【配套K12】化学新导学笔记人教选修三讲义：第二章 第一节 共价键 第2课时

第2课时共价键的键参数与等电子原理[学习目标定位] 1.知道键能、键长、键角等键参数的概念，能用键参数说明简单分子的某些性质。

2.知道等电子原理的含义，学会等电子体的判断和应用。

一、共价键参数1.键能(1)概念：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。

键能的单位是kJ·mol－1。

如：形成1 mol H—H键释放的最低能量为436.0 kJ，即H—H键的键能为436.0 kJ·mol－1。

(2)应用：①若使2 mol H—Cl键断裂为气态原子，则发生的能量变化是吸收863.6 kJ的能量。

②表中共价键最难断裂的是H—F，最易断裂的是H—I。

③由表中键能大小数据说明键能与分子稳定性的关系：HF、HCl、HBr、HI的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即最稳定的是HF，最不稳定的是HI。

2.键长(1)概念：形成共价键的两个原子之间的核间距，因此原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。

(2)应用：共价键的键长越短，往往键能越大，这表明共价键越稳定，反之亦然。

3.键角(1)概念：在多原子分子中，两个共价键之间的夹角。

(2)应用：在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角决定着共价分子的立体构型。

(3)试根据立体构型填写下列分子的键角例1N—H键键能的含义是()A.由N和H形成1 mol NH3所放出的能量B.把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的热量C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的热量D.形成1个N—H键所放出的热量【考点】共价键的键参数【题点】键能、键长和键角的概念答案 C解析N—H键的键能是指形成1 mol N—H键放出的能量或拆开1 mol N—H键所吸收的能量，不是指形成1个N—H 键释放的能量。

1 mol NH3中含有3 mol N—H键，拆开1 mol NH3或形成1 mol NH3吸收或放出的能量应是1 mol N—H键键能的3倍。

例2下列分子中的键角最大的是()A.CO2B.NH3C.H2OD.CH2==CH2【考点】共价键的键参数【题点】键角与分子的立体构型答案 A解析CO2为直线形分子，键角为180°；NH3为三角锥形结构，键角为107°；H2O分子立体构型为V形，键角为105°；CH2==CH2为平面结构，键角为120°，故键角最大的是CO2，A正确。

例3实验测得四种结构相似的单质分子的键能、键长的数据如下：已知D2分子的稳定性大于A2，则a>______；d>________；比较a、c的大小__________；比较b、d的大小__________。

【考点】共价键的键参数【题点】键长、键能与分子稳定性的关系答案 1.98193a<c b>d解析结构相似的单质分子中，键长越短，键能越大，分子越稳定。

二、等电子原理1.比较N2和CO的结构、性质，填写下表空格：2.分析比较N2和CO的结构和性质，得出的结论是CO分子和N2分子具有相同的原子总数、相同的价电子数，其性质相近。

3.等电子原理是指原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质(主要是物理性质)是相近的。

满足等电子原理的分子互称为等电子体。

常见的等电子体例41919年，Langmuir提出等电子原理：原子总数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。

等电子体的结构相似、物理性质相近。

(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是________和________；________和__________。

(2)此后，等电子原理又有所发展。

例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子总数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。

在短周期元素组成的物质中，与NO－2互为等电子体的分子有________、________。

答案(1)N2CO CO2N2O(2)SO2O3解析(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如：N2与CO电子总数均为14，CO2与N2O电子总数均为22。

(2)依题意，只要原子总数相同，价电子总数也相同，即可互称为等电子体，NO－2为三原子，其价电子总数为(5＋6×2＋1)＝18，SO2、O3也为三原子，价电子总数均为6×3＝18。

1.共价键的三个键参数，键长、键能可用来判断共价键的稳定性，键角可用于判断分子的立体构型。

2.等电子体原子总数相同，价电子总数相同，但组成原子的核外电子总数不一定相同。

1.下列说法不正确的是()A.键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂B.成键的两原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定C.破坏化学键时消耗能量，而形成化学键时释放能量D.键能、键长只能定性地分析化学键的强弱【考点】共价键的键参数【题点】键长、键能与共价键及分子稳定性的关系答案 A解析键能越大，断开该键所需的能量越多，化学键越牢固，性质越稳定，故A错误；B、C、D均正确。

