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1、第二章 分子结构与性质第一节 共 价 键第2课时 键参数键能、键长、键角知识回顾知识回顾共价键共价键类型类型特征特征方向性方向性饱和性饱和性按原子轨道按原子轨道的重叠方式的重叠方式键键键键s-s 键，如键，如H-Hs-p 键，如键，如H-Clp-p 键，如键，如Cl-Cl“头碰头头碰头”重叠方式：重叠方式：种类种类轴对称轴对称对称方式：对称方式：种类种类:p-p 键键“肩并肩肩并肩”重叠方式：重叠方式：镜面对称镜面对称对称方式：对称方式：考思读阅 共价键的强弱共价键的强弱用什么来衡量？又用什么来描述分子用什么来衡量？又用什么来描述分子的空间结构？的空间结构？H2 H2O CH4 CH2=CH2
2、 CH3CH2OH 请阅读课本请阅读课本3738页。页。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、键长与键角一、键能1、定义定义：气态分子气态分子中中1mol化学键解离化学键解离成成气态原子气态原子所所吸收吸收 的能量。的能量。2、单位：、单位：kJmol-14、意义、意义：衡量共价键的强弱。衡量共价键的强弱。键能越大3、条件：条件：可通过实验测定，可通过实验测定，通常是通常是298.15K、100kPa条条件下的标准值件下的标准值。共价键越牢固断键需吸收的能量越多分子越稳定1mol化化学学键键断断裂裂吸吸收收的的能能量量=形成时释放的能量形成时释放的能量不易受热分解共价键共价
3、键键能键能(kJmol-1)H-CH3 CH3 H 439.3H-CH2 CH2 H 442.0 H-CH CH H 442.0H-C C H 338.6 断开断开CH4中的中的4个个C-H，所需能量是否相等所需能量是否相等？C-H键能平均值：键能平均值：断开断开CH4中的中的4个个C-H，所需能量并不相等，因此，所需能量并不相等，因此，CH4中中C-H键的键能是平均值。键的键能是平均值。键能可以通过实验测定，键能可以通过实验测定，更多的却是推算获得的，更多的却是推算获得的，键能数据是平均值。键键键能键能键键键能键能FF157NO176ClCl242.7NO607BrBr193.7OO142I
4、I152.7OO497.3CC347.7CH413.4C=C615NH390.8CC812OH462.8CO351HF568CO745HCl431.8NN193HBr366NN418HI298.7NN946HH436.0观察观察表表2-1，你能发现哪些规律，你能发现哪些规律？相同原子间的键能：单键双键三键C=C键能键能_C-C键能的两倍，键能的两倍，CC键能键能_C-C的三倍：的三倍：N=N键能键能_N-N键能的两倍，键能的两倍，NN键能键能_N-N的三倍：的三倍：(不存在不存在倍数关系倍数关系)键键能键键能 氮氮键(反常)：键键能键键能键键键能键能键键键能键能FF157NO176ClCl24
5、2.7NO607BrBr193.7OO142II152.7OO497.3CC347.7CH413.4C=C615NH390.8CC812OH462.8CO351HF568CO745HCl431.8NN193HBr366NN418HI298.7NN946HH436.0观察观察表表2-1，你能发现哪些规律，你能发现哪些规律？卤素单质键能：Cl2Br2I2F2反常氢化物键能：同周期从左到右递增N-H反常同主族从上到下递减5、键能的应用、键能的应用(1)判断共价键的稳定性：判断共价键的稳定性：键能越大，共价键键能越大，共价键越越牢固牢固(2)判断分子的稳定性判断分子的稳定性：一般来说，一般来说，结构相
6、似结构相似的分子中，共价键的的分子中，共价键的键能越大键能越大，分子越稳定分子越稳定。根据根据热效应热效应判断判断：同类型反同类型反应，反应放出的热量越多，产应，反应放出的热量越多，产物越稳定。物越稳定。根据根据能量能量判断判断：能量越低越：能量越低越稳定稳定如分子的稳定性：如分子的稳定性：HFHClHBrHI。(3)估算化学反应的反应热估算化学反应的反应热：H=反应物中化学键键能之和反应物中化学键键能之和生成物中化学键键能之和生成物中化学键键能之和在计算中一定要数准反应物和生成物中化学键的个数。在计算中一定要数准反应物和生成物中化学键的个数。1 mol H2O中有中有 2 mol HO键；键
