第2章 第1节 第2课时 键参数 —— 键能、键长与键角-【成才之路·学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步新课程学习指导(人教版)

二、自学辨析 1.V提示：共价键中必然存在σ键。 2.×提示：1个0原子只能与两个H原子结合形成水分子，与 共价键的饱和性有关。 3.×提示：某些离子化合物中也存在共价键，如氯化铵。 三、课堂探究 典例2：AC0,分子的结构式是0=C一0，σ键与T键的数目 之比是1：1，A错误；电子云图中的小黑点表示电子在核外空 间出现概率的多少，小黑点越密，表示电子出现的概率越高，B 正确；HC1分子中的共价键是H原子的s轨道与C1原子的3p 轨道形成的s-pσ键，C正确；当镁原子由1s22s22p3s2→ 1s22s22p3p2时，镁原子由基态转化成激发态，电子能量增大， 这一过程中吸收能量，D正确。 对点训练2：B由该有机物的成键方式可知，该分子既有N一N 非极性键、也有C=O、N一H、C一N极性键，故A正确；一个 单键就是1个σ键，一个双键含有1个σ键和1个π键，所以 A分子中含有11个σ键和1个π键，故B错误，C正确；因N 的电负性大于C、H,故N的化合价均为-2价，故D正确 课堂素养评价 1.BC2H。为饱和链烃，不含不饱和键，则无π键，故A不符合 题意；C2H4中含有碳碳双键，有1个π键，故B符合题意； C2H,Br中的碳原子为饱和碳原子，无π键，故C不符合题意： CH,OH分子中不含不饱和键，无π键，故D不符合题意。 2.B“肩并肩”形成的π键，“头碰头”形成σ键，故A错误：该 物质含有C、H、O三种元素，电负性最大的原子是O,故B正 确：单键碳均采用sp杂化，双键碳采用sp2杂化，故C错误； COOH 有3个手性碳原子（号标出），故D错误。 HO OH OH 3.CH与0形成的10电子微粒有H,0、H0*、OH-等不只2 种，故A项错误；N原子核外电子排布式为1s22s22p3,1s、2s能 级各有1个轨道，2p能级有3个轨道，电子有5种空间运动状 态，故B项错误；基态Mg原子核外电子排布式是 1s22s22p3s2,同一能层的p能级的能量高于s能级，因此当其 变为1s22s22p3p2时，原子就由基态跃迁到激发态，这一过程 需吸收能量，故C项正确；HC1分子中的共价键H一C1键是H 原子的s电子与Cl原子的p电子形成的s-pσ键，故D项错 误。 4.(1)12:1(2)7:1 【解析】单键为σ键，双键中含有1个σ键、1个π键。 (1)1个乙烯脲分子中含有12个σ键，1个T键，故σ键与T 键的数目之比为12：1。(2)1个尿素分子中含7个σ键、1 个π键，故σ键与π键的数目之比为7：1。 第2课时键参数—键能、键长与键角 学习任务 一、必备知识 1.(1)气态分子气态原子k·mol1(3)强弱热效应 2.(1)核间距(2)大稳定Br,H, 3.(1)两个相邻共价键之间(2)方向空间结构 (3)直线V角(4)X射线衍射 16 二、自学辨析 1.×提示：键长是振动着的原子处于平衡位置时的核间距 2.√提示：键长与原子半径及原子之间形成的共用电子对数 有关。 3.×提示：键长越短，键能越大，共价化合物越稳定。 4.×提示：CH4分子是正四面体，CHC1中C一H与C一Cl键 长不相等，因此不是正四面体。 三、课堂探究 典例：D键角是分子中两个共价键之间的夹角，是描述分子空 间结构的重要参数，故A正确：影响键长的因素有参与成键的 原子半径和成键数目，故B正确；H一O键的键能小于H一键 的键能，则稳定性：HF>H,0,所以O2、E2与H2反应的能力逐 渐增强，故C正确：C一Hσ键键长与C=C中σ键键长不相 等，故键能不相等，故D错误。 对点训练1：AO一H比H一F的键能小，则稳定性：HF>H,O, O2、F2与H2反应的能力逐渐增强，B项错误；水分子空间结 构呈V形，键角为105°，C项错误；18g即1molH,0中含 2mol0一-H,断开时需吸收2×462.8kJ的能量形成气态氢原 子和气态氧原子，再进一步形成H2和02时，还需释放出一部 分能量，D项错误。 对点训练2：D从键能的角度分析，四种氢化物稳定性由强到 弱的顺序为HF>H0>CH4>NH;从键长的角度分析，四种 氢化物稳定性由强到弱的顺序为HF>H,O>NH>CH4。综 合两方面因素可以确定最稳定的是HF。 