键参数—键能、键长与键角课件-高二化学人教版(2019)选择性必修2
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B.键长越短，键能越大
C.成键所用的电子数越少，键能越小
D.成键时电子对越偏移，键能越大
课堂练习4.有关化学键的键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键
键能/
(kJ·mol－1)
C—C N—N O—O O==O O—H S—H Se—H N—H As—H
347.7
193
142
497.3 462.8 363.5
通过计算1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时，放出184.9 kJ的热
量；1 mol H2与1 mol Br2(蒸气)反应生成2 mol HBr时,放出102.3 kJ的热
量。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。
(2)N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强,从键能的角度应如何理解这一化学
课堂练习3.下表是从实验中测得的不同物质中的键长和键能数据：
O—O
2－
O2
－
O2
O2
键长/(10－12 m)
149
128
121
112
键能/(kJ·mol－1)
x
y
a＝494
b＝628
其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导键能大小的顺序是
b>a>y>x，该规律性是（ B
）
A.成键时，电子数越多，键能越大
—
≡
—
≡
193
946
197
489
从能量角度看，氮以 、而白磷以 （结构式可表示为
）形式
存在的原因是：______________
1molN≡N 键能大于3molN-N键能之和，而1molP≡P键能小于3molP-P键能
之和，键能越大物质越稳定，故氮以N2>
/m
<
形式存在，而白磷以P4形式存在
347.7
615
812
351
745
193
418
946
N＝O
O－O
O＝O
C－H
N－H
O－H
H－F
H－Cl
H－Br
H－I
H－H
607
142
497.3
413.4
390.8
462.8
568
431.8
366
298.7
436.0
观察P37表2-1共价键的键能，你能发现
哪些规律？
表2-1某些共价键的键能（kJ·mol－1）
__________________________________________________________。
三、键角
1、概念
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角
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。
键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得
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。
【思考与讨论】 课本P38
（1）计算，1 mol H2分别跟1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸气)反应，分别形成
2 mol HCl和2 mol HBr，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结果
说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？
的空间结构和稳定性？
共价键的三个键参数——键能、键长与键角
一、键能
1.概念：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。
3.条件：键能通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值。
4.数据： 键能可以通过实验测定，更多却是推算获得的。
结论：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
越大。
②成键原子相同时，键长：
单键键长＞双键键长＞三键键长
5、键长判断方法
①根据原子半径判断：
其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。如键长：
H－I > H－Cl>H－F；Br－Br>Cl－Cl>F－F；Si－Si>Si－C>C－C。
②根据共用电子对数目判断:
对于相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子间形成双键、三键时，
H—Cl
127.4
431.8
1 000
H—Br
141.4
366
600
H—I
160.9
298.7
300
数据表明：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。
6、键长、键能与分子化学性质的关系：
键长是衡量共价键强弱的另一重要参数。一般来说，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。
如分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。
(3)判断化学反应中的能量变化
∆H＝∑E(反应物键能)－∑E (生成物键能
)
ΔH<0时，放热反应；ΔH>0时，吸热反应
课堂练习1.根据下表中的H—X键的键能回答下列问题：
共价键
H—F H—Cl
键能/kJ·mol－1
568
431.8
H—Br
H—I
366
298.7
【问题引入】 1.分析下表：1000℃时，卤化氢分解率，你能得出什么结论？
结论：HCl、HBr、 HI越来越易分解
卤化氢
HCl
HBr
HI
分解的百分数/%
0.0014
0.5
33
说明：①卤化氢的热稳定性大小为：
HCl＞HBr ＞ HI
②H-Cl、H-Br、H-I中的 σ键牢固。
