化学人教版(2019)选择性必修二2.1.2共价键参数(共34张ppt)

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名称 化学人教版(2019)选择性必修二2.1.2共价键参数(共34张ppt)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2022-12-30 19:44:07

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文档简介

(共34张PPT)
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特性。
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。
2
1
本节重点
本节难点
键能、键长和键角
用键能、键长和键角等键参数解释物质的某些性质
H2 + F2 === 2HF
H2 + Cl2 === 2HCl
点燃
H2 + Br2 === 2HBr
400℃
H2 + I2 2HI
500℃
反应越来越难进行
同学们,请从微观视角解释反应难易的变化趋势。
反应热
键能
1、概念:
一、键能
H
H
H-H(g)
H
H
H(g)
H(g)
+
H=+436.0 kJ mol-1
气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
2、单位:
kJ/mol
298.15 K、101 kPa条件下的标准值。
①实验测定,②盖斯定律计算。
3、意义:
4、获得数据:
键能越大,化学键越牢固,物质越稳定。
共价键
键能(kJ/mol)
CH4 → ·CH3 +H· 439.3
·CH3 → ·CH2+H· 442
·CH2 → ·CH +H· 442
·CH → ·C· +H· 338.6
·
·
·
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·
思考与讨论
1、甲烷分子中C-H键的键能一样大吗?
提示: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。
415
键 键能 (kJ·mol-1) 键 键能
(kJ·mol-1)
H-H 436.0 N≡N 946
F-F 157 N-O 176
Cl-Cl 242.7 N=O 607
Br-Br 193.7 O-O 142
I-I 152.7 O=O 497.3
C-C 347.7 C-H 413.4
C=C 615 N-H 390.8
C≡C 812 O-H 462.8
C-O 351 H-F 568
C=O 745 H-Cl 431.8
N-N 193 H-Br 366
N=N 418 H-I 298.7
表2-1某些共价键的键能
该表中的C-H键能是更多分子中的C-H键能的平均值。
思考与讨论
思考与讨论
2、碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键之间键能关系?
键 键能
(kJ·mol-1)
C-C 347.7
C=C 615
C≡C 812
N-N 193
N=N 418
N≡N 946
表2-1某些共价键的键能
3、氮氮单键、氮氮双键和氮氮三键之间键能关系?
σ键键能 > π键键能
碳碳单键 <碳碳双键 < 碳碳三键
(且不存在倍数关系)
氮氮单键 <氮氮双键 < 氮氮三键
(且不存在倍数关系)
σ键键能 < π键键能
特殊
例1、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。
思考与讨论
4、卤素单质之间键能大小有什么关系?
键 键能
(kJ·mol-1)
F-F 157
Cl-Cl 242.7
Br-Br 193.7
I-I 152.7
C-H 413.4
N-H 390.8
O-H 462.8
H-F 568
表2-1某些共价键的键能
卤素单质键能:Cl2 >Br2>I2 F2反常
5、第二周期非金属氢化物之间键能大小有什么关系?
第二周期氢化物键能依次增大,N-H反常
6、键能的应用
一、键能
①判断共价键的稳定性
键能越大,断开化学键需要吸收的能量越多,化学键越稳定。
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判断化学反应中的能量变化
ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和
例2、正误判断
(1)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( )
(2)N-H的键能是很多分子中的N-H的键能的平均值( )
(3)O-H的键能是指在298.15 K、100 kPa下,1 mol气态分子中1 mol O-H解离成气态原子所吸收的能量( )
(4)C=C的键能等于C-C的键能的2倍( )
(5)σ键一定比π键牢固( )



×
×
解析:对于反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=436.0 kJ·mol-1+242.7 kJ·mol-1-2×431.8 kJ·mol-1=-184.9 kJ·mol-1。
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H=-184.9 kJ/mol
对于反应H2(g)+Br2(g) =2HBr(g) ΔH=436.0 kJ·mol-1+193.7 kJ·mol-1-2×366 kJ·mol-1=-102.3 kJ·mol-1。
H2(g)+Br2(g)=2HBr(g) H=-102.3 kJ/mol
1、计算,1 mol H2分别跟1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸气)反应,分别形成2 mol HCl和2 mol HBr,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?
思考与讨论
说明2 mol HBr分解需要吸收的能量比2 mol HCl低,故HBr更易分解。
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≡N、O=O、F-F的键能依次减小,而N-H、O-H与H-F的键能依次增大。所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。
思考与讨论
H
H
1s1
1s1
H
H
H
H
原子轨道相互重叠
形成氢分子中的共价键
(H-H)
s
s
s-s σ键
氢分子形成共价键示意图














