第1节 共价键模型
第1课时 共价键的形成与特征 共价键的类型
新课程标准 学业质量目标
1.认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键。了解共价键具有饱和性和方向性。2.知道根据原子轨道的重叠方式,共价键可分为σ键和π键等类型。3.知道共价键可分为极性和非极性共价键。 1.认识共价键的本质和特征时,主要是基于量子化特征认识共价键的本质,建立共价键与分子空间构型的关系。(证据推理与模型认知)2.认识共价键的概念内涵和本质特征是以轨道重叠为基础的。(宏观辨识与微观探析)
必备知识·自主学习
一、共价键的形成与特征
1.共价键的形成
概念 原子间通过共用电子形成的化学键
本质 高概率出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用
形成元素 通常电负性相同或差值小的非金属元素原子之间形成共价键
表示方法 ①用一条短线表示一对共用电子所形成的共价键,如H—H②用“＝”表示原子间共用两对电子所形成的共价键,如C＝C③用“≡”表示原子间共用三对电子所形成的共价键,如C≡C
2.共价键的特征
特征 概念 作用
饱和性 每个原子所能形成的共价键的总数或以共价键连接的原子数目是一定的 共价键的饱和性决定着原子形成分子时相互结合的数量关系
方向性 共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成,这就是共价键的方向性。在形成共价键时,原子轨道重叠得多,电子在核间出现的概率大,所形成的共价键就牢固 共价键的方向性决定分子的空间结构
(1)所有单质都有共价键吗
提示:并不是所有的单质中都有共价键,稀有气体中不存在化学键,金属单质中不存在共价键。
(2)(教材二次开发)教材P38图2-1-2氢分子的电子云图,根据氢分子的电子云图可知,氢分子的核外电子在距核近的区域电子密度更大,这种说法正确吗 为什么
提示:不正确。电子云中的小黑点表示的是电子在核外空间出现的几率的大小,而不是核外电子的密度大小。
二、共价键的类型
1.σ键与π键(按原子轨道重叠方式分类)
σ键 原子轨道以“头碰头”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键
π键 原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键
2.极性键和非极性键(按共用电子对是否偏移分类)
类型 形成元素 共用电子对偏移 原子电性
非极性键 同种元素 两原子电负性相同,共用电子不偏移 两原子都不显电性
极性键 不同元素 共用电子偏向电负性较大的原子 电负性较大的原子显负电性,电负性较小的原子显正电性
(1)(情境思考)以下成键的过程轨道分别以什么方式成键 形成的键分别是什么键
提示:第一种以头碰头方式成键,是σ键;第二种以肩并肩的方式成键,是π键。
(2)(前后串联)氮气分子之间的氮氮三键中三个化学键不一致,试根据教材和前面所学的s轨道和p轨道的空间伸展方向进行相应的解释。
提示:由于形成氮气分子的两个氮原子的轨道均为p轨道,而p轨道有px、py、pz三个伸展方向,其中一个是“头碰头”方式成键,则剩余的两个p轨道只能以肩并肩的形式成键,故三个键不完全相同。
关键能力·合作学习
知识点 共价键的类型和特点
1.共价键的类型
2.σ键与π键的区别
键类型 σ键 π键
原子轨道重叠方式 沿键轴方向“头碰头”重叠 沿键轴方向“肩并肩”重叠
类型 s—s σ键、s—p σ键、p—p σ键 p—p π键
原子轨道重叠部分 两原子核之间,在键轴处 键轴上方和下方,键轴处为零
原子轨道重叠程度 大 小
键的强度 较大 较小
化学活泼性 不活泼 活泼
键的存在 共价单键为σ键,共价双键、三键中含有一个σ键 共价双键、三键分别含有1个、2个π键,两原子间最多能形成2个π键
3.σ键与π键常见的类型
(1)σ键的常见类型。
类型 形成过程
s-s型
s-p型
p-p型
(2)π键的常见类型——p-p π键。
【特别提醒】正确认识σ键和π键
(1)σ键与π键的实质相同,都是由共用电子对而形成的化学键。
(2)σ键与π键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同。
(3)由于s轨道没有方向性,所以两个s轨道只能形成σ键,不能形成π键。
