人教版选修3 第二章 第一节 第2课时 共价键的键参数与等电子原理 学案.docx

第2课时共价键的键参数与等电子原理目标定位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kjmol1。如，形成 1 mol hh键释放的最低能量为436.0 kj，即hh键的键能为436.0 kjmol1。(2)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键断裂为气态原子，则发生的能量变化是吸收863.6_kj的能量。表中共价键最难断裂的是hf，最易断裂的是hi。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：h2、cl2、br2，共价键的键长最长的是，键能最大的是。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)根据立体构型填写下列分子的键角分子立体构型键角实例正四面体形10928ch4、ccl4平面形120苯、乙烯、bf3等三角锥形107nh3v形(角形)105h2o直线形180co2、cs2、chch 共价键参数1nh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6.021023个nh键所吸收的热量d形成1个nh键所放出的热量答案c解析nh键的键能是指形成1 mol nh键放出的能量或拆开1 mol nh键所吸收的能量，不是指形成1个nh 键释放的能量。1 mol nh3中含有3 mol nh键，拆开1 mol nh3或形成1 mol nh3吸收或放出的能量应是1 mol nh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：aabbccdd键长/1010ma0.74c1.98键能/kjmol1193b151d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22电子数1414价电子数1010立体构型直线形直线形性质沸点/195.81191.49熔点/210.00205.05液体密度/gcm30.7960.7932.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。归纳总结等电子体的理解(1)等电子体判断方法：原子总数相同和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：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)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、c、cn直线形三原子16电子的等电子体co2、cs2、n2ono、n、becl2(g)直线形三原子18电子的等电子体no、o3、so2v形四原子24电子的等电子体no、co、bo、cs、bf3、so3(g)平面三角形五原子32电子的等电子体sif4、ccl4、bf、so、po正四面体形31919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互为等电子体的分子有_、_。答案(1)n2coco2n2o(2)so2o3解析(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中，即c、n、o、f组成的共价分子，如：n2与co电子总数均为14，co2与n2o电子总数均为22。(2)依题意，只要原子总数相同，价电子总数也相同，即可互称为等电子体，no为三原子，其价电子总数为(5621)18，so2、o3也为三原子，价电子总数均为6318。4依据等电子原理在下表中填出相应的化学式。ch4coc2onhn2hnon2答案(从上到下，从左到右)c2h6noco2n2o4 co解析通过对ch4和nh的比较可知，由于c的原子序数比n的原子序数小1，所以c原子的电子数与n的电子数相等，因此只要c、n原子数相等且其他元素种类和原子总数相同即符合题意，不要忘了所带的电荷数。如n2h和c2h6。1共价键的三个键参数，键长、键能可用来判断共价键的稳定性，键角可用于判断分子的立体构型。2等电子体原子总数相同，价电子总数相同，但组成原子的核外电子总数不一定相同。1下列说法不正确的是()a键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂b成键的两原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定c破坏化学键时消耗能量，而形成化学键时释放能量d键能、键长只能定性地分析化学键的强弱答案a解析键能越大，断开该键所需的能量越多，化学键越牢固，性质越稳定，故a错误；b、c、d均正确。2根据键的成键特征，判断c=c键的键能和cc键的键能的关系是()a双键的键能等于单键的键能的2倍b双键的键能大于单键的键能的2倍c双键的键能小于单键的键能的2倍d无法确定答案c解析根据碳碳双键中含有1个键，由于键电子云重叠程度小，不如键稳定，所以双键的键能小于单键键能的2倍，选项c正确。3下列说法中能说明bf3分子中的4个原子位于同一平面的是()a任意两个bf键间的夹角相等b3个bf键键能相等c3个bf键键长相等d任意两个bf键间的夹角为120答案d解析键参数中，键能和键长是用于判断共价键稳定性的依据，而键角是判断分子立体构型的依据。任意两个bf键间的夹角均为120时，正好构成一个以b原子为中心的平面结构，因此4个原子共平面。4下列物质属于等电子体的一组是()ach4和nh bb3h6n3和c8h8cf和mg dh2o和ch4答案a解析等电子体要具备两个条件：一是微粒的原子总数相同，二是微粒的价电子总数相同。