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1、第二章 分子结构与性质第一节共价键2、键参数键能、键长与键角问题引导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的空间结构和稳定性？结论：结论：HClHCl、HBrHBr、HIHI越来越易分解越来越易分解共价键的三个键参数共价键的三个键参数键能、键长与键角键能、键长与键角说明：说明：卤化氢的热稳定性大小为：卤化氢的热稳定性大小为：HClHClHBrHBr HIHI1.分析下表：1000时，卤化氢分解率，你能得出什么结论？卤化氢HClHBrHI比例模型在1 000 分解的百分数/%0.001 40.533键牢固程度大小顺序为：键牢固程度大小顺序为：HClHClHBr HBr H
2、I HI任务一：共价键的键参数键能气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。键能越大，键越稳定。破坏1mol化学键形成气态基态原子所需的最低能量。1、键能：单位：kJmol1，常用EAB表示如：HH键能436.0kJmol1NN键能946.0kJmol1注形成化学键通常放出热量，键能为通常取正值；键能可以通过实验测定，更多却是推算获得的。；任务一：共价键的键参数键能不同分子中，同一种共价键的键能 ，我们一般用的是 。不同平均值某些共价键的键能键键能(kJmol-1)键键能(kJmol-1)Cl-Cl242.7N-O176Br-Br193.7N=O607I-I152.7O-O142H-F56
3、8O=O497.3H-Cl431.8C-C347.7H-Br366C=C615H-I298.7CC812请同学们观察下表，并找出键能数据中存在的规律?(从成键个数，成键原子的半径分析)任务一：共价键的键参数键能某些共价键的键能键键能(kJmol-1)键键能(kJmol-1)Cl-Cl242.7N-O176Br-Br193.7N=O607I-I152.7O-O142H-F568O=O497.3H-Cl431.8C-C347.7H-Br366C=C615H-I298.7CC812n规律2：成键原子相同，形成共价键的原子的原子半径越大，键能越小单键的键能双键的键能三键的键能n规律1：任务一：共价键的
4、键参数键能1.N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一事实？NH、OH、HF的 键 能 依 次 为 390.8 kJmol-1、462.8 kJmol-1、568 kJmol-1，键能依次增加，分子的稳定性增强，故N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强。【思考与讨论】2.1mol H2分别与1mol Cl2、1mol Br2(蒸气)反应，分别形成2mol HCl 和2mol HBr，哪一 个反应释放的能量更多？通过计算，1mol H2分别与1mol Cl2、1mol Br2(蒸气)反应，分别形成2mol HCl 和2mol HBr，放出能量依次为184.9 kJ、1
5、02.3 kJ，1mol H2与1mol Cl2反应形成2mol HCl放出的能量多，任务一：共价键的键参数键能c.计算化学反应的反应热键能与反应热的关系键能的应用：H=反应物键能总和-生成物键能总和H0H0H0时时，吸热反应吸热反应a.判断共价键的稳定性键能越大键能越大，断开化学键需要吸收的能量越多断开化学键需要吸收的能量越多，化学键越稳定。化学键越稳定。b.判断分子的稳定性结构相似的分子中结构相似的分子中,共价键的键能越大共价键的键能越大,分子越稳定。分子越稳定。如分子的稳定性：如分子的稳定性：HFHFHClHClHBrHBrHIHI。评价任务一正误正误判断判断(1)共价键的键能越大，共价
6、键越牢固，由该键形成的分子越稳定共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定()(2)NH的键能是很多分子中的的键能是很多分子中的NH的键能的平均值的键能的平均值()(3)OH的键能是指在的键能是指在298.15K、100kPa下，下，1mol气态分子中气态分子中1molOH解离成气态原子所吸收的能量解离成气态原子所吸收的能量()(4)C=C的键能等于的键能等于CC的键能的的键能的2倍倍()(5)键一定比键一定比键牢固键牢固()评价任务一练习1.根据下表中的HX键的键能回答下列问题：共价键HFHClHBrHI键能/kJmol1568431.8366298.7若使2 mol HCl键断
