第2章 第1节 第2课时 键参数——键能、键长与键角-【优学精讲】2024-2025学年高中化学选择性必修2教用课件(人教版)

第2课时　键参数——键能、键长与键角 1 【学习目标】　1.理解键能、键长、键角等键参数的含义，能用键参数说明简单分子的某些性质。 2．通过认识共价键的键参数，能从微观角度建构模型，解释分子的空间结构。 返回导航 知识点一 1 知识点二 2 内容 索引 知识点三 3 课堂检测　巩固落实 4 知识点一 PART 01 第一部分 4 知识点一　键能   1．概念 气态分子中____________化学键解离成气态原子所____________的能量。它通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值，单位是 ____________。 1 mol　 吸收　 kJ·mol－1 返回导航 知 识 点 一 2．应用 (1)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____________，释放能量____________，所形成的共价键键能越大，共价键越____________。　 (2)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____________。 (3)利用键能计算反应热 ΔH＝____________的总键能－____________的总键能。 越大　 越多　 稳定　 稳定 　反应物 生成物 返回导航 知 识 点 一 (1)N—H的键能是很多分子中的N—H的键能的平均值(　　) (2)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(　　) (3)O—H的键能是指在298.15 K、101 kPa下，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(　　) √ √ √ × 返回导航 知 识 点 一 √ 1．N—H的键能的含义是(　　) A．由N和H形成1 mol NH3所放出的能量 B．把1 mol NH3中的共价键全部解离所吸收的能量 C．气态分子中1 mol N—H解离成气态原子所吸收的能量 D．形成1个N—H所放出的能量 解析：N—H的键能指气态分子中1 mol N—H解离成气态原子所吸收的能量。1 mol NH3中含有3 mol N—H，解离1 mol NH3(或形成1 mol NH3)吸收(或放出)的能量应是1 mol N—H的键能的3倍。 返回导航 知 识 点 一 2．某些化学键的键能(单位为kJ·mol－1)见下表： 化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I 键能 436 242.7 193.7 152.7 化学键 H—Cl H—Br H—I   键能 431.8 366 298.7   (1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出热量________kJ。　 解析：根据键能数据可得，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝436 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－431.8 kJ·mol－1×2＝－184.9 kJ·mol－1，故1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出的热量为184.9 kJ。 184.9　 返回导航 知 识 点 一 (2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是__________(填字母)。 a．Cl2＞Br2＞I2 b．I2＞Br2＞Cl2 c．Br2＞I2＞Cl2 预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放出热量__________(填“多”或“少”)。 解析：由题表数据计算可知，1 mol H2在Cl2中燃烧放出热量最多，在I2中燃烧放出热量最少；生成物越稳定，放出热量越多，又稳定性：HF＞HCl，故1 mol H2在F2中燃烧比在Cl2中燃烧放出热量多。 a　 多 返回导航 知 识 点 一 知识点二 PART 02 第二部分 11 知识点二　键长   1．概念：构成化学键的两个原子的____________。因此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____________。键长的数值可通过晶体的____________实验获得。 2．应用：共价键的键长越短，往往键能越__________，表明共价键越__________。 核间距　 短　 X射线衍射　 大 稳定 返回导航 知 识 点 二 　为什么F—F的键长比Cl—Cl的键长短，但键能却比Cl—Cl的键能小？ 提示：氟原子的半径很小，因而F—F的键长比Cl—Cl的键长短，但也是由于F—F的键长短，两个氟原子在形成共价键时，原子核之间的距离小，排斥力大，因此F—F的键能比Cl—Cl的键能小。 