第二章 第一节 第2课时 共价键的键参数 等电子原理

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__决定共 价键的键长，_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__，表明共价键越_稳__定__， 反之亦然。 3.键角 (1)概念：在原子数超过2的分子中，_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， 因此键角影响着共价分子的_立__体__结__构__。
√C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的能量
D.形成1个N—H键所放出的ห้องสมุดไป่ตู้量
解析 N—H键的键能是形成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中的N—H键或形成1 mol NH3中的N—H键 吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。
解析 电子数由多到少的顺序为 O22－＞O－ 2 ＞O2＞O＋ 2 ，键长由长到短的顺序 为 O22－＞O－2 ＞O2＞O＋ 2 ，键能由大到小的顺序为 O＋ 2 ＞O2＞O－2 ＞O22－。综合三 者之间关系可得出电子总数与键能、键长之间的关系为键长越长，键能越 小，电子数越多。
归纳总结
键参数与分子结构和性质的关系
解析 根据等电子体的概念及常见等电子体即可回答问题。
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课时对点练
对点训练
题组一 共价键的键参数及应用 1.已知1 mol气态基态氢原子完全结合形成氢气时，释放的最低能量为 218 kJ·mol－1，下列说法正确的是 A.H—H键的键能为218 kJ·mol－1
√B.H—H键的键能为436 kJ·mol－1
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2.(2020·成都质检)下列分子或离子中键角由大到小的排列顺序是
①SO2 ②NH3 ③H2O ④CH4 ⑤CO2
A.⑤④①②③
√B.⑤①④②③
C.④①②⑤③
D.③②④①⑤
解析 ①SO2分子为V形结构，键角为120°； ②NH3为三角锥形结构，键角为107°； ③H2O为V形结构，键角为105°； ④CH4为正四面体结构，键角为109°28′； ⑤CO2为直线形结构，键角为180°。 所以键角的大小顺序为CO2＞SO2＞CH4＞NH3＞H2O，所以B正确。
第2课时 共价键的键参数 等电子原理
核心素养发展目标
宏观辨识与微观探析： 1.通过对键能、键长、键角等概念的学习，能根据物质微观结构预测
物质在特定条件下可能具有的性质。 2.通过对等电子体概念的学习，学会等电子体的判断，并能从等电子
体的角度理解物质某些性质相似的原因。
一、共价键的键参数
内
容
二、等电子原理
C.1 mol气态氢原子的能量低于0.5 mol H2的能量 D.1 mol H2完全分解至少需要218 kJ的能量
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解析 键能是气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。1 mol气 态基态氢原子只能形成0.5 mol H—H键，故A、D项错误，B项正确； 由能量守恒定律及键能的定义可知，C项错误。
A.CH4和H3O＋ C.O3和CO2
B.NO－ 3 和 SO2
√D.N2 和 C22－
解析 由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，价电子总数相同， 即互为等电子体。CH4和H3O＋的原子数不同，A错误； NO－ 3 和SO2的原子数不同，B错误； O3和CO2的价电子总数不同，C错误； N2和C22－的原子数相同，价电子总数相同，D正确。
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3.(2019·天津高二月考)根据如表所列键能数据，下列分子中最不稳定的是
化学键 键能/kJ·mol－1
H—H 436
H—Cl 431
H—Br 299
Cl—Cl 247
Br—Br 193
A.HCl
B.HBr
C.H2
√D.Br2
解析 由题表中数据可知，分子中键能：E(H2)＞E(HCl)＞E(HBr)＞E(Cl2) ＞E(Br2)，键能越大，分子越稳定，故Br2分子最不稳定，D项符合题意。
(4)因为O—H键的键能小于H—F键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力
逐渐减弱( × ) (5)水分子的结构可表示为H—O—H，分子中的键角为180°( ×)
(6)O—H键的键能为462.8 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗的
能量为2×462.8 kJ( ×)
深度思考 1.下列可以作为共价键强弱判断依据的是__①__②__③__(填序号)。 ①原子半径和共用电子对数 ②键能 ③键长 ④键角
C. O22－中存在π键
B.O—O键的键能为496 kJ·mol－1 D.键长越长，键能越大
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6.已知原子总数相同、价电子总数相等的微粒称为等电子体，等电子体 的结构相似。据此回答下列问题： (1)SCN－、NO＋ 2 的价电子总数都是16，因此它们的结构与第二周期中的两 种元素组成的_C_O__2_(或__N__2O__)_分子的结构相似，该分子呈_直__线__形。 (2)CO23－、NO－ 3 等微粒具有相同的通式AX3，且价电子总数都是__2_4__，因 此它们的结构与由第ⅥA族的两种元素组成的__S_O_3_分子的结构相似，呈 _平__面__三__角__形。
判断正误
(1)只有原子总数和价电子总数相同的分子才是等电子体( × ) (2)互为等电子体的物质，物理性质、化学性质都相似( × )
深度思考
化学家常用“等电子体”来预测不同物质的结构并推断不同物质的性质， 如CH4和NH＋ 4有相同的电子及立体结构。依此原理在下表空格中填出相应 的化学式。
CH4 NH＋ 4
索
引
随堂验收练习
课时对点练
一、共价键的键参数
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_k_J_·m__o_l－__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。