7、裂为气态原子，则发生的能量变化是 。表中共价键最难断裂的是 ，最易断裂的是 。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 ，说明四种分子的稳定性依次 ，即HF分子很稳定，最 分解，HI分子最不稳定，分解。吸收吸收吸收吸收863.6kJ863.6kJ863.6kJ863.6kJ的能量的能量的能量的能量HFHFHFHFHIHIHIHI减小减小减小减小减弱减弱减弱减弱难难难难易易易易任务二：共价键的键参数键长2、键长：形成共价键的两个原子之间的核间距为键长键长小于成键原子的原子半径之和键长键长是衡量共价键稳定性的另一个参数一般原子半径越小，键长越短，键能越大，
8、共价键越稳定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。常用单位：pm（皮米）1pm=10-12m=10-10cm任务二：共价键的键参数键长【思考与讨论】2、再结合课本P37表2-1的数据，F-F键、Cl-Cl键的键能大小，讨论键能与键长的关系。3、已知CH4是正四面体结构，CH3Cl是不是也是四面体结构？为什么？1、查看课本P38表2-2的数据，C-C、C=C、CC的键长是否相同？有什么规律？4、C和Ge是同族元素，为什么C原子间可形成双键、三键，但Ge原子间难形成双键或三键 任务二：共价键的键参数键长【思考与讨论】2、再结合课本P37表2-1的数据，F-F
9、键、Cl-Cl键的键能大小，讨论键能与键长的关系。3、已知CH4是正四面体结构，CH3Cl是不是也是四面体结构？为什么？1、查看课本P38表2-2的数据，C-C、C=C、CC的键长是否相同？有什么规律？4、C和Ge是同族元素，为什么C原子间可形成双键、三键，但Ge原子间难形成双键或三键 不同就相同原子形成的共价键：单键键长双键键长三键键长一般而言，共价键键长越短，键能越大，共价键越稳定CH3Cl分子不是正四面体形，C-H、C-Cl键的键长不相等Ge原子半径大，原子间形成的键键长较长，p轨道“肩并肩”重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成键任务二：共价键的键参数键长某些共价键的键能和键长键键能（k
10、Jmol-1）键长pm键键能（kJmol-1）键长pmF-F157141H-F56892Cl-Cl242.7198H-Cl431.8127Br-Br193.7228H-Br366142I-I152.7267H-I298.7161C-C347.7154CC812120C=C615133F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律，为什么？lF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。【思考与讨论】任务三：共价键的键参数键角观察上述分子构型并思考：为什么CO2的空间结构是直线形，而H2O的空间结构是V形(角形)？CO2 H2O 直
11、线形V形(角形)任务三：共价键的键参数键角原子数超过2的分子中，两个共价键间的夹角3、键角：键角决定分子的空间构型H2O105NH3107CO2180CH410928任务三：共价键的键参数键角如如图图白白磷磷和和甲甲烷烷均均为为正正四四面面体体结结构构：它它们们的的键键角是否相同，为什么？角是否相同，为什么？提示提示不同，不同，白磷分子的键角是指白磷分子的键角是指PP之间的夹角，为之间的夹角，为60；而甲烷分子的键角是指而甲烷分子的键角是指CH的夹角，为的夹角，为10928。【思考与讨论】总结键能键能键长键长共价键共价键的的稳定性稳定性 一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，
12、含有一般地，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。该键的分子越稳定，化学性质越稳定。键角键角分子的分子的空间空间结构结构决定分子的决定分子的性质性质键参数键参数决定决定决定决定【课堂评价】共价键 CC CHCO SiSi SiH SiO348413351226318452CH4比比SiH4稳定稳定CC键和键和CH键键能较大键键能较大,所形成的烷烃较稳定所形成的烷烃较稳定,而硅烷中而硅烷中SiSi键键和和SiH键的键能较小键的键能较小,易断裂易断裂,导致长链硅烷难以生成导致长链硅烷难以生成CH键的键能大于键的键能大于CO键键,CH键比键比CO键稳定