返回导航 知 识 点 二 (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—N>H—O>H—F(　　) (4)键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关(　　) × × √ √ 返回导航 知 识 点 二 定性判断键长的方法 (1)根据原子半径进行判断。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。 (2)根据共用电子对数判断。对相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子形成双键或者三键时，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。 返回导航 知 识 点 二 √ 1．键长是描述共价键的物理量之一。下列各项中的距离属于键长的是(　　) A．水分子中两个氢原子核之间的距离 B．氯气分子中两个氯原子核之间的距离 C．氩气中两个相邻氩原子核间的距离 D．CO2分子中两个氧原子核之间的距离 返回导航 知 识 点 二 解析：键长是成键原子间的核间距。A.水分子中两个氢原子不成键，A错误； B.氯气分子中两个氯原子间形成共价键，两个氯原子核之间的距离属于键长，B正确； C.氩气中两个相邻氩原子不成键，C错误； D.CO2分子中两个氧原子不成键，D错误。 返回导航 知 识 点 二 √ 2．已知X—X、Y—Y、Z—Z的键长分别为198 pm、74 pm、154 pm。它们单质分子的稳定性是(　　) A．X2>Y2>Z2 B．Z2>Y2>X2 C．Y2>X2>Z2 D．Y2>Z2>X2 解析：共价键的键长越短，键能越大，共价键越牢固，形成的分子也越稳定，而三种共价键的键长由短到长的顺序为Y—Y<Z—Z<X—X，故三种单质分子的稳定性为Y2>Z2>X2。 返回导航 知 识 点 二 3．下表是从实验中测得的不同物质中的键长和键能数据： 返回导航 知 识 点 二 其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导键能大小的顺序是b>a>y>x，该规律性是(　　) A．成键时，电子数越多，键能越大 B．键长越短，键能越大 C．成键所用的电子数越少，键能越小 D．成键时电子对越偏移，键能越大 √ 返回导航 知 识 点 二 返回导航 知 识 点 二 知识点三 PART 03 第三部分 知识点三　键角   1．概念：在多原子分子中，________________________之间的夹角。键角的数值可通过晶体的____________实验获得。 2．应用：多原子分子的键角一定，表明共价键具有______________性。键角是描述分子____________的重要参数。 两个相邻共价键　 X射线衍射 方向　 空间结构　 返回导航 知识点三 3．根据分子的空间结构判断键角 分子的空间结构 实例 键角 正四面体形 CH4、CCl4 ________ 平面形 苯、乙烯、BF3等 ________ 三角锥形 NH3 107° V形(角形) H2O ________ 直线形 CO2、CS2、CH≡CH ________ 109°28′　 120°　 105° 180° 返回导航 知识点三 　(1)实验测得H2S为共价化合物，H—S—H的夹角为92.3°，键长相同。H2S的空间结构是什么？ 提示：V形。 返回导航 知识点三 (2)白磷和甲烷均为正四面体结构，结构如下图所示：   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P—P之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指H—C—H之间的夹角，为109°28′。 返回导航 知识点三 (1)分子的结构是由键角决定的(　　) (2)O===C===O和H—O—H的键角都为180°(　　) (3)NH3分子中两个N—H的键角为120°(　　) (4)CH4和CH3Cl分子的空间结构都是正四面体形(　　) ×　 ×　 ×　 ×　 返回导航 知识点三 键参数对分子性质的影响 返回导航 知识点三 √ 1．关于键角，下列说法不正确的是(　　) A．键角的大小与键长、键能的大小有关 B．分子中的键角：CO2＞H2O C．键角是确定分子空间结构的重要参数 D．多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性 返回导航 知识点三 解析：A.键角的大小取决于成键原子轨道的夹角，与键长、键能的大小无关，故A不正确； B.CO2分子为直线形，键角为180°，H2O分子为V形，键角为105°，故键角：CO2＞H2O，故B正确； C.键长和键角常被用来描述分子的空间结构，键角是描述分子空间结构的重要参数，故C正确； D.多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性，故D正确。 返回导航 知识点三 √ 2．