2.1.2键参数 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

第一节　共价键 第二章 分子结构与性质 第2课时 1 2 理解键能、键长和键角等键参数的含义 1 本节重点 本节难点 探析微观结构对宏观性质的影响 知识导航 同为“碳单质” 为什么性质差异如此之大？ 这背后其实是碳原子之间连接方式的不同在“作怪”。如果把原子间的连接看作一根根“弹簧”，那这些弹簧的长短、强弱、角度又会如何影响物质的性质呢？键长、键能、键角又是怎样决定分子形状和稳定性的？ 新课导入 1、概念： 一、键能 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，键能通常取正值。 298.15 K、101 kPa条件下的标准值。 ①实验测定，②更多是推算获得的如盖斯定律计算。 3、意义： 4、获得数据: 衡量共价键的强弱，键能越大，化学键越牢固，物质越稳定。 键能通常是一个平均值 在相同条件下的同一化学键，断裂时所吸收的能量＝形成时所释放的能量。 1.1共价键的参数 注意：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。 键能(离解能)可通过实验测定，但更多的却是靠推算获得的，键能数据是平均值 如断开CH4中的4个C—H，所需能量并不相等。因此，CH4中的 C—H 只是平均值 1.1共价键的参数-键能 键 键能 键 键能 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 问题：对于同种元素形成的单键、双键、三键的键能有何差异？ 同种元素键能：单键<双键<三键(键能) 问题：双键键能不等于单键键能的两倍，说明了什么？ σ键键能＞π键键能（一般） 氮氮键(反常)：σ键键能＜π键键能 5. 规律 1.1共价键的参数-键能 σ键 和 π键 键能不相等： C与C之间：σ键＞ π键 N与N之间：σ键< π键 1.概念 构成化学键的两个原子的核间距 2.单位 pm（1 pm = 10-12 m） 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。 3.条件 1.2共价键的参数-键长 4. 规律 键 键长 键能 键 键长 键能 H-H 74 436 C≡C 120 812 F-F 141 157 C-H 109 413.4 Cl-Cl 198 242.7 O-H 96 462.8 Br-Br 228 193.7 N-H 101 390.8 I-I 267 152.7 N≡N 110 946 C-C 154 347.7 Si-Si 235 C=C 133 615 Si-O 162 规律1：同种类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越小。 规律2：成键原子相同的共价键的键长,（原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小）：单键键长 ＞ 双键键长 ＞ 三键键长 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。 问题：观察下表，并找出键能数据中存在的规律?(从成键原子的半径，成键个数分析) 1.2共价键的参数-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 F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律，为什么？ 原因：由于F原子半径太小，因此F-F的键长太短，而由于键长太短，两个F原子形成共价键时，原子核之间的距离太小，排斥力大，因此键能比Cl-Cl键小。（物极必反） 1.2共价键的参数-键长 1.判断共价键的稳定性（键能越大，共价键越稳定） 一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。如分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI 从键能的定义可知，破坏1mol化学键所需能量越多，即共价键的键能越大，则共价键越稳定 2.判断分子的稳定性（键能越大，分子越稳定） 3.估算化学反应的反应热 1.2共价键的参数-键长 键长的应用 这里可以多问一句，为什么是估算？学生说键能是平均值 10 1.2共价键的参数-键长 也就是所需能量低 11 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 2.根据键能判断： 键能越大，共价键越牢固 3.根据键长判断： 键长越短，共价键越牢固 键能和键长是定量衡量共价键强弱的重要参数 课堂小结 1. 定义 在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。(可通过晶体的X射线衍射实验获得) CH4 109°28′ NH3 107°18′ H2O 105° CO2 180° 直线形 V形（角形） 正四面体形 三角锥形 2. 意义 多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。键角是描述分子结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关 。 1.3共价键的参数-键角 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′。 【思考】如图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？ 1.3共价键的参数-键角 【问题】尝试根据分子的空间结构填写键角 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 NH3 V形(角形) NH3 直线形 CO2、CS2、CH≡CH 180° 105° 107°18′ 120° 109°28′ 1.3共价键的参数-键角 键能 键长 共价键的稳定性 一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。 键角 分子的空间结构 决定分子的性质 键参数 决定 决定 课堂小结 436.0 242.7 431.8×2 436.0 193.7 366×2 ΔH 436.0+242.7－431.8×2 436.0+193.7－366×2 =－184.9(kJ/mol) =－102.3(kJ/mol) 说明2 mol HBr分解需要吸收的能量比2 mol HCl低,故HBr更易分解 1molH2分别与1molCl2、1molBr2(蒸气)反应，分别生成2molHCl和2molHBr，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算结果说明氯化氢和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？ H2 + Cl2 == 2HCl H2 + Br2 == 2HBr $