键参数——键能、键长与键角课件2021-2022学年高二下学期化学人教版(2019)选择性必修2

【深化拓展】 共价键键参数的应用 (1)键能的应用 ①表示共价键的强弱。 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。 化学反应的实质
在化学反应中,断裂旧化学键吸收能量,形成新化学键释放能量,因此反应 焓变与键能的关系为ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和。ΔH<0时,为 放热反应;ΔH>0时,为吸热反应。
它们的键角是否相同,为什么? 提示 不同,白磷分子中的键角是指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'。
【微思考2】根据元素周期律可知,NH3的稳定性强于PH3,你能利用键参数 进行解释吗? 提示 N原子的半径比P原子的半径小,故键长N—H比P—H小,则N—H的键 能比P—H的键能大,N—H更难被破坏,NH3更稳定。
键长/pm 154 133 120 109
H—Cl H—Br 431.8 366
N—H N=O 390.8 607 101
H—I 298.7
O—O 142
H—O 462.8
96 O=O 497.3
分析比较回答下列问题: (1)根据元素周期律可知,HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱,请利用键 参数加以解释。 提示 键长H—F<H—Cl<H—Br<H—I;键能H—F>H—Cl>H—Br>H—I,故 HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱。 (2)一般来说,键长越短,键能越大。但F—F键长比Cl—Cl键长小,而F—F键 能却比Cl—Cl键能小,为什么? 提示 氟原子的半径小导致F—F键长小,由于键长小,两个氟原子形成共价 键时,原子核之间的距离较小,两原子核之间排斥力较大,导致F—F键能不 大,F2的稳定性较差,容易与其他物质发生反应。
298.7
(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧,放出热量 184.9 kJ。
(2)在一定条件下,1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应,放出热量由多到 少的顺序是 a (填字母)。
a.Cl2>Br2>I2
b.I2>Br2>Cl2
c.Br2>I2>Cl2
预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热 多 (填“多”或“少”)。
变式训练1关于键长、键能和键角,下列说法不正确的是( C ) 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
变式训练2下列说法正确的是( D ) A.分子中键能越大,表示分子拥有的能量越高,共价键越难断裂 B.分子中键长越大,表示成键原子轨道重叠越多,键越牢固 C.形成化学键的过程是一个吸收能量的过程 D.形成化学键的过程是一个放出能量的过程
素养初探
【知识铺垫】 1.甲烷分子为正四面体结构,键角是109°28'。 2.F、Cl、Br、I原子半径逐渐增大,F2、Cl2、Br2、I2与氢气反应越来 越难,HF、HI、HBr、HI的稳定性逐渐减弱。
【自主梳理】
键参数的概念、影响和特点
类型 概念
影响
特点
键能
气态分子中1 mol化学键 解离成气态原子所吸收的能量
素养提升 新知 键参数对物质性质的影响 【问题探究】
已知部分键能、键长数据如下表所示:
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I
键能
(kJ·mol-1) 242.7 193.7 152.7
H—F 568
键长/pm 198 228 267 共价键 C—C C=C C≡C C—H
键能
(kJ·mol-1) 347.7 615 812 413.4
素养脉络
素养巩固
1.可以反映共价键强弱的物理量是( B )
A.键角
B.键能、键长
C.键能、键长、键角
D.键长、键角
2.从键长的角度判断,下列共价键中最稳定的是( A )
A.H—F
B.N—H
C.C—H
D.S—H
3.N—H的键能的含义是( C ) 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所吸收的热量
决定分子的极性
(4)几种常见分子的结构式、键角及空间结构
化学式
结构式
键角
CO2
180°
NH3
107°
H2O
105°
空间结构 直线形
三角锥形
V形
化学式 BF3
结构式
键角 120°
空间结构 平面三角形
CH4
109°28'
正四面体形
【素能应用】
例 有关碳和硅的共价键键能如下表所示:
共价键 C—C C—H C—O
。
答案 (1)CH4比SiH4稳定 (2)C—C和C—H键能较大,所形成的烷烃较稳定,而硅烷中Si—Si和Si—H的 键能较小,易断裂,导致长链硅烷难以生成 (3)C—H的键能大于C—O,C—H比C—O稳定,而Si—H的键能却远小于Si— O,所以Si—H不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O
规律总结 共价键强弱的判断方法 (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。
(2)键长的应用 ①键长越小,一般键能越大,共价键越稳定,含该共价键的分子越稳定。 ②键长的比较方法。 a.根据成键原子的原子半径比较。同类型的共价键,成键原子的原子半径越 小,键长越小。 b.根据共用电子对数比较,相同的两个原子间形成共价键时,单键键长>双键 键长>三键键长。 (3)键角的应用 ①键长和键角决定分子的空间结构。 ②常见分子中的键角与分子空间结构。
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
素养目标
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。
衡量共价键 强弱
键能越大,键越稳定
键长 构成共价键的两个原子之间的 衡量共价键 键长越小,键能越大,键
核间距
强弱
越稳定
键角 多原子分子中两个相邻共价键 描述分子空 表明共价键有的空间结构
注:键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。
【微思考1】如图,白磷和甲烷均为正四面体结构。
D.形成1个N—H所放出的热量
4.下列事实不能用键能的大小来解释的是( B )
A.N2的化学性质很稳定 B.稀有气体一般难发生反应 C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱 D.F2比O2更容易与H2反应
(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? 提示 从表中的数据可知,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。
(4)下列有关推断是否正确? ①同种元素形成的共价键的稳定性:三键>双键>单键。 ②同种元素形成的双键键能一定小于单键键能的2倍。 ③键长越小,键能一定越大。 ④氢化物的键能越大,其稳定性一定越强。 提示 由碳碳键的数据知①正确;由O—O、O=O的键能知,②错误;C—H的 键长大于N—H的键长,但是N—H的键能反而较小,③错误;由C—H、N—H 的键能可知,C—H的键能较大,而CH4稳定性比NH3弱,④错误。
键能
(kJ·mol-1) 347.7 413.4
351
Si—Si 226
Si—H 318
Si—O 452
简要分析和解释下列有关事实。
(1)比较通常条件下,CH4和SiH4的稳定性强弱:
。
(2)硅与碳同族,硅元素也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如
烷烃多,原因是
。
(3)SiH4的稳定性小于CH4,硅更易生成氧化物,原因是
1.判断下列说法的正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)键角是描述分子空间结构的重要参数( √ ) (2)键长是成键两原子半径的和( × ) (3)C=C的键能等于C—C键能的2倍( × ) (4)键长越小,键能一定越大,分子就一定越稳定( × ) (5)因为O—H的键能小于H—F的键能,所以O2、F2与H2反应的能力依次减 弱( × )
2.共价键①N≡N ②H—F ③H—O
小的顺序正确的是( A )
A.①②③④⑤
B.⑤④③②①
C.①⑤④③②
D.②③④⑤①
④N—H
⑤P—H中,键能由大到
3.某些化学键的键能(kJ·mol-1)如下表所示。
化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I
H—Cl H—Br H—I
键能 436
242.7 193.7 152.7 431.8 366