2.1.2 键参数 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

第二章 分子结构与性质 第一节 共价键 课时2 键参数 2026/1/19 2 素养目标 2024级化学组江福胜 化学观念：理解键能、键长、键角的内涵，建立 “键参数决定分子结构与化学性质” 的关联认知。 科学思维：能通过分析键参数数据对比不同共价键的强弱与空间特征，运用键参数模型解释物质性质差异，提升数据分析与模型认知能力。 科学探究与创新意识：结合具体分子实例，尝试通过键参数数据探究物质稳定性、空间结构的影响因素，提出合理的探究假设。 科学态度与社会责任：认识键参数在物质结构研究和材料设计中的应用价值，体会化学微观数据对宏观性质预测的意义，培养严谨的科学探究态度。 卤化氢 HCl HBr HI 比例 模型 在1 000 ℃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，其稳定性存在一定的差异，那么，如何进行比较呢? 常见卤化氢的稳定性 2026/1/19 3 2024级化学组江福胜 一、键参数 1 mol 吸收 气态分子中________化学键解离成气态原子所__________的能量 (1) 概念 kJ·mol－1 通常是298.15 K、100 kPa条件下的标准值 (2) 单位 请同学们观察表2-1，据PPT补充键长相关数据，并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) 1. 键能 2026/1/19 4 2024级化学组江福胜 一、键参数 键 键能 （kJ·mol－1） 键长 pm 键 键能 （kJ·mol－1） 键长 pm H—H 436.0 74 N≡N 946 110 F—F 157 142 N—O 176 136 Cl—Cl 242.7 199 N=O 607 122 Br—Br 193.7 228 O—O 142 145 I—I 152.7 267 O=O 497.3 121 C—C 347.7 154 C—H 413.4 110 C=C 615 134 O—H 462.8 97 C≡C 812 120 N—H 390.8 100 C—O 351 143 H—F 568 92 C=O 745 120 H—Cl 431.8 127 N—N 193 145 H—Br 366 141 N=N 418 123 H—I 298.7 161 2026/1/19 5 2024级化学组江福胜 规律1：形成共价键的原子的原子半径越大，键能越小 规律2：成键原子相同，单键的键能<双键的键能<三键的键能 一、键参数 2. 键能变化规律 原子半径越大，原子核对键合电子的吸引力越小，键不稳定易断裂 “一根筷子容易折，一把筷子难折断” 规律3：成键原子相同，双键的键能 ≠ 单键的键能的两倍 三键的键能 ≠ 单键键能的三倍 一般σ键键能 ＞ π键键能；如： 特殊σ键键能 ＜ π键键能；如： N-N 193 N=N 418 N≡N 946 C-C 347.7 C=C 615 C≡C 812 2026/1/19 6 2024级化学组江福胜 一、键参数 2. 键能变化规律 N-N 193 N=N 418 N≡N 946 C-C 347.7 C=C 615 C≡C 812 【思考】已知N-N、N=N和N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C-C、C=C、C≡C键能之比为1.00∶1.77∶2.34。如何用这些数据理解氮分子不容易发生加成反应而乙烯和乙炔容易发生加成反应？ 提示　键能数据表明，N≡N的键能大于N-N的键能的三倍，N=N的键能大于N-N的键能的两倍；而C≡C的键能却小于C-C的键能的三倍，C=C的键能小于C-C的键能的两倍，说明乙烯和乙炔中的π键不牢固，易发生加成反应，而N2分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应。 2026/1/19 7 2024级化学组江福胜 一、键参数 3. 键能应用 ①表示共价键的强弱:键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化 学键越______。 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______。 牢固 稳定 ③判断化学反应的能量变化:在化学反应中，旧化学键的断裂______ 能量，新化学键的形成______能量，因此反应焓变与键能的关系为 反应物键能总和-生成物键能总和。 ___0时，为放热反应； ___0时，为吸热反应。 吸收 释放 ＜ ＞ 对应反应物必须以气态形式存在 2026/1/19 8 2024级化学组江福胜 键长 (1) 概念：构成化学键的两个原子的_______，因此_________决定共价键的键长，__________ 越小，共价键的键长越短 核间距 原子半径 原子半径 (2) 单位：pm(1 pm＝10-12 m) 一、键参数 4. 键长 注意：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核间距。 