鲁科版化学选修32.1.2 键参数ppt精编课件.ppt

第2课时键参数 键参数就是反映化学键 共价键 及空间分布的物理量 化学反应中的能量变化与旧化学键的 和新化学键的 密切相关 当原子形成分子即形成化学键时 能量 分子分解成原子即断裂化学键时 能量 在 kPa 条件下 断开1molAB g 分子中的化学键 使其分别生成 和 所 的能量称为A B键的键能 常用EA B表示 笃学一键能 键长 键角三种键参数 1 强弱 2 断裂 形成 释放 吸收 3 101 3 298K 气态A原子 气态B原子 吸收 键能的大小可定量地表示化学键的强弱程度 键能愈大 断开时需要的能量 这个化学键就愈 反之键能愈小 断开时需要的能量就 这个化学键就愈 键长 两个成键原子的 叫做该化学键的键长 一般而言 化学键的键长愈 键能愈 化学键愈 键愈 键长是影响 的因素之一 键角 在多原子分子中 两个化学键之间的夹角叫 键角也常用于描述多原子分子的 4 愈多 牢固 愈小 不牢固 5 原子核间的距离 6 短 大 强 牢固 7 分子空间构型 8 键角 空间构型 CO2分子的电子式 结构式 它的键角为 分子为 形 水分子的结构式 键角为 分子为 形 氨分子中任意2个N H键的夹角均为 氨分子是 形 多原子分子的 一定 表明共价键具有方向性 常见分子的键角 P4 白磷 60 SO2 BF3 C2H4 CH2O 120 H2O 104 5 NH3 107 3 CH4 CCl4 正四面体 109 5 CO2 CS2 C2H2 直线形 180 等等 9 O C O 180 直线 H O H 104 5 V 107 3 三角锥 键角 研究 学习三种键参数的意义何在 提示 1 键能是衡量共价键稳定性的一个重要参数 键能越大 即形成化学键时放出的能量越多 意味着这个化学键越稳定 越不容易断裂 如N2分子的化学性质稳定就是由于N N键的键能大的缘故 又如H F H Cl H Br H I键的键能逐渐减小 依次为568kJ mol 1 431 8kJ mol 1 366kJ mol 1 298 7kJ mol 1 HF HCl HBr HI分子的稳定性逐渐减弱 要使N2发生化学反应或HX分解 必须拆开N2和HX分子中的共价键 因此N2的化学稳定性和HX分子的热稳定性是由共价键的键能所决定的 慎思 2 原子轨道的重叠程度越大 则键长越短 键能越大 共价键越稳定 键能和键长共同决定键的稳定性和分子的性质 注意 键长与原子半径密切相关 一般而言 具有相似性的元素的原子成键时 原子半径越大 键长越长 如F F Cl Cl Br Br I I键的键长逐渐变长 C H N H O H F H键的键长逐渐变短 3 一般来说 如果知道某个分子中的键长和键角数据 那么这个分子的几何构型就确定了 如NH3分子键角是107 3 N H键长是101 9pm 就可以判断NH3分子是三角锥形分子 如图 4 键能 键长对分子的化学性质的影响 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 其化学性质越稳定 例如 同主族元素的气态氢化物的稳定性从上到下依次减弱 就是因为共价键的键长逐渐增大 键能逐渐减小的缘 故 如H F H Cl H Br H I键的键长依次增大 键能依次减小 所以HF HCl HBr HI的稳定性依次减弱 5 键能与反应热的关系 定性关系 化学反应中发生旧化学键断裂和新化学键形成 如果化学反应中旧化学键断裂所吸收的总能量大于新化学键形成所放出的总能量 则该化学反应为吸热反应 反之 该化学反应为放热反应 定量关系 能量变化 反应物键能总和 生成物键能总和 即 H E反应物 E生成物 例如 EH H 436kJ mol 1 ECl Cl 243kJ mol 1 EH Cl 432kJ mol 1 则对于反应H2 g Cl2 g 2HCl g H 436 243 2 432 kJ mol 1 185kJ mol 1 即1molH2 g 和1molCl2 g 反应生成2molHCl g 放出185kJ的热量 定义 像 键能 键长 这样一些表明化学键性质的物理量 通常称为 键参数 特别提醒 共价键的键参数主要有键能 键长 键角和键的极性 键能 1 定义 在101 3kPa 298K条件下 断开1molAB g 分子中的化学键 使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A B键的键能 要点一 键参数 1 2 表示方法 EA B A和B分别表示成键的两个原子 可以相同 也可以不同 3 特点 定量地表示化学键的强弱程度 键能愈大 断开时需要的能量愈多 这个化学键就愈牢固 反之 键能愈小 断开时需要的能量就愈小 这个化学键就愈不牢固 4 可以判断分子的相对稳定性 如 EH I 297kJ mol 1 而EH Cl 431kJ mol 1 所以碘化氢分子较不稳定 易分解 氯化氢分子则较稳定 难以分解 特别提醒 键能的概念是为对比键的强度提出来的 是从能量角度来衡量共价键强度的物理量 键长 1 定义 两个成键原子的原子核间的距离叫做该化学键的键长 如 在氯分子中 两个氯原子的原子核间的距离 简称核间距 就是Cl Cl键的键长 同样 在氯化氢分子中 氢原子与氯原子的核间距 就是H Cl键的键长 2 特点 化学键的键长愈短 化学键愈强 键愈牢固 3 意义 键长是影响分子空间构型的因素之一 