2.共价键的强弱用什么来衡量？我们如何用化学语言来描述不同分子
虽然氮气和乙烯、乙炔分子中均存在π键,但是氮气分子中的π键的键能大于
σ键的键能难以断裂，而乙烯、乙炔分子中的π键小于σ键的键能容易断裂，
故氮气化学性质稳定,而乙烯、乙炔化学性质活泼。
6.键能的应用
(1)判断共价键的稳定性
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。
5.键能规律：
①相同原子间的键能：单键＜双键＜三键
②碳碳双键键能小于碳碳单键键能的两倍，
碳碳叁键小于碳碳单键的三倍：
碳碳键：σ键键能 ＞ π键键能
③氮氮双键键能大于氮氮单键键能的两倍，
氮氮叁键大于氮氮单键的三倍：
氮氮键：σ键键能 ＜ π键键能
【思考与交流】 为什么氮气化学性质稳定,而乙烯、乙炔化学性质活泼？
(3)通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？
键长越小,键能越大,分子的化学性质越不活泼。
由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，键长变短，故
单键键长>双键键长>三键键长。如键长：C－C > C=C > C≡C。
课堂练习3.根据下表中的HCl、HBr和HI的键长、键能的数据和热分解温度，
分析键长、键能与分子化学性质的关系。
键
键长/pm 键能/(kJ·mol－1)
HX的热分解温度/℃
二、键长
1、概念：构成化学键的两个原子的核间距。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。
2、单位： pm（1 pm＝10-12 m）
3、键长大小：
原子半径决定共价键的键长。原子半径越小，共价键的键长越短。
4、共价键键长规律：
①同种类型的共价键，成键
原子的原子半径越大，键长
易
减弱
分解。
，即HF
课堂练习2.（2021·河北卷节选） <
<
>
m
>晶体具有优异的非线性光学性能。
/m
我国科学工作者制备的超大 <
<
>
m
>晶体已应用于大功率固体激光器，填补
/m
了国家战略空白。已知有关氮、磷的单键和三键的键能 <
> ⋅ − <
m
>如表：
/m
平均值，表2-1中的C—H键能是更多分子中的C—H键能的平均值。
表2-1 某些共价键的键能（kJ·mol－1）
该表中的C—H键能是更多分子
键
键能
键
键能
中的C—H键能的平均值。
F－F
157
N－O
176
Cl－Cl
Br－Br
I－I
C－C
C=C
C≡C
C－O
C＝O
N－N
N＝N
N≡N
242.7
193.7
152.7
2.1.2
键参数—键能、键长与键角
教学目标
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。
教 学 重点
用键能、键长和键角等键参数解释物质的某些性质。
①若使2 mol H-Cl键断裂为气态原子的能量变化是 吸收863.6kJ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
分子很稳定，最
，说明四种分子的稳定性依次
难 分解，HI分子最不稳定，
事实?
N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强,其原因是N≡N键、O=O键、F—F键的键
能依次为946 kJ·mol-1、497.3 kJ·mol-1、157 kJ·mol-1,键能越来越小,
共价键越来越容易断裂。而N-H、O-H、F-H键的键能依次为390.8kJ·mol-1、
462.8kJ·mol-1、568kJ·mol-1键能越来越大，共价键越来越容易生成。
276
390.8
247
O、S、Se同一主族，
(1)O—H、S—H、Se—H的键能逐渐减小，原因是___________________
原子半径递增，O—H、S—H、Se—H的键长递增，因而键能递减。
___________________________________________________________
【思考与交流】 为什么F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律？
某些共价键Байду номын сангаас键能和键长
键
键能
（kJ·mol-1）
键长
pm
原子半径
pm
F-F
157
141
64
Cl-Cl
242.7
198
99
Br-Br
193.7
228
114
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。
解：对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)
ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－2×431.8 kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1。
对于反应H2(g)＋Br2(g) ===2HBr(g)
ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋193.7 kJ·mol－1－2×366 kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1。
(2)有机物是以碳骨架为基础的化合物，即碳原子间易形成C—C长链，
而氮原子与氮原子间，氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链，
C—C的键能较大，较稳定，易形成C—C长链，
原因是____________________________________________________
而N—N、O—O的键能小，易断裂，很难形成N—N、O—O长链
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。
分子立体构型
键角
正四面体
109°28′
平面型
120°
三角锥型
107°
V型（或角型） 105°
直线型
180°
实例
甲烷、四氯化碳
苯、乙烯
