2.1.2键参数-键能键长键角 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——键能键长键角 新课导入 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 学习任务一 键能 1. 概念： H H H-H(g) H H H(g) H(g) + ∆H=+436.0 kJ∙mol-1 气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。 2. 单位: kJ/mol 298.15 K、101 kPa条件下的标准值。 ①实验测定 ②通过盖斯定律推算。 3. 意义： 4. 获得数据途径: 键能越大，化学键越牢固，物质越稳定。 思考与讨论 共价键 键能（kJ/mol） CH4 → ·CH3 ＋H· 439.3 ·CH3 →·CH2＋H· 442 ·CH2 →·CH ＋H· 442 ·CH →·C· ＋H· 338.6 · · · · · · · · 1. 甲烷分子中C-H键的键能一样大吗？ 断开CH4中的4个C-H，所需能量并不相等，因此，CH4中的C-H只能是平均值，而表2-1中的C-H键能是更多分子中的C-H键能的平均值。 413.4 学习任务一 键能 键 键能 （kJ·mol－1） 键 键能 （kJ·mol－1） H-H 436.0 N≡N 946 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 表2-1某些共价键的键能 该表中的C-H键能是更多分子中的C-H键能的平均值。 思考与讨论 规律1：原子半径越大，键能越小 规律2：成键原子相同时，键能：单键<双键<三键(且不存在倍数关系) σ键键能 ＞ π键键能 规律3：通常情况下，双键键能 < 单键的两倍（如C原子的成键），N原子特殊：N=N > N-N的两倍 原因：通常情况：σ键＞ π键； N与N之间：σ键< π键 思考与讨论：请同学们观察表格，并找出键能数据中存在的规律?(从成键个数，成键原子的半径分析) 当堂检测 根据价键理论分析氮气分子中的成键情况，并解释N2通常很稳定的原因。 两个氮原子各自用三个p轨道分别形成一个σ键和两个π键。N2分子中存在N≡N，键能大，破坏它需要消耗较高的能量，因而N2通常很稳定。 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。 从表中数据可知，N—H、O—H与H—F的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定。所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。 请同学们思考并回答以下问题： 问题1 问题2 学习任务一 键能 ① 判断共价键的强弱 （键能越大，共价键越牢固） ③ 计算反应热 ② 判断分子的稳定性 （键能越大，分子越稳定） △H＝反应物总键能－生成物总键能 5. 应用: 当堂检测 1．白磷在氧气中燃烧的反应为：P4 + 5O2 = P4O10。已知下列化学键的键能分别为：P—P a kJ·mol-1、P—O b kJ·mol-1、P="O" c kJ·mol-1、O="O" d kJ·mol-1。根据图示的分子结构和有关数据，下列推断正确的是 A．6a+5d < 4c + 10b B．△H = (4c+12b－6a－5d) kJ·mol-1 C．6a+5d > 4c + 12b D．△H = (6a+5d－4c－12b) kJ·mol-1 D 思考与讨论 H H 1s1 1s1 H H H H 原子轨道相互重叠 形成氢分子中的共价键 （H-H） s s s-s σ键 氢分子形成共价键示意图 头碰头 为什么两个原子核不靠得更近呢？ 未成对电子的原子轨道相互靠拢 学习任务二 键长 H H Cl Cl H Cl 构成化学键的两个原子的核间距。 1. 概念： H-H键 Cl-Cl键 H-Cl键 74pm 198pm 128pm pm（1 pm＝10-12 m） 2. 单位： 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。 学习任务二 键长 3. 键长与半径的关系： 原子半径 决定 共价键的键长 r1 r2 半径小，键长短 某些共价键的键能和键长 键 键能（kJ·mol-1） 键长pm 键 键能（kJ·mol-1） 键长pm F-F 157 141 H-F 568 92 Cl-Cl 242.7 198 H-Cl 431.8 127 Br-Br 193.7 228 H-Br 366 142 I-I 152.7 267 H-I 298.7 161 C-C 347.7 154 C≡C 812 120 C=C 615 133 学习任务二 键长 请同学们观察下表，并找出键能数据中存在的规律?(从成键个数，成键原子的半径分析) 规律1： 同种类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。 某些共价键的键能和键长 键 键能（kJ·mol-1） 键长pm 键 键能（kJ·mol-1） 键长pm F-F 157 141 H-F 568 92 Cl-Cl 242.7 198 H-Cl 431.8 127 Br-Br 193.7 228 H-Br 366 142 I-I 152.7 267 H-I 298.7 161 C-C 347.7 154 C≡C 812 120 C=C 615 133 学习任务二 键长 规律2： 成键原子相同的共价键的键长：单键键长 ＞ 双键键长 ＞ 三键键长 某些共价键的键能和键长 键 键能（kJ·mol-1） 键长pm 键 键能（kJ·mol-1） 键长pm F-F 157 141 H-F 568 92 Cl-Cl 242.7 198 H-Cl 431.8 127 Br-Br 193.7 228 H-Br 366 142 I-I 152.7 267 H-I 298.7 161 C-C 347.7 154 C≡C 812 120 C=C 615 133 学习任务二 键长 规律3： 一般地，键长越短, 键能越大，共价键越牢固,由此形成的分子越稳定 F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律，为什么？ 某些共价键的键能和键长 键 键能（kJ·mol-1） 键长pm 键 键能（kJ·mol-1） 键长pm F-F 157 141 H-F 568 92 Cl-Cl 242.7 198 H-Cl 431.8 127 Br-Br 193.7 228 H-Br 366 142 I-I 152.7 267 H-I 298.7 161 C-C 347.7 154 C≡C 812 120 学习任务二 键长 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。 键长应用小结 共价键稳定性强弱判断方法 ①根据原子半径和共用电子对数目判断 原子半径越小 共用电子对数越多 共价键越牢固 键能越大 共价键越牢固 ②根据键能判断 共价键越牢固 键长越短 ③根据键长判断 思考与讨论 观察上述分子构型并思考：为什么CO2的空间结构是直线形，而H2O的空间结构是V形(角形)？ CO2 直线形 H2O V形(角形) 学习任务三 键角 1. 概念：两个相邻共价键之间的夹角称为键角。 2. 意义：键角可反映分子的立体构型，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，键角表明共价键具有方向性。 3. 常见分子的键角 H2O : 105° V形（角形） NH3 : 107° 三角锥形 CO2: 180° 直线形 CH4 : 109°28′ 正四面体形 键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。 4. 获取方式： 学习任务三 键角 5. 应用 H2O 105° NH3 107° CO2 180° CH4 109º28’ ① 键角决定分子的空间构型 表明共价键具有方向性 学习任务三 键角 ②常见分子的空间构型与键角 分子键角数据 分子键长数据 分子几何构型及某些性质 5. 应用 思考与讨论 不同，P—P之间的夹角为60°；C—H之间的夹角为109°28'。 思考与讨论： 白磷和甲烷均为正四面体结构，它们的键角是否相同，为什么？ 课堂小结 键能 键长 共价键的稳定性 键角 分子的空间结构 决定分子的性质 键参数 决定 决定 $