【课件】共价键课件2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二章分子结构与性质第一节共价键二、键参数—键能、键长、键角1.键能：

共价键的强弱可用键能来衡量。

键能可通过实验测定，更多却是推算获得的。例如，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中的C—H键能是更多分子中的C—H键能的平均值。（1）定义：气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。（2）条件：298.15K、101kPa（3）单位：kJ/mol。键键能/kJ·mol-1键键能/kJ·mol-1H-H436N≡N946F-F157N-O176Cl-Cl242.7N=O607Br-Br193.7O-O142I-I152.7O=O497.3C-C347.7C-H413.4C=C615O-H462.8C≡C812N-H390.8C-O351H-F568C=O745H-Cl431.8N-N193H-Br366N=N418H-I298.7表2-1某些共价键的键能成键

放出能量

断键吸收能量

热效应

ΔH

=反应物总键能-生成物总键能ΔH>0吸热反应ΔH<0放热反应ΔH=反应物总键能-生成物总键能ΔH(HCl)=[(436+242.7)-2×431.8]kJ/mol=-184.9kJ/molΔH(HBr)

=[(436+193.7)-2×366]kJ/mol=-102.3kJ/mol

思考与讨论（1）利用P37表2-1数据计算，1molH2分别与1molCl2、1molBr2(蒸气)反应，分别形成2molHCl

和2molHBr，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结构说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？HBr分解需吸收能量少，更易分解。键键能N－H390.8O－H462.8H－F568

思考与讨论（2）请结合教材P37表2-1分析，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？

N—H、O—H、H—F的键能依次为390.8kJ•mol-1、462.8kJ•mol-1、568kJ•mol-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。大小键键能C－C347.7C=C615C=C812请结合下列数据思考为何碳碳双键的键能不是碳碳单键的二倍，碳碳三键的键能不是碳碳单键的三倍？碳碳单键：1个σ键碳碳双键：1个σ键，1个π键碳碳三键：1个σ键，2个π键σ键与π

键

强度不同乙烯分子中σ键强于π键键能越大，共价键越牢固键能：共价键强弱的参数之一练习1.根据下表中的H—X键的键能回答下列问题：共价键H—FH—ClH—BrH—I键能/kJ·mol－1568431.8366298.7①若使2molH—Cl键断裂为气态原子，则发生的能量变化是

。②表中共价键最难断裂的是

，最易断裂的是

。③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863.6kJ的能量H—FH—I减小减弱难易(4)应用①判断共价键的稳定性从键能的定义可知，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

。牢固

>>

>反应物中化学键键能之和﹣生成物中化学键键能之和②判断分子的稳定性一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。如分子的稳定性：HF

HCl

HBr

HI。③估算化学反应的反应热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数据可计算化学反应的反应热，即ΔH=

2.键长：

（1）定义：构成化学键的两个原子之间的核间距。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处于平衡位置时的核间距。

成键原子半径之和______键长大于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）单位：pm（1pm=10-12

m）表2-2某些共价键的键长键键长键键长H-H74C≡C120F-F141C-H109Cl-Cl198O-H96Br-Br228N-H101I-I267N≡N110C-C154Si-Si235C=C133Si-O162规律：（1）同种类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越小。（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（3）一般键长越短,键能越大，共价键越牢固,由此形成的分子越稳定。思考与讨论（3）结合教材P37表2-1和P38表2-2分析键长和键能是否有一定相关性?它们对分子的化学性质有何影响？键键能键长H-F565.092H-Cl428.0128H-Br362.0141一般情况下，键长越短,键能越大。化学键越牢固，含该共价键的分子越稳定。键长：共价键强弱的参数之一稳定性减弱思考与讨论：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。由于C-H和C-Cl的键长不相等，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。可见键长可以判断分子的空间结构思考交流：F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律，为什么？

某些共价键的键能和键长及原子半径键键能（kJ·mol-1）键长pm原子半径pmF-F15714164Cl-Cl242.719899Br-Br193.7228114F原子的半径很小，因此其键长短。而由于键长短，两F原子形成共价键时，原子核之间的距离很近，排斥力很大，因此键能不大，F2的稳定性差，很容易与其他物质反应。3.键角：（2）键长和键角的数值测定方法：晶体的X射线衍射实验（3）意义：键长和键角决定分子的空间结构，是描述分子结构

