第2章 第1节 第2课时 键参数——键能、键长与键角（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（人教版）

本高中化学讲义聚焦键参数（键能、键长与键角）核心知识点，系统梳理键能概念及应用（判断共价键与分子稳定性、计算反应热），键长与原子半径及键能的关系，键角对分子空间结构的影响，构建从键参数到分子性质的学习支架。 资料通过键能数据表格分析、分子键角比较等探究活动，培养学生证据推理与模型建构的科学思维，结合教材改编题和实际应用案例，助力课中教师引导学生深化理解，课后学生通过练习查漏补缺，强化对物质结构决定性质的化学观念。

第2课时　键参数——键能、键长与键角 学习目标 1.知道共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。 2.能利用键能、键长、键角三个键参数推断某些简单分子的性质。 知识点一　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，单位是　kJ·mol－1　。例如：解离1 mol H—H需要吸收436.0 kJ热量，则H—H的键能为　436.0　 kJ·mol－1。 2.应用 应用 解释 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　越大　，释放能量　越多　，所形成的共价键键能越大，共价键越　稳定　 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　 计算反应热 ΔH＝　反应物　的总键能－　生成物　的总键能 3.共价键强弱的判断 （1）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。 （2）成键原子的原子半径越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。 4.探究键能数据的分析与应用 结合教材中某些共价键的键能数据（部分数据见下表），思考讨论： 键 键能/（kJ·mol－1） 键 键能/（kJ·mol－1） C—C 347.7 CC 615 C≡C 812 H—F 568 H—Cl 431.8 H—Br 366 H—I 298.7 （1）分析数据，总结成键原子相同而共价键数目不同时，键能强弱规律。 提示：单键键能＜双键键能＜三键键能。由C—C、CC、C≡C键能可知，成键原子相同而共价键数目不同时，键能强弱规律：单键键能＜双键键能＜三键键能。 （2）判断HF、HCl、HBr、HI的热稳定性强弱；其中哪种化合物更容易发生热分解生成相应的单质？ 提示：HF＞HCl＞HBr＞HI；HI；结构相似的物质，共价键的键能越大，分子越稳定。 （3）若形成1 mol H—Cl释放的能量是多少kJ？ 提示：431.8。气态原子形成1 mol化学键变成气态分子释放的能量与气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量相等，故形成1 mol H—Cl释放的能量是431.8 kJ。 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）N—H的键能是很多分子中的N—H的键能的平均值。（　√　） （2）σ键一定比π键牢固。（　×　） （3）碳碳双键键能等于碳碳单键键能的2倍。（　×　） （4）键能越大，共价化合物越稳定。（　√　） 2.N—H键能的含义是（　　） A.由N和H形成1 mol NH3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 C.拆开约6.02×1023个N—H所吸收的能量 D.形成1个N—H所放出的能量 解析：C　键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。N—H的键能是指拆开1 mol N—H所吸收的能量，不是指形成1个N—H所释放的能量。1 mol NH3中含有3 mol N—H，拆开1 mol NH3吸收的能量是N—H键能的三倍。 3.（鲁科版习题）碳和硅的有关化学键键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实： 化学键 C—C C—H C—O 键能/（kJ·mol－1） 356 413 336 化学键 Si—Si Si—H Si—O 键能/（kJ·mol－1） 226 318 452 （1）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，原因是依据图表中键能数据分析，C—C、C—H键能大，难断裂；Si—Si、Si—H键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成。 （2）SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是C—H键能大于C—O，C—H比C—O稳定。