(4)两个原子之间可以只形成σ键,但不能只形成π键。
(1)(思维升华)乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键组成
提示:乙烷分子中的共价键由7个σ键组成;乙烯分子中的共价键由5个σ键和1个π键组成;乙炔分子中的共价键由3个σ键和2个π键组成。
(2)(情境应用)美国物理化学家路易斯提出了共价学说,建立了经典的共价键理论。此理论的核心是原子间通过共用电子对形成最外层8电子的稳定结构(ns2np6)(氢除外),故路易斯价键理论又称八隅体理论。
据此思考:
①共价键形成的本质是什么
提示:共价键的本质是原子间形成共用电子对。
②共价键有哪些特点 主要有哪些分类
提示:共价键具有方向性和饱和性,主要有两种分类方式,分别是按照电子云的重叠方式分为σ键和π键;按照共用电子对是否偏移,分成极性键和非极性键。
【典例】(2021·泰安高二检测)下列有关化学键类型的判断不正确的是( )
A.s—s σ键与s—p σ键的对称性不同
B.分子中含有共价键,则至少含有一个σ键
C.已知乙炔的结构式为H—C≡C—H,则乙炔分子中存在2个σ键(C—H)和3个π键(C≡C)
D.乙烷分子中只存在σ键,即6个C—H键和1个C—C键都为σ键,不存在π键
【思维建模】解答本类试题思维流程如下:
【解析】选C。s—s σ键无方向性,s—p σ键轴对称,A项正确;在含有共价键的分子中一定有σ键,可能有π键,如N2等,B项正确;单键都为σ键,乙烷分子结构式为,其6个C—H键和1个C—C键都为σ键,D项正确;共价三键中一个为σ键,另外两个为π键,故乙炔(H—C≡C—H)分子中有2个C—H σ键,C≡C键中有1个σ键、2个π键,C项错。
σ键和π键的判断思路
氰气,由氰基构成,化学式为(CN)2,是碳与氮形成的化合物(结构式为N≡C—C≡N)。氰气在标准状况下是无色气体,带苦杏仁气味,剧毒。氰气的主要用途是其可用于有机合成,制作农药,也用作消毒、杀虫的熏蒸剂等。
根据以上信息,回答下列问题:
(1)已知氰气的性质与氯气相似,试根据氯气与水的反应写出氰气与水反应的化学方程式。
提示:(CN)2+H2O===HCN+HCNO。
(2)氰气分子中含有多少个σ键和π键
提示:根据氰气的结构式N≡C—C≡N可知,因其分子中存在一个单键和两个三键,所以在氰气分子中存在3个σ键和4个π键。
(3)氰气分子中存在极性键和非极性键吗
提示:存在。氰气分子中存在两个碳原子之间的非极性键和碳原子和氮原子之间的极性键。
三言两语话重点
1.知道共价键的“两个”特征:方向性和饱和性。
2.掌握共价键的“两种”分类方式:
(1)根据电子云的重叠方式分成σ键和π键。
(2)根据共用电子的偏移分成极性键和非极性键。
3.掌握“一个” σ键和π键的简单判断方法:共价单键是σ键;共价双键中有一个σ键,另一个是π键;共价三键中有一个σ键,另两个是π键。
课堂检测·素养达标
1.(2021·惠州高二检测)下列有关共价键的成因说法错误的是( )
A.若成键后两原子的原子核距离更近些,体系的能量会更低
B.成键原子的原子轨道在空间最大程度重叠
C.共用电子在形成共价键的原子的核间区域出现的概率大
D.形成化学键,体系的能量降低
【解析】选A。成键的两原子相互靠近,且两原子的原子轨道重叠,共用电子在两原子核之间出现的概率增大;两个原子形成共价键时,体系的能量最低,若成键后原子核距离更近些,则两个带正电荷的原子核之间的排斥作用又将导致体系能量升高,A项错误。
【补偿训练】
(2021·太原高二检测)下列说法正确的是( )
A.并非所有的共价键都有方向性
B.H2O与H2S的空间结构一样是由共价键的饱和性决定的
C.Cl2是双原子分子,H2S是三原子分子,这是由共价键的方向性决定的
D.电负性相差较大的金属元素与非金属元素原子之间易形成共价键
【解析】选A。H2分子中H原子的s轨道为球形,无方向性,所以形成的s-s键没有方向性,故A正确;O、S核外电子排布相似,成键方式相同,空间结构一样,是由共价键的方向性决定的,故B错误;Cl最外层有7个电子,只能形成1个Cl—Cl键,形成双原子分子Cl2,S最外层有6个电子,只能结合2个H,形成H2S分子,由共价键的饱和性决定,故C错误;通常电负性相同或差值小的非金属元素原子之间形成共价键,故D错误。
2. (2021·宁大附中高二检测)共价键①H—H键、②H—F键、③H—O键、④N—H键、⑤P—H键中,键的极性由弱到强的顺序正确的是( )
