2026高中化学人教版选择性必修2《物质结构与性质》第二章第2课时　键参数-键能、键长与键角课件

第二章分子结构与性质第一节共价键第2课时键参数——键能、键长与键角1.知道共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。2.利用键参数解释物质的某些性质,发展宏观辨识和微观探析化学学科核心素养。学习目标一、键能二、键长目录CONTENTS课后巩固训练三、键角一、键能知能通关1.概念指气态分子中1mol化学键解离成__________所吸收的能量,键能的单位是____________,键能通常是298.15K、101kPa条件下的标准值。是衡量共价键强弱的一个重要参数。

气态原子kJ·mol-12.应用应用解释衡量共价键的强弱键能越大,断开化学键时需要的能量越多,化学键越稳定判断分子的稳定性结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越稳定判断化学反应的能量变化反应焓变与键能的关系为ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和;ΔH<0时,为放热反应;ΔH>0时,为吸热反应(1)碳和硅的有关化学键键能如表所示,简要分析和解释下列有关事实。小题对点过化学键C—CC—HC—O键能/(kJ·mol-1)347.7413.4351化学键Si—SiSi—HSi—O键能/(kJ·mol-1)226318452①通常条件下,CH4和SiH4哪一种更稳定?说明判断的理由。__________________________________________________________________。

②硅和碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,从键能角度分析其原因。_______________________________________________________________________________________________________________________。③SiH4比CH4更易生成氧化物,利用上表中的数据解释其原因。_______________________________________________________________________________________________________________________________________。

因为C—H键能大于Si—H的键能,所以CH4比SiH4稳定 C—C和C—H的键能比Si—Si和Si—H的键能都大,因此烷烃比较稳定,而硅烷中Si—Si和Si—H的键能都低,易断裂,导致长链硅烷难以生成

C—H的键能大于C—O的键能,C—H比C—O更稳定,Si—H的键能却小于Si—O的键能,所以Si—H不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O(2)结合教材中某些共价键的键能数据,回答下列问题:①成键原子相同而共价键数目不同时,键能强弱规律:________________________________________________。②判断HF、HCl、HBr、HI的热稳定性强弱:________________;其中____________更容易发生热分解生成相应的单质。

③若形成1

mol

H—Cl释放的能量是________________________kJ。

单键键能<双键键能<三键键能HF>HCl>HBr>HIHI431.81.下列事实能用键能大小解释的是(

)A.常温常压下,氟单质呈气态,碘单质呈固态B.氮气的化学性质比氧气稳定C.氦气一般很难发生化学反应D.盐酸易挥发,而硫酸难挥发B解析氟单质的相对分子质量比碘单质小,分子间作用力比碘单质小,所以氟单质的沸点比碘单质低,常温常压下,氟单质呈气态,碘单质呈固态,与键能无关,故A不能用键能大小解释;氮分子中N≡N的键能比氧分子中O==O的键能大,化学性质比氧分子稳定,故B能用键能大小解释;氦气由单原子分子构成,分子中不存在化学键,其难发生化学反应与原子结构稳定有关,与键能无关,故C不能用键能大小解释;氯化氢的分子间作用力小,沸点低,是挥发性酸,硫酸的分子间作用力大,沸点高,是难挥发性酸,与键能无关,故D不能用键能大小解释。

2.已知N2(g)+O2(g)===2NO(g)为吸热反应,ΔH=+180kJ·mol-1,其中N≡N、O==O键能分别为946kJ·mol-1、498kJ·mol-1,则NO分子中N、O之间共价键的键能为(

)A.1264kJ·mol-1 B.632kJ·mol-1C.316kJ·mol-1 D.1624kJ·mol-1解析设NO分子中N、O之间共价键的键能为x,则有180

kJ·mol-1=946

kJ·mol-1+498

kJ·mol-1-2x,所以x=632

kJ·mol-1。

B3.某些化学键的键能(kJ·mol-1)如表所示:(1)1molH2在2molCl2中燃烧,放出热量______kJ。

(2)在一定条件下,1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应,放出热量由多到少的顺序是___________________________(填字母)。a.Cl2>Br2>I2 b.I2>Br2>Cl2 c.Br2>I2>Cl2预测1molH2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热________(填“多”或“少”)。

184.9化学键H—HCl—ClBr—BrI—IH—ClH—BrH—I键能436242.7193.7152.7431.8366298.7a多解析(1)根据键能数据可得,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH=436

kJ·mol-1+242.7

kJ·mol-1-431.8

kJ·mol-1×2=-184.9

kJ·mol-1,1

mol

H2在2

mol

Cl2中燃烧,参加反应的H2和Cl2都是1

mol,生成2

mol

HCl,故放出的热量为184.9

kJ。(2)由表中数据计算知1

mol

H2在Cl2中燃烧放热最多,在I2中燃烧放热最少;由以上结果分析,生成物越稳定,放出热量越多。因稳定性:HF>HCl,故1

mol

H2在F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热多。二、键长知能通关1.概念构成化学键的两个原子的____________。因此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________。