2.下列说法中能说明BF3分子中的4个原子位于同一平面的是()A.任意两个B—F键间的夹角相等B.3个B—F键键能相等C.3个B—F键键长相等D.任意两个B—F键间的夹角为120°【考点】共价键的键参数【题点】键角与分子的立体构型答案 D解析键参数中，键能和键长是用于判断共价键稳定性的依据，而键角是判断分子立体构型的依据。

任意两个B—F键间的夹角均为120°时，正好构成一个以B原子为中心的平面结构，因此4个原子共平面。

3.下列物质属于等电子体的一组是()A.CH4和NH＋4B.B3H6N3和C8H8C.F－和MgD.H2O和CH4【考点】等电子原理【题点】等电子体的书写和判断答案 A解析等电子体要具备两个条件：一是微粒的原子总数相同，二是微粒的价电子总数相同。

分析可知A项正确，C项中F－和Mg的价电子总数不同，B、D项中的原子总数不相同。

4.已知CN－与N2互为等电子体，可推算出HCN分子中σ键与π键的数目之比为()A.1∶3B.2∶1C.1∶1D.1∶2答案 C解析CN－与N2互为等电子体，二者结构相似，C原子与N原子之间形成三键，则HCN分子的结构式为H—C≡N，三键中含有1个σ键、2个π键，单键属于σ键，故HCN分子中σ键与π键的数目之比为2∶2＝1∶1。

5.碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：回答下列问题：(1)通常条件下，比较CH4和SiH4的稳定性强弱：______________________________。

(2)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(3)SiH4比CH4更易生成氧化物的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

【考点】共价键的键参数【题点】键长、键能与共价键及分子稳定性的关系答案(1)CH4比SiH4稳定(2)C—C键和C—H键的键能较高，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成(3)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定，而Si—H键的键能却远小于Si—O 键的键能，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键[对点训练]题组一共价键参数及其应用1.下列叙述中的距离属于键长的是()A.氨分子中两个氢原子间的距离B.氯分子中两个氯原子间的距离C.金刚石中任意两个相邻的碳原子核间的距离D.氯化钠中相邻的氯离子和钠离子核间的距离【考点】共价键的键参数【题点】键能、键长和键角的概念答案 C解析键长是指形成共价键的两个原子核间的距离，仅仅说成是原子间的距离是错误的。

A 项，NH3分子中的两个H原子间不存在化学键，错误；B项，未指出是核间距离，错误；C 项，金刚石中只要两个碳原子相邻，它们之间就有共价键，正确；D项，NaCl中的阴、阳离子之间形成离子键，没有键长。

2.关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是()A.键角是描述分子立体构型的重要参数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，键长越长，共价化合物越稳定D.键角的大小与键长、键能的大小无关【考点】共价键的键参数【题点】共价键参数的综合答案 C解析键能越大，键长越短，共价化合物越稳定。

3.下列说法正确的是()A.键角决定了分子的结构B.共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定C.CH4、CCl4中的键长相等，键角不同D.C==C键的键能是C—C键的键能的两倍【考点】共价键的键参数【题点】共价键参数的综合答案 B解析分子结构是由键角和键长共同决定的，A项错误；CH4、CCl4分子均为正四面体，它们的键角相同，键长不等，C项错误；C==C双键由一个σ键和一个π键构成，通常而言，σ键的键能大于π键的键能，故C==C键的键能应小于C—C键的键能的两倍，D项错误。

4.从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据如下：其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>x；该规律性是()A.成键的电子数越多，键能越大B.键长越长，键能越小C.成键所用的电子数越少，键能越大D.成键时电子对越偏移，键能越大【考点】共价键的键参数【题点】键长、键能与共价键及分子稳定性的关系答案 B解析共用一对共用电子对形成一个共价键，所以成键电子数越多，共价键数越多，但键能不一定大，A错误；键长越长，说明轨道的重合程度越小，越容易断裂，键能越小，B正确；成键电子数越多，键能越大，C错误；电子对越偏移说明极性越大，和键能没有必然关系，D错误。

题组二键能与反应热的相互计算5.已知N2＋O2===2NO为吸热反应，ΔH＝＋180 kJ·mol－1，其中N≡N、O==O键的键能分别为946 kJ·mol－1、498 kJ·mol－1，则N—O键的键能为()A.1 264 kJ·mol－1B.632 kJ·mol－1C.316 kJ·mol－1D.1 624 kJ·mol－1【考点】共价键的键参数【题点】键能与反应热相互换算答案 B解析180 kJ·mol－1＝946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2E(N—O)，所以E(N—O)＝632 kJ·mol－1。