Si—H键能远小于Si—O的键能，不稳定，倾向于形成稳定性更强的Si—O。 知识点二　键长与键角 1.键长 （1）键长的概念 构成化学键的两个原子的　核间距　。 （2）键长与原子半径 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）键长与共价键的稳定性 共价键的键长越短，往往键能越　大　，表明共价键越　稳定　。 （4）键长大小的判断 ①根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。 ②根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长＞双键键长＞三键键长。 【教材挖掘】 　描述“化学键的键长与键能是相关的”，HF、HCl、HBr、HI的键长大小关系是什么？结构相似的物质的键长与键能、物质稳定性的关系是什么？ 提示：键长：HF＜HCl＜HBr＜HI。对于结构相似的物质，键长越长，键能越小，物质稳定性越差。 2.键角 （1）键角的概念 在多原子分子中，　两个相邻共价键　之间的夹角称为键角。 （2）键角与分子的空间结构 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　空间结构　的重要参数。 （3）数据的获得 键长和键角的数值可通过晶体的　X射线衍射实验　获得。 （4）常见分子的键角与分子的空间结构 ①实例 化学式 结构式 键角 空间结构 CO2 OCO 180° 直线形 NH3 107° 三角锥形 H2O 105° V形（或角形） 化学式 结构式 键角 空间结构 BF3 120° 平面三角形 CH4 109°28' 正四面体形 ②问题探究 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'。 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）键长是构成化学键的两个原子静止时的核间距。（　×　） （2）双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定。（　×　） （3）键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关。（　√　） （4）分子空间结构与键角密切相关。（　√　） 2.（教材改编题）人们常用HX表示卤化氢（X代表F、Cl、Br、I），下列说法中，正确的是（　　） A.形成共价键的两个原子的直径和叫做键长 B.H—F的键长是H—X中最短的 C.H—F是p-p σ键 D.H—I的键能是H—X中最大的 解析：B　形成共价键的两个原子的核间距叫做键长，A错误；F、Cl、Br、I中F原子半径最小，H—F的键长是H—X中最短的，B正确；H—F是H的1s轨道与F的2p轨道“头碰头”成键，是s-p σ键，C错误；键长越短键能越大，H—F的键长是H—X中最短的，键能是H—X中最大的，D错误。 3.NH3、NF3、NCl3等分子中心原子相同，如果周围原子电负性大者键角小，那么NH3、NF3、NCl3三种分子中，键角大小的顺序正确的是（　　） A.NH3＞NF3＞NCl3 B.NCl3＞NF3＞NH3 C.NH3＞NCl3＞NF3 D.NF3＞NCl3＞NH3 解析：C　已知电负性：F＞Cl＞H，且NH3、NF3、NCl3分子中心原子相同，如果周围原子电负性大者键角小，可知，键角：NH3＞NCl3＞NF3，选C。 4.（2025·大同高二月考）用“＞”或“＜”填空。 （1）比较键长大小：①C—H＞N—H＞　H—O； ②N2H4分子中的N—N＞N2分子中的N≡N。 （2）比较键能大小：C—H＜N—H＜H—O。 （3）比较键角大小：①CO2＞NH3；②H2O＜CH4。 解析：（1）①由于C、N、O的原子半径依次减小，所以C—H、N—H、H—O的键长依次减小；②N2H4分子中的N—N的键长大于N2分子中的N≡N的键长。（2）由于C—H、N—H、H—O的键长依次减小，因此键能依次增大。（3）①CO2为直线形分子，NH3为三角锥形分子，故CO2的键角大于NH3；②H2O为V形分子，H2O分子键角是105°，CH4分子键角是109°28'，H2O分子中键角小于CH4分子中键角。 1.下列单质分子中，键长最长，键能最小的是（　　） A.H2 B.Cl2 C.Br2 D.I2 解析：D　原子半径越大，形成的分子的键长越长，键能越小。四种原子中，I的原子半径最大，键能最小，D项正确。 2.下列说法正确的是（　　） A.双原子分子中化学键键能越大，分子越稳定 B.双原子分子中化学键键长越大，分子越稳定 C.双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定 D.在双键中，σ键的键能要小于π键的键能 解析：A　键能越大，键长越小时，分子越稳定，A正确，B错误；双原子分子中的共价键不存在键角，C错误；两原子之间σ键的重叠程度一般大于π键，故σ键的键能一般要大于π键，D错误。 