核间距短2.应用键长是衡量共价键强弱的另一重要参数,共价键的键长越短,往往键能越________,表明共价键越________。

大稳定(1)为什么F—F的键长比Cl—Cl的键长短,但键能却比Cl—Cl的键能小?_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)从键能和键长角度分析为什么乙烯、乙炔比乙烷活泼?_____________________________________________________________________________________________________________________________________。

小题对点过氟原子的半径很小,因而F—F的键长比Cl—Cl的键长短,但也是由于F—F的键长短,两个氟原子在形成共价键时,原子核之间的距离就小,排斥力大,因此键能比Cl—Cl的键能小

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3.键长大小的比较方法(1)根据原子半径比较,同类型的共价键,成键原子的原子半径越小,键长越短。(2)根据共用电子对数比较,相同的两个原子间形成共价键时,单键键长>双键键长>三键键长。(1)根据表中的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?数据表明: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

小题对点过键

键长/pm键能/(kJ·mol-1)HX的热分解温度/℃H—Cl127.4431.81000H—Br141.4366600H—I160.9298.7300__________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)下列说法中正确的是________。

①双原子分子中化学键键长越长,分子越稳定②键长:H—I>H—Br>H—Cl、C—C>C==C>C≡C③键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关④键长是振动着的原子处于平衡位置时的核间距②③④1.实验测得不同物质中氧原子之间的键长和键能的数据如下: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w>z>y>x,该规律是(

)A.粒子所含的价层电子数越多,键能越大 B.键长越长,键能越大C.粒子所含的价层电子数越少,键能越大 D.成键时电子对越偏移,键能越大

C粒子O2键长/(10-12m)149128121112键能/(kJ·mol-1)xyz=494w=628解析表中四种粒子所含价层电子数从左到右依次减少,而其键能依次增大,故A项错误,C项正确;对比给出的粒子中键长和键能大小可知B项错误;四种粒子中的共用电子对不发生偏移,D项错误。2.已知X—X、Y—Y、Z—Z的键长分别为198pm、74pm、154pm,则它们单质分子的稳定性:____________________________。

Y2>Z2>X23.已知某些共价键的键能、键长数据如表所示:共价键Cl—ClBr—BrI—IH—FH—ClH—BrH—IH—O键能/(kJ·mol-1)242.7193.7152.7568431.8366298.7462.8键长/pm198228267

96共价键C—CC==CC≡CC—HN—HN==OO—OO==O键能/(kJ·mol-1)347.7615812413.4390.8607142497.3键长/pm154133120109101

(1)下列推断正确的是________(填字母)。

A.热稳定性:HF>HCl>HBr>HIB.氧化性:I2>Br2>Cl2C.沸点:H2O>NH3D.还原性:HI>HBr>HCl>HF(2)在HX(X=F、Cl、Br、I)分子中,键长最短的是____________,最长的是____________;O—O的键长____________(填“大于”“小于”或“等于”)O==O的键长。

ACDHFHI大于解析(1)根据表中数据知,同主族元素从上至下气态氢化物的键能逐渐减小,热稳定性逐渐减弱,A项正确;从键能看,氯气、溴单质、碘单质的热稳定性逐渐减弱,由原子结构知,氧化性也逐渐减弱,B项错误;H2O在常温下为液态,NH3在常温下为气态,则H2O的沸点比NH3的高,C项正确;还原性与得失电子能力有关,还原性:HI>HBr>HCl>HF,D项正确。三、键角知能通关1.概念在多原子分子中,两个________________之间的夹角。

相邻共价键2.数据键角的数值可通过晶体的________________获得,部分键角图解:

CO2为__________形分子,H2O为__________形(或称________形)分子,NH3为三角锥形分子。

X射线衍射实验直线V角3.应用(1)键角是描述________________的重要参数,____________和____________共同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____________性。

(2)分子的许多性质都与键角有关。分子空间结构键长键角方向如图白磷和甲烷均为正四面体结构:小题对点过(1)它们的键角是否相同,为什么?___________________________________________________________________________________________________。

(2)1

mol白磷和1

mol甲烷分子中共价键的类型不同的是______________、__________,相同的是都只有_____,且σ键的数目分别是________、

________。

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之间的夹角,为109°28’