7、；1 mol NH3中有中有 3 mol NH键键;1 mol CH4中有中有 4 mol CH键；键；1 mol CO2中有中有 2 mol CO键；键；1 mol N2H4中有中有 4 mol NH键，键，1 mol NN键；键；1 mol 金刚石中有金刚石中有 2 mol CC键；键；1 mol Si 中有中有 2 mol SiSi键；键；1 mol SiO2中有中有4 mol SiO键；键；1 mol石墨中有石墨中有 1.5 mol CC键；键；1 mol P4中有中有 6 mol PP键。键。流交与考思1、键能越大，物质的活泼性就一定越弱吗、键能越大，物质的活泼性就一定越弱吗？反应物
8、键能越大，反应物在化学反应中完全断裂就越困难，反应物键能越大，反应物在化学反应中完全断裂就越困难，可用同族元素氢化物的键能大小，判断氢化物的热稳定性。但可用同族元素氢化物的键能大小，判断氢化物的热稳定性。但物质的活泼性，键能是影响其一因素，不是唯一因素物质的活泼性，键能是影响其一因素，不是唯一因素，如，如Cl2比比Br2活泼，但键能前者大，因此上述说法不正确。活泼，但键能前者大，因此上述说法不正确。流交与考思2、N2、O2、F2与与H2的反应能力依次增强，从键能的角的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一化学事实。度如何理解这一化学事实。(利用课本利用课本P37表表2-1的相应的相应数据分
9、析数据分析)从表从表2-1的数据可知的数据可知，NN、O=O、F-F的键能依次减小，的键能依次减小，共价键越来越容易断裂，而产物中共价键越来越容易断裂，而产物中NH、OH与与HF的键能的键能依次增大依次增大，共价键越来越容易生成，所以，共价键越来越容易生成，所以N2、O2、F2与与H2的反的反应能力依次增强。应能力依次增强。流交与考思3、已知NN、N=N和NN键能之比为1.002.174.90，而CC、C=C、CC键能之比为1.001.772.34。如何用这些数据理解氮分子不容易发生加成反应而乙烯和乙炔容易发生加成反应？键能数据表明，键能数据表明，NN的键能大于的键能大于NN的键能的三倍，的键
10、能的三倍，N=N的键能大于的键能大于NN的键能的两倍；而的键能的两倍；而CC的键能却小于的键能却小于CC的键的键能的三倍，能的三倍，C=C的键能小于的键能小于CC的键能的两倍，的键能的两倍，说明乙烯和乙说明乙烯和乙炔中的炔中的键不牢固，易发生加成反应，而键不牢固，易发生加成反应，而N2分子中分子中NN非常非常牢固，牢固，所以氮分子不易发生加成反应所以氮分子不易发生加成反应。正误判断正误判断正误判断正误判断(1)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NH的键能的平均值()(3)OH的键能是指在298.15 K、101 kPa下，1 mol气态分子
11、中1 mol OH解离成气态原子所吸收的能量()(4)C=C的键能等于CC的键能的2倍()(5)键一定比键牢固()特例：特例：NN、N=N的的键键能键键能 键键键能键能2.某些某些化学键的键能化学键的键能(kJmol1)如表所示：如表所示：化学键化学键H-HCl-ClBr-BrI-IH-ClH-BrH-I键能键能436242.7193.7152.7431.8366298.7(1)1 mol H2在在2 mol Cl2中燃烧，放出热量中燃烧，放出热量_kJ。184.9(2)在一定条件下，在一定条件下，1 mol H2与足量的与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，分别反应，放出热量由多到少的顺序是
12、放出热量由多到少的顺序是_(填字母填字母)。a.Cl2Br2I2 b.I2Br2Cl2 c.Br2I2Cl2预测预测1 mol H2在足量在足量F2中燃烧比在中燃烧比在Cl2中燃烧放热中燃烧放热_(填填“多多”或或“少少”)。a多多二、键长 键长是构成化学键的两个原子的核间距键长是构成化学键的两个原子的核间距。不过，分子。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。处于平衡位置时的核间距。键长可以通过晶体的键长可以通过晶体的X射线衍射实验测得。射线衍射实验测得。原子半径原子半径与键长是什么联系？与键长是什
13、么联系？元素元素CNOClH共价半径共价半径/pm7770669937共价半径：相同原子的共价单键键长的一半，即原子半径。共价半径：相同原子的共价单键键长的一半，即原子半径。键键CCC=CCCClCl CHNHOH键长键长/pm15413312019810910196原子半径原子半径决定化学键的键长，决定化学键的键长，原子半径越小，键长越短。注意：键长不是成键两原子半径的和！注意：键长不是成键两原子半径的和！H-FH-ClH-BrH-IC-CC=CCCCl-ClF-F键长键长(pm)92128141161154134120198141键能键能(kJ/mol)567431366298347598