3.（2025·北京东城区高二期中）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 解析：B　分子中键长越短，键能越大，则分子越稳定，A错误；元素周期表中的第ⅠA族（除H外）和第ⅦA族元素都是典型的金属和非金属元素，所以形成的化学键是离子键，B正确；水分子的结构是V形，键角是105°，C错误； 18 g H2O即1 mol H2O分解成2 mol H和1 mol O时消耗的能量为2×463 kJ，D错误。 4.下表所列数据是在相同条件下，不同物质中氧氧键的键长和键能的实测数据，下列有关说法正确的是（　　） 微粒 O2 键长/pm 149 128 121 112 键能/（kJ·mol－1） a b 496 628 A.a＜b B.O—O键的键能为496 kJ·mol－1 C.中存在π键 D.键长愈长，键能愈大 解析：A　O2和的键长分别是121 pm、112 pm，键能分别为496 kJ·mol－1、628 kJ·mol－1，说明键长愈短，键能愈大，因此a＜b，A正确，D错误；氧气中不含O—O键，O—O键的键能不是 496 kJ·mol－1，B错误；中氧原子之间形成的是非极性共价单键，并且有1对共用电子，电子式为[︰︰︰]2－，不存在π键，C错误。 5.（教材改编题）某些共价键的键能数据如下表（单位：kJ·mol－1）： 共价键 H—H Cl—Cl Br—Br H—Cl H—I 键能 436 243 194 432 299 共价键 I—I N≡N H—O H—N 键能 153 946 463 391 （1）把1 mol Cl2分解为气态原子时，需要吸收（填“吸收”或“放出”） 243kJ能量。 （2）由表中所列化学键形成的单质分子中，最稳定的是N2，最不稳定的是I2；形成的化合物分子中最稳定的是H2O，最不稳定的是HI。 （3）试通过键能数据估算下列反应的反应热：H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）　ΔH＝－185 kJ·mol－1。 解析：（1）键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量，新键形成释放能量，旧键断裂吸收能量，根据能量守恒定律，断开1 mol Cl—Cl吸收的能量等于形成1 mol Cl—Cl释放的能量。（2）键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，化学性质越稳定，因此最稳定的单质为N2，最不稳定的单质是I2，最稳定的化合物是H2O，最不稳定的化合物是HI。 （3）ΔH＝E（反应物键能之和）－E（生成物键能之和）＝（436＋243－2×432）kJ·mol－1＝－185 kJ·mol－1。 题组一　键能 1.（2025·武汉高二检测改编）根据π键的成键特征判断CC的键能是C—C的键能的（　　） A.2倍 B.大于2倍 C.小于2倍 D.无法确定 解析：C　由于π键的键能比σ键键能小，双键中有一个π键和一个σ键，所以双键的键能小于单键的键能的2倍。 2.实验测得不同粒子中氧原子之间的键长和键能的数据如表： 粒子 O2 键长/（10－12 m） 149 128 121 112 键能/（kJ·mol－1） x y z＝494 w＝628 其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导出键能的大小顺序为w＞z＞y＞x，该规律可能是（　　） A.粒子所含的价层电子数越多，键能越大 B.键长越长，键能越大 C.粒子所含的价层电子数越少，键能越大 D.成键时电子对越偏移，键能越大 解析：C　表中四种粒子所含的价层电子数从左到右依次减少，其键能依次增大，A项错误，C项正确；对比给出的粒子中键长和键能的大小可知，B项错误；四种粒子中的共用电子对不发生偏移，D项错误。 3.（教材改编题）某些化学键的键能如下： 化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I 键能/（kJ·mol－1） 436 243 193 151 化学键 H—Cl H—Br H—I 键能/（kJ·mol－1） 431 356 299 下列说法中正确的是（　　） A.1 mol H2分别与Cl2、Br2、I2反应，则在碘中完全反应放出的热量最多 B.拆开等物质的量的HI和HCl，HI消耗的能量多 C.H—F的键能大于431 kJ·mol－1 D.HI比HCl稳定 解析：C　根据ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和可知，生成2 mol HCl放热183 kJ，生成2 mol HBr放热83 kJ，生成2 mol HI放热11 kJ，则在Cl2中完全反应放出的热量最多，A错误；拆开等物质的量的HI和HCl，由于HCl的键能大，所以拆开HCl消耗的能量多，B错误；键长：H—F＜H—Cl，共价键键长越短，键能越大，则H—F的键能大于431 kJ·mol－1，C正确；化学键键能越大，化合物越稳定，则HCl比HI稳定，D错误。 