 回答下列问题： 致长链硅烷难以生成 C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃 稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导 CH4比SiH4稳定 拓展练习 (3)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是_________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ ______________________。 的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定，而Si—H的键能却远小于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 C—H键 完成下列各题：  拓展练习 D.形成1个N—H键所放出的能量 B.把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的能量 A.由N和H形成1 mol NH3所放出的能量 (1)N—H键键能的含义是________。 C 拓展练习 D.氮分子比氯分子稳定 C.氧分子中氧原子是以共价单键结合的 B.氮分子中共价键的键长比氢分子中共价键的键长短 ①下列叙述正确的是________。 D －463 拓展练习 A.HF  (2)下列氢化物中，最稳定的是________。 A.H2 (1)下列物质本身具有的能量最低的是________。 根据表中数据回答问题： D.HI C.HBr B.HCl D.I2 C.Br2 B.Cl2 A   A 拓展练习 (4)1 mol Cl2在一定条件下与等物质的量的H2反应，放出的热量是_____kJ。相同条件下，X2分别与H2反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出的热量最多的是___。 放热  F2 183 拓展练习 根据等电子原理，下列各组分子或离子的空间构型不相似的是(　　) 。 D．CO2和H2O C．N2和CO D 拓展练习 等电子体的结构相似、物理性质相似，下列各对粒子中，空间结构相似的是(　　)  D.PCl3与BF3 C.CS2与NO2 B.CO2与NO2 A.SO2与O3 A 拓展练习 C2H6 CO2 N2O4 拓展练习 拓展练习 根据等电子原理，回答下列问题。 (1)CO分子的结构式为________。   C≡O N≡N  H—C≡N C≡O 拓展练习 CO2(或 N2O、CS2、BeCl2等) 直线形 1∶1 拓展练习 C2H6 SO3、BF3、 CH4、SiH4等 N2O4 HF、HCl等 共价键的键参数 1.衡量键牢固程度的键参数有_____、_____；描述分子立体结构的键参数有_____。  3.成键原子的原子半径越___，共用电子对数越___，则共价键越牢固。 2.键长越___，一般键能越___，化学键越牢固，由该键形成的分子越_____。 键能 键角 键长 短 稳定 大 小   多 共价键的键参数 4.常见分子的空间构型和键角： 180° 109°28′ 107° 120° 105° 直线形 正四面体 三角锥形 平面三角形 V形 等电子原理 1.等电子体：_____总数相同，_______总数相同的分子或离子。  3.等电子体在性质上也有很多相似之处，例如CO和N2的熔、沸点，溶解度等_____性质非常接近。 价电子   物理 原子 正四面体 CH4 C≡O 空间构型 $