2.1.2 共价键的键参数与分子结构 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

这是一份高中化学开学课件，涵盖共价键本质、键参数（键长、键能、键角）、分子构型、等电子原理及分子光谱分析，通过表格、问题、练习等学习支架，帮助学生系统构建物质结构知识体系。 资料特色鲜明，融合化学观念（结构决定性质）、科学思维（数据推理分子稳定性）、科学探究（红外光谱实验应用），结合防晒霜原理、消毒方法等生活实例，激发学生兴趣，提升科学探究能力，为教师提供丰富教学资源，助力学生深化理解与应用。高二学生处于化学知识深化阶段，需从宏观性质过渡到微观结构学习，该资料通过生活联系与实验分析，帮助学生建立“结构-性质-用途”认知，为后续学习奠定基础。

总 结 “头碰头”重叠？ 垂直于单侧最大截面靠拢 π 键与 σ 键区别 “肩并肩”重叠 π 键 镜面对称 谁更牢固？ 共价键 规 律 最大重叠原理 电子配对原理 形 式 分子空间构型 方向性 饱和性 特 征 分子组成 本 质 原子间通过共用电子对所形成的相互作用 σ 键 π 键 头碰头 肩并肩 重叠面积大，较牢固 重叠面积小，不稳定 轴对称，可旋转 镜面对称，不可旋转 优先形成？ 【特例】N2中π键较σ键更牢固 共价键 氢分子间的共价键是如何形成的？ 原子靠近就可直接产生共价键？ 原子间电子出现概率变大的原因是什么？ 电子云重叠过程中，带负电的电子把带正电的原子核 “黏结”起来 两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，体系能量越低，形成的共价键越牢固，分子越稳定 重叠程度与能量有何关系 最大重叠原理 能量有什么含义？距离有什么含义？ ΔH = -436 kJ/mol 任意两个氢原子都可以形成 H-H 键吗？ ΔH = -436 kJ/mol 两原子各自提供1个自旋方向相反的电子配对 电子配对原理 泡利不相容原理 键参数与分子构型 I 建始一中高二化学组 梁呈 2026.01.16 键长与键能 键参数与分子构型 I 建始一中高二化学组 梁呈 2026.01.16 键 长 共价键 键长/nm 键能 /(kJ·mol-1) 共价键 键长/nm 键能 /(kJ·mol-1) H-H 0.074 436 H-F 0.092 565 F-F 0.143 155 H-Cl 0.127 431 Cl-Cl 0.199 243 H-Br 0.141 363 Br-Br 0.228 193 H-I 0.161 297 I - I 0.266 151 C-H 0.109 413 C-C 0.154 347 N-H 0.101 391 C=C 0.134 614 O-H 0.096 467 C≡C 0.121 839 一般来说，键长与原子半径正相关 两原子间，键长：单键>双键>三键 键 长 共价键 键长/nm 键能 /(kJ·mol-1) 共价键 键长/nm 键能 /(kJ·mol-1) H-H 0.074 436 H-F 0.092 565 F-F 0.143 155 H-Cl 0.127 431 Cl-Cl 0.199 243 H-Br 0.141 363 Br-Br 0.228 193 H-I 0.161 297 I - I 0.266 151 C-H 0.109 413 C-C 0.154 347 N-H 0.101 391 C=C 0.134 614 O-H 0.096 467 C≡C 0.121 839 一般来说，键长与原子半径正相关 两原子间，键长：单键>双键>三键 一般，键长越短，键能越大，共价键越牢固, 分子越稳定 一般，两原子键能：单键 < 双键 < 三键 F原子特殊： F半径很小，因此F-F的键长短，因此F-F键中由于原子核间距过小，彼此斥力大，影响键能 双键≠单键×2 共价键 键长/nm 键能 /(kJ·mol-1) 共价键 键长/nm 键能 /(kJ·mol-1) H-H 0.074 436 H-F 0.092 565 F-F 0.143 155 H-Cl 0.127 431 Cl-Cl 0.199 243 H-Br 0.141 363 Br-Br 0.228 193 H-I 0.161 297 I - I 0.266 151 C-H 0.109 413 C-C 0.154 347 N-H 0.101 391 C=C 0.134 614 O-H 0.096 467 C≡C 0.121 839 F原子特殊： F半径很小，因此F-F的键长短，因此F-F键中由于原子核间距过小，彼此斥力大，影响键能 键长与键能 一般来说，键长短 ~ 键能大 一般来说，键长与原子半径正相关 两原子间，单键 → 双键 → 三键，键长缩短，键能增大 相同原子形成的共价键中双键能量不等于单键的2倍 衡量共价键强弱 有什么用？ 