新课标高中化学选修3第一节共价键的键参数

第

2课时共价键的键参数

学业要求素养对接

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。微观探析：用键参数说明简单分子的某些性质。

[知识梳理]

1. 键参数概念和特点

概念特点

键能气态基态原子形成1 mol化学键释

放的最低能量

键能越大，键越稳定

键长形成共价键的两个原子之间的核间

距

键长越短，键能越大，键越稳定

键角分子内两个共价键之间的夹角表明共价键有方向性，决定分子的

立体结构

2. 键参数对物质性质的影响

【自主思考】

1.试从键长和键能的角度分析卤素氢化物稳定性逐渐减弱的原因。

提示卤素原子从F到I原子半径逐渐增大，分别与H原子形成共价键时，按H—F、H—Cl、H—Br、H—I，键长逐渐增长，键能逐渐减小，故分子的稳定性逐渐减弱。

2.是否原子半径越小、键长越短，键能越大，分子就越稳定？

提示不一定，电负性大的双原子分子，键长较短的键能不一定大。如F2中氟原子的半径很小，因此键长比较短，而两个氟原子形成共价键时，核间距离很小，排斥力很大，即其键能不大，因此F2的稳定性差。

[自我检测]

1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。

(1)键长越短，键能一定越大。()

(2)等电子体并不都是电中性的。()

(3)双原子分子中化学键键能越大，分子越牢固。()

(4)双原子分子中化学键键长越长，分子越牢固。()

(5)双原子分子中化学键键角越大，分子越牢固。()

(6)同一分子中，σ键与π键的原子轨道重叠程度一样多，只是重叠的方向不同。()

答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)×

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，键长越长，共价化合物越稳定

D.键角的大小与键能的大小无关

解析键长越短，键能越大，共价键越稳定。

答案 C

3.HBr气体的热分解温度比HI气体的热分解温度高的原因是()

A.HBr分子中的键长比HI分子中的键长短，键能大

B.HBr分子中的键长比HI分子中的键长长，键能小

C.HBr的相对分子质量比HI的相对分子质量小

D.HBr分子间作用力比HI分子间作用力大

解析HBr和HI均是共价化合物，含有共价键。由于HBr分子中的键长比HI分子中的键长短，键能大，破坏共价键消耗的能量多，所以HBr气体的热分解温度比HI气体的热分解温度高。

答案 A

学习任务共价键参数与分子的性质

【合作交流】

键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键长和键角是描述分子立体构型的参数。

一般来说，如果知道分子中的键长和键角，这个分子的几何构型就确定了。如NH3分子的H—N—H键角是107°，N—H的键长是101 pm，就可以断定NH3分子是三角锥形分子，如图

1.根据元素周期律可知NH3的稳定性强于PH3，你能利用键参数加以解释吗？

提示键长：N—H＜P—H，键能：N—H＞P—H，因此NH3更稳定。

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事实？提示由教材表2－1中键能的数值可知：H—F>H—O>H—N，而键长：H—F＜H—O＜H—N，说明分子的稳定性：HF＞H2O＞NH3，所以N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。

3.一般来说，键长越短，键能越大。但为什么F—F键键长短，键能小？

提示氟原子的半径很小，因此其键长短，而由于键长短，两个氟原子形成共价键时，原子核之间的距离很近，排斥力很大，因此键能不大，F2的稳定性差，很容易与其他物质反应。

【点拨提升】

1.共价键参数的应用

(1)键能的应用

①表示共价键的强弱

键能越大，断开化学键时需要的能量越多，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判断化学反应的能量变化

在化学反应中，旧化学键断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，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。

(2)键长的应用

①一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子越稳定。

②键长的比较方法

a.根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。

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构型

②常见分子的键角与分子空间构型

化学式结构式键角空间构型

CO2180°直线形

NH3107°三角锥形

H2O 105°V形

BF3120°平面三角形

CH4109°28′正四面体形

2.共价键强弱的判断

(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，共用电子对数越多，则共价键越牢固，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：共价键的键长越短，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，形成的共价键越稳定。

特别提醒由分子构成的物质，其熔、沸点与共价键的键能和键长无关。而分子的稳定性，由键长和键能共同决定。

【例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

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。

答案 A

(1)通过键长、键角可以判断分子的几何构型及多原子分子的极性，一般呈中心对称的分子为非极性分子。

(2)键长不是成键两原子半径的和，而是小于其半径和。

【变式训练】

1.三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子空间构型理由的叙述，正确的是()

A.PCl3分子中P—Cl三个共价键的键长、键角都相等

B.PCl3分子中P—Cl三个共价键键能、键角均相等

C.PCl3分子中的P—Cl键属于极性共价键

D.PCl3分子中P—Cl键的三个键角都是100.1 °，键长相等

解析PCl3分子是由P—Cl极性键构成的极性分子，其结构类似于NH3。

答案 D

2.下列有关化学键知识的比较肯定错误的是()

A.键能：C—N＜C===N＜C≡N

B.键长：I—I＞Br—Br＞Cl—Cl

C.分子中的键角：H2O＞CO2

D.相同元素原子间形成的共价键键能：σ键＞π键