能说明BF3分子中的4个原子在同一平面的理由是(　　) A.B—F之间的夹角为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 返回导航 知识点三 解析：A.B—F之间的夹角为120°，3个B—F的夹角和为360°，能证明BF3是平面结构，说明BF3分子中的4个原子在同一平面； B.B—F为σ键即为共价单键，不能证明BF3为平面结构，即不能证明BF3分子中的4个原子在同一平面； C.3个B—F的键能相同，不能证明BF3为平面结构，即不能证明BF3分子中的4个原子在同一平面； D.3个B—F的键长相等，不能证明BF3为平面结构，即不能证明BF3分子中的4个原子在同一平面。 返回导航 知识点三 √ 3．(2024·海口高二检测)分子的中心原子相同时，周围原子电负性大者键角小。NH3、NF3、NCl3三种分子中，键角由大到小的顺序是(　　) A．NH3＞NF3＞NCl3　 B．NCl3＞NF3＞NH3 C．NH3＞NCl3＞NF3 D．NF3＞NCl3＞NH3 解析：电负性：F＞Cl＞H，结合题给信息可知，键角由大到小的顺序为NH3＞NCl3＞NF3。 返回导航 知识点三 课堂检测　巩固落实 PART 04 第四部分 34 √ 1．下列事实不能用键能的大小来解释的是(　　) A．氮元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定 B．稀有气体一般难发生反应 C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱 D．HF比H2O稳定 返回导航 课堂检测　巩固落实 解析：由于N2分子中存在N≡N，键能很大，破坏共价键需要很高的能量，因此N2的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，没有化学键；卤族元素从F到I，原子半径逐渐增大，其氢化物中共价键的键长逐渐变长，键能逐渐变小，稳定性逐渐减弱；由于H—F的键能大于H—O的键能，因此HF比H2O稳定。 返回导航 课堂检测　巩固落实 √ 2．(教材习题改编)人们常用HX表示卤化氢(X代表F、Cl、Br、I)。下列说法正确的是(　　) A．键长的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得 B．H—F的键长是H—X中最长的 C．H—F中含有p-p σ键 D．H—F的键能是H—X中最小的 返回导航 课堂检测　巩固落实 解析：F、Cl、Br、I中，F的原子半径最小，H—F 的键长是H—X中最短的，B错误； H—F是H原子的1s轨道与F原子的2p轨道“头碰头”重叠形成的，是s-p σ键，C错误； 一般情况下，键长越短，键能越大，H—F的键长是H—X中最短的，故H—F的键能是H—X中最大的，D错误。 返回导航 课堂检测　巩固落实 √ 3．三氯化磷分子的空间结构是三角锥形。下列关于三氯化磷分子的叙述不正确的是(　　) A．PCl3分子中三个共价键的键长、键角都相等 B．PCl3分子中的P—Cl属于σ键 C．PCl3分子中三个共价键的键能相等 D．PCl3分子中三个共价键的夹角均为120° 解析：三氯化磷分子的空间结构是三角锥形，说明PCl3分子中三个共价键的夹角均不是120°。 返回导航 课堂检测　巩固落实 √ 4．关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是(　　) A．通过反应物和生成物分子中键能数据可以粗略预测反应热的大小 B．键长越长，键能越小，共价化合物越稳定 C．直线形多原子分子的键角为180° D．同种原子间形成的共价键键长：三键＜双键＜单键 返回导航 课堂检测　巩固落实 解析：反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能，通过反应物和生成物分子中键能数据可以粗略预测反应热的大小，故A正确； 键长越长，键能越小，共价化合物越不稳定，故B错误； 直线形多原子分子的键角为180°，故C正确； 原子间键能越大，核间距越小，键长越短，键能的一般关系为三键＞双键＞单键，则键长：三键＜双键＜单键，故D正确。 返回导航 课堂检测　巩固落实 5．对比下列几个反应式： Cl(g)＋Cl(g)―→Cl2(g)　ΔH1＝－242.7 kJ·mol－1； O(g)＋O(g)―→O2(g)　ΔH2＝－497.3 kJ·mol－1； N(g)＋N(g)―→N2(g)　ΔH3＝－946 kJ·mol－1。 可以得出的结论是(　　) A.常温下氯气比氧气和氮气稳定 B．氮、氧和氯的单质在常温下均为气体 C．O===O的键能为497.3 kJ·mol－1 D．氮气、氧气和氯气的密度不同 √ 返回导航 课堂检测　巩固落实 解析：成键释放的能量越多，表示形成的共价键越牢固，分子越稳定，ΔH3最小，故常温下氮气最稳定，A错误； 常温下三种单质均为气体，但与题述反应式无关，B错误； 由键能的定义，结合题述反应式可知，O===O的键能为497.3 kJ·mol－1，C正确； 三种气体的密度不同，但与题述反应式无关，D错误。 返回导航 课堂检测　巩固落实 氧氧键 O O O2 O 键长/(10－12 m) 149 128 121 112 键能/(kJ·mol－1) x y a＝494 b＝628 $