一般，键长越短，键能越大，共价键越牢固, 分子越稳定 一般，两原子键能：单键 < 双键 < 三键 双键≠单键×2 键长与键能 一般来说，键长短 ~ 键能大 一般来说，键长与原子半径正相关 两原子间，单键 → 双键 → 三键，键长缩短，键能增大 相同原子形成的共价键中双键能量不等于单键的2倍 衡量共价键强弱 有什么用？ 气态氢化物的热稳定性 卤化氢水溶液的酸性 共价晶体的熔点 已知：直接由原子通过共价键连接形成的物质称为共价晶体，使其融化需要破坏共价键 判断反应发生与否 键长与键能 衡量共价键强弱 气态氢化物的热稳定性 卤化氢水溶液的酸性 共价晶体的熔点 已知：直接由原子通过共价键连接形成的物质称为共价晶体，使其融化需要破坏共价键 判断反应发生与否 紫外光波长约为300nm，解释它对人体有害的原因 这一能量比蛋白质分子中重要的 C-C 键、C-N 键和 C-S 键的键能都大，足以破坏蛋白质分子 键长与键能 衡量共价键强弱 气态氢化物的热稳定性 卤化氢水溶液的酸性 共价晶体的熔点 判断反应发生与否 紫外光波长约为300nm，解释它对人体有害的原因 这一能量比蛋白质分子中重要的 C-C 键、C-N 键和 C-S 键的键能都大，足以破坏蛋白质分子 防晒霜是如何保护我们的皮肤的？ 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。 键长与键能 衡量共价键强弱 防晒霜是如何保护我们的皮肤的？ 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。 气态氢化物的热稳定性 卤化氢水溶液的酸性 共价晶体的熔点 判断反应发生与否 1 mol H2与 1 mol Cl2 反应，生成 2 mol HCl，放出 Q kJ 的能量，求出 Q 并写出其热化学方程式。 断键吸热 成键放热 估算反应热 键长与键能 衡量共价键强弱 1 mol H2与 1 mol Cl2 反应，生成 2 mol HCl，放出 Q kJ 的能量，求出 Q 并写出其热化学方程式。 断键吸热 成键放热 估算反应热 键角 键长与键能 衡量共价键强弱 键角 概念：两个_______________________称为键角 意义：键角可反映分子的_____________，是描述分子立体结构的重要参数，可进一步帮助我们判断分子的极性 特征：由于共价键具有__________，因此在多原子分子中，键角是__________ 相邻共价键之间的夹角 立体构型 方向性 一定的 分子稳定性 分子构型 键长与键能 衡量共价键强弱 概念：两个_______________________称为键角 意义：键角可反映分子的_____________，是描述分子立体结构的重要参数，可进一步帮助我们判断分子的极性 特征：由于共价键具有__________，因此在多原子分子中，键角是__________ 相邻共价键之间的夹角 立体构型 方向性 一定的 分子稳定性 分子构型 CH4 : 109°28′ 正四面体形 NH3 : 107° 三角锥形 H2O :105° V形（角形） CO2 : 180° 直线形 键 角 键角是描述分子空间构型的重要参数 多原子分子中的键角一定,表明共价键具有方向性。键角是描述分子空间构型的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。 CH4 : 109°28′ 正四面体形 NH3 : 107° 三角锥形 H2O :105° V形（角形） CO2 : 180° 直线形 键 角 键角是描述分子空间构型的重要参数 正四面体形109°28′ 正四面体形60° 平面三角形120° CH4、P4、BF3分子的键角是多少？ 多原子分子中的键角一定,表明共价键具有方向性。键角是描述分子空间构型的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。 