4.已知几种共价键的键能如下： 化学键 C—Cl C—H Cl—Cl H—Cl 键能/（kJ·mol－1） 350.5 413.4 242.7 431.8 下列说法中错误的是（　　） A.C2H6（g）＋Cl2（g）C2H5Cl（l）＋HCl（g）　ΔH＝－126.2 kJ·mol－1 B.HCl（g）H（g）＋Cl（g）　　ΔH＝＋431.8 kJ·mol－1 C.由键能可知，C—Cl比C—H更容易断裂 D.键能：C≡C＞CC＞C—C 解析：A　根据键能只能计算C2H6（g）＋Cl2（g）C2H5Cl（g）＋HCl（g）　ΔH＝－126.2 kJ·mol－1，还存在C2H5Cl（g）C2H5Cl（l）的焓变，A错误；H—Cl的键能是431.8 kJ·mol－1，断键吸热，因此HCl（g）H（g）＋Cl（g）的焓变　ΔH＝＋431.8 kJ·mol－1，B正确；由键能可知C—Cl的键能小于C—H的键能，因此C—Cl比C—H更容易断裂，C正确；碳碳三键键长小于碳碳双键键长，碳碳双键键长小于碳碳单键键长，因此键能：C≡C＞CC＞C—C，D正确。 题组二　键长与键角 5.能说明BF3分子中的4个原子在同一平面的理由是（　　） A.B—F之间夹角为120° B.B—F为σ键 C.3个B—F的键能相同 D.3个B—F的键长相等 解析：A　BF3分子中键角均为120°时，BF3分子中的4个原子共面且构成平面三角形。 6.（鲁科版习题）下列关于键长、键角和键能的说法中，错误的是（　　） A.键角是描述分子空间结构的重要参数 B.键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C.键能越大，键长越长，共价化合物越稳定 D.键角的大小与键长、键能的大小无关 解析：C　键能越大，键长越短，共价键越强，共价化合物越稳定，C错误。 7.（教材改编题）卤素原子在形成分子的过程中能量变化和原子核间距变化如图所示，其中Cl2、Br2、I2均为气态分子，表示正确的是（　　） 解析：A　原子半径：Cl＜Br＜I，半径越小，核间距越小，核间距：Cl2＜Br2＜I2；核间距越小，键能越大，原子形成分子时，放出的能量越多，分子的能量就越低，选A。 题组三　键能、键长、键角的应用 8.CH4分子的空间结构是正四面体形而不是平面正方形，最充分的理由是（　　） A.CH4分子内4个C—H的键长均相等 B.CH4分子内4个C—H的键角和键长均相等 C.CH4分子内4个C—H的键长相等，键角都等于109°28' D.CH4分子内4个C—H的键长相等，键角都等于90° 解析：C　CH4分子内的键角和键长都相等，可能有两种情况，一是平面正方形，二是正四面体形。如果键角为109°28'，则为正四面体形。 9.下列有关化学键知识的比较可能错误的是（　　） A.键能：C—N＜CN＜C≡N B.键长：I—I＞Br—Br＞Cl—Cl C.分子中的键角：H2O＜CO2 D.相同元素原子间形成的共价键键能：σ键＜π键 解析：D　C、N原子间形成的化学键，三键键能最大，单键键能最小，A正确；原子半径：I＞Br＞Cl，则键长：I—I＞Br—Br＞Cl—Cl，B正确；H2O分子中键角是105°，CO2分子中键角是180°，C正确；一般来说，相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的大，D错误。 10.（2025·衡水高二调研）下列有关共价键的键参数的说法错误的是（　　） A.H2O、CH4、CO2分子中的键角依次增大 B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长 C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小 D.物质的分子中共价键的键能越大，物质的熔、沸点越高 解析：D　H2O、CH4、CO2分子中的键角分别为105°、109°28'、180°，依次增大，A正确；因为F、Cl、Br的原子半径依次增大，与H形成的共价键的键长依次增长，B正确；O、S、Se的原子半径依次增大，与H形成的共价键的键长依次增长，键能依次减小，C正确；物质的熔、沸点与分子间作用力有关，与共价键的键能无关，D错误。 11.（2025·广东实验中学高二期中）已知各共价键的键能如表所示，下列说法错误的是（　　） 化学键 H—H F—F H—F H—Cl H—I 键能/（kJ·mol－1） 436.0 157 568 431.8 298.7 A.