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1、第二章分子结构与性质第一节共价键课时2一、键能一、键 能u概念：气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。u单位:kJ/molu意义：键能越大，化学键越牢固，物质越稳定。u获得数据:HHH-H(g)HHH(g)H(g)+H=+436.0kJmol-1298.15K、101kPa条件下的标准值。实验测定，盖斯定律计算。【思考】甲烷分子中C-H键的键能一样大吗？共价键键能（kJ/mol）CH4CH3H439.3CH3CH2H442CH2CHH442CHCH338.6415键能通常是一个平均值提示：断开CH4中的4个C-H，所需能量并不相等，因此，CH4中的C-H只能是平均值，而表2-1中
2、的C-H键能是更多分子中的C-H键能的平均值。一、键能键键能（kJmol1）键键能（kJmol1）H-H436.0F-F157N-O176Cl-Cl242.7N=O607Br-Br193.7O-O142I-I152.7O=O497.3C-C347.7C-H413.4C=C615N-H390.8CC812O-H462.8C-O351H-F568C=O745H-Cl431.8N-N193H-Br366N=N418H-I298.7NN946【思考】你能发现什么规律呢？u键能规律：成键原子相同，单键键能双键键能三键键能碳碳键：键键能键键能氮氮键：键键能键键能（特例：氮气中键比键稳定）【思考】碳碳双键键
3、能不等于单键键能的两倍，碳碳叁键不等于碳碳单键的三倍，说明了什么？【思考】氮氮双键键能不等于单键键能的两倍，氮氮叁键不等于氮氮单键的三倍，说明了什么？一、键能u应用判断共价键的稳定性（键能越大，共价键越稳定）从键能的定义可知，破坏1mol化学键所需能量越多，即共价键的键能越大，则共价键越稳定。判断分子的稳定性（结构相似的分子中，键能越大，分子越稳定）【例1】键能：H-FH-ClH-BrH-I稳定性：HFHClHBrHI估算化学反应的反应热H=反应物的总键能生成物的总键能/H =（断-成）同一化学键解离成气态原子所吸收的能量与气态原子结合形成化学键所释放的能量在数值上是相等的，故根据化学键的键能
4、数据可计算化学反应的反应热。一、键能通过键能判断物质的反应活性。如：已知N-N、N=N和NN的键能之比为1.00 2.17 4.90，而C-C、C=C、CC的键能之比为1.00 1.77 2.34。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？提示：键能数据表明，NN的键能大于N-N键能的三倍，N=N的键能大于N-N键能的两倍；而CC的键能却小于C-C键能的三倍，C=C的键能小于C-C的键能的两倍，说明乙烯和乙炔中的键不牢固，易发生加成反应，而N2分子中NN非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应。u应用一、键能二、键 长构成化学键的两个原子的核间距。u概念：分子中的原子
5、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。u单位:皮米pm（1pm=10-12m=10-10cm）键长是衡量共价键稳定性的另一个参数。原子半径决定化学键的键长，一般原子半径越小，共价键的键长越短，键能越大，共价键越稳定二、键长键长某些共价键的键能和键长键键能（kJmol-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=C615133n规律1：同种类型的共价键，成
6、键原子的原子半径越小，键长越小。n规律2：成键原子相同的共价键的键长：单键键长双键键长三键键长n规律3：一般地，键长越短,键能越大，共价键越牢固,由此形成的分子越稳定。u键长与键能的关系键长越短，键能越大。二、键长某些共价键的键能和键长键键能（kJmol-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？原因：由于F原子半径
7、太小，因此F-F的键长太短，而由于键长太短，两个F原子形成共价键时，原子核之间的距离太小，排斥力大，因此键能比Cl-Cl键小。（物极必反）二、键长u键长的应用判断共价键的稳定性键长越短，键能越大，共价键越稳定。影响分子的空间结构如CH4分子的空间结构为正四面体形，而CH3Cl分子的空间结构是四面体形而不是正四面体形，原因是C-H和C-Cl的键长不相等。二、键长由计算结果可知：生成2molHCl比生成2molHBr释放的能量多。生成的HBr分子中H-Br的键能比HCl分子中H-Cl的键能小，说明H-Br比H-Cl容易断裂，所以HBr分子更容易发生热分解生成相应的单质。(1)试利用表2-1数据进行
8、计算，1molH2分别跟1molCl2、1molBr2（蒸气）反应，分别生成2molHCl和2molHBr分子，哪个反应放出的能量更多？如何用计算结果说明氯化氢和溴化氢哪个更容易发生热分解生成相应的单质？二、键长化学键NNO=OFF键能946kJ/mol497.3kJ/mol157kJ/mol化学键NHOHFH键能390.8kJ/mol462.8kJ/mol568kJ/mol（2)N2、O2、F2与H2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。(利用课本P37表2-1的相应数据分析)提示：从表2-1的数据可知，N-H、O-H与H-F的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增
9、大，化学键越来越稳定。所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。N2、O2、F2的键能依次减小，说明了化学键的牢固度依次减弱。C-HO-HF-HN-H反常二、键长(3)通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？键长越短、键能越大，则化学键越稳定，分子的化学性质越不活泼。反之键长越长、键能越小，则化学键越不稳定，分子的化学性质越活泼。二、键长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)？CO2H2O直线形V形(角形)三、键角三、键 角 键角决定分子的空间构型u概念：在多原子分子中，两个相邻化学键之间的夹角。180CO2直线形104.
10、5H2OV形107.3NH3三角锥形10928CH4正四面体10928u意义：多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。键角是描述分子结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。三、键角【思考】如图白磷和甲烷均为正四面体结构，它们的键角是否相同，为什么？不同，白磷分子的键角是指PP之间的夹角，为60；而甲烷分子的键角是指CH的夹角，为10928。三、键角防晒霜的防晒原理波长为300nm的紫外光的光子所具有的能量约为399kJmol-1，这一能量比蛋白质分子中重要的化学键C一C键、C-N键和CS键的键能都大。因此，紫外光的能量足以使这些化学键断裂
11、，从而破坏蛋白质分子。防晒霜之所以能有效地减轻紫外光对人体的伤害，其原因之一是它的有效成分的分子中含有键。这些分子中的键的电子在吸收紫外光后被激发，从而能阻挡部分紫外光。化学与生活共价键稳定性强弱的判断方法(1)根据原子半径和共用电子对数目判断：成键原子的原子半径越小，共用电子对数越多，共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。(2)根据键能判断：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)根据键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固，破坏共价键所消耗的能量越多。键能键长共价键的稳定性一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定
12、。键角分子的空间结构决定分子的性质键参数决定决定1.可以反映共价键强弱的物理量是()A.键能B.键能、键长C.键能、键长、键角D.键长、键角2.从键长的角度判断，下列共价键中最稳定的是()A.HFB.NHC.CHD.SHB BA A巩固练习3.二氯化二硫(S2Cl2)，非平面结构，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.分子中既有极性键又有非极性键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B B巩固练习6、有关碳和硅的共价键键能如下表所示:简要分析和解释下列有关事实。(1)比较通常条件下，CH4和SiH4的稳定性强弱:_。(2)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是_。(3)SiH4的稳定性小于CH4，硅更易生成氧化物，原因是。共价键C-CC-HC-OSi-SiSi-HSi-O348413351226318452CH4比SiH4稳定C-C键和C-H键键能较大，所形成的烷烃较稳定，而硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成C-H键的键能大于C-O键,C-H键比C-O键稳定,而SiH的键能却远小于Si-O键,所以Si-H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si-O键巩固练习