键参数-键能、键长与键角（教学设计）-（人教版选修第二册）

第二章《分子结构与性质》教学设计

第一节共价键

第二课时键参数-键能、键长与键角

课题：2.1.2键参数-键能、键长与键角课时1授课年级高二

课标

知道键能、键长，键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构

要求

本节内容是高中化学人教版（2019版）选择性必修二第二章第一节《共价键》内容，亥内容是高中选修

课程中，研究分子结构的第一节的第二课时。

这部分内容从定量的角度来研究共价键，键能和键长可以用来描述键的强弱，键角可以用来描述分子的

空间结构。教材直接给出键能和键长的概念，并很简洁地用表格形式列出了某些共价键的健能和键长，表格

中的这些参数对分子性质是有影响的，教材通过“思考与讨论”中的具体问题让学生运用这些键参数解释对

分子性质的影响。化学键的键长与键能是相关的，教材列举实例说明了它们的相关性。教材中的表2-1和表

2-2的信息是比较多的，可以利用这些数据，比较同主族元素单质中各物质的键长和键能的差异；可以比较

同种元素形成的单键、双键和三键的键长和键能的差异；可以比较同主族元素的氢化物的铤长和键能的差异；

等等。同时，在《化学反应原理》模块中，介绍有关化学反应的能量变化时，用到了键能数据，但在本节中

教材

没有列举具体例子来说明键能数据的应用，只说明了从键能数据表里查出相关化学键的键能，通过计算相关

分析

物质的键能变化可知化学反应的热效应。

键角是描述分子空间结构的重要参数。教材介绍键角时，首先给出了什么是键角，然后通过CO?和H2O

等物质的键角，说明了键角与分子空间结构的关系，并进一步说明了共价键具有方向性。本节教材的最后一

句话：“键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得”，既表达了键长和键角的数据可由实验获得，

又为教材后续介绍晶体的X射线衍射实验打下伏笔。

本节课教材从表格出发，整节课教材中给M3张表格，分别从不同角度帮助学生了解健能和键长的相关

知识。对表格的数据分析，能够提升学生的数据处理能力，能够激发学生对微观抽象物质的学习兴趣，更好

理键能和键长的本质，培养初步的科学探究能力。

教学1.理解键能、键长和键角等键参数的含义，能利用键参数解释物质的某些性质

目标2.通过共价键理论模型的发展过程，初步体会不同理论模型的价值和局限

教学

重点：用键能、键长和键角等键参数解释物质的某些性质

重、难

难点：键能、键长和键隹等键参数的应用

点

宏观辨识与微观探析：通过宏观上对物质稳定性，分子结构的认识。探究微观中共价键键能、键长、键

角对物质物理化学性质的影响，从而更好地理解键能、键长、键角与物质性质的变化规律。

核心证据推理与模型认知：通过对表格数据进行分析整理，找出键能、键长与物质稳定性的关系，找出键能、

素养键长之间的关系，从而建立键能与键长的关系模型，逐步构建模型思维。

科学探究与创新意识：通过对键能、键长、键角应用的探究，了解他们在判断物质稳定性和物质空间构

型中的应用，培养初步的科学探究能力。

在必修阶段，学生对化学键、共价键、离子键的知识有了一定的了解，知道他们的定义、成键微粒、成

键本质、成键条件、成键原因及存在范围。对于共价键，必修教材从元素种类的角度，更加深入的研究了它

的分类方法。能够用电子式表示离子化合物和共价单质及共价化合物。能够用结构式表示共价单质和共价化

合物。同时介绍了水、二氧化碳、甲烷分子的空间构型。在选择性必修一中，学生能够利用键能来计算反应

学情的培变。由此可见，学生对于共价键比较熟悉，对于键能有一定的了解。

分析

因此在选修一阶段的教学中可以充分利用学生对键能和常见物质分子构型已有的知识经验，对照共价键

及上节课所学的相关知识，在夏习和强化的基础上，结合书中提供的三个表格对共价键的健参数进行学习。

在教学中指导学生认真阅读教材中的相关内容，特别是对书中给予的三个数据表格进行认真阅读和体会，找

出键能、键长、键角的相互关系、变化规律及对物质性质的影响。同时，围绕教材中的【思考与讨论】展开

探究，结合教师的讲解和学生预习所直找的资料内容，从定量的角度加深对键能和键长变化规律的理解。

教学过程

教学

教学活动设计意图

环节

【情景创设】播放氢气与氯气，氢气与溟蒸气反应的视频。

环创创设氢气

【情景探究】ImolHz分别与ImolCb,、1molBn（蒸气）反应，分别形成2molHC1和2molHBr,

节设在氯气和澳