头碰头
无方向性
思考与讨论
为什么两个原子核不靠得更近呢?
H
H
Cl
Cl
H
Cl
构成化学键的两个原子的核间距。
二、键长
1、概念:
H-H键
Cl-Cl键
H-Cl键
74pm
198pm
128pm
pm(1 pm=10-12 m)
2、单位:
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。
二、键长
3、键长大小:
原子半径
决定
共价键的键长
r1
r2
半径小,键长短
二、键长
4、键长与键能的关系:
键 键能 (kJ·mol-1) 键长
pm
F-F 157 141
Cl-Cl 242.7 198
Br-Br 193.7 228
I-I 152.7 267
C-C 347.7 154
C=C 615 133
C≡C 812 120
H-F 568 92
H-Cl 431.8 127
H-Br 366 142
H-I 298.7 161
某些共价键的键能和键长
①键能越大,键长越短。
②特例:F-F键键能小于比Cl-Cl键键能。
原因:由于原子半径小,键长短,但由于键长短,两原子形成共价键时,原子核之间的距离小,排斥力大,键能小
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。
二、键长
4、键长的判断方法:
二、键长
5、键长、键能与分子性质的关系:
键 键长/pm 键能/(kJ·mol-1) HX的热分解温度/℃
H-Cl 127.4 431.8 1 000
H-Br 141.4 366 600
H-I 160.9 298.7 300
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?
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。
例4、下表是从实验中测得的不同物质中的键长和键能数据:
O-O O22- O2- O2 O2+
键长/(10-12 m) 149 128 121 112
键能/(kJ·mol-1) x y a=494 b=628
其中x、y的键能数据尚未测定,但可根据规律推导键能大小的顺序是b>a>y>x,该规律性是( )
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
B
例5、氰气的化学式为(CN)2,结构式为NCCN,性质与Cl2相似,下列叙述正确的是(    )
A、在一定条件下可发生加成反应
B、分子中NC键的键长大于C—C键的键长
C、分子只含有2个σ键和4个π键
D、不和NaOH溶液反应
A
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。
CH4
NH3
H2O
CO2

109°28′
60°
107°18′
180°
105°
键长和键角决定分子的空间结构。
三、键角
2、意义:
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。
3、获取方式:
思考: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?
例6、下列能说明BF3 分子中4个原子在同一平面的理由是( @54@ )。
A、任意两个键的夹角为120° B、B-F 是非极性共价键
C、3个B-F的键能相等 D、3个 B-F的键长相等
A
例7、键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数,下列叙述正确的是( )
A、键长和键角的数值可以通过晶体的X射线衍射实验获得
B、因为H-O键的键能小于H-F键的键能,所以O2、F2与H2的反应能力逐渐减弱
C、水分子的结构可表示为H-O-H,分子中的键角为180°
D、H-O键的键能为463kJ/mol,即18g H2O分解成H2和 O2时,消耗的能量为2×463kJ
A
例8、根据下表中的H—X键的键能回答下列问题:
共价键 H—F H—Cl H—Br H—I
键能/kJ·mol-1 568 431.8 366 298.7
①若使2 mol H-Cl键断裂为气态原子的能量变化是 。
②表中共价键最难断裂的是 ,键长最长的是 。
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-F
H-I
减小
减弱


H2 + F2 === 2HF
H2 + Cl2 === 2HCl
点燃
H2 + Br2 === 2HBr
400℃
H2 + I2 2HI
500℃
反应越来越难进行
同学们,请从微观视角解释反应难易的变化趋势。
键能
键长
共价键的稳定性
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。
键角
分子的空间结构
决定分子的性质
键参数
决定
决定
1、N—H的键能的含义是(  )
A.由N和H形成1 mol NH3所放出的能量
B.把1 mol NH3中的共价键全部解离所吸收的能量
C.解离约6.02×1023个N—H所吸收的能量
D.形成1个N—H所放出的能量
C
2、关于键能、键长和键角,下列说法中不正确的是(  )
A、键能可用于估算反应热
B、键长的长短与成键原子的半径和成键数目有关
C、一般情况下,键长越长,键能越大,共价化合物越稳定
D、键角的大小与键长的长短、键能的大小无关
C
3、共价键①N≡N ②H—F ③H—O ④N—H ⑤P—H中,键能由大到小的顺序正确的是(   )
A、①②③④⑤    
B、⑤④③②①
C、①⑤④③②
D、②③④⑤①
A
4、下列说法正确的是( )
A、分子的结构是由键角决定的
B、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、CF4、CCl4、CBr4、CI4中C-X的键长、键角均相等
D、NH3分子中两个N-H的键角为120°
B
5、下列关于 键和 键的理解不正确的是( @53@ )。
A、 键一般能单独形成,而 键一般不能单独形成
B、 键可以绕键轴旋转, 键一定不能绕键轴旋转
C、 、 、 中碳碳键的键能都相同
D、碳碳双键中有1个 键,1个 键,碳碳三键中有1个 键,2个 键
C
6、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-C C-H C-O Si-Si Si-H Si-O
348 413 351 226 318 452
CH4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