2.1 共价键第二课时 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

第一节 共价键 第二课时 键参数——键能、键长与键角 卤化氢 分解的百分数/% HCl 0.0014 HBr 0.5 HI 33 分析下表：1000℃时，卤化氢分解率，你能得出什么结论？ 结论：HCl、HBr、 HI越来越易分解 说明：①卤化氢的热稳定性大小为：HCl＞HBr ＞ HI ②H-Cl、H-Br、H-I中的 σ键牢固。 【问题引入】 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 一、键能 气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量 或气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。 1.概念： 2.单位: 3.条件： 键能通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值。 （键能可通过实验测定，更多却是推算获得） kJ/mol （键能通常取正值） 表2-1 某些共价键的键能（kJ·mol－1） 键 键能 键 键能 F－F 157 N－O 176 Cl－Cl 242.7 N＝O 607 Br－Br 193.7 O－O 142 I－I 152.7 O＝O 497.3 C－C 347.7 C－H 413.4 C=C 615 N－H 390.8 C≡C 812 O－H 462.8 C－O 351 H－F 568 C＝O 745 H－Cl 431.8 N－N 193 H－Br 366 N＝N 418 H－I 298.7 N≡N 946 H－H 436.0 观察P37表2-1共价键的键能，你能发现哪些规律？ 5 表2-1某些共价键的键能（kJ·mol－1） 4.键能规律： （1）卤族单质键能从上到下，依次减小。（F2反常） 表2-1某些共价键的键能（kJ·mol－1） 2.相同原子间的键能：单键＜双键＜三键 （非成倍变化） 4.键能规律： 碳碳双键键能小于碳碳单键键能的两倍，碳碳三键小于碳碳单键的三倍 碳碳键：σ键键能 ＞ π键键能 氮氮双键键能大于氮氮单键键能的两倍，氮氮三键大于氮氮单键的三倍 氮氮键：σ键键能 ＜ π键键能 表2-1某些共价键的键能（kJ·mol－1） 4.键能规律： （3）氢化物键能同周期从左到右递增（N-H反常） 表2-1某些共价键的键能（kJ·mol－1） 4.键能规律： （4）氢化物键能同主族从上而下递减 (1)判断共价键的稳定性 键能越大，断开化学键需要吸收的能量越多，化学键越稳定。 (2)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。 (3)判断化学反应中的能量变化 5.键能的意义及应用 如 键能：H-F ＞ H-Cl＞H-Br ＞H-I 分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI ∆H＝∑E(反应物键能)－∑E (生成物键能) 键能——正误判断 (1)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(　　) (2)N—H的键能是很多分子中的N—H的键能的平均值(　　) (3)O—H的键能是指在298.15 K、101 kPa下，1 mol气态分子中 1 mol O—H解离成气态原子所吸收的能量(　　) (4)C==C的键能等于C—C的键能的2倍(　　) (5)σ键一定比π键牢固(　　) √ × √ √ × 【思考与交流】 （1）试利用P37表2-1中的数据进行计算，1 mol H2分别跟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？如何用计算的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？ H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g) ΔH＝436.0kJ/mol＋242.7kJ/mol－2×431.8kJ/mol＝-184.9kJ/mol H2(g)＋Br2(g) =2HBr(g) ΔH＝436.0 kJ/mol＋193.7 kJ/mol－2×366 kJ/mol＝－102.3 kJ/mol 由计算结果可知：生成2 mol HCl比生成2 mol HBr释放的能量多。 HCl比HBr更容易生成，则其逆反应—分解更难，故HCl更稳定，HBr更易分解。 同类型反应，放出热量越多，反应物越易反应，生成物越稳定！ 2. N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一事实？ 化学键 N≡N O=O F－F 键 能 946kJ/mol 497.3kJ/mol 157kJ/mol 化学键 N－H O－H F－H 键 能 390.8kJ/mol 462.8kJ/mol 568kJ/mol N2、O2、F2的键能依次减小，说明了化学键的牢固度依次减弱。 N-H、O-H、F-H的键能依次增大，说明了化学键的牢固度依次增强，所以 N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强 【思考与交流】 第二章 分子结构与性质 《物质结构与性质》 为什么氮气化学性质稳定,而乙烯、乙炔化学性质活泼？ 虽然氮气和乙烯、乙炔分子中均存在π键,但是氮气分子中的π键的键能大于σ键的键能难以断裂，而乙烯、乙炔分子中的π键小于σ键的键能容易断裂，故氮气化学性质稳定,而乙烯、乙炔化学性质活泼。 【思考与交流】 课堂练习1.根据下表中的H—X键的键能回答下列问题： 共价键 H—F H—Cl H—Br H—I 键能/kJ·mol－1 568 431.8 366 298.7 ①若使2 mol H-Cl键断裂为气态原子的能量变化是 _______ 。 ②表中共价键最难断裂的是 ，最易断裂的是 。 ③由表中键能大小数据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分子很稳定，最 分解，HI分子最不稳定， 分解。 吸收863.6kJ的能量 H—F H—I 减小 减弱 难 易 课堂练习2. <m></m> 晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大 <m></m> 晶体已应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。已知有关氮、磷的单键和三键的键能 <m></m> 如表： 193 946 197 489 从能量角度看，氮以 、而白磷以 （结构式可表示为 ）形式存在的原因是：______________ 1molN≡N 键能大于3molN-N键能之和，而1molP≡P键能小于3molP-P键能之和，键能越大物质越稳定，故氮以N2</m> 形式存在，而白磷以P4形式存在 二、键长 1、概念： 构成化学键的两个原子的核间距。