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澳化氢分子哪个更容易发

实蒸气中燃烧

生热分解生成相应的单质？请同学们结合选择性必修一学过的热化学反应的知识，并利用教材

、验的实验情

P37表2・1的数据进行计算。

情情【学生】计算焰变，利用相关数据进行解题。生成2moiHC1和2moiHBr分别放出184.9kJ和境，激发探

景境IO2.3kJ的热量，生成HQ放热更多，所以HC1比HBr更易生成，更难分解。究欲望。

导【教师】点评、补充

【过渡】通过刚才的计算，我们知道，要解决这方面的问题，需要用到键能的数据，通过计算

入

反应前后反应物和生成物键能的大小，从而判断反应的吸放热情况，判断物质的稳定性。实质

利用旧知解

上，物质稳定性的强弱，就是共价犍强弱的宏观体现，而共价键的强弱不仅与键能有关，还与

决新知，有

键长有关，同时，分子的构型还与共价键的键角有关，那么到底什么是键能、键长与键角，他

任们与共价键之间到底有什么关系，通过今天的探究，我们就能解决这些问题。助于加深对

【任务一】探究键能的相关知识

务新知的学习

【学生活动】阅读教材P37第一、二自然段及表2-1,回答下列问题：

和理解

1、键能的定义？

环、

2、键能的测定条件？

节探3、键能的单位？

究4、键能的测定方法？

、键5、同种类型的共价键，键能大小关系，例如：E(C-C)_____E(C=C)_____E(C=C)

、同主族元素氢化物键能的变化规律？(例如：、、、

能6H-FH-ClH-BrH-I)

7、同周期元素氢化物键能的变化规律？(例如：C-H、N-H、O-H、F-H)

探的带着问题阅

8、键能的应用？

究相读教材找答

【学生1】气态分子中Imol化学键解离成气态原子所吸收的能量称为键能

键关案，培养学

【学生2】键能通常是298.I5K、lOlkPa条件下的标准值

能

知【学生3】kJmol-1生的阅读能

的识【学生4】键能可通过实验测定，更多的却是推算获得的平均值力和自主解

相【学生5】同种类型的共价键，键能大小为：单键〈双键〈三犍决问题的能

关【学生6】同主族元素氢化物键能的变化规律：从上往下，键能依次减小力

知【学生7】同周期元素氢化物键能的变化规律：从左往右，筵能依次增大

识【学生8】(1)计算反应热：4H=反应物的键能总和-生成物的键能总和

【教师】评价、补充键能的应用。

(2)判断共价键的稳定性：原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，体系能量降低越

多，释放能量越多，形成共价键的键能越大，共价键越牢固，

(3)判断分子的稳定性：一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。

例如分子的稳定性：HF>HCl>HBr>HI

【对应训练1】根据键能数据(H-Cl431kJ-297kJmoH),可得出的结论是()

A.溶于水时，HI比HC1更容易电离，所以氢碘酸是强酸

B.HI比HC1的熔、沸点高

C.HI比HC1稳定

D.断裂等物质的量的HI和HCI中的化学键，HI消耗的能量多

【答案】A

【解析】健能越小越容易发生电离，H-C1的键能大于H-I,所以HI分子比HC1更容易电离，氢

碘酸是强酸，故A正确；由分子构成的物质，熔沸点与化学键强弱无关，故B错误；化学键

的键能越大，化学键越稳定，越不易发生电离、不易发生分解反应，H-Q的键能大于H-I,说明

HC1的稳定性大于HI,故C错误；键能越大，拆开相同物质的量的化学键时消耗能量越多，拆

开相同物质的量的HI分子比HQ消耗的能量小，故D错误。

【对应训练2】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，氯气呈气态而澳单质呈液态

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

【答案】D

【解析】A项，取决于分子间的作用力的大小，与分子内共价键的键能无关；B项，物质的挥

发性与分子内键能的大小无关；C项，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；D项，氮气比氧气稳定是由于N2分子中共价键的键

能(946kJ-moH)比O2分子中共价键的键能(497.3kJ/mol)大，在化学反应中更难于断裂。

【对应训练3】下列能用键能大小来解释的是()