键角 → 构型 分子的空间结构 键角 实例 正四面体形 CH4、CCl4 平面形 苯、乙烯、BF3等 三角锥形 NH3 V形(角形) H2O 直线形 CO2、CS2、CH≡CH 180° 105° 107° 120° 109°28′ 键 角 键角是描述分子空间构型的重要参数 正四面体形109°28′ 正四面体形60° 平面三角形120° CH4、P4、BF3分子的键角是多少？ 键角 → 构型 多原子分子中的键角一定,表明共价键具有方向性。键角是描述分子空间构型的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。 分子的空间结构 键角 实例 正四面体形 CH4、CCl4 平面形 苯、乙烯、BF3等 三角锥形 NH3 V形(角形) H2O 直线形 CO2、CS2、CH≡CH 180° 105° 107° 120° 109°28′ 键 角 键角是描述分子空间构型的重要参数 键角 → 构型 多原子分子中的键角一定,表明共价键具有方向性。键角是描述分子空间构型的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。 练 习 练 习 练 习 分子 熔点/℃ 沸点/℃ CO -205.05 -190.49 N2 -210.00 -195.81 分子 水中溶解度(室温) 分子解离能 (kJ/mol) CO 2.3 mL 1075 N2 1.6 mL 946 分子的价电子总数? CO分子与N2分子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价电子数，导致它们具有相似的化学结构。 具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子 (一般是共价键相连)具有相似的化学键特征，因此它们的分子结构相似，许多物理性质也是相似的。 【思考】NO2- 和O3是等电子体吗？ CO分子与N2分子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价电子数，导致它们具有相似的化学结构。 等电子原理 互称等电子体 左加电子，右减电子 同族替换 注意：二氧化硅不是二氧化碳的等电子体 【思考】N3-的空间构型怎样？ (1)利用等电子原理，针对某物质找等电子体。 (2)等电子体的许多性质相似、空间构型相似，故可用来预测分子的一些性质和空间构型。 (3)利用等电子体在性质上的相似性制造新材料。 直线形，与CO2为等电子体 等电子原理 【思考】书写硫氰根离子的电子式 2.下列各对粒子中，空间结构相似的是(　 ) A．SO2与O3　 B．CO2与NO2 C．CS2与NO2 D．PCl3与BF3 键长与键能 衡量共价键强弱 键角 概念：两个_______________________称为键角 意义：键角可反映分子的_____________，是描述分子立体结构的重要参数，可进一步帮助我们判断分子的极性 特征：由于共价键具有__________，因此在多原子分子中，键角是__________ 相邻共价键之间的夹角 立体构型 方向性 一定的 分子稳定性 分子构型 键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得 分子从一种能级改变到另一种能级时吸收或发射的光谱称为分子光谱。分子中的键长、键角、电荷分布等结构特征都会影响分子光谱。正是由于分子光谱能够提供分子结构的相关信息，使其成为测定和鉴别分子结构的重要实验手段；同时，它还是分子轨道理论发展的实验基础。 结 构 结 构 红外光谱 X射线衍射仪 质谱仪 红外光谱仪 用于分析分子中 化学键、官能团的种类 用于测定分子的 相对分子质量 用于分析 晶体结构 这些仪器又是如何获知分子结构的呢？ 其背后的原理如何？ 结 构 X射线衍射仪 质谱仪 红外光谱仪 用于分析分子中 化学键、官能团的种类 用于测定分子的 相对分子质量 用于分析 晶体结构 这些仪器又是如何获知分子结构的呢？ 其背后的原理如何？ 红外光谱法 测定原理 分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动化学键就像弹簧，通过键的震动化解原子间的伸缩振动从而保持物质的状态 震动需要能量，因此分子会吸收跟它某些化学键的振动频率相同的红外线 图谱上呈现吸收峰和谱图库比对 量子化学计算 分析分子中含何种化学键或官能团 【学会读图】 通过红外光谱图可知 所测分子中含有 C-H键、O-H键、C-O键 综合推断，该分子可能为醇类 为了进一步获知分子结构，还需要知道哪些信息？