分析可知a项正确，c项中f和mg的价电子总数不同，b、d项中的原子总数不相同。5p元素的价电子排布为3s23p3，p与cl形成的化合物有pcl3、pcl5，对此判断正确的是()a磷原子最外层有三个未成对电子，故只能结合三个氯原子形成pcl3bpcl3分子中的pcl键含有键cpcl5分子中的pcl键都是键d磷原子最外层有三个未成对电子，但是能形成pcl5，说明传统的价键理论存在缺陷答案d解析pcl3的电子式为,pcl键都是键。pcl5分子中有5个pcl 键，这违背了传统价键理论饱和性原则，说明传统价键理论不能解释pcl5的结构，即传统价键理论存在缺陷。6碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：化学键ccchcosisisihsio356413336226318452回答下列问题：(1)通常条件下，比较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，更易生成氧化物，原因是_。答案(1) ch4比sih4稳定(2)cc键和ch键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中sisi键和sih键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成(3)ch键的键能大于co键，ch键比co键稳定，而sih的键能却远小于sio键，所以sih键不稳定而倾向于形成稳定性更强的sio键解析(1)因为ch键的键能大于sih键的键能，所以ch4比sih4稳定。(2)cc键和ch键的键能比sih键和sisi键都大，因此烷烃比较稳定，而硅烷中sisi键和sih键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。(3)ch键的键能大于co键，ch键比co键稳定，而sih键的键能却远小于sio键，所以sih键不稳定而倾向于形成稳定性更强的sio键。基础过关题组一共价键参数及其应用1关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是()a键角是描述分子立体构型的重要参数b键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关c键能越大，键长越长，共价化合物越稳定d键角的大小与键长、键能的大小无关答案c解析键能越大，键长越短，共价化合物越稳定。2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答案a解析当键能越大，键长越短时，分子越稳定，故a项正确，b项错误；在双原子分子中没有键角，c项错误；键的重叠程度大于键的，故键的键能要大于键的，d项错误。3氰气的分子式为(cn)2，结构式为nccn，性质与卤素相似。下列叙述正确的是()a分子中原子的最外层均满足8电子结构b分子中nc键的键长大于cc键的键长c分子中含有2个键和4个键d不能和氢氧化钠溶液发生反应答案a解析(cn)2分子中每个c、n原子分别形成4个键、3个键，原子的最外层均满足8电子结构，且含有3个键，4个键。成键原子半径越大，键长越长，n原子半径小于c，故nc键比cc键的键长短；由(cn)2与卤素性质相似，卤素能和naoh溶液反应，知(cn)2也可以和naoh溶液反应，所以d错误。4从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据如下：oo键数据ooo2o键长/1012 m149128121112键能/kjmol1xyz494w628其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为wzyx；该规律性是()a成键的电子数越多，键能越大b键长越长，键能越小c成键所用的电子数越少，键能越大d成键时电子对越偏移，键能越大答案b解析共用一对共用电子对形成一个共价键，所以成键电子数越多，共价键数越多，但键能不一定大，a错误；键能越长，说明轨道的重合程度越小，越容易断裂，键能越小，b正确；成键电子数越多，键能越大，c错误；电子对越偏移说明极性越大，和键能没有必然关系，d错误。题组二键能与反应热的互求方法5已知hh键能为436 kjmol1，hn键能为391 kjmol1，根据化学方程式n23h22nh3，1 mol n2与足量h2反应放出的热量为92.4 kjmol1，则nn键的键能是()a431 kjmol1 b945.6 kjmol1c649 kjmol1 d896 kjmol1答案b解析本题与热化学反应方程式有关，nn、hh键的断裂需要吸收能量，而nh的形成需要放出能量，根据能量守恒可得如下关系式：q436 kjmol13391 kjmol1692.4 kjmol1，解得q945.6 kjmol1。6已知n2o2=2no为吸热反应，h180 kjmol1，其中nn、o=o键的键能分别为946 kjmol1、498 kjmol1，则no键的键能为()a1 264 kjmol1 b632 kjmol1c316 kjmol1 d1 624 kjmol1答案b解析180 kjmol1946 kjmol1498 kjmol12e(no)，所以e(no)632 kjmol1。7化学反应可视为旧键的断裂和新键的形成过程。化学键的键能是形成化学键时释放的能量。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(kjmol1)：pp：198po：360o=o：498，则反应p4(白磷)3o2=p4o6的反应热h为()a1 638 kjmol1 b1 638 kjmol1c126 kjmol1 d126 kjmol1答案a解析反应中的键能包括：断裂1 mol p4和3 mol o2分子中共价键吸收的能量和形成1 mol p4o6分子中共价键放出的能量。