A.①②③④⑤ B.⑤④③②①
C.①⑤④③② D.②③④⑤①
【解析】选C。元素周期表中,同一周期的主族元素原子,从左到右吸引电子的能力逐渐增强;同一主族从上到下,元素原子半径逐渐增大,吸引电子的能力逐渐减弱,故吸引电子的能力:F>O>N>P;H—H键是由吸引电子能力相同的同种原子形成的非极性键。所以C项正确。
【补偿训练】
1.(双选)(2021·滨州高二检测)下列物质中含有非极性键的化合物是( )
A.F2 B.C2H2 C.Na2O2 D.NH3
【解析】选B、C。F2是单质,不是化合物;C2H2的结构式为HC≡CH,含有非极性键,符合题意;Na2O2是离子化合物,其中O中含有非极性键;NH3含三个N—H键,没有非极性键。
2.(2021·南京高二检测)根据氢原子和氟原子的核外电子排布,对F2和HF分子中形成的共价键描述正确的是( )
A.两者都为s—s σ键
B.两者都为p—p σ键
C.前者为p—p σ键,后者为s—p σ键
D.前者为s—s σ键,后者为s—p σ键
【解析】选C。氢原子的核外电子排布式为1s1,氟原子的核外电子排布式为1s22s22p5,p轨道上有1个未成对的p电子。F2是由两个氟原子未成对的p电子轨道重叠形成的p—p σ键,HF是由氢原子中的s轨道与氟原子中的1个p轨道形成的s—p σ键。
3.(双选)磷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PCl3
B.PCl3分子中的P—Cl键不含有π键
C.PCl5分子中的P—Cl键都是π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
【解析】选B、D。PCl3的电子式为,P—Cl键都是σ键。PCl5分子中有5个P—Cl σ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。
4.(2021·银川高二检测)在下列分子中,①H2,②CO2,③H2O2,④HCN(填序号):
(1)分子中只有σ键的是________,分子中含有π键的是________。
(2)分子中所有原子都满足最外层为8个电子结构的是______________,分子中含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是________,分子中含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是________。
(3)分子中既含有极性键又含有非极性键的是________。
【解析】分子中只有σ键,说明分子中只含有单键,则①③符合;②④中分别含有
C＝O键、C≡N键,则含有π键;分子中所有原子都满足最外层为8个电子结构,应排除氢化物,题中②符合;分子中含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键,只有①符合;分子中含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键,则应含有H原子与其他原子形成的共价键,③④符合;③中含O—H极性键和O—O非极性键。
答案:(1)①③ ②④ (2)② ① ③④ (3)③
素养新思维
5.碳原子成键的多样性决定了有机化合物的种类和结构的多样性。已知有甲、乙、丙、丁四种有机物的结构如下:
甲:CH2＝CH—C≡CH
乙:
丙:COCl2()
丁:CH2＝CHCN
根据以上分子的结构回答下列问题:
(1)甲分子中有几个σ键,几个π键
提示:除5个单键全是σ键外,双键中1个是σ键,另1个是π键,三键中1个是σ键,另2个是π键。故该有机物分子中σ键总数为7,π键总数为3。
(2)乙分子中有几个σ键,几个π键,有没有非极性键
提示:乙分子中有3个C—H σ键,2个C—C σ键,2个C—O σ键,1个O—H σ键;C＝C和C＝O键中分别有1个π键;有C＝C、C—C非极性键。
(3)丙分子中每个碳原子形成几个σ键,几个π键
提示:丙分子中C与O原子之间形成1个σ键和1个π键,C与两个Cl原子之间分别形成1个σ键。
(4)丁分子中σ键与π键的数目之比为是多少
提示:丁分子中含有1个C＝C键和1个C≡N键;3个C—H键和1个C—C键,故丁分子中共有6个σ键和3个π键,故σ键和π键的数目之比为2∶1。
- 1 -第2课时 键 参 数