2026/1/19 9 2024级化学组江福胜 一、键参数 键 键能 （kJ·mol－1） 键长 pm 键 键能 （kJ·mol－1） 键长 pm H—H 436.0 74 N≡N 946 110 F—F 157 142 N—O 176 136 Cl—Cl 242.7 199 N=O 607 122 Br—Br 193.7 228 O—O 142 145 I—I 152.7 267 O=O 497.3 121 C—C 347.7 154 C—H 413.4 110 C=C 615 134 O—H 462.8 97 C≡C 812 120 N—H 390.8 100 C—O 351 143 H—F 568 92 C=O 745 120 H—Cl 431.8 127 N—N 193 145 H—Br 366 141 N=N 418 123 H—I 298.7 161 2026/1/19 10 2024级化学组江福胜 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：成键原子相同的共价键的键长：单键键长 ＞ 双键键长 ＞ 三键键长 一、键参数 5. 键长变化规律 原子半径越大，核间距越大，键长越长 成键原子间共用电子对数越多，原子核对共用电子对的吸引力越强，原子间的核间距就越小，键长越短。 规律3：一般键长越短, 键能越大，共价键越牢固,由此形成的分子越稳定 特例：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。 2026/1/19 11 2024级化学组江福胜 提示：从原子到原子半径逐渐增大，分别与 原子形成共价键时， 、、、 的键长逐渐增长，键能逐渐减小，故 分子的稳定性逐渐减弱。 【问题思考】(1)试从键长和键能的角度分析卤素气态氢化物的稳定 性逐渐减弱的原因。 (2)是否原子半径越小、键长越短，键能就越大，分子就越稳定？ 提示：不一定，电负性大的双原子分子，键长较短的键能不一定大。 键长ClCl＞FF，但是键能E(Cl—Cl)＞E(F—F)，前面已经讲过，不做赘述。 一、键参数 此外，键长CH＞NH，但是键能E(C—H)＞E(N—H)，如何解释？ N的电负性比C大，与H成键时，共用电子对更偏向N，使得N—H键的极性更强；同时，N的原子半径虽略小于C，但N原子核电荷数更多，对电子的束缚力与C—H键存在差异，最终导致N—H键长更短，却因极性等因素，键能比C—H键小。 2026/1/19 12 2024级化学组江福胜 12 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(角形)？ CO2 直线形 H2O V形(角形) 2026/1/19 13 2024级化学组江福胜 (1) 概念：在多原子分子中， 之间的夹角 两个相邻共价键 方向 空间结构 描述分子空间结构的重要参数 一、键参数 6. 键角 在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有 性，因此键角影响着共价分子的 。 (2) 应用： 键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。 (3) 获取方式： 2026/1/19 14 2024级化学组江福胜 (4) 示例： 一、键参数 6. 键角 CH4 NH3 H2O CO2 苯 109°28′ 60° 107°18′ 180° 105° 正四面体形 平面六边形 三角锥形 V形 直线形 2026/1/19 15 2024级化学组江福胜 一、键参数 6. 键角 【思考】白磷和甲烷均为正四面体形结 构，如图所示。 它们的键角是否相同，为什么？ 提示：不同，白磷分子的键角是 指的夹角，为 ；而 甲烷分子的键角是指的夹角，为 。 2026/1/19 16 2024级化学组江福胜 键参数 键能 键长 键角 描述分子的空间结构的重要参数 衡量共价键的稳定性 决定 分子的性质 一、键参数 【归纳总结】 注意：(1)并不是所有共价键都存在三个键参数，如双原子分子中不存在键角。 (2)由分子构成的物质，其熔点、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。 2026/1/19 17 2024级化学组江福胜 一、键参数 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？ （2）N2、O2、F2 跟 H2的反应能力依次增强，从键能的角度应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？ 2026/1/19 18 2024级化学组江福胜 1 mol H2在2 mol Br2中燃烧生成2 molHBr，放出热量______ kJ。 一、键参数 某些化学键的键能(kJ·mol－1)如下表所示。 化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I 键能 436 242.7 193 151 431.8 363 297 1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧生成2 molHCl，放出热量______ kJ。 