课堂素养评价 1.B由于N,分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大 的能量，所以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 化物中化学键的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性： HF>HCl>HBr>HI:由于H一F的键能大于H一O,所以稳定 性：HF>H,O。 2.ACH4、NH3、C02分子中的键角分别为109°28'、107°、180°， 故A错误：原子半径越大，形成的共价键的键长越长，Cl、Br、I 的原子半径依次增大，所以与H形成的共价键的键长依次增 大，故B正确：元素的非金属性越强，形成的共价键越稳定，共 价键的键能越大，则H,0、H2S、H2S分子中的键能依次减小， 故C正确：非金属性：O>P>S,则简单氢化物的稳定性：H,O >PH,>SiH4,故D正确。 3.AF、Cl、Br、I中，F的原子半径最小，H一F的键长是H一X 中最短的，B错误：H一F是H的1s轨道与F的2p轨道“头碰 头”成键，是s-pσ键，C错误；一般情况下，键长越短，键能越 大，H一F的键长是H一X中最短的，故键能是H一X中最大 的，D错误。 4.C由三键键能大于双键键能大于单键键能知，键能C一N< C=N<C三N,A项正确；同一主族元素，从上到下，原子半径 增大，原子半径I>Br>Cl,键长I一I>Br一Br>C一Cl,B项 正确：H20分子中键角为105°，NH3分子中键角为107°，分子 中的键角H,O<NH3,C项错误：σ键为“头碰头”重叠形成，强 度大，π键为“肩并肩”重叠形成，强度小，乙烯分子中碳碳键 的键能σ键>T键，D项正确。 5.(1)184.9(2)a多 【解析】(1)根据键能数据可得，H,(g)+CL2(g)-2HCl (g)△H=436kJ·mol-1+242.7kJ·mol-1-431.8kJ· 2 mol×2=-184.9kJ·mol,1molH2在2 mol Cl2中燃烧 参加反应的H2和Cl2都是1mol,生成2 mol HCl,故放出的热 量为184.9kJ。(2)由表中数据计算知1molH2在C2中燃 烧放热最多，在1，中燃烧放热最少；由以上结果分析，生成物 越稳定，放出热量越多。因稳定性：HF>HCl,故1molH,在 F,中燃烧比在C2中燃烧放热多。 第二节分子的空间结构 第1课时分子结构的测定多样的分子空间结构 学习任务一 一、必备知识 1.化学性质 2.红外光谱X射线衍射 3.(1)化学键官能团(2)0-HC-HC一0羟基 4.(1)相对分子质量最大(2)92 二、自学辨析 1.×提示：通过红外光谱仪可以测得分子含有何种化学键或 官能团。 2.×提示：质谱图上质荷比最大的微粒的质荷比为分子的相 对分子质量。 3.×提示：质谱图中最大的质荷比=相对分子质量，该分子的 相对分子质量为231。 三、课堂探究 典例1：BA中不存在0一H;C中有机化合物的相对分子质量 是46：D中还存在C=0。 对点训练1：A本题所给选项中有机物的结构简式分别为 0 0 CH,一C-OCH2CH3、 CH,CH,CH,C一OH 0 CH 0 H一C一0一CH2CH2CH3、CH,一CH一CH2一C-OH。首 先排除D项，因D项的分子式为C,HoO2,与题干不符；再由 题图可知有不对称一CH,、C一O一C,则排除B、C项：而A项 存在不对称一CH,、C=0与C一0一C,所以该有机物可能是 CH,COOCH2CH3。 学习任务二 一、必备知识 2.0=C=0180°直线形V形120°平面三角形三角 锥形10928'正四面体形 二、自学辨析 1.×提示：NH3分子的空间结构为三角锥形，键角为107° CH4分子的空间结构为正四面体形，键角为10928'。 2.V提示：C02和CS2都为直线形分子。 3.×提示：CH,Cl不是正四面体结构。 4.×提示：不一定，如白磷(P4)中的键角为60°。 三、课堂探究 典例2：DNC,分子的电子式为：C:N:C1:,分子中各原 Cl 子都满足8电子稳定结构，A错误；P4为正四面体形，但其键 角为60°，B错误：C0,分子呈直线形结构，H,0分子呈V形结 —16 构，C错误；铵根离子和甲烷分子结构相似，根据甲烷分子结 构确定铵根离子结构为正四面体形，D正确。 