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4.能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是
√A.任意两个键的夹角为120°
B.B—F键是非极性共价键 C.三个B—F键的键能相同 D.三个B—F键的键长相等
解析 本题考查共价键键参数的运用。当键角为120°时，BF3的立体结 构为平面三角形，故分子中四个原子共面。
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5.下列分子或离子之间互为等电子体的是
归纳总结
常见的等电子体
类型
实例
双原子10电子的等电子体 N2、CO、NO＋、C22－、CN－
三原子16电子的等电子体 三原子18电子的等电子体
CO2、CS2、N2O NO＋ 2 、N－3 、BeCl2(g)
NO－2 、O3、SO2
立体结构 直线形 直线形 V形
四原子24电子的等电子体 NO－ 3 、CO23－、BO33－、CS23－、 平面三角形 BF3、SO3(g)
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4.(2020·无锡调研)下表所列数据是在相同条件下，不同物质中氧氧键的 键长和键能的实测数据，下列有关说法中正确的是
微粒
O22－
O－2
O2
O＋2
键长/pm
149
128
121
112
键能/kJ·mol－1
a
b
496
628
√A.a<b
C2H6 N2H26＋
CO23－ NO－ 3
CO2
C2O24－
CO
NO＋ 2
N2O4
N2
解析 通过CH4和NH＋ 4 的比较可知，由于C的原子序数比N的原子序数小1， 所以C原子的电子数与N＋的电子数相等，因此只要C、N原子数相等且其 他元素种类和原子总数相同即符合题意，不要忘了所带的电荷数，如 N2H26＋和C2H6。
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二、等电子原理
1.等电子原理 _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 的许多性质是相近的。 2.等电子体 _原__子__总__数__相同、_价__电__子__总__数__相同的分子互称为等电子体。 3.等电子原理的应用 (1)利用等电子原理可判断简单分子或离子的立体结构，如NH3与H3O＋互 为等电子体，二者立体结构相同。 (2)应用于制造新材料。
解析 一般来说，形成共价键的两原子半径之和越小，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。如HF、HCl、HBr、 HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次 增大，故共价键牢固程度：H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，因此，稳定 性：HF＞HCl＞HBr＞HI。②共价键的键能越大，表示破坏共价键消耗 的能量越多，则共价键越牢固。③共价键键长越短，破坏共价键消耗的 能量越多，则共价键越牢固。④键角决定了分子的立体结构。
五原子32电子的等电子体 SiF4、CCl4、BF－4 、SO24－、 PO34－
正四面体形
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随堂验收练习
1.从键长的角度来判断下列共价键中最稳定的是
√A.H—F
B.N—H
C.C—H
D.S—H
解析 原子半径越小，与氢化合形成的化学键键长越短，键能越大，键 越稳定。
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2.N—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能量
方法规律——等电子体的换算方法 (1)把粒子中的两个原子分别换成原子序数增加n和减少n(n＝1,2……)的 原子，如N2和CO、N－3 和CNO－互为等电子体。 (2)把粒子中的一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素的带n 个单位电荷的阳离子(或阴离子)，如N2O和 N－3 互为等电子体。 (3)同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中的原子换成同主族元素 的原子，如O3和SO2互为等电子体。
2.实验测得不同物质中O—O键的键长和键能数据如下表。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。
数据
O—O键
O22－
O－2
O2
O＋2
键长/10－12m
149
128
121
112
键能/kJ·mol－1
X
Y
Z＝494
W＝628
(1)键长与键能的关系规律是_键__长__越__长__，__键__能__越__小__。 (2)键长与电子总数的关系规律是_键__长__越__长__，__电__子__总__数__越__多__。 (3)键能与电子总数的关系规律是_键__能__越__大__，__电__子__总__数__越__少__(_其__他__合__理__说__ _法__也__正__确__)_。
(3)试根据立体结构填写下列分子的键角
分子立体结构 正四面体形 平面形 三角锥形 V形(角形) 直线形
键角 __1_0_9_°2_8_′___
__1_2_0_°_ 107° 105°
__1_8_0_°_
实例 CH4、CCl4 苯、乙烯、BF3等
NH3 H2O CO2、CS2、CH≡CH
判断正误
(1)键长是成键原子半径之和( × ) (2)C==C键的键能等于C—C键键能的2倍( × ) (3)双原子分子中，键长越短，分子越牢固( √ )
(2)应用 ①判断共价键的稳定性 原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度_越__大__，释放能量_越__多__，所形 成的共价键键能越大，共价键越_稳__定__。 ②判断分子的稳定性 一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越_稳__定__。 ③利用键能计算反应热 ΔH＝反应物总键能－生成物总键能
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3.(2019·南宁高二检测)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。