的重要参数，多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。（1）定义：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。(4)常见分子的键角及空间结构V或角形105°三角锥107°直线形180°CH4P4SO2BF3

正四面体形109°28’正四面体形60°V或角形119.5°平面三角形120°原子间相互作用共价键键参数定量键角键长键能键的强弱分子的稳定性特征方向性饱和性测定晶体X射线衍射实验分子空间结构

原子轨道重叠σ键：轴对称分类π键：镜面对称小结：小结：共价键强弱的判断1.由原子半径和共用电子对数判断:成键原子的原子半径越小,两原子间共用电子对数越多,则一般共价键越牢固,含有该共价键的分子越稳定。2.由键能判断: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.由键长判断:共价键的键长越小,共价键越牢固,破坏共价键消耗的能量越多。4.由电负性判断:元素的电负性越大,该元素的原子对共用电子对的吸引力越大,形成的共价键一般越稳定。特别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。1．共价键的牢固性与键能、核间距、共用电子对数的关系：小结：共价键牢固性(1)共价键的牢固性与键能的关系共价键的键能越大，表示该共价键越牢固，即完全断开时消耗的能量越多。反之，键能越小，完全断开时消耗的能量越少，共价键越不牢固。(2)共价键的牢固性与核间距、共用电子对数的关系一般来讲，形成共价键的两原子半径之和越小，共用电子对数越多，键长越短，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F>H—Cl>H—Br>H—I，因此，稳定性HF>HCl>HBr>HI。2．共价键的牢固性与物质稳定性的关系：(1)对于双原子分子，其分子内只含一个共价键时，共价键越牢固，该物质分子的化学性质越稳定。(2)共价键的牢固程度与其化学活泼性不是完全相同的，如C≡C键或C=C键，依据键能数据是较牢固的共价键，但由于该类键中的π键部分是由原子轨道的侧面重叠所得，所以容易破坏而发生化学反应。练习1、下列说法中，错误的是（）A.键能是衡量化学键稳定性的参数之一，键能越大，化学键越牢固

B.键长与共价键的稳定性没有关系C.键角是两个相邻共价键之间的夹角D.共价键是通过原子轨道重叠并共用电子对而形成的，所以共价键有饱和性B练习2、下列说法中正确的是(

)A．在分子中，两个原子间的距离叫键长B．非极性键的键能大于极性键的键能C．键能越大，表示该分子越容易受热分解D．H-Cl的键能为431.8kJ·mol-1，H-I的键能为298.7kJ·mol-1，这可说明HCl分子比HI分子稳定D课外延伸：人体长时间照射紫外光后皮肤为什么会受伤？信息1：紫外光具有能量约为399kJ/mol信息2：有关蛋白质分子中重要的化学键键能共价键C一CC一NC一S键能（kJ/mol）347305259紫外光具有的能量比蛋白质中主要化学键的键能都大，足以使这些化学键断裂从而破坏蛋白质分子。防晒霜的原理从表中可以看出，CO分子与N2分子在许多性质上十分相似。这些相似性，可以归结为它们具有相等的价电子数，导致它们具有相似的化学结构。CO和N2的某些性质分子熔点/℃水中溶解度(室温)分子解离能(kJ/mol)分子的价电子总数CO-205.052.3

mL10N2沸点/℃-210.00-190.49-195.811.6

mL107594610科学探究1、等电子体：2、等电子原理：

原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子。(一般是共价键相连)等电子体物质具有相似的化学键特征，因此它们的分子结构相似，许多物理性质也是相似的。补充：等电子原理【思考】NO2-和O3是等电子体吗？

正四面CH4

三角锥NH3N2直线CO2V/角SO2平面三角SO3正四面体CCl4常见的等电子体COCN－C22-CS2N2OAlO2-O3NO2-NO3-SiO32-SiF4SO42-PO43-SiH