白磷非极性键甲烷极性键σ键6NA4NA1.关于键长、键能和键角,下列说法错误的是(

)A.键角是描述分子立体结构的重要参数B.键长是形成共价键的两原子间的核间距C.键能越大,键长越短,共价化合物越稳定D.键角的大小与键长、键能的大小有关解析键角是描述分子立体结构的重要参数,与键长、键能的大小没有关系,D错误。

D2.下列有关共价键的键参数的说法不正确的是(

)A.CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小D.分子中共价键的键能越大,分子的熔、沸点越高解析三者的键角分别为109°28'、120°、180°,依次增大,A项正确。因为F、Cl、Br的原子半径依次增大,故三者与H形成共价键的键长依次增长,B项正确。O、S、Se的原子半径依次增大,故三者与H形成共价键的键长依次增长,键能依次减小,C项正确。分子的熔、沸点与分子间作用力有关,与共价键的键能无关,D项错误。

D3.用“>”或“<”填空:(1)键长:N—N____________N==N。

(2)键能:2E(C—C)____________E(C==C)。

(3)键角:CO2____________SO2。

(4)键的极性:C—H____________N—H。

>>><解析(1)键长越短,键能越大,双键的键能大于单键,则双键的键长小于单键,即键长:N—N>N==N;(2)键长越短,键能越大,双键的键能大于单键,但小于单键键能的2倍,即2E(C—C)>E(C==C);(3)CO2空间构型为直线型,键角为180°,SO2为V形结构,因此键角:CO2>SO2;(4)非金属性N>C,则键的极性:C—H<N—H。

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。课后巩固训练A级

合格过关练选择题只有1个选项符合题意题组一

键能1.下列事实不能用键能的大小来解释的是(

)A.N元素的电负性较大,但N2的化学性质很稳定B.稀有气体一般难发生化学反应C.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱D.F2比O2更容易与H2反应B解析由于N2分子中存在三键,键能很大,破坏共价键需要很大的能量,所以N2的化学性质很稳定;稀有气体都为单原子分子,分子内部没有化学键;卤族元素原子从F到I半径逐渐增大,其氢化物中的化学键键长逐渐变长,键能逐渐变小,所以热稳定性逐渐减弱;由于H—F的键能大于H—O,所以二者相比较,更容易生成HF。2.根据π键的成键特征判断C==C的键能是C—C的键能的(

)A.2倍 B.大于2倍C.小于2倍 D.无法确定解析由于π键的键能比σ键键能小,双键中有一个π键和一个σ键,所以双键的键能小于单键的键能的2倍。

C题组二

键长3.下列单质分子中,键长最长,键能最小的是(

)A.H2 B.Cl2

C.Br2 D.I2解析键长与原子的半径有关,原子半径越大,形成的分子的键长越长;一般键长越短,键能越大。四种原子中,I的原子半径最大,键长最长,键能最小,故D项正确。

D4.氰气的化学式为(CN)2,结构式为N≡C—C≡N,其性质与卤素气体单质相似,氰气可用于有机合成、制农药,也可用作消毒、杀虫的熏蒸剂等。下列叙述正确的是(

)A.在所有气体单质分子中,一定有σ键,可能有π键B.氰气分子中N≡C的键长大于C—C的键长C.1个氰气分子中含有3个σ键和4个π键D.(CN)2不能与氢氧化钠溶液发生反应C解析稀有气体为单原子分子,不存在化学键,A错误;成键原子半径越小,键长越短,氮原子半径小于碳原子半径,故N≡C比C—C的键长短,B错误;单键为σ键、三键为1个σ键和2个π键,氰气的结构式为N≡C—C≡N,1个氰气分子中含有3个σ键和4个π键,C正确;卤素单质能与氢氧化钠溶液反应,氰气性质与卤素气体单质相似,则氰气能与氢氧化钠溶液反应,D错误。题组三

键角5.能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是(

)A.任意两个键的夹角为120°B.B—F是非极性共价键C.三个B—F的键能相同D.三个B—F的键长相等解析当键角为120°时,BF3的空间结构为平面三角形,故分子中四个原子共面。

A6.氨分子、水分子、甲烷分子中共价键的键角分别为a、b、c,则a、b、c的大小关系为(

)A.a<b<c B.c<b<aC.b<c<a D.b<a<c解析甲烷是正四面体形分子,键角为109°28',氨分子是三角锥形分子,键角为107°,水分子是V形分子,键角为105°,若氨分子、水分子、甲烷分子中共价键的键角分别为a、b、c,则b<a<c。

D题组四

键参数的综合应用7.关于键长、键能和键角,下列说法不正确的是(

)A.通过反应物和生成物分子中键能数据可以粗略预测反应热的大小B.键长越长,键能越小,共价化合物越稳定C.键角是确定多原子分子空间结构的重要参数D.同种原子间形成的共价键键长长短总是遵循:三键<双键<单键解析反应热=反应物的总键能-生成物的总键能,故A正确;键长越长,键能越小,共价化合物越不稳定,故B错误;键长和键角常被用来描述分子的空间结构,键角是描述多原子分子空间结构的重要参数,故C正确;原子间键能越大,核间距越小,键长越短,键能的一般关系为三键>双键>单键,则键长:三键<双键<单键,故D正确。