对点训练2：BHC1也是直线形分子，因只有一个共价键，故不 存在键角，A项错误：氨分子呈三角锥形，键角为107°，C项错 误；甲烷、白磷分子均是正四面体形分子，但键角分别为 10928'、60°，D项错误。 课堂素养评价 1.C红外光谱仪工作原理：当一束红外线透过分子时，分子会 吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到 图谱上呈现吸收峰。红外光谱主要测定物质化学键和官 能团。 2.B从题图中可看出其右边最高质荷比为16，是H质荷比的 16倍，即其相对分子质量为16，可能是甲烷。 3.CCH4为正四面体形分子，所有原子不可能都处于同一平 面，故A错误：H,O,是立体结构，NH,为三角锥形分子，所有 原子不可能都处于同一平面，故B错误；C2H,、C。H。是平面结 构，CO是平面三角形结构，所有原子都处于同一平面，故C 正确：CC,为正四面体形分子，HO是三角锥形结构，所有原 子不可能都处于同一平面，故D错误。 4.(1)V形(2)直线形(3)ad 【解析】(1)、(2)中可由键角直接判断分子的空间结构。 (3)五原子分子CH,可能有平面四边形和正四面体两种空间 结构，不管为哪种，b、c两项都成立；若为平面四边形，则键角 0 公 为90°，CH,CL2有两种：H一C一C1和C1一C一Cl;若为正四 H 面体，则键角为10928'，CH2C2只有一种。 第2课时 价层电子对互斥模型 学习任务 一、必备知识 1.（1)空间结构相互排斥 (2)中心原子电子对孤电子对 (3)①σ键电子对数+中心原子的孤电子对数 ②34(a-xb)价电子数原子的最外层电子数中心 原子的价电子数离子的电荷数中心原子的价电子数离 子的电荷数（绝对值）与中心原子结合的原子数最多能 接受的电子数18-该原子的价电子数 2.02直线形直线形13平面三角形V形03 平面三角形平面三角形24四面体形V形14 四面体形三角锥形04正四面体形正四面体形 二、自学辨析 1.×提示：价层电子对数是σ键电子对数与中心原子上的孤 电子对数之和。 2.×提示：孤电子对数是指没有成键的价电子对数，不等于π 键数。 3.×提示：中心原子有孤电子对时，二者不一致；当中心原子 无孤电子对时，二者一致。 三、课堂探究 典例：BH,O、H,S、H,Se的中心原子的价层电子对数均为2+ 6-2×1=4,含有2个孤电子对，分子的空间结构均为V形， 2 由于电负性0>S>S,中心原子电子云密度H2O>H,S>031 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。 学习任务：认识键参数 键能、键长与键角 一必备知识 1.键能0 ①1)σ键一定比π键牢固 (1)键能： 中1mol化学键解离成 所吸收的能量。吗？不一定，如N一0键能 单位是 为176kJ·mol1,N=0键 (2)测定方法：键能通常是298.15K,100kPa条件下的标准值，可以 能为607kJ·mol-1,π键 通过实验测定，更多的却是推算获得的。 比σ键键能更大，更牢固。 (3)应用：衡量共价键的 ,估算化学反应 2)碳碳双键的键能不等于 2.键长② 碳碳单键的键能的二倍，原 因是碳碳双键中一个是π (1)键长：构成化学键的两个原子的 键，一个是σ键，碳碳单键 (2)应用：共价键的键长越短，往往键能越 表明共价键越 是σ键，π键的强度一般小 如H2、CL2、Br2三种分子中，共价键的键长最长的是 于σ键，所以碳碳双键键能 ,键能最大的是 小于碳碳单键键能的2倍。 3.键角⊙ (1)键角：在多原子分子中， 的夹角。 ⊙ (2)应用：多原子分子中键角一定，表明共价键具有 性，键角 键长 粒子半径越 是描述分子 的重要参数，分子的许多性质与键角有关。 大键长越长 (3)常见分子的键角 180° 键长 oo 105 107° C02 H20 NH2 C02为 形分子，H0为 形（或称 形 分子，NH为三角锥形分子。 (4)数值的获得：键角和键长的数值可通过晶体的 实验 目如图白磷和甲烷均为正四 获得。 面体结构，白磷分子的键角 二自学辨析 是指P一P之间的夹角，为 1.键长是构成化学键的两个原子静止时的核间距。 60°；而甲烷分子的键角是 2.共用电子对数目和原子半径影响键长的大小。 指C一H的夹角，为 3.键长越长，键能越大，共价化合物越稳定。 10928′。 4.CH4和CHCl分子的空间结构都是正四面体。 032 三课堂探究 典例：(2024·曲靖高二检测)关于键长、键能和键角，下列说法不正 确的是 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.因为H一0键的键能小于H一F键的键能，所以O2、F2与H2反应 白磷的结构 的能力逐渐增强 H D.CH,=CH,分子中C一Hσ键键能等于C=C中σ键的键能 要点归纳： 28 1.应用键能判断化学反应的能量变化 在化学反应中，旧化学键的断裂吸收能量，新化学键的形成释放 能量，因此反应焓变与键能的关系为△H=反应物键能总和一生 甲烷的结构 成物键能总和；△H<0时，为放热反应；△H>0时，为吸热反应。 2.键长的比较方法 (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。 ④共价键稳定性强弱的判断 3.键参数与分子的空间结构和分子性质之间的关系 方法 键能决定 分子的稳定性 1)根据原子半径和共用电 键长 决定 决定 分子的性质 子对数目判断：成键原子的 分子的空间结构 键角 原子半径越小，共用电子对 数越多，共价键越牢固，含 般来说，结构相似的分子，共价键④的键长越短，键能越大，形成 有该共价键的分子越稳定。 的分子能量越低，分子越稳定。例如分子的稳定性：HF>HC1> 2)根据键能判断：共价键 HBr>HI。 的键能越大，共价键越牢 对点训练1：（2024·山东临沂高二期末)键长、键角和键能是描述共 固，破坏共价键消耗的能量 价键的三个重要参数，下列叙述正确的是 越多。 A.键角是两个相邻共价键之间的夹角，说明共价键有方向性 3)根据键长判断：共价键 B.因为O一H的键能小于H一F的键能，所以O2、F2与H,反应的能 的键长越短，共价键越牢 力逐渐减弱 固，破坏共价键所消耗的能 C.水分子可表示为H一0一H,分子中的键角为180° 量越多。 4)根据电负性判断：元素 D.0-H的键能为462.8kJ·mol-1,即18gH20(g)分解成H2和02 的电负性越大，该元素的原 时，消耗能量为2×462.8kJ 子对共用电子对的吸引力 对点训练2：(2025·河北高二联考)参考下表中化学键的键能与键 越大，形成的共价键越 长数据，判断下列分子最稳定的是 稳定 化学键 H一C H一N H-0 H一F 键能/(kJ·mol-1) 413.4 390.8 462.8 568 键长/pm 109 101 96 92 A.CH B.NH3 C.H2O D.HF 033 课堂素养评价 1.(2025·河南洛阳高二期末)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的稳定性逐渐减弱 D.HF比H,O稳定 2.(2024·山东潍坊高二检测)下列有关说法不正确的是 A.CH4、NH、CO2分子中的键角依次增大 B.HCl、HBr、HI分子中的键长依次增大 C.H,O、H,S、H,Se分子中的键能依次减小 D.H,O、PH3、SiH4分子的稳定性依次减弱 3.(2025·武汉高二检测)卤族元素指周期表中第ⅦA族元素，简称卤素。它们在自然界都以典型 的盐类存在，是成盐元素。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一F的键长是H一X中最长的 C.H一F是p-pσ键 D.H一F的键能是H一X中最小的 4.(2024·河南省直辖县级单位高二期末)下列有关共价键键参数的比较中，不正确的是（ A.键能：C一N<C=N<C=N B.键长：I-I>Br一Br>Cl一Cl C.分子中的键角：H0>NH D.乙烯分子中碳碳键的键能：σ键>π键 5.(2025·辽宁沈阳高二期末)某些化学键的键能(kJ·ol-1)如表所示： 化学键 H一H CI-CI Br—Br I一I H-CI H-Br H一I 键能 436 242.7 193.7 152.7 431.8 366 298.7 (1)1molH2在2 mol Cl2中燃烧，放出热量 kJ。 (2)在一定条件下，1olH2与足量的Cl2、Br2、L2分别反应，放出热量由多到少的顺序是 (填字母)。 a.Cl2 Br2 I b.I2 Br2 Cl2 c.Br2 >I2 >Cl2 预测1olH,在足量F,中燃烧比在CL,中燃烧放热 (填“多”或“少”)。 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[8]