A.N2的化学性质比02更稳定B.相同状况下，氯气的密度比空气的大

C.稀有气体一般难发生化学反应D.HI的沸点比HC1的沸点高

【答案】A

【解析】N2分子中存在N三N缠，02分子中存在0=0键，由于三键的键能大于双键，故N2的

化学性质比02更稳定，A项符合题意；氯气的摩尔质量大于空气的平均摩尔质量，故相同状

况下，氯气的密度比空气的大，与键能大小无关，B项不符合题意；稀有气体是单原子分子，

没有化学键，C项不符合题意；键能影响物质的柞定性，与物质的沸点高低无关，D项不符合

题意。

【小结】重点记忆的知识：

1、键能的定义、键能的应用

2、同类型物质键能的变化规律：单键〈双键〈三键

【过渡】以上就是有关键能的相关内容，接下来，我们继续探究共价键的另一个键参数一一键

长的相关知识。

【任务二】探究键长的相关知识

【学生活动】阅读教材P37第三自然段及表2-2,P38第一、三自然段，P39资料卡片，小组讨

任小组合作学

论，回答下列问题：

务习，培养学

1、键长的定义？生共同解决

2、键长的测定方法？

9问题的能力

3、键长与键能关系？

环探和表达能力

4、键长与共价半径的关系？

节究

5、同种元素构成的不同共价键键长的关系？例如：单键_____双键______三键

键6、键长与分子空间构型的关系？

、长【学生1】构成化学键的两个原子的核间距叫做该化学键的键长。由于分子中的原子始终处于

探的不断振动之中，键长只是振动着的原子处于平衡位置时的核间距。

究相【学生2】可通过晶体的X射线衍射实验获得

键关【学生3】键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定

【学生4】在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短

长知

【学生5】相同的两原形成共价键时，单键键长＞双键键长＞三键键长

的识

【学生6】键长是影响分子空间结构的因素之一

相

【教师】评价、补充

关

【对应训练1】下列说法正确的是（）

知

A.氯化氢的分子式是HC1而不是FhCl,是由其价键的方向性决定的

识

B.CH4分子的空间结构是正四面体形，是由共价键的饱和性决定的

对点训练，

C.电子云在两个原子核间重叠后，电子在两核间出现的概率增大

通过练习，

D.分子中共价健键长越长，键能越大，则分子越稳定

【答案】C发现问题，

调控课堂，

【解析】氯化氢的分子式是HC1而不是H2cL与共价键的饱和性有关，故A错误；CH,分子的

提高效率。

空间结构是正四面体形，与共价键的方向性有关，而与饱和性无关，故B错误；电子云在两个

原子核间重叠后，电子出现概率增大，体系能量降低，形成稳定物质，所以C选项是正确的；

分子中共价键键长越长，键能越小，分子越不稳定，故D错误。

【对应训练2］氟气的化学式为（CNh结构式为N三C-C三N,性质与卤素相似。卜列叙述正确的

是（）

A.分子中既有极性键，又有非极性键

B.分子中N三C键的键长大于C-C键的键长

C.分子中含有2个。键和4个兀键

D.不和氢氧化钠溶液发生反应

【答案】A

【解析】分子中N三C键是极性键，C-C键是非极性键，A顷正确；成键原子半径越小，键长

越短，N原子半径小于C原子半径，故NM：键比C-C键的键长短，B项错误；（CN）2分子中

含有3个。键和4个兀键，C项错误；由于（CN”与卤素性质相似，故其可以和氢氧化钠溶液

反应。

【对应训练3】下列说法中正确的是（）

A.键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂

B.两个成键原子的原了•核越近，键长越长，化学键越牢固，性质越稳定

C.破坏化学键时，消耗能量，而形成新的化学键时，则释放能量

D.键能、键长只能定性地分析化学键的特性

【答案】C

【解析】键能越大，表示化学键越牢固，越难以断裂，A错误；两个成键原子的原子核越近，

任键长越短，化学键越牢固，性质越稳定，B错误；破坏化学键时，消耗能量，而形成新的亿学

务键时，则释放能量，C正确；键能、键长能定量分析化学键的特性，D错误。

【小结】重点记忆的知识：

1、键长的定义

2、键长与键能、物质稳定性、原子半径、分子空间构型的关系

探

3、相同的两原形成共价键时，单键键长）双犍键长＞三键键长

究

【过渡】以上就是有关键长的相关内容，接下来，我们继续探究共价键的最后一个键参数一一

键

键角的相关知识。

角【任务三】探究键角的相关知识

的【学生活动】阅读教材P38第二自然段，【可答以下问题：

环相1、键角的概念？

、键角的意义？

节关2

3、常见分子的键角及分子的空间结构填表？

知

分子键角空间结构

识

CO2

探II2O

NH3

究

CH4

键P4

4、键角的测定方法？

角

【学生I】在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角

的

【学生2】键角可反映分子的空间结构，是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都