生成HCl，放出热量多；热稳定性：HCl>HBr 184.9 102.3 【问题(1)】 2026/1/19 19 2024级化学组江福胜 键能减小 键能增大 一、键参数 【问题(2)】 从表中数据可知，N2、O2、F2键能依次减小，更容易破坏；N—H、O—H与H—F的键能依次增大，化学键越来越稳定，更容易形成。所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。 2026/1/19 20 2024级化学组江福胜 一、键参数 总结：共价键的强弱判断 (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，破坏共价键所消耗的能量越多。 (3)由键长判断:一般情况下,共价键的键长越小,共价键越牢固,破坏共 价键所消耗的能量越多。一般而言，对于同种类型的共价键，成键 原子的原子半径越大，键长越长，键能越小。 2026/1/19 21 2024级化学组江福胜 一、键参数 总结：共价键的强弱判断 (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。 (5)σ 键与π 键牢固性比较：由于形成π 键时是以“肩并肩”的方式重 叠，所以其重叠程度比以“头碰头”方式形成的σ 键的重叠程度小得 多，故两原子间形成的σ 键比π 键牢固。 2026/1/19 22 2024级化学组江福胜 例1 下列说法错误的是( ) A.键能是衡量化学键稳定性的参数之一，键能越大，则化学键就越牢固 B.键长与共价键的稳定性没有关系 C.键角是两个相邻共价键之间的夹角，多原子分子的键角一定，说明共价键具有方向性 D.共价键是通过原子轨道重叠并共用电子对而形成的，所以共价键具有饱和性 √ 2026/1/19 23 2024级化学组江福胜 课堂练习 23 例2 下列有关共价键的键参数的比较中，不正确的是( ) A.键长： B.键能： C.分子中的键角： D.乙烯分子中碳碳键的键能： 键 键 √ 2026/1/19 24 2024级化学组江福胜 课堂练习 24 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)共价键的键能越大，键长越短，共价键越牢固( ) √ (2)键能通常是指在、 ，气态分子中 解离成气态原子所吸收的能量( ) √ (3)键能等于 键能的2倍( ) × (4)键角是描述分子空间结构的重要参数( ) √ (5)键长： ( ) √ 2026/1/19 25 2024级化学组江福胜 课堂评价 (6)的键能是很多分子中的 的键能的平均值( ) √ (7)只有非金属元素原子之间才能形成共价键( ) × (8)中4个 的键能不同( ) × 25 2.关于键长、键能、键角，下列说法错误的是( ) A.键角和键长共同决定分子的空间结构 B.键长是构成化学键的两个原子的核间距 C.键能： D.键角的大小与键能的大小无关 √ 2026/1/19 26 2024级化学组江福胜 课堂评价 26 3.关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是( ) A.键角是确定多原子分子空间结构的重要参数 B.通过反应物和生成物分子中键能数据可以粗略预测反应的能量变 化情况 C.键能越大，键长越长，共价化合物越稳定 D.同种原子间形成的共价键键长长短总是遵循:三键 双键 单键 √ 2026/1/19 27 2024级化学组江福胜 课堂评价 27 4.氰气的化学式为，结构式为 ，其性质与卤素气 体单质相似，氰气可用于有机合成、制农药，也可用作消毒、杀虫 的熏蒸剂等。下列叙述正确的是( ) A.在所有气体单质分子中，一定有 键，可能有 键 B.氰气分子中的键长大于 的键长 C.1个氰气分子中含有3个 键和4个 键 D. 不能与氢氧化钠溶液发生反应 √ 2026/1/19 28 2024级化学组江福胜 课堂评价 28 5.固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该 分子中含有____个 键，该结构中 键长有 两类，一类键长约 ，另一类键长约 ，较短的键为__(填图中字母)。 12 2026/1/19 29 2024级化学组江福胜 课堂评价 29 6.某些化学键的键能如下表所示。 键能/ 436.0 193.7 152.7 242.7 431.8 298.7 366 (1)以上化学键中最稳定的是_______。 (2)在中完全燃烧，放出热量为______ 。 184.9 (3)在一定条件下，与足量的、、 分别 反应，放出的热量由多到少的顺序是___(填字母)。 A. B. C. (4)在足量的中燃烧比在 中燃烧放热____。 多 A 2026/1/19 30 2024级化学组江福胜 课堂评价 30 防晒霜的防晒原理 波长为 300 nm 的紫外光的光子所具有的能量约为 399 kJ •mol-1，这一能量比蛋白质分子中重要的化学键C一C键、C-N 键和C—S 键的键能都大。因此，紫外光的能量足以使这些化学键断裂，从而破坏蛋白质分子。 防晒霜之所以能有效地减轻紫外光对人体的伤害，其原因之一是它的有效成分的分子中含有π键。这些分子中的π键的电子在吸收紫外光后被激发，从而能阻挡部分紫外光。 2026/1/19 31 2024级化学组江福胜 $