新课程标准 学业质量目标
1.理解键能、键长、键角等键参数的相关概念。2.能应用键参数说明简单分子的某些性质。 认识共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。(证据推理与模型认知)
必备知识·自主学习
一、键参数
1.键长
(1)概念:两个成键原子的原子核间的距离。
(2)意义:键长愈短,化学键愈强,键愈牢固。
2.键角
(1)概念:在多原子分子中,两个化学键的夹角。
(2)意义:可以描述多原子分子的空间结构。
3.键能
(1)概念:在1×105 Pa、298 K条件下,断开1 molAB(g)分子中的化学键,使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量。
(2)意义:表示共价键的强弱,键能愈大,键愈牢固。
(1)(教材二次开发)教材P41表2-1-1给出了常见的共价键的键长,根据表中的有关数据,判断HF、HCl和HBr的稳定性。
提示:由于键长大小的关系是HBr>HCl>HF,因为键长越长,键越不稳定,越易断裂,故三者的稳定性的关系是HF>HCl>HBr。
(2)从键能的角度出发,推测N2、O2、F2跟H2反应能力的强弱顺序。
提示:由教材中表2-1-2中键能的数值可知:H—F>H—O>H—N,而键长:H—F< H—OH2O>NH3,所以N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。
二、键参数对物质性质的影响和分子光谱
1.键参数对物质性质的影响
2.分子光谱
(1)分子的空间结构是由哪些键参数决定的
提示:分子的空间结构是由键长和键角共同决定的。
(2)(情境思考)已知紫外光的光子所具有的能量约为399 kJ·mol-1。已知蛋白质中主要化学键的键能信息如表所示:
共价键 C—C C—N C—S
键能/(kJ·mol-1 ) 347 305 259
据此回答,人体长时间照射紫外光后皮肤易受伤害的原因是什么
提示:蛋白质分子中主要的化学键有C—C、C—N和C—S,紫外光具有的能量比蛋白质分子中这些化学键的键能都大,紫外光的能量足以使这些化学键断裂,从而破坏蛋白质分子。
关键能力·合作学习
知识点 共价键的键参数
1.共价键键参数与分子性质的关系
键能越大,键长越短,分子越稳定。
2.共价键强弱的判断
(1)由原子半径和共用电子数判断:成键原子的原子半径越小,共用电子数越多,则共价键越牢固,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。
(3)由键长判断:共价键的键长越短,共价键越牢固。
(4)由电负性判断:元素的电负性差别越大,该元素的原子对共用电子的吸引力越大,形成的共价键越稳定。
键能、键长和键角的应用
(1)键能的应用
①表示共价键的强弱
键能的大小可以定量地表示化学键的强弱程度。键能愈大,断开时需要的能量就愈多,化学键就愈牢固。
②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。
③判断物质在化学反应过程中的能量变化
在化学反应中,旧化学键的断裂吸收能量,新化学键的形成放出能量,因此反应焓变与键能的关系为ΔH=∑E反应物-∑E生成物。
(2)键长的应用
①键长与键的稳定性有关。一般来说,键长愈短,化学键愈强,键愈牢固。
②键长与分子空间构型有关。
③键长的判断方法
a.根据原子半径判断:在其他条件相同时,成键原子的半径越小,键长越短。
b.根据共用电子对数判断:相同的两原子形成共价键时,单键键长>双键键长>三键键长。
(3)键角的应用
键角常用于描述多原子分子的空间构型。
(1)(思维升华)键长、键能对分子的化学性质有什么影响
提示:一般地,形成的共价键的键能越大,键长越短,共价键越稳定,含有该键的分子越稳定,化学性质越稳定。
(2)(情境应用)氮气是大气中的一种气体,在空气中约占75%,氮气的性质非常稳定。已知,N≡N键的键能为945 kJ·mol-1,N—N键的键能为160 kJ·mol-1。据此回答:N2中的 “σ”键和“π”键谁更稳定
提示:N≡N键中有一个σ键和两个π键,其中σ键的键能约是160 kJ·mol-1,则π键键能=392.5 kJ·mol-1,键能越大,共价键越稳定,故N≡N键中π键比σ键稳定。
【典例】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 C-C C-H C-O Si-Si Si-H Si-O