B8.下列说法中正确的是(

)A.双原子分子中化学键的键能越大,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.在共价双键中,σ键的键能要小于π键的键能解析在双原子分子中没有键角,C项不符合题意;当其键长越短时,键能越大,分子越稳定,A项符合题意,B项不符合题意;σ键的重叠程度要大于π键的重叠程度,故σ键的键能要大于π键的键能,D项不符合题意。

A9.已知表中化学键的键能:回答下列问题:(1)过氧化氢不稳定,易发生分解反应:2H2O2(g)===2H2O(g)+O2(g),利用表中键能数据计算该反应的反应热为____________。

-213.3kJ·mol-1化学键C—CN—NO—OO==OO—H键能/(kJ·mol-1)347.7193142497.3462.8

化学键S—HSe—HN—HAs—H—键能/(kJ·mol-1)363.5276390.8247—(2)O—H、S—H、Se—H的键能逐渐减小,原因是____________________________________________________________________,

据此可推测P—H键能范围为____________<E(P—H)<____________。

(3)有机物是以碳骨架为基础的化合物,即碳原子间易形成C—C的长链,而氮原子与氮原子间、氧原子与氧原子间难形成N—N的长链和O—O的长链,原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。

键长越短,键能越大,O—H、S—H、Se—H的键长依次增大,因而键能依次减小247kJ·mol-1390.8kJ·mol-1C—C的键能较大,较稳定,因而易形成C—C的长链,而N—N、O—O的键能小,不稳定易断裂,因此难以形成N—N的长链和O—O的长链

解析(1)ΔH=反应物总键能-生成物总键能,故ΔH=(462.8

kJ·mol-1×2+142

kJ·mo-1)×2-(497.3

kJ·mol-1+462.8

kJ·mol-1×4)=-213.3

kJ·mol-1。(2)键长越短,键能越大,O—H、S—H、Se—H的键长依次增大,因而键能依次减小;N—H、P—H、As—H的键长依次增大,因而键能依次减小,P—H的键能介于N—H和As—H的键能之间,即247

kJ·mol-1<E(P—H)<390.8

kJ·mol-1。

B级

素养培优练10.NH3、NF3、NCl3等分子中心原子相同,如果周围原子电负性大则键角小。NH3、NF3、NCl3三种分子中,键角大小的顺序是(

)A.NH3>NF3>NCl3 B.NCl3>NF3>NH3C.NH3>NCl3>NF3 D.NF3>NCl3>NH3解析因电负性:F>Cl>H,故键角大小为NH3>NCl3>NF3。

C11.意大利罗马大学的FulvioCacace等人获得了极具理论研究意义的气态N4分子,其分子结构如图所示。已知断裂1molN—N吸收167kJ热量,生成1molN≡N放出942kJ热量,根据以上信息和数据,判断下列说法正确的是(

)A.N4属于一种新型的化合物B.N4分子中存在非极性键C.N4分子中N—N的键角为109°28'D.1molN4转变成N2将吸收882kJ热量B12.如图为元素周期表前四周期的一部分,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中,正确的是(

)A.W、R元素单质分子内都存在非极性键B.X、Z元素都能形成双原子分子C.第一电离能:X>Y>WD.键长:X—H<W—H,键能:X—H<W—HB解析由元素在周期表中的位置可知,X为N、W为P、Y为S、R为Ar、Z为Br。白磷单质中存在非极性键,但稀有气体分子为单原子分子,分子中没有化学键,A错误;氮气、溴单质都是双原子分子,B正确;第一电离能应是N>P>S,C错误;原子半径:W>X,故键长:W—H>X—H,键长越短,键能越大,故键能:W—H<X—H,D错误。13.(2024·合肥高二检测)如图所示,ΔH1=-393.5kJ·mol-1,ΔH2=-395.4kJ·mol-1,下列说法或表示式正确的是(

)A.石墨和金刚石的转化是物理变化B.C(s,石墨)===C(s,金刚石)

ΔH=+1.9kJ·mol-1C.金刚石的稳定性强于石墨D.1mol石墨的总键能比1mol金刚石的总键能小1.9kJB解析石墨转化为金刚石有新物质生成,属于化学变化,故A错误;由图可知:①C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g)

ΔH1=-393.5

kJ·mol-1,②C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g)

ΔH2=-395.4

kJ·mol-1,利用盖斯定律①-②可得:C(s,