不过，分子中的原子始终处于不断振动之中，键长只是振动着的原子处于平衡位置时的核间距。 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。 3、键长大小： pm（1 pm＝10-12 m） 2、单位： 二、键长 1.概念： 构成化学键的两个原子的核间距 pm（1 pm＝10-12 m） 2.单位： (不过，分子中的原子始终处于不断振动之中， 键长只是振动着的原子处于平衡位置时的核间距) 常见化学键的键长： 分析数据，影响键长的因素有哪些？ 常见化学键的键长： ①同种类型的共价键，成键原子的原子半径越大，键长越大。 ②成键原子相同时， 键长：单键＞双键＞三键 二、键长 1.概念： 构成化学键的两个原子的核间距 pm（1 pm＝10-12 m） 2.单位： (不过，分子中的原子始终处于不断振动之中， 键长只是振动着的原子处于平衡位置时的核间距) 成键的原子半径以及成键时共用电子对对数 3.影响因素： ①根据原子半径判断： 其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。如键长： H－I > H－Cl>H－F；Br－Br>Cl－Cl>F－F；Si－Si>Si－C>C－C。 ②根据共用电子对数目判断: 对于相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子间形成双键、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。如键长：C－C > C=C > C≡C。 小结：键长判断方法 根据下表中的HCl、HBr和HI的键长、键能的数据和热分解温度，分析键长、键能与分子化学性质的关系。 键 键长/pm 键能/(kJ·mol－1) HX的热分解温度/℃ H—Cl 127.4 431.8 1 000 H—Br 141.4 366 600 H—I 160.9 298.7 300 数据表明： 共价键的键长越短，键能越大，该共价键越稳定，含该键的分子越稳定，越不容易分解。 二、键长 1.概念： 构成化学键的两个原子的核间距 pm（1 pm＝10-12 m） 2.单位： (不过，分子中的原子始终处于不断振动之中， 键长只是振动着的原子处于平衡位置时的核间距) 成键的原子半径以及成键时共用电子对对数 3.影响因素： 4.键长、键能与分子化学性质的关系 键长是衡量共价键强弱的另一重要参数。一般来说，共价键的键长越短，键能越大，该共价键越稳定，含该键的分子越稳定，越不容易分解。 键长——正误判断 (1)在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长(　　) (2)双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定(　　) (3)键长：H—I>H—Br>H—Cl；C—C>C==C>C≡C(　　) (4)键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关(　　) × × √ √ 为什么F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律？ 某些共价键的键能和键长 键 键能 （kJ·mol-1） 键长 pm 原子半径 pm F-F 157 141 64 Cl-Cl 242.7 198 99 Br-Br 193.7 228 114 【思考与交流】 F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。 26 (1)O—H、S—H、Se—H的键能逐渐减小，原因是___________________ ___________________________________________________________ O、S、Se同一主族， 原子半径递增，O—H、S—H、Se—H的键长递增，因而键能递减。 化学键 C—C N—N O—O O==O O—H S—H Se—H N—H As—H 键能/ (kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8 363.5 276 390.8 247 课堂练习.有关化学键的键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实： (2)有机物是以碳骨架为基础的化合物，即碳原子间易形成C—C长链，而氮原子与氮原子间，氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链，原因是____________________________________________________ __________________________________________________________。 C—C的键能较大，较稳定，易形成C—C长链， 而N—N、O—O的键能小，易断裂，很难形成N—N、O—O长链 化学键 C—C N—N O—O O==O O—H S—H Se—H N—H As—H 键能/ (kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8 363.5 276 390.8 247 课堂练习.有关化学键的键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实： 为什么CH4分子的空间结构是正四面体，而CH3Cl只是四面体而不是正四面体？ C—H和C—Cl的键长不相等。 1、概念 三、键角 在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角 键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得 常见分子中的键角与分子空间结构。 分子立体构型 键角 实例 正四面体 109°28′ 甲烷、四氯化碳 平面型 120° 苯、乙烯 三角锥型 107° 氨气 V型（或角型） 105° 水分子 直线型 180° 二氧化碳、乙炔 CH4 NH3 H2O CO2 苯 　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′。 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？ 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 √ 1、概念 三、键角 在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角 多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。 键角是描述分子结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。 2、意义 键参数对分子性质的影响 【课堂小结】 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。 35 $