键能(kJ·mol-1) 347 413 358 226 323 368
回答下列问题:
(1)通常条件下,比较CH4和SiH4的稳定性谁强谁弱
提示:因为C—H键的键能大于Si—H键的键能,所以CH4比SiH4稳定。
(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,原因是什么
提示:C—C键和C—H键的键能比Si—H键和Si—Si键的键能都大,因此烷烃比较稳定,而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成。
(3)SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是什么
提示: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。
(2021·河北选择考节选)KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器,填补了国家战略空白。已知有关氮、磷的单键和三键的键能(kJ·mol-1)如表:
N—N N≡N P—P P≡P
193 946 197 489
从能量角度看,氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示为)形式存在的原因是___________。
【解析】根据表中的相关共价键的键能可知,若6 mol N形成类似白磷分子结构的N4分子,可以释放出的能量为193 kJ×6=1 158 kJ;若6 mol N形成N2分子,则可释放的能量为946 kJ×2=1 892 kJ,则形成N2分子放出的能量更多,故在N数目相同的条件下,N2具有更低的能量,能量越低越稳定。同理,若6 mol P形成P4分子,可以释放出的能量为197 kJ×6=1 182 kJ;若6 mol P形成P2分子,则可释放的能量为
489 kJ×2=978 kJ,显然,形成P4分子放出的能量更多,故在P数目相同的条件下,P4具有更低的能量,能量越低越稳定。
答案:在原子数目相同的条件下,N2比N4具有更低的能量,而P4比P2具有更低的能量,能量越低越稳定
三言两语话重点
1.掌握“三个概念”:键能、键长和键角。
2.明白两个“决定”:键能和键长决定分子的稳定性;键长和键角决定分子的空间结构。
课堂检测·素养达标
1.下列分子最难分裂为原子的是( )
A.HCl B.HI C.H2S D.PH3
【解析】选A。元素的电负性越大,元素原子吸引共用电子对的能力越强,键能越大,分子越稳定,分子越难分裂,Cl元素的电负性最大,所以HCl最难分裂为原子。
2.(2021·天津高二检测)下列说法中正确的是( )
A.分子的结构是由键角决定的
B.H2O分子中两个O—H键的键角为180°
C.共价键的键能越大,共价键越牢固,由该键形成的分子越稳定
D.CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X键的键长、键角均相等
【解析】选C。键角是描述分子空间结构的主要参数,而分子的结构不仅仅由键角决定,还与键长等有关系,A不正确;H2O分子中两个O—H键的键角为104.5°,B不正确;共价键的键能越大,共价键越牢固,由该键形成的分子越稳定,C正确;CF4、CCl4、CBr4、CI4均是正四面体形结构,C—X键的键角均相等,由于F、CI、Br、I的原子半径不同,所以键长不相等,D不正确。
【易错提醒】键参数的应用认识误区
(1)对键能的概念把握不准,容易忽略键能概念中的前提条件——气态基态原子。
(2)一般来讲,物质的稳定性可由键能决定,键能越大,物质的稳定性越强。
(3)键能与反应热有关。因为化学反应过程是断旧键成新键的过程,根据这两个过程的能量的差值即可判断。
3.(双选)下表是一些共价键的键能(kJ·mol-1)数据,以下表达中肯定正确的是( )
共价键 键能 共价键 键能
H—H 436 H—F 565
C—F 427 H—S 339
C—Cl 330 H—Se 314
A.H2(g)→2H(g) ΔH=+436 kJ·mol-1
B.键长越长,共价键越牢固
C.相同条件下CH3F比CH3Cl更易发生水解反应
D.相同条件下,H2S比H2Se更稳定