14、820242.7157从从以下数据中可以得到什么结论以下数据中可以得到什么结论？通常，键长越短，键能越大，共价键越牢固。同种类型的键，键长越短，键能越大，分子越稳定。相同的成键原子的键长：单键 双键 三键1、为什么为什么FF的键长比的键长比ClCl的键长短，但键能却比的键长短，但键能却比ClCl的键能小？的键能小？流交与考思 氟原子的半径很小，因而氟原子的半径很小，因而FF的键长比的键长比ClCl的键长短，的键长短，但也是由于但也是由于FF的键长短，的键长短，两个氟原子在形成共价键时，原子两个氟原子在形成共价键时，原子核之间的距离就小，排斥力大，因此键能比核之间的距离就小，排斥力大，因此键能比
15、ClCl的键能小。的键能小。2、为什么为什么CH4分子的空间结构是正四面体，而分子的空间结构是正四面体，而CH3Cl只是四面体而不是正四面体？只是四面体而不是正四面体？CH和和CCl的键长不相等。的键长不相等。下列下列说法正确的说法正确的是是（）A.在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长B.键长：键长：NHPHC.HCl的键能为的键能为431.8 kJmol1，HBr的键能为的键能为366 kJmol1，这可以，这可以说明说明HCl比比HBr分子稳定分子稳定D.键长越短，键能越大，表示该分子越容易受热分解键长越短，键能越大，表示该分子越容易受热分解C三、键
16、角 在在多原子分子中，两个多原子分子中，两个相邻共价键相邻共价键之间的夹角称为之间的夹角称为键键角。键角的数值可通过角。键角的数值可通过晶体的晶体的X射线衍射实验射线衍射实验获得。获得。白磷和甲烷均为正四面体形结构，但键角不相同。白磷和甲烷均为正四面体形结构，但键角不相同。6010928105H2OV形形(或角形或角形)CO2NH3CH4P4直线形直线形180107.5三角锥形三角锥形正四面体形正四面体形1092860多原子分子的键角一定，表明多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性共价键具有方向性。键角。键角是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键是描述分子空间结构的重要参数，分
17、子的许多性质都与键角有关。角有关。键参数键参数键能键能键长键长键角键角决定决定共价键共价键的的稳定性稳定性 形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有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。决定决定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1.下列说法正确的是()A.分子的结构是由键角决定的B.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C.CF4、CCl4、CBr4、CI4中CX的键长、键角均相等D.NH3分子中两个NH的键角为120B B2.二氯化二硫(S2Cl2)，非平面结构
18、，常温下是一种黄红色液体，有刺激性恶臭，熔点：80，沸点：137.1。下列对于二氯化二硫叙述正确的是()A.二氯化二硫的电子式为B.分子中只有键C.分子中SCl的键长大于SS的键长D.分子中SCl的键能小于SS的键能B3.下列事实不能够用键能解释的是下列事实不能够用键能解释的是()A.氮气的化学性质比氧气稳定氮气的化学性质比氧气稳定 B.稀有气体一般难发生反应稀有气体一般难发生反应 C.F2比比O2更容易和氢气反应更容易和氢气反应 D.卤化氢的热稳定性随原子序数递增依次递减卤化氢的热稳定性随原子序数递增依次递减 E.H2O的热稳定性比的热稳定性比HF差差 F.H2O的熔沸点比的熔沸点比H2S高高B F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大小决定。4.PH3是一种无色剧毒气体，其分子结构和是一种无色剧毒气体，其分子结构和NH3相似，但相似，但P-H键键能比键键能比N-H键键能低，下列判断错误的是（键键能低，下列判断错误的是（）A.PH3分子呈三角锥形分子呈三角锥形B.PH3分子含有极性共价键分子含有极性共价键C.PH3沸点低于沸点，因为沸点低于沸点，因为P-H键键能低键键能低D.PH3分子稳定性低于分子稳定性低于NH3分子，因为分子，因为N-H键键能高键键能高C