2 特别提醒 同一种键在不同分子中的键长不同 通常所用的数据是一种统计平均值即平均键长作为该键的键长 例如 C C单键的键长在金刚石中为154 2pm 在乙烷中为153 3pm 在丙烷中为154pm 在环己烷中为153pm 因此将C C单键的键长定为154pm 就相同的两原子形成的键而言 单键键长 双键键长 叁键键长 键角 1 定义 在多原子分子中 两个化学键之间的夹角叫做键角 2 意义 键角常用于描述多原子分子的空间构型 例如 二氧化碳分子中两个碳氧键 C O 间的夹角为180 所以CO2分子是直线型 水分子中两个氢氧键 H O 间的夹角为104 5 所以H2O分子不是直线形而是V形 氨分子中每两个氮氢键 N H 间的夹角均为107 3 所以NH3分子是三角锥形 3 2012 福建宁德高二检测 已知下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量 kJ 根据表中数据回答问题 1 下列物质本身具有的能量最低的是 A H2B Cl2C Br2D I2 2 下列氢化物中 最稳定的是 A HFB HClC HBrD HI 例1 3 X2 H2 2HX X代表F Cl Br I 下同 的反应是吸热反应还是放热反应 相同条件下 X2分别与H2反应 当消耗等物质的量的氢气时 放出或吸收的热量最多的是 2molCl2在一定条件下与等物质的量的H2反应 放出或吸收的热量是 kJ 4 若无上表中的数据 你能正确回答出问题 3 的第二问吗 你的理由是 解析能量越低越稳定 破坏其中的化学键需要的能量就越多 形成其中的键时放出的能量也越多 答案 1 A 2 A 3 放热反应F2366 4 能生成物越稳定 放出的热量就越多 在HX中 HF最稳定 1 利用原子半径的相对大小判断组成相似的共价键键长的大小 进一步定性判断键能的大小 分子的稳定性 同时注意共价分子构成的物质的熔 沸点 挥发性都是物理性质 与共价键强弱无关 稳定性是化学性质 与共价键的强弱有关 2 分析分子空间构型时才会用到键角 3 只有共价键才存在键长 离子键没有键长 能够用键能的大小作为主要依据来解释的是 A 常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液态B 硝酸是挥发性酸 而硫酸 磷酸是不挥发性酸C 稀有气体一般难于发生化学反应D 空气中氮气的化学性质比氧气稳定 体验1 解析共价分子构成物质的状态取决于分子间作用力的大小 与分子内共价键的键能无关 物质的挥发性与分子内键能的大小无关 稀有气体是单原子分子 无化学键 难于发生化学反应的原因是它们的价电子已形成稳定结构 氮气比氧气稳定是由于N2分子中共价键的键能 946kJ mol 1 比O2分子中共价键的键能 497 3kJ mol 1 大 在化学反应中更难于断裂 答案D 能说明BF3分子的4个原子在同一平面的理由是 A 任意两个键之间夹角均为120 B B F键为非极性共价键C 3个B F键的键能相同D 3个B F键的键长相等 体验2 解析BF3分子中存在3个 B F 键 键角是120 那么它的空间构型为平面正三角形 B在正三角形的中心 B C D三项均不能说明BF3分子中各原子的空间分布情况 答案A 已知白磷和P4O6的分子结构如图所示 现提供以下化学键的键能 kJ mol 1 P P 198 P O 360 O O 498 则反应P4 白磷 3O2 P4O6的反应热 H为 A 1638kJ mol 1B 1638kJ mol 1C 126kJ mol 1D 126kJ mol 1 体验3 解析由反应方程式知 该反应的能量变化包括1molP4和3molO2断键吸收的能量和1molP4O6成键放出的能量 由各物质的分子结构知 1molP4含6molP P键 3molO2含3molO O键 1molP4O6含12molP O键 故 H 198kJ mol 1 6 498kJ mol 1 3 360kJ mol 1 12 1638kJ mol 1 答案A 判断分子结构中各原子的最外层电子是否满足8电子稳定结构分子中含有氢元素 则氢原子不能满足最外层8电子稳定结构 但它满足K层为最外层2个电子的稳定结构 分子中若不含有氢元素 则按下述方法逐一进行判断 若某元素化合价绝对值与原子最外层电子数之和等于8 则该元素的原子最外层满足8电子稳定结构 否则将不满足 如CO2分子中 碳元素的化合价为 4价 碳原子最外层电子数为4 二者之和为8 则碳原子满足最外层8电子稳定结构 氧元素化合价为 2 其绝对值为2 氧原子 1 2 最外层电子数为6 二者之和为8 则氧原子也满足最外层8电子稳定结构 故CO2分子中所有原子都满足最外层8电子结构 再如BF3分子中 硼元素化合价为 3 硼原子最外层电子数为3 二者之和为6 故硼原子不满足最外层8电子稳定结构 下列分子结构中 原子的最外层电子都能满足8电子稳定结构的是 A XeF2B CO2C PCl5D HClO解析在分子形成的过程中 原子都有趋向最外电子层为8的稳定结构 稀有气体的结构 稳定结构有8电子结构和2电子结构两种情况 但也存在能稳定存在的其他结构 如对于核电荷数更大的原子 由于周围空间更大 大于8电子结构 选项A中 氙原子已是8电子稳定结构 当它和氟原子结合时 最外层电子数必然超过8个 选项B中 碳 氧分别差4个电子和2个电子达到稳定结构 碳原子分别和两个氧原子形成碳氧