共价键的键参数高二化学高效备课设计

走进奇妙的化学世界2022-2023选择性必修2第一节

共价键第二章分子结构与性质共价键的强弱用什么来衡量？我们如何用化学语言来描述不同分子的空间结构和稳定性？CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6【思考交流】

学习

目标第2课时共价键的键参数PART01PART02PART03通过认识共价键的键能、键长和键角,从微观角度模型化解释分子的空间结构。结合共价键的键长、键能和键角等数据,理解分子的性质与键参数的关系,培养证据推理与模型认知的核心素养。掌握用共价键的强弱解释物质稳定性的方法。1.概念：

气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。2.单位：kJ•mol-13.条件：

通常是298.15K、100kPa条件下的标准值。4.测定：键能可以通过实验测定，更多的是推算获得，是平均值。如CH4中的C—H。5.意义：衡量共价键的强弱。一.键能某些共价键的键能（kJ·mol－1）1.相同原子间的键能：单键＜双键＜三键2.碳碳双键键能不等于碳碳单键键能的两倍，碳碳叁键不等于碳碳单键的三倍，说明了什么？σ键键能＞π键键能3.

氮氮双键键能不等于氮氮单键键能的两倍，氮氮叁键不等于氮氮单键的三倍，说明了什么？σ键键能＜π键键能6.键能的应用①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。②判断分子的稳定性（键能越大，分子越稳定）

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

。

ΔH=反应物的总键能﹣生成物的总键能1.计算，1molH2分别跟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？如何用计算的结果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？H—H(436.0kJ·mol－1)、Cl—Cl(242.7kJ·mol－1)、Br—Br(193.7kJ·mol－1)、H—Cl(431.8kJ·mol－1)、H—Br(366kJ·mol－1)对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝436.0kJ·mol－1＋242.7kJ·mol－1－2×431.8kJ·mol－1＝－184.9kJ·mol－1。对于反应H2(g)＋Br2(g)

===2HBr(g)

ΔH＝436.0kJ·mol－1＋193.7kJ·mol－1－2×366kJ·mol－1＝－102.3kJ·mol－1。[思考与讨论]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。3.已知N—N、N==N和N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C—C、C==C、C≡C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，N≡N的键能大于N—N的键能的三倍，N==N的键能大于N—N的键能的两倍；而C≡C的键能却小于C—C的键能的三倍，C==C的键能小于C—C的键能的两倍，说明乙烯和乙炔中的π键不牢固，易发生加成反应，而N2分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应。Cl2中Cl-Cl键长单位：pm（1pm＝10-12m）二.键长1.概念：

构成化学键的两个原子的核间距。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。2.键长大小：

原子半径决定共价键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。键键长/pm键能/(kJ·mol－1)HX的热分解温度/℃H—Cl127.4431.81000H—Br141.4366600H—I160.9298.7300根据下表中的HCl、HBr和HI的键长、键能的数据和热分解温度，考察它们之间的相关性。通过这个例子说明分子的结构如何影响分子的化学性质？3.键长、键能与分子化学性质的关系：

键长是衡量共价键强弱的另一重要参数。一般来说，共价键的键长越短，键能越大，该共价键越稳定，含该键的分子越稳定，越不容易分解。4.键长判断方法①根据原子半径判断

其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。如键长：H－I>H－Cl>H－F；Br－Br>Cl－Cl>F－F；Si－Si>Si－C>C－C。②根据共用电子对数目判断

对于相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子间形成双键、键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，键长变短，故单键键长>双键键长>三键键长。如键长：C－C>C=C>C≡C。思考：乙烯、乙炔为什么比乙烷活泼？

虽然键长C≡C＜C=C＜C－C，键能C≡C＞C=C＞C－C，但乙烯、乙炔在发生加成反应时，只有π键断裂(π键的键能一般小于σ键的键能)，即共价键部分断裂。为什么CH4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？C—H和C—Cl的键长不相等。键长是影响分子空间结构的因素之一。5.键长的应用①判断共价键的稳定性键长越短，键能越大，表明共价键越稳定。②分子的空间结构

键长是影响分子空间结构的因素之一。例1、对比F—F、Cl—Cl、Br—Br的键能和键长，总结键能和键长的关系，键长和键能对分子的性质有什么影响？利用键长可以判断共价键的稳定性，键长越短，键能越大，表明共价键越稳定，分子越稳定。比如键长：F-F＜Cl-Cl＜Br-Br，则分子的稳定性F2＞Cl2＞Br2。例2.乙烯、乙炔为什么比乙烷活泼？虽然键长C≡C＜C=C＜C－C，键能C≡C＞C=C＞C－C，但乙烯、乙炔在发生加成反应时，只有π键断裂(π键的键能一般小于σ键的键能)，即共价键部分断裂。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例3.解释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。同为三原子分子，为什么CO2的空间结构是直线形，而H2O的空间结构是V形？NH3

H2O

CO2

常见分子的空间结构三角锥形V形直线形

键角是描述分子空间结构的重要参数。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1.概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。分子的空间结构键角实例正四面体形CH4、CCl4平面形苯、乙烯、BF3等三角锥形NH3V形(角形)H2O直线形CO2、CS2、CH≡CH109°28′120°107°105°180°2.意义：多原子分子中的键角一定,表明共价键具有方向性。键角是描述分子空间构型的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。1.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？提示不同，白磷分子的键角是指P—P之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指C—H的夹角，为109°28′。2.实验测得H2S为共价化合物，H—S—H的夹角为92.3°，键长相同，则H2S的空间结构是什么？提示H2S分子是V形结构。[思考与讨论]②常见分子中的键角与分子空间结构。3.键角的应用①键长和键角决定分子的空间结构。多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。键角是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。四、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。四、共价键强弱的判断(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。五．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。(3)F—F的键长短，键能小的解释

F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。例: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Si—H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键解析:(1)因为C—H键的键能大于Si—H键的键能,