如何测定？ 结 构 红外光谱法 数据处理 分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动化学键就像弹簧，通过键的震动化解原子间的伸缩振动从而保持物质的状态 震动需要能量，因此分子会吸收跟它某些化学键的振动频率相同的红外线 图谱上呈现吸收峰和谱图库比对 量子化学计算 分析分子中含何种化学键或官能团 结 构 质谱法 测定原理/数据处理 【学会读图】 通过红外光谱图可知 所测分子中含有 C-H键、O-H键、C-O键 综合推断，该分子可能为醇类 为了进一步获知分子结构，还需要知道哪些信息？如何测定？ 在质谱仪中使分子失去电子变成 带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子 生成的离子具有不同的相对质量，高压电场加速后通过狭缝进入磁场得以分离， 在记录仪上呈现一系列峰 分析丰度与质核比，判断相对分子质量 【学会读图】 质荷比= 粒子相对质量 粒子电荷数 相对丰度较高，最大质荷比即为相对分子质量 1.TBC的一种标准谱图如图所示，它是(　　) A．核磁共振氢谱 B．质谱 C．红外光谱 D．紫外光谱 练 习 2.下图所示是某分子式为C4H8O2的有机物谱图，该有机物可能为(　　) A．CH3COOCH2CH3 B．CH3CH2CH2COOH C．HCOOCH2CH2CH3 D．(CH3)2CHCH2COOH 3.如图是有机物A的质谱图，则A的相对分子质量是 练 习 4.已知某分子质谱图如图所示，且分子的红外光谱信息中含有C—O、C—H、O—H的吸收峰。下列关于其分子结构的叙述正确的是(　　) A．该分子的结构为CH3CH2OH B．该分子的相对分子质量可能为27、31、45 或46 C．该分子的结构为CH3—O—CH3 D．该分子的红外光谱和质谱都可以 全面反映分子结构的信息 大多数分子是由两个以上原子构成的于是分子就有了原子的几何学关系和形状，这就是分子的空间结构 一些分子的空间结构模型 BeCl2 BF3 CH4 SF6 空间结构 从化学式、电子式、结构式等角度分析以下三原子分子的空间结构   化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 三 原 子 分 子 CO2 H2O O=C=O 180◦ 105◦ 直线型 V型 空间结构   化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 四原 子 分 子 CH2O NH3 120◦ 107◦ 平面三角形 三角锥形 从化学式、电子式、结构式等角度分析以下四原子分子的空间结构 空间结构   化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 五原 子 分 子 CH4 CCl4 109°28′ 109°28′ 正四面体 正四面体 | | H – C – H H H | | Cl – C – Cl Cl Cl 从化学式、电子式、结构式等角度分析以下五原子分子的空间结构 空间结构 5.下列分子的空间结构错误的是(　　) 练 习 6.下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是(　　) A．键角为180°的分子，空间结构是直线形 B．键角为120°的分子，空间结构是平面三角形 C．键角为60°的分子，空间结构可能是正四面体形 D．键角为90°～109°28′之间的分子，空间结构可能是V形 7.硫化氢(H2S)分子中，两个H—S的夹角接近90°，说明H2S分子的空间结构为________ (2)二硫化碳(CS2)分子中，两个C==S的夹角是180°，说明CS2分子的空间结构为________ (3)能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是__________ a．两个键之间的夹角为109°28′ b．C—H为极性共价键 c．4个C—H的键能、键长都相等 d．二氯甲烷不存在同分异构体 V形 直线形 ad 练 习 $