13、键稳定,而而SiH的键能却远小的键能却远小于于SiO键键,所以所以SiH键不稳定而倾向于形成稳定性更强的键不稳定而倾向于形成稳定性更强的SiO键键有关碳和硅的共价键键能如下表所示有关碳和硅的共价键键能如下表所示:简要简要分析和解释下列有关事实。分析和解释下列有关事实。(1)比较通常条件下比较通常条件下,CH4和和SiH4的稳定性强弱的稳定性强弱:_。(2)硅与碳同族硅与碳同族,也有系列氢化物也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原原因是。因是。(3)SiH4的稳定性小于的稳定性小于CH4,硅更易生成氧化物硅更易生成氧化物,原因是原因是。【课堂评价
14、】1下列说法中正确的是()A双原子分子中化学键键能越大，分子越稳定B双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定C双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定D在双键中，键的键能要小于键的键能键能越大，键长越短时，分子越稳定 A没有键角键的重叠程度要大于键2下列说法中正确的是()A分子中所含共价键的键能越大，键长越短，则分子越稳定B只有非金属原子之间才能形成共价键C水分子可表示为HOH，分子中键角为180DHO键的键能为463kJmol1，即18g水分子生成H2和O2时，放出能量为(2463)kJA【课堂评价】补充：等电子体从表中可以看出，从表中可以看出，COCO分子与分子与N N2 2分子在许多性质上十
15、分相似。分子在许多性质上十分相似。这些相似性这些相似性，可以归结为它们具有相等的价电子数，导致它们具，可以归结为它们具有相等的价电子数，导致它们具有相似的化学结构。有相似的化学结构。COCO和和N N2 2的某些性质的某些性质分子分子熔点熔点/水中溶解度水中溶解度(室温室温)分子解离能分子解离能(kJ/mol)(kJ/mol)分子的价电分子的价电子总数子总数COCO-205.05-205.052.32.3 mLmL1010N N2 2沸点沸点/-210.00-210.00-190.49-190.49-195.81-195.811.61.6 mLmL107510759469461010补充：等电
16、子体1.1.等电子体：等电子体：原子总数、价电子总数相同的分子具有原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键相似的化学键特征特征，它们的，它们的许多性质许多性质是相近的。是相近的。(物理性质物理性质)原子总数相同、价电子总数相同原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子。的分子或离子。2.2.等电子体原理：等电子体原理：利用等电子体可以：判断一些简单分子或离子的立体构型；利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；利用等电子原理针对某物质找等电子体。3.3.应用：应用：如N2与CO、O3与SO2、N2O与CO2、CH4与NH4+等。补充：等电子体4、等电子体的推断确定方法等电子体的推断确定方法1
17、根据等电子原理的定义和条件判断二同二同(等等)2借助周期表周期表知识进行等电子体的判定同主族变换，如CO2与CS2、CF4与CCl4的等电子体。左右移位补偿，如N2与CO，CO32、NO3与SO3是等电子体。如果是阴离子阴离子，判断价电子总数时应用各原子价电子数之和各原子价电子数之和加加上阴离子所带的电荷数；上阴离子所带的电荷数；如果是阳离子阳离子，判断价电子总数时应用各原子价电子数之和各原子价电子数之和减减去阳离子所带的电荷数。去阳离子所带的电荷数。例：NH4价电子总数为8，CO32价电子总数为24补充：等电子体5、一些常见的等电子体：、一些常见的等电子体：二原子二原子10e的等电子体：的等电子体：N2、CO、CN、C22三原子三原子16e的等电子体：的等电子体：CO2、CS2、N2O、CNO、N3三原子三原子18e的等电子体：的等电子体：NO2、O3、SO2四原子四原子24e的等电子体：的等电子体：NO3、CO32、BF3、SO3(g)五原子五原子8e的等电子体：的等电子体：CH4、NH4+五原子五原子32e的等电子体：的等电子体：SO42-、POPO43-直线形直线形V形形平面形平面形正四面体形正四面体形正四面体形正四面体形叁键叁键