相与键角有关。多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性

关【学生3】

分子键角空间结构

知

C02(O=c=o)180°直线形

识形（或称角形）

H2O(H-0)105°V

NH3(N-H)107°三角锥形

CH4(C-H)109°28'正四面体形

P4(P-P)60°正四面体形

【学生4］键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得

【教师】评价、补充

【小结】重点记忆的知识：

适时强调重

1、键角的定义和意义

难点，有助

2、常见分子的键角及分子的空间结构

于学生对知

3、键角的测定方法

【对应训练1】在下列的比较中错误的是（）识重难点的

A.强度：。犍>兀键B.键角：HO<C0

22把握

C.键长：H-F>F-FD.键能：C-C>C-Si

【答案】C

【解析】兀键比6键重:叠程度小，形成的共价键不稳定，故强度：。健,兀键，选项A正确；

比0为V形结构，C02为直线形结构，则分子中的键角：H2OVCO2,选项B正确；H原子半径

小于F原子，半径越小，键长越小，故H-FvF-F,选项C错误；原子半径越小，共价键键能越

大，原子半径：CvSi,则共价键的键能:C-C>C・Si,选项D正确。

【对应训练2】下列关于犍长、键能和键角的说法中不正确的是（）

A.键角是描述分子空间结构的重要参数

B.键长的大小与成键原子的半径有关

C.多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性

D.键能越大，键长就越长，共价化合物也就越稳定

【答案】D

【解析】键角是多原子分子中两个相邻共价键之间的夹角，是描述分子空间结构的重要参数，

A正确：键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关，B正确；多原子分子的键角一定，表

明共价键具有方向性，C正确；键能越大，键长越短，共价化合物越稳定，D错误。

【对应训练3】下列有关共价键键参数的比较中，不正确的是（）

A.键能：C-N<C=N<C=NB.键长：I-I>Br-Br>Cl-Cl

C.分子中的键角：H2ONH3D.乙烯分子中碳碳键的键能：。键>几键

【答案】C

【解析】键能：单键〈双键（三键，则键能：CNVC=N〈C三NA正确；原子半径：则键

长:I-I>Br-Br>Cl-CLB正确;WO分子中键角为105。正印分子中键角为107。,故分子中的键角：

H2O<NH3,C错误：。键通过“头碰头”重叠形成，强度大，兀键通过“肩并肩”重叠形成，强度小，

故乙烯分子中碳碳键的键能：6键”键，D正确。

【学生活动】探讨教材P38,【思考与讨论工回答相关问题：

（2）N?、02、F2跟H2的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实？

（3）通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？

【学生I】由于N三NQ=O、F-F的键能依次减小，而N-H、0-H、F-H的键能依次增

大，所以，N2、02、F2跟H2的反应能力依次增强。展示多样的

【学生2】一般来说，分子中共价键的键长越小，键能越大，共价键越稳定。分子结构，

【总结】重点记忆：键参数对分子性质的影响：巩固所学知

相同类型的共价化合物分子，成键原子半径越小，键长越短，键能越大，分子越稳定识的同时，

为后面新课

键能一।

决定分子的

r的开启起到

,稳定性一|决定,、工箱

键长w聆篦的

承上启下的

1决定一分子的空1性质

间结构作用

键角」

【课后拓展】多媒体展示分子的空间结构

作业：教材P39页练习与应用2、3、5（6）（7）,7、8练习册习题

1.（易）人们常用HX表示卤化氢（X代表F、Cl、Br、I）,下列说法中，正确的是（）

A.形成共价键的两个原子之间的核间距叫做键长

环

B.H-F的键长是H-X中最长的

节作

C.H-F是p-po键

四业

D.H-F的键能是H-X中最小的

、设【答案】A

课计【解析】X原子半径越大，H-X键的犍长越长，则H-I键的键长最长，B错误；H-F键是H

后原子的1s轨道和F原子的2P轨道重叠形成的，应是s-po键，C错误；一般情况下键长越短，

键能越大，的键长是中最短的，故的键能是中最大的，错误。

巩H-FH-XH-FH-XD及时巩固、

2.（易）下列说法中，错误的是（）

固消化所学，

A.键能是衡量化学键稳定性的参数之一，键能越大，则化学键就越牢固

促进掌握必

B.键长与共价键的稳定性没有关系

键角是两个相邻共价键之间的夹角，说明共价键有方向性

C.备知识，评

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

价教学效

【答案】B

果，为后期

【解析】一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，B错误。

