共价键的键参数与等电子原理

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)键能是气态基态原子形成 1 mol化学键释放的最低能量。键能的单位是kJ·mol－1。如，形

mol－1。

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·

(2)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 H—Br H—I

键能/kJ·m ol－1568 431.8 366 298.7

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HF分子很稳定，最难分解，HI分子最不稳定，易分解。

2.键长

(1)键长是指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)键长与共价键的稳定性之间的关系：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)下列三种分子中：①H2、②Cl2、③Br2，共价键的键长最长的是③，键能最大的是①。

3.键角

(1)键角是指在多原子分子中，两个共价键之间的夹角。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。

(2)根据空间构型填写下列分子的键角

分子空间构型键角实例

正四面体形109°28′CH4、CCl4

平面形120°苯、乙烯、BF3等

三角锥形107°NH3

V形(角形) 105°H2O

直线形180°CO2、CS2、CH≡CH

[归纳总结]

[活学活用]

1.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

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。

2.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：

A—A B—B C—C D—D

键长/(10－10m) a0.74 c 1.98

键能/(kJ·m ol－1) 193 b151 d

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。

答案 1.98193ad

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：

分子N2CO

结构

原子数 2 2 电子数14 14 价电子数10 10 立体构型直线形直线形

性质

沸点/℃－195.81 －191.49

熔点/℃－210.00 －205.05 液体密度/g·cm－30.796 0.793

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。

[归纳总结]

1.等电子体判断方法：原子总数相同，价电子总数相同的分子。

2.等电子体应用：等电子体的许多性质是相近的，立体构型是相同的。利用等电子体可以：

(1)判断一些简单分子或离子的立体构型。

(2)利用等电子体在性质上的相似性制造新材料。

(3)利用等电子原理针对某物质找等电子体。

3.常见的等电子体

类型实例空间构型双原子10电子的等电子体N2、CO、NO＋、C2－2、CN－直线形

三原子16电子的等电子体

CO2、CS2、N2O

NO＋2、N－3、BeCl2(g)

直线形三原子18电子的等电子体NO－2、O3、SO2V形

四原子24电子的等电子体

NO－3、CO2－3、BO3－3、

CS2－

3、BF3、SO3(g)

平面三角形

五原子32电子的等电子体

SiF4、CCl4、BF－4、

SO2－4、PO3－4

正四面体形

[活学活用]

3.1919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