2.1.2键参数--键能、键长与键角 课件（共19张ppt）化学人教版（2019）选择性必修2

(共19张PPT)
第二章 第一节 第2课时
键参数—
键能、键长与键角
人教版 选择性必修2
温故知新
卤化氢的稳定性：
如何解释卤化氢稳定性的差异？
回顾卤素单质和H2反应的难易程度，产物稳定性的大小
共价键强弱不同
易
难
HF ＞ HCl ＞ HBr ＞ HI
如何衡量共价键的强度？
实质：原子轨道重叠程度越大，共价键越强
一、键参数 - 键能
1、定义：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-1
通常是298.15K，101kPa条件下的标准值；可通过实验测定，更多的却是推算获得的
键参数 - 键能
资料卡片
键能通常是一个平均值
共价键
键能（kJ·mol-1）
H-CH3 → ·CH3 ＋H· 439.3
H-CH2 → CH2 ＋H· 442.0
H-CH → CH ＋H· 442.0
·
H-C → ·C· ＋ H· 338.6
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C-H 键键能平均值：
= 415.5 kJ·mol-1
断开CH4中的4个C-H ，所需能量并不相等，因此，CH4中C-H键的键能是平均值。
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键参数 - 键能
思考讨论
键能的大小与共价键的强弱有什么关系呢？
键能越大
气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量越多
共价键
越牢固
分子
越稳定
键参数 - 键能
表2-1某些共价键的键能
①同周期的C、N、O、F与H之间的共价键键能的变化规律如何？
同周期的C、N、O、F与H之间的共价键键能自左向右呈逐渐增大（N-H略小于C-H）
键能规律：
键参数 - 键能
为什么会呈现上述规律：
同周期从左往右C、N、O、F的原子半径逐渐减小，此时键长越短，共价键越牢固，键能越大。
②同主族的卤素单质键能以及卤素原子和H原子之间的共价键键能的变化规律如何？
-卤化氢中X-H键键能自上而下逐渐减小
键能规律：
键参数 - 键能
表2-1某些共价键的键能
-卤素单质键能：Cl2＞Br2＞ I2，但是F2键能反常低
为什么会呈现上述规律：
从原子半径角度解释
键参数 - 键能
表2-1某些共价键的键能
键能规律：
③相同原子间的键能比较：
单键＜双键＜三键
C—C、C==C、C≡C键能之比为1.00∶1.77∶2.34
N—N、N==N和N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90
N2分子的π键具有一定的特殊性
思考：如何用这些数据理解氮气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？
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 π键非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应。
思考与讨论
（1）试利用P37表2-1中的数据进行计算，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？
同类型反应，放出热量越多，反应物越易反应，生成物越稳定！
表2-1某些共价键的键能
H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)
ΔH＝436.0kJ/mol＋242.7kJ/mol－2×431.8kJ/mol＝-184.9kJ/mol
H2(g)＋Br2(g) =2HBr(g)
ΔH＝436.0 kJ/mol＋193.7 kJ/mol－2×366 kJ/mol＝－102.3 kJ/mol
由计算结果可知：生成2 mol HCl比生成2 mol HBr释放的能量多
HCl比HBr更容易生成，则其逆反应——分解更难，故HCl更稳定，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？
思考与讨论
表2-1某些共价键的键能
由于N≡N、O=O、F-F的键能依次减小，同时N-H、O-H、H-F键键能依次增大。
即旧键易断裂，新键形成后很稳定。故N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。
定量衡量共价键强弱
判断分子的稳定性
利用键能估算化学反应热效应
键能越大，气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量越多，共价键越牢固
一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定
ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能
键能的应用
课堂评价
1.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、101 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( )
√
√
√
×
×
特例：N≡N、N=N的σ键键能 ＜ π键键能
解题规律：
键能越大→共价键越牢固→分子越稳定
二、键参数 - 键长
1、定义：构成化学键的两个原子的核间距
2、单位：pm（1 pm = 10-12 m）
由于分子中的原子始终处于不断振动之中，因此，键长只能是振动着的原子处于平衡位置时的核间距。
可以通过晶体的X射线衍射实验测得
Cl2中Cl-Cl键长
①根据数据讨论对于同种类型的共价键(如卤素单质)，键长变化规律。
键参数 - 键长
键长规律：
同种类型的共价键，成键原子的半径越小，键长越小。
②根据数据讨论成键原子相同的共价键的键长与共价键数目的关系。
单键键长 ＞ 双键键长 ＞ 三键键长
资料卡片
键 键长（pm） 键能（kJ·mol-1）
H-F 92 568
H-Cl 127 431.8
H-Br 142 366
H-I 161 298.7
键 键长（pm） 键能（kJ·mol-1）
Cl-Cl 198 242.7
Br-Br 228 193.7
I-I 267 152.7
键 键长（pm） 键能（kJ·mol-1）
C-C 154 347.7
C=C 133 615
C≡C 120 812
思考：通过观察共价键的键长和键能的数据，你能发现键长和键能之间的关系吗？
F-F 141
157.0
键能与键长的关系
一般情况下，键长越短，键能越大
一般来说，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越牢固，分子越稳定。
如何衡量共价键的强度？
方法一：通过键能比较
小结
实质：原子轨道重叠程度越大，共价键越强
方法二：通过键长比较
180°
104.5°
107.3°
1.概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。
2.数据：键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。
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。
键参数 - 键角
H2O V形
CO2 直线形
NH3 三角锥形
109°28′
CH4 正四面体
原子间
轨道重叠
共价键
键参数
定量
键角
键长
键能
键的
强弱
分子的
稳定性
特征
方向性
饱和性
测定
晶体 X 射线衍射实验
分子空间结构
实质
σ 键：轴对称
分
类
π 键：镜面对称
课堂总结
课堂练习
课本P39 2，3，5，7，8