氨气
水分子
二氧化碳、乙炔
CH4
苯
NH3
H2O
CO2
【课堂小结】
键参数对分子性质的影响
C.成键所用的电子数越少，键能越小
D.成键时电子对越偏移，键能越大
课堂练习4.有关化学键的键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键
键能/
(kJ·mol－1)
C—C N—N O—O O==O O—H S—H Se—H N—H As—H
347.7
193
142
497.3 462.8 363.5
通过计算1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时，放出184.9 kJ的热
量；1 mol H2与1 mol Br2(蒸气)反应生成2 mol HBr时,放出102.3 kJ的热
量。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。
(2)N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强,从键能的角度应如何理解这一化学
课堂练习3.下表是从实验中测得的不同物质中的键长和键能数据：
O—O
2－
O2
－
O2
O2
键长/(10－12 m)
149
128
121
112
键能/(kJ·mol－1)
x
y
a＝494
b＝628
其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导键能大小的顺序是
b>a>y>x，该规律性是（ B
）
A.成键时，电子数越多，键能越大
—
≡
—
≡
193
946
197
489
从能量角度看，氮以 、而白磷以 （结构式可表示为
）形式
存在的原因是：______________
1molN≡N 键能大于3molN-N键能之和，而1molP≡P键能小于3molP-P键能
之和，键能越大物质越稳定，故氮以N2>
/m
<
形式存在，而白磷以P4形式存在
347.7
615
812
351
745
193
418
946
N＝O
O－O
O＝O
C－H
N－H
O－H
H－F
H－Cl
H－Br
H－I
H－H
607
142
497.3
413.4
390.8
462.8
568
431.8
366
298.7
436.0
观察P37表2-1共价键的键能，你能发现
哪些规律？
表2-1某些共价键的键能（kJ·mol－1）
__________________________________________________________。
三、键角
1、概念
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角
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。
键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得
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。
【思考与讨论】 课本P38
（1）计算，1 mol H2分别跟1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸气)反应，分别形成
2 mol HCl和2 mol HBr，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结果
说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？
的空间结构和稳定性？
共价键的三个键参数——键能、键长与键角
一、键能
1.概念：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。
3.条件：键能通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值。
4.数据： 键能可以通过实验测定，更多却是推算获得的。
结论：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
越大。
②成键原子相同时，键长：
单键键长＞双键键长＞三键键长
5、键长判断方法
①根据原子半径判断：
其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。如键长：
H－I > H－Cl>H－F；Br－Br>Cl－Cl>F－F；Si－Si>Si－C>C－C。
②根据共用电子对数目判断:
对于相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子间形成双键、三键时，
H—Cl
127.4
431.8
1 000
H—Br
141.4
366
600
H—I
160.9
298.7
300
数据表明：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。
6、键长、键能与分子化学性质的关系：
键长是衡量共价键强弱的另一重要参数。一般来说，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。
如分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。
(3)判断化学反应中的能量变化
∆H＝∑E(反应物键能)－∑E (生成物键能
)
ΔH<0时，放热反应；ΔH>0时，吸热反应
课堂练习1.根据下表中的H—X键的键能回答下列问题：
共价键
H—F H—Cl
键能/kJ·mol－1
568
431.8
H—Br
H—I
366
298.7
【问题引入】 1.分析下表：1000℃时，卤化氢分解率，你能得出什么结论？
结论：HCl、HBr、 HI越来越易分解
卤化氢
HCl
HBr
HI
分解的百分数/%
0.0014
0.5
33
说明：①卤化氢的热稳定性大小为：
HCl＞HBr ＞ HI
②H-Cl、H-Br、H-I中的 σ键牢固。
2.共价键的强弱用什么来衡量？我们如何用化学语言来描述不同分子
虽然氮气和乙烯、乙炔分子中均存在π键,但是氮气分子中的π键的键能大于