由各物质的分子结构知1 mol p4含6 mol pp键，3 mol o2含3 mol o=o键，化学反应的反应热h反应物的总键能生成物的总键能。故h(198 kjmol16498 kjmol13)360 kjmol1121 638 kjmol1。题组三等电子原理及应用8n2的结构可以表示为，co的结构可以表示为，其中椭圆框表示键，下列说法中不正确的是()an2分子与co分子中都含有三键bco分子与n2分子中的键并不完全相同cn2与co互为等电子体dn2与co的化学性质相同答案d解析从题图可以看出，n2分子与co分子中均有一个键和两个键，所以二者都含有三键，a正确；n2分子中的两个键是由每个氮原子各提供两个p轨道以“肩并肩”的方式形成的，而co分子中的一个键是氧原子单方面提供电子对形成的，b正确；n2与co的原子总数和价电子总数均相同，为等电子体，性质相似，但并不完全相同，c正确，d错误。9已知原子总数和价电子总数相同的离子或分子结构相似，如so3、no都是平面三角形。那么下列分子或离子中与so有相似结构的是()apcl5 bccl4 cnf3 dn答案b解析so的价电子数为32个，ccl4的原子数为5，价电子数为44732，故与so有相似结构(均为正四面体形)；pcl5分子中价电子数为57540，nf3分子中价电子数为57326，n的价电子数为53116。10通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的立体构型相同，则下列有关说法中正确的是()ach4和nh是等电子体，键角均为60bno和co是等电子体，均为平面正三角形结构ch3o和pcl3是等电子体，均为三角锥形结构db3n3h6和苯是等电子体，b3n3h6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道答案b解析ch4和nh为等电子体，都是正四面体结构，键角均为10928，a项不正确；no和co是等电子体，均为平面正三角形结构，b项正确；h3o和pcl3价电子总数不相等，不是等电子体，c项不正确；b3n3h6结构与苯相似，也存在“肩并肩”式重叠的轨道，d项不正确。能力提升11下列结构图中“”代表原子序数从110的元素的原子实(原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分)，小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键。(示例：)根据各图表示的结构特点，写出上述分子的化学式：a：_，b：_，c：_，d：_。答案nh3hcnco(nh2)2bf3解析a显然是nh3，它是一个三角锥形分子，且n原子有一对电子未参与成键，3个价电子用于形成3个单键，而与n原子相连的原子只有一个价电子，故只可能是h原子。b是hcn，这是因为：第一，它是直线形分子；第二，中间一个原子成4个键，所以是c原子，左边原子只有一个价电子，故为h原子，而右边原子显然是n原子。c是，从图可看出，最上面的原子是o原子，它用2个价电子与c原子形成双键，成为羰基，左、右两边与c相连的显然是n原子，同理与n原子相连的两个只含1个价电子的原子显然是h原子。d是bf3，在110号元素中价电子为7的只有f原子，每个f原子各用一个价电子与中间原子形成单键，而中间一个原子只有3个价电子，应该是b原子，故该分子是平面三角形的bf3。12等电子体是指两个或两个以上的分子(或离子)，它们的原子总数相同、分子(或离子)中价电子总数也相同。(1)sio、so3、no三种粒子_(填“是”或“不是”)等电子体，其中si、s、n三种基态原子的第一电离能的大小关系为_。(2)c2o和_是等电子体，c2o具有较强的还原性，它能使酸性kmno4溶液褪色，mn原子在元素周期表中的位置是_，价电子排布式为_。(3)两原子14个电子的等电子体的共同特点是物质中都具有共价三键，请举出相应的3个例子：_(分子或离子)。每个分子或离子中含_个键，_个键。答案(1)是nssi(2)n2o4第四周期b族3d54s2(3)n2、co、cn12解析(1)三种粒子均为四原子24价电子微粒，属于等电子体。(2)寻找c2o的等电子体，首先想到将c替换为n，然后凑足价电子总数，此微粒可以是n2o4。(3)两原子14个电子的微粒首先应想到n2，然后以n2为基础，尝试替换为c原子和o原子，使价电子总数相等即可。13已知键能、键长部分数据如下表：共价键clclbrbriihfhclhbrhiho键能(kjmol1)242.7193.7152.7568431.8366298.7462.8键长(pm)19822826796共价键ccc=cccchnhn=oooo=o键能(kjmol1)347.7615812413.4390.8607142497.3键长(pm)154133120109101(1)下列推断正确的是_(填字母，下同)。a稳定性：hfhclhbrhib氧化性：i2br2cl2c沸点：h2onh3d还原性：hihbrhclhf(2)下列有关推断正确的是_。a同种元素形成的共价键，稳定性：三键双键单键b同种元素形成双键键能一定小于单键的2倍c键长越短，键能一定越大d氢化物的键能越大，其稳定性一定越强(3)在相同条件下，将乙烯、乙炔以同速率通入等体积同浓度的溴的四氯化碳溶液中，下列观察到的现象正确的是_。a前者和后者同时褪色b前者后褪色，后者先褪色c前者先褪色，后者后褪色d无法判断(4)在hx分子中，键长最短的是_，最长的是_；oo键的键长_(填“大于”“小于”或“等于”)o=o键的键长。答案(1)acd(2)a(3)c(4)hfhi大于解析(1)根据表中数据，同主族气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，a项