2.1.2 键参数——键能、键长与键角 课件 2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

第二章 第一节 共价键 键参数——键能、键长与键角 学科：化学 年级：高二 1.了解共价键键参数的含义，能用键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。 2.通过认识共价键的键参数对物质性质的影响，探析微观结构对宏观性质的影响。 学习目标 2 在101.3kPa、298K条件下: 氢原子形成稳定的1 mol H2时释放436 kJ的能量 将1 mol H2分解为氢原子需要吸收436 kJ的能量 卤化氢 HCl HBr HI 比例 模型 在1 000 ℃分解的百分数/% 0.001 4 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 一、键能 ——表示化学键的强弱程度 1.概念 键能是指气态分子中 化学键解离成气态原子所 的能量，单位是 。 键能通常是298.15 K(25 ℃)、101 kPa条件下的标准值，可通过实验测定，更多的却是推算获得的，键能数据是平均值。  1 mol 吸收 kJ·mol-1 一、键能 ——表示化学键的强弱程度 1.概念 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。 H-CH3 → ·CH3 ＋H· 439.3 H-CH2 → CH2 ＋H· 442.0 H-CH → CH ＋H· 442.0 H-C → ·C· ＋ H· 338.6 共价键 键能（kJ·mol-1） 键能通常是一个平均值。 一、键能 ——表示化学键的强弱程度 你能发现哪些规律呢？ 某些共价键的键能 键 键能（kJ·mol-1） O-O 142.0 O=O 497.3 C-C 347.7 C=C 615.0 C≡C 812.0 键 键能（kJ·mol-1） N-O 176.0 N=O 607.0 成键原子相同，键能： 单键键能＜双键键能＜三键键能 1.概念 一、键能 ——表示化学键的强弱程度 2.应用 (1)定量衡量共价键强弱 键能越大，气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量越多， 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)利用键能估算化学反应热效应 ΔH= 的总键能- 的总键能。 牢固 稳定 反应物 生成物 思考 1.判断HF、HCl、HBr、HI的热稳定性强弱： 　　　　　　　　； 其中　　更容易发生热分解生成相应的单质。  HF>HCl>HBr>HI HI 思考 2.已知N—N、N==N和N≡N的键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C—C、 C==C、C≡C的键能之比为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？ N≡N的键能大于N—N键能的三倍，N==N的键能大于N—N键能的两倍；C≡C的键能却小于C—C键能的三倍，C==C的键能小于C—C的键能的两倍，N2分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应。 乙烯和乙炔中的π键不牢固，易发生加成反应。 思考 3.N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强， 从键能的角度如何理解这一化学事实。 (利用课本P37表2-1的相应数据分析) N—H、O—H与H—F的键能依次增大， 形成这些键时放出的能量依次增大， 化学键越来越稳定。 N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。 思考 某些共价键的键长（1 pm = 10-12 m） 键 键长（pm） H-F 92 H-Cl 127 H-Br 142 H-I 161 键 键长（pm） C-C 154 C=C 133 C≡C 120 你能发现哪些规律呢？ 同类型共价键： 成键原子的半径越大，键长越大。 成键原子相同的共价键键长： 单键＞双键＞三键 卤素 原子半径（pm） F 71 Cl 99 Br 114 I 133 思考 键 键长（pm） 键能（kJ·mol-1） H-F 92 568 H-Cl 127 431.8 H-Br 142 366 H-I 161 298.7 键 键长（pm） 键能（kJ·mol-1） C-C 154 347.7 C=C 133 615 C≡C 120 812 键长和键能之间的关系？ 键长越短，键能越大 键能越大，共价键越牢固，分子越稳定。 二、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。 2.应用 共价键的键长越短，往往键能越 ，表明共价键越 ，反之亦然。 原子半径 核间距 原子半径 大 稳定 注：由于分子中的原子始终处于不断振动之中，因此， 键长只能是振动着的原子处于平衡位置时的核间距。 思考 1.根据下表中的HCl、HBr和HI的键长、键能的数据和热分解温度，考察它们之间的相关性。通过这个例子说明分子的结构如何影响分子的化学性质？ 键 键长/pm 键能/(kJ·mol－1) HX的热分解温度/℃ H—Cl 127.4 431.8 1 000 H—Br 141.4 366 600 H—I 160.9 298.7 300 共价键的键长越短，键能越大，该共价键越稳定， 含该键的分子越稳定，越不容易分解。 思考 2.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？ F原子半径很小，因此F-F的键长短， 原子核之间的距离小，排斥力大， 因此键能小。 键 键长（pm） 键能（kJ·mol-1） F-F 141 157.0 Cl-Cl 198 242.7 Br-Br 228 193.7 I-I 267 152.7 【特例】 F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律 思考 3.为什么CH4分子的空间结构是正四面体， 而CH3Cl只是四面体而不是正四面体？ C—H和C—Cl的键长不相等。 三、键角 1.概念 在多原子分子中，两个 之间的夹角。 2.数据 键角的数值可通过晶体的 获得，部分键角图解： 相邻共价键 X射线衍射实验 CO2为 形分子，H2O为 形(或称 形)分子，NH3为三角锥形分子。 直线 V 角 三、键角 3.应用 (1)键角是描述 的重要参数， 和 决定分子的空间结构。多原子分子的键角一定，表明共价键具有 性。 (2)分子的许多性质都与键角有关。 分子空间结构 键长 键角 方向 1.试根据空间结构填写下列分子的键角 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 107° NH3 V形(角形) ______ H2O 直线形 ______ CO2、CS2、CH≡CH 109°28′ 120° 105° 180° 思考 思考 2.如图白磷和甲烷均为正四面体结构： 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之间的夹角，为109°28′。 它们的键角是否相同，为什么？ 小结 共价键稳定性强弱的判断方法 (1)根据原子半径和共用电子对数目判断：成键原子的原子半径 越小，共用电子对数越多，共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。 (2)根据键能判断：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)根据键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固，破坏共价键所消耗的能量越多。 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。 $