σ键的键能难以断裂，而乙烯、乙炔分子中的π键小于σ键的键能容易断裂，
故氮气化学性质稳定,而乙烯、乙炔化学性质活泼。
6.键能的应用
(1)判断共价键的稳定性
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。
5.键能规律：
①相同原子间的键能：单键＜双键＜三键
②碳碳双键键能小于碳碳单键键能的两倍，
碳碳叁键小于碳碳单键的三倍：
碳碳键：σ键键能 ＞ π键键能
③氮氮双键键能大于氮氮单键键能的两倍，
氮氮叁键大于氮氮单键的三倍：
氮氮键：σ键键能 ＜ π键键能
【思考与交流】 为什么氮气化学性质稳定,而乙烯、乙炔化学性质活泼？
(3)通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？
键长越小,键能越大,分子的化学性质越不活泼。
由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，键长变短，故
单键键长>双键键长>三键键长。如键长：C－C > C=C > C≡C。
课堂练习3.根据下表中的HCl、HBr和HI的键长、键能的数据和热分解温度，
分析键长、键能与分子化学性质的关系。
键
键长/pm 键能/(kJ·mol－1)
HX的热分解温度/℃
二、键长
1、概念：构成化学键的两个原子的核间距。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。
2、单位： pm（1 pm＝10-12 m）
3、键长大小：
原子半径决定共价键的键长。原子半径越小，共价键的键长越短。
4、共价键键长规律：
①同种类型的共价键，成键
原子的原子半径越大，键长
易
减弱
分解。
，即HF
课堂练习2.（2021·河北卷节选） <
<
>
m
>晶体具有优异的非线性光学性能。
/m
我国科学工作者制备的超大 <
<
>
m
>晶体已应用于大功率固体激光器，填补
/m
了国家战略空白。已知有关氮、磷的单键和三键的键能 <
> ⋅ − <
m
>如表：
/m
平均值，表2-1中的C—H键能是更多分子中的C—H键能的平均值。
表2-1 某些共价键的键能（kJ·mol－1）
该表中的C—H键能是更多分子
键
键能
键
键能
中的C—H键能的平均值。
F－F
157
N－O
176
Cl－Cl
Br－Br
I－I
C－C
C=C
C≡C
C－O
C＝O
N－N
N＝N
N≡N
242.7
193.7
152.7
2.1.2
键参数—键能、键长与键角
教学目标
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。
教 学 重点
用键能、键长和键角等键参数解释物质的某些性质。
①若使2 mol H-Cl键断裂为气态原子的能量变化是 吸收863.6kJ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
分子很稳定，最
，说明四种分子的稳定性依次
难 分解，HI分子最不稳定，
事实?
N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强,其原因是N≡N键、O=O键、F—F键的键
能依次为946 kJ·mol-1、497.3 kJ·mol-1、157 kJ·mol-1,键能越来越小,
共价键越来越容易断裂。而N-H、O-H、F-H键的键能依次为390.8kJ·mol-1、
462.8kJ·mol-1、568kJ·mol-1键能越来越大，共价键越来越容易生成。
276
390.8
247
O、S、Se同一主族，
(1)O—H、S—H、Se—H的键能逐渐减小，原因是___________________
原子半径递增，O—H、S—H、Se—H的键长递增，因而键能递减。
___________________________________________________________
【思考与交流】 为什么F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律？
某些共价键Байду номын сангаас键能和键长
键
键能
（kJ·mol-1）
键长
pm
原子半径
pm
F-F
157
141
64
Cl-Cl
242.7
198
99
Br-Br
193.7
228
114
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。
解：对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)
ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－2×431.8 kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1。
对于反应H2(g)＋Br2(g) ===2HBr(g)
ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋193.7 kJ·mol－1－2×366 kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1。
(2)有机物是以碳骨架为基础的化合物，即碳原子间易形成C—C长链，
而氮原子与氮原子间，氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链，
C—C的键能较大，较稳定，易形成C—C长链，
原因是____________________________________________________
而N—N、O—O的键能小，易断裂，很难形成N—N、O—O长链
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。
分子立体构型
键角
正四面体
109°28′
平面型
120°
三角锥型
107°
V型（或角型） 105°
直线型
180°
实例
甲烷、四氯化碳
苯、乙烯
氨气
水分子
二氧化碳、乙炔
CH4
苯
NH3
H2O
CO2
【课堂小结】
键参数对分子性质的影响