【解析】选A、D。H—H的键能为436 kJ·mol-1,所以H2(g)→2H(g) ΔH=+436 kJ·mol-1,故A正确;原子半径越小,原子间形成的共价键的键长越短,键能越大,共价键越牢固,故B错误; C—F的键能比C—Cl大,C—F比C—Cl更稳定,所以相同条件下CH3Cl比CH3F更易发生水解反应,故C错误;由于H—S键键能比H—Se键键能大,故H2S比H2Se更稳定,D正确。
【补偿训练】
防晒霜之所以能有效地减轻紫外线对人体的伤害,是因为它所含的有效成分的分子中含有π键,这些有效成分的分子中的π电子可在吸收紫外线后被激发,从而阻挡部分紫外线对皮肤的伤害。下列物质中没有防晒效果的是( )
A.氨基苯甲酸 B.羟基丙酮
C.肉桂酸(C6H5—CH＝CH—COOH) D.乙醇
【解析】选D。氨基苯甲酸结构简式为H2N—C6H4—COOH中含有C＝O,含有π键,具有防晒效果,故A不选; 羟基丙酮HO—CH2COCH3中含有C＝O双键,含有π键,具有防晒效果,故B不选; 肉桂酸C6H5—CH＝CH—COOH,含有C＝C、C＝O,含有π键,具有防晒效果,故C不选;乙醇结构简式CH3—CH2—OH只有单键,不存在π键,不具有防晒效果,故D选。
4.(2021·惠州高二检测)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)二氧化碳为直线形结构,键角为180°,二氧化硫为角形结构,键角:CO2>SO2;(4)非金属性N>C,则键的极性:C—H答案:(1)> (2)> (3)> (4)<
【易错提醒】本题考查了共价键的键参数,要注意键参数与键的极性和分子的稳定性的关系,键长越短,键能越大;非金属性越强,键的极性越强。
素养新思维
5.(2021·福州高二检测)氮是地球上极为丰富的元素。
(1)Li3N晶体中氮以N3-形式存在,基态N3-的电子排布式为____________。
(2)NH3为三角锥形分子,N—H键键能的含义是________(填字母)。
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能量
C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的能量
D.形成1个N—H键所放出的能量
(3)计算反应3Cl2+2NH3===N2+6HCl(EN—H=391 kJ·mol-1,EH—Cl=432 kJ·mol-1,
ECl—Cl=243 kJ·mol-1,EN≡N=945 kJ·mol-1)的反应热ΔH=________kJ·mol-1。
(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如:ClF3、BrF3等,已知反应Cl2(g)+3F2(g)===2ClF3(g) ΔH=-313 kJ·mol-1,F—F键的键能为159 kJ·mol-1,
Cl—Cl键的键能为243 kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能约为______kJ·mol-1。
【解析】(1)由Li3N晶体中氮以N3-形式存在,则N3-的最外层应达到8电子,即电子排布式为1s22s22p6。
(2)N—H键的键能是指形成1 mol N—H键放出的能量或拆开1 mol N—H键所吸收的能量,不是指形成1个N—H键释放的能量。1 mol NH3分子中含有3 mol N—H键,拆开1 mol NH3或形成1 mol NH3吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。
(3)ΔH=3ECl-Cl+6EN—H-EN≡N-6EH—Cl=3×243 kJ·mol-1+6×391 kJ·mol-1-945 kJ·mol-1-
6×432 kJ·mol-1=-462 kJ·mol-1。
(4)设Cl—F键的平均键能为x,ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=
243 kJ·mol-1+159 kJ·mol-1×3-6x=-313 kJ·mol-1,则x≈172 kJ·mol-1。
答案:(1)1s22s22p6 (2)C (3)-462 (4)172
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