优化教学方

3.（易）N%的空间结构是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，解释该事实的充分理由是

案提供依

（）

据，培养分

A.N%内N-H键是极性键

析问题和解

B.分子内3个N-H键的键长相等，键角相等

决问题等关

C.NH3内3个N-H键的键长相等，3个键角都等于107°

键能力。

D.NH?内3个N-H键的键长相等，3个键角都等于120。

【答案】C

【解析】N—H键为极性键不能说明N%为三角锥形，A项错误；三个N—H键键能与键氏分

别相同.键角相等仍有可能为正三角形，B项错误：D项事实说明NH3的空间结构为平面三角

形。

4.（易）关于键长、键能和键角，下列说法中错误的是（）

A.键角是描述分子空间结构的重要参数

B.键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关

C.C=C键的键能等于C—C键键能的2倍

D.因为OH键的键能小于HF键的键能，所以F2比Ch更容易与H?反应

【答案】C

【解析】键角是描述分子空间结构的重要参数，如H?O中两个H—O键的键角为105。,故比0

为V形分子，A正确；键长的大小与成键原子的半径有关，如C1的原子半径小于I的原子半

径，CI-C1键的键长小于1-1键的键长，此外，键长还和成键数目有关，如乙烯分子中C=C键

的键长比乙块分子中OC键的键长要大，B正确；C二C键的键能为615kJ-moH,C-C键的键能

为347.7kJ.moP,二者不是2倍的关系，C错误；O—H键的键能为462.8kJ-moH,H—F键的键

能为568kJ-molLO—H键与H—F键的犍能依次噌大，意味着形成这些犍时放出的能鼠依次增

大，化学键越来越稳定，故F2比02更容易与H?反应，D正确。

5.（中）从实验测得不同物质中0—0键的键长和键能的数据如下表：

0-0键/数据O22

oro2O2+

键长/10/2m149128121112

键能/(kJmoH)Xyz=494w=628

其中x、y的键能数据尚未测足，但可根据规律推导键能的大小顺序为z>y>Xo该规律是（）

A.成键时电子数越多，键能越大B.键长越短，键能越大

C.成键所用的电子数越少，键能越小D.成键时电子对越偏移，键能越大

【答案】B

【解析】由题表中数据可知，成键时电子数越多，键能越小，A不符合题意；由题表中数据可

知，键长越短，键能越大，B符合题意；由题表中数据无法判断成键所用的电子数与键能的关

系，C不符合题意；电子对偏移程度与键能无关，D不符合题意。

6.（中）下表为元素周期表前4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__________口

B.X、Z元素都能形成双原子分子[X|I

WYR|

C.键长W-H<Y-H,键的极性FI一

D.键长X-H<W-H,键能X-H<W-H

【答案】B

【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。磷元素

形成的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、澳单质都是双原子分子，B正确；原子半径W>Y,故锂长W-H>Y-H,电负性W<Y,元素电

负性越大，对键合电子吸引力越大，与H元素形成的化学键极性越大，故键的极性Y-H>W-

H,C错误；原子半往W>X,故键长W-H>X-H,键长越短，键能越人，故键能W-H〈X-H,D错误。

7.（易）正误判断，正确的打7”，错误的打“x”。

（1）碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键的3倍和2倍。（）

（2）键长等于成键两原子的半径之和。（）

【答案】（l）x（2）x

【解析】（I）C三C键的键能为812kJmol」,C=C键的键能为615kJmol',C-C键的键能为

347.7kJ・moH,三者不是3倍和2倍的关系。

（2）键长的定义为构成化学键的两个原子的核间距叫做该化学键的键长。由于分子中的原子

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。所以键长不是简单

的等于成键两原子的半径之和。

8.（易）某些化学键的键能如下表：

键H-HH-IH-FH-C1H-BrI-IC1-C1Br-Br

键能436299568432366153243194

根据表中数据I可答问题：

（1）下列物质本身具有的能量最低的是（填字母，下同）。

A.H2B.ChC.Br2D.h

（2）下列氢化物中，最稳定的是o

A.HFB.HC1C.HBrD.HI

⑶X2+H2=2HX（X代表F、CKBr、I,下同）的反应是（填“吸热”或“放热”）反应。

（4）1molCL在一定条件下与等物质的量的H?反应，放出的热量是kJ。相同条件下，

X2分别与H?反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出的