稳定性：H—I＜H—Cl＜H—F B.H2、F2、HF中，F2的能量最高 C.298.7 kJ·mol－1＜H—Br的键能＜431.8 kJ·mol－1 D.H2（g）＋F2（g）2HF（g）　ΔH＝＋25 kJ·mol－1 解析：D　键能越大，共价键越稳定，由表中数据可知，稳定性：H—I＜H—Cl＜H—F，A正确；键能越大，共价键越稳定，形成的物质能量越低，由表中数据知，H2、F2、HF中F2的能量最高，B正确；由H—F、H—Cl、H—I的键能可知，卤族元素的非金属性越强，对应氢卤键的键能越大，则298.7 kJ·mol－1＜H—Br的键能＜431.8 kJ·mol－1，C正确；焓变等于断键吸收的能量减去成键释放的能量，则H2（g）＋F2（g）2HF（g）　ΔH＝（436.0＋157－568×2）kJ·mol－1＝－543 kJ·mol－1，D错误。 12.氢气分子的形成过程示意图如下，请据图回答相关问题。 氢气分子的形成过程示意图 （1）H—H的键长为0.074 nm，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是①＞⑤＞②＞③＞④。 （2）下列说法正确的是BC（填字母）。 A.一个氢气分子中含有一个π键 B.由①到④，电子在核间出现的概率增大 C.由④到⑤，必须消耗外界的能量 D.一个氢气分子中含有一个极性共价键 （3）几种常见化学键的键能如下表所示： 化学键 Si—O H—O OO Si—Si Si—C 键能/（kJ·mol－1） 368 462.8 497.3 226 X ①试比较Si—Si与Si—C的键能大小：X kJ·mol－1＞226 kJ·mol－1（填“＞”“＜”或“＝”）。 ②每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为522.7 kJ（已知1 mol Si中含2 mol Si—Si，1 mol SiO2中含4 mol Si—O）。 解析：（1）由题图知，H—H的键长为0.074 nm；由题图知，体系能量由高到低的顺序是①＞⑤＞②＞③＞④。（2）一个氢气分子中含有一个σ键，A项错误；共价键的本质就是高概率地出现在原子核间的电子与原子核间的电性作用，B项正确；④已经达到稳定状态，由题图可以看出⑤的能量比④高，C项正确；一个氢气分子中含有一个非极性共价键，D项错误。（3）①Si—Si的键长比Si—C的键长大，键能小。②由Si（s）＋O2（g）SiO2（g），1 mol硅完全燃烧放出的热量约为368 kJ·mol－1×4 mol－497.3 kJ·mol－1×1 mol－226 kJ·mol－1×2 mol＝522.7 kJ。 13.共价键的键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。如表所示是一些键能数据： 共价键 键能/（kJ·mol－1） 共价键 键能/（kJ·mol－1） 共价键 键能/（kJ·mol－1） H—H 436 C—Cl 339 H—F 568 S—S 266 C—I 216 H—Cl 431.8 H—S 339 H—O 462.8 C—F 453 回答下列问题： （1）有同学认为，半径越小的原子形成的共价键越牢固（即键能越大），由表中数据能否得出这样的结论：不能（填“能”或“不能”）。 （2）试预测C—Br的键能范围：216kJ·mol－1＜C—Br的键能＜339kJ·mol－1。 （3）根据H—Cl、H—F的键能数据，无法得出的结论有C（填字母，下同）。 A.溶于水时，HCl比HF更容易电离，所以盐酸的酸性强于氢氟酸的酸性 B.H—F的键能比H—Cl的键能大，所以HF难分解 C.H—F的键能比H—Cl的键能大，所以HCl更稳定 （4）某大学获得了极具理论研究意义的气态N4分子，其分子结构如图所示。已知断裂1 mol N—N吸收193 kJ热量，生成1 mol N≡N放出946 kJ热量。根据以上信息和数据，判断下列说法错误的是ACD。 A.N4属于一种新型的化合物 B.N4分子中存在σ键 C.N4分子中N—N键角为109°28' D.1 mol N4转变成N2将吸收734 kJ热量 解析：（1）原子半径：F＞H，由表中数据可知，键能：H—F＞H—H，则不能得出半径越小的原子形成的共价键越牢固的结论。（2）Br的原子半径介于Cl与I的原子半径之间，C—Br的键能介于C—I与C—Cl的键能之间。（3）因H—Cl的键能比H—F的键能小，则HCl溶于水时，比HF更容易电离，所以盐酸的酸性强于氢氟酸的酸性，A正确；分子中共价键的键能越大，含有该键的分子越稳定，H—F的键能比H—Cl的键能大，所以HF更稳定、难分解，B正确，C错误。（4）N4是由氮元素形成的一种单质，不是新型的化合物，A错误；氮原子与氮原子之间形成的是σ键，B正确；N4分子是正四面体结构，键角是60°，C错误；已知断裂1 mol N—N吸收193 kJ热量，生成1 mol N≡N放出946 kJ热量，则1 mol N4转变成N2时的反应热ΔH＝6×193 kJ·mol－1－2×946 kJ·mol－1＝－734 kJ·mol－1，即该反应是放热反应，因此1 mol N4转变成N2将放出734 kJ热量，D错误。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $