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 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、键长和键角等键参数的概念。 2.能利用键能、键长和键角等说明分子的某些性质。 核心素养 1.通过认识共价键的键能、键长和键角,从微观角度模型化解释分子的空间结构。 2.结合共价键的键长、键能和键角等数据,理解分子的性质与键参数的关系,培养证据推理与模型认知的核心素养。 3.掌握用共价键的强弱解释物质稳定性的方法。 CH4 CH3CH2OH CH3COOH C6H6 C8H8 我们如何用化学语言来描述不同分子的空间结构和稳定性？ 键参数—键能、键长与键角 【新课导入】 3 1.概念：气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。 2.单位：kJ•mol-1 3.条件： 通常是298.15K、100kPa条件下的标准值。 4.测定： 键能可以通过实验测定，更多的是推算获得，是平均值。如CH4中的C—H。 5.意义： 衡量共价键的强弱。 一、键能 CH4中C-H 键的键能： 断开CH4中的4个C-H ，所需能量并不相等，因此，CH4中C-H键的键能是平均值。 (1)判断共价键的稳定性 键能越大，断开化学键需要吸收的能量越多，化学键越稳定。 (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,分子越稳定。 (3)判断化学反应中的能量变化 6.键能的应用 如分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。 ∆H＝∑E(反应物键能)－∑E (生成物键能) ΔH<0时，放热反应；ΔH>0时，吸热反应 键 键能 键 键能 F－F 157 N－O 176 Cl－Cl 242.7 N＝O 607 Br－Br 193.7 O－O 142 I－I 152.7 O＝O 497.3 C－C 347.7 C－H 413.4 C=C 615 N－H 390.8 C≡C 812 O－H 462.8 C－O 351 H－F 568 C＝O 745 H－Cl 431.8 N－N 193 H－Br 366 N＝N 418 H－I 298.7 N≡N 946 H－H 436.0 某些共价键的键能（kJ·mol－1） 7.键能规律： ①相同原子间的键能： ②碳碳双键键能小于碳碳单键键能的两倍，碳碳叁键小于碳碳单键的三倍(且不存在倍数关系) ③氮氮双键键能大于氮氮单键键能的两倍，氮氮叁键大于氮氮单键的三倍： ④特例： 单键＜双键＜三键 碳碳键：σ键键能 ＞ π键键能(一般) 氮氮键：σ键键能 ＜ π键键能(反常) 卤素单质键能：Cl2 >Br2>I2 F2反常 ①相同原子间的键能： ②碳碳双键键能小于碳碳单键键能的两倍，碳碳叁键小于碳碳单键的三倍(且不存在倍数关系) ③氮氮双键键能大于氮氮单键键能的两倍，氮氮叁键大于氮氮单键的三倍： ④特例： 卤素单质键能：Cl2 >Br2>I2 F2反常 通过计算，1mol H2分别与1mol Cl2、1mol Br2(蒸气)反应，分别形成2mol HCl 和2mol HBr，放出能量依次为184.9 kJ、102.3 kJ，1mol H2与1molCl2反应形成2molHCl放出的能量多。 氯化氢分子更稳定，溴化氢分子更容易发生热分解生成相应的单质。 【思考交流】P38 1、1mol H2分别与1mol Cl2、1mol Br2(蒸气)反应，分别形成2mol HCl 和2mol 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？ ∆H＝∑E(反应物键能)－∑E (生成物键能) 2、N2 、O2 、F2分别与H2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？ N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强,其原因是N≡N键、O=O键、F—F键的键能依次为946 kJ·mol-1、497.3 kJ·mol-1、157 kJ·mol-1,键能越来越小，共价键越来越容易断裂。 练一练 1、下列事实不能用键能的大小来解释的是（ ） A. N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化学反应 C. HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱 D. F2比O2更容易与H2反应 B 1.概念：构成化学键的两个原子的核间距。不过，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的核间距。 2.键长大小： 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。 单位：pm（1 pm＝10-12 m） 二.键长 共价半径 相同原子的共价键键长的一半称为共价半径。 键长不是成键两原子半径的和，而是小于其半径和。 从以下数据中可以得到什么结论： ① 同种类型的键，成键原子半径越小，键长越短，键能越大，键越牢固，共价键越稳定。 ② 相同的成键原子：单键键长 > 双键键长 >叁键键长 ③特例：如F-F键（比Cl-Cl键小） H-F H-Cl H-Br H-I 键长（pm） 92 128 141 161 键能（kJ/mol） 567 431 366 298 3.键能与键长的关系 C-C C=C C≡ C Cl-Cl F-F 154 134 120 198 141 347 598 820 242.7 157 原因：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。 键长是衡量共价键强弱的另一重要参数 对于相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子间形成双键、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。如键长：C－C > C=C > C≡C。 ①根据原子半径判断 ②根据共用电子对数目判断 其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。 H－I > H－Cl > H－F； Br－Br > Cl－Cl > F－F； Si－Si > Si－C > C－C。 4、键长判断方法 练一练 2、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 D 解释CH4分子的空间结构为正四面体形，而CH3Cl分子的空间结构是四面体形而不是正四面体形。 由于C-H和C-Cl 的键长不相等，CH4分子的空间结构为正四面体形，而CH3Cl分子的空间结构是四面体形而不是正四面体形。可见键长可以判断分子的空间结构 思考： 三、键角 1.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。 如CO2分子中的O=C=O的键角为 ，H2O中H-O-H的键角为 。2.特点:多原子分子的键角一定，表明共价键有方向性，键角是描述分子空间结构的重要参数。 3.键长、键角的测定：_________________________ 通过晶体的x射线衍射实验获得 CH4 P4 SO2 BF3 直线形180° V形105° 三角锥 107° 正四面体形 109°28’ V形119.5° 平面三角形 120° 正四面体形 60° 180° 105° 键能和键长共同决定分子的稳定性， 键长和键角共同决定分子的空间构型。 15 如图白磷和甲烷均为四面体结构，它们的键角是否相同，为什么？ 【思考交流】 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′。 小结：共价键强弱的判断 (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,破坏共价键消耗的能量越多。 (3)由键长判断:共价键的键长越小,共价键越牢固,破坏共价键消耗的能量越多。 (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。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1、从键长的角度判断,下列共价键中最稳定的是(　　) A.H—F B.N—H C.C—H D.S—H A 2、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.键能越大,键长越大,共价化合物越稳定 D.键角的大小与键长、键能的大小无关 C (1)只有非金属原子之间才能形成共价键。 (　　) (2)两个原子之间形成共价键时，至少有一个σ键。(　　) (3)σ键和π键都只能存在于共价化合物中。(　　) (4)双原子分子中，键长越短，分子越牢固。(　　) (5)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。(　　) (6)N—H的键能是很多分子中的N—H的键能的平均值。( ) (7)O—H的键能是指在298.15 K、100 kPa下，1 mol气态分子中1 mol O—H解离成气态原子所吸收的能量。( ) (8)C=C的键能等于C—C的键能的2倍。( ) (9)σ键一定比π键牢固。( ) × √ × √ √ √ √ × × 课堂小结 巩固练习： 2.1.2键参数 $