2.1共价键 课件(共37张PPT)
文档属性
| 名称 | 2.1共价键 课件(共37张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 18.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-01 20:16:25 | ||
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文档简介
(共37张PPT)
第一节 共价键
第二章 分子结构与性质
【知识回顾】
用电子式表示NaCl、HCl和H2的形成过程。
Na+
Cl
Na
Cl
H Cl
H
+
Cl
离子键
共价键
阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键
原子间通过共用电子对所形成的化学键。
分极性共价键（极性键）和非极性共价键（非极性键）。
如何用原子轨道的概念来进一步理解共价键的形成？
H·
·H
＋
H:H
现代价键理论的基本要点：
a.电子配对原理：
b.最大重叠原理：
两原子各自提供一个自旋方向相反的电子彼此配对。
两原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定
电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。
一、共价键
按照现代价键理论中的电子配对理论， 一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”；如果原子没有未成对电子，则不能形成共价键。
①饱和性
H·
·H
＋
H:H
↑
1S
↓
1S
↑↓
↑↓
↑↓
↓
3s2
3p5
H Cl
H
+
Cl
所以只能有H2、HCl、Cl2等而不可能有H3、H2Cl、Cl3等
1s1
↑
共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
1、共价键的特点
②方向性
共价键的方向性决定了共价化合物的立体构型。
CH4
NH3
H2O
CO2
正四面体形
三角锥形
V形
直线形
除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都有一定是的分布特点，按照现代价键理论中的最大重叠原理，两原子在形成共价键时将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键有方向性。（注意：s-s轨道重叠无方向性）
—— σ键和π键
1）σ键
氢分子、氯化氢分子和氯分子的形成过程
2、共价键的类型
（1）σ键的概念
1S
1S
H2的s-s σ键
（2）σ键的分类
H2中的σ键是由两个s轨道重叠形成的
①s-s σ键
原子轨道相互重叠
未成对电子的原子轨道互相靠拢
σ键是两原子在成键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。
②s-p σ键
1S
3P
HCl的s-p σ键
HCl中的σ键是由H提供s轨道和Cl提供的p轨道重叠形成的
Cl2中的σ键是由两个p轨道重叠形成的
③p-p σ键
3P
3P
Cl2 p-p σ键
两个3p轨道沿着键轴方向以“头碰头”方式重叠，形成p—p σ键
①轴对称：
②稳定：
③可旋转：
（3）σ键的特征
以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。
形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强稳定性。
以形成σ键的两原子核的连线为轴，任何一个原子均可以旋转，旋转时并不破坏σ键的结构。
2） π键
氮原子形成氮分子的过程
p-pσ键
p-pπ键
p-pπ键
↑ ↑ ↑
2p3轨道
氮分子的形成过程
↓ ↓ ↓
2p3轨道
原子轨道，采取“肩并肩”的方式重叠，这种共价键叫π键
p-p π键的形成过程
（2）π键的类型：
（1）π键概念
主要是p-p π键
原子轨道相互重叠
未成对电子的原子轨道互相靠拢
形成的π键
①镜面对称：
②强度小：
③不能旋转：
（3）π键的特征：
每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像。
形成π键时电子云重叠程度比σ键小，π键不如σ键牢固，比较容易断裂。比如：乙烯易发生加成反应。
特例：N2分子中的π键比σ键稳定。
以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子并不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键。
O2 中 p-p σ键和 p-p π键的形成过程
p-p σ键
p-p π键
两对孤电子对电子云
↑↓ ↑ ↑
2P4轨道
↑↓ ↓ ↓
2P4轨道
3）σ键和 π键的成键规律
②共价单键是σ键；共价双键中一个σ键，另一个π键；共价三键由一个σ键和两个π键
H-H
O=O
N≡N
Cl-C-Cl
O
∣
∣
①s-s电子、s-p电子只形成σ键；p-p电子既形成σ键，又形成π键；且 p-p电子先形成σ键，后形成π键。
1个σ键，1个π键
1个σ键
1个σ键，2个π键
3个σ键，1个π键
注意：σ键能单独存在，π键不能单独存在
共价键的类型 σ键 π键
原子轨道重叠方式
原子轨道重叠程度
对称类型
键的强度
旋转情况
成键情况 “头碰头”
“肩并肩”
大
小
轴对称
镜面对称
键的强度大，键牢固
键的强度小，易断裂
单键可以绕键轴任意旋转，不破坏σ键
不能旋转，否则破坏π键
单键都是σ键，双键含一个σ键和一个π键，三键含一个σ键和二个π键
4）σ键和 π键的比较
【探究】
共价键
【问题和预测】（1）观察乙烷、乙烯和乙炔的分子结构，分析分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成？
①乙烷中含有1个C-C键和6个C-H键，所以乙烷中含有7个σ键；
②乙烯中含有1个C=C键和4个C-H键，即含有5个σ键和1个π键；
③乙炔中含有1个三键和2个C-H键，即含有3个σ键和2个π键；
（2）解释乙烯分子中π键是如何形成的？预测乙炔分子中π键是如何形成的？
乙烯分子：每个碳原子s轨道、2个p轨道（sp2杂化轨道）分别与2个氢原子、另一个碳原子形成3个σ键，共5个σ键；每个碳原子p轨道均有一个未成对电子，两个p轨道以“肩并肩"相互重叠，形成π键。
乙炔分子：每个碳原子s轨道、1个p轨道分别（sp杂化轨道）与1个氢原子、另一个碳原子形成2个σ键，共3个σ键；碳原子中另外两个p轨道与碳原子中的两个p轨道以“肩并肩”相互重叠，形成两个π键。
【绘制图示】模仿图2-3所示，绘制乙炔分子中π键。（提示：两个碳原子各自用2个p轨道形成π键。）
【问题与讨论】钠和氯通过得失电子同样是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？你能从原子的电负性差别来理解吗？
原子 Na Cl H Cl C O
电负性
电负性之差（绝对值）
结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是_____键；而_____键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。 0.9 3.0
2.1 3.0
2.5 3.5
2.1
0.9
1.0
离子
共价
共价键
本质：原子之间通过共用电子对（或原子轨道重叠）形成共价键
特征：具有方向性和饱和性
成键方式
σ键
原子轨道“头碰头”重叠，电子云呈轴对称
特征
π键
原子轨道“肩并肩”重叠，电子云呈镜面对称
特征
共价三键——1个σ键、2个π键
共价单键——1个σ键
共价双键——1个σ键、1个π键
一般规律
课堂小结
共价键的强弱用什么来衡量？我们如何用化学语言来描述不同分子的空间结构和稳定性？
卤化氢 分解的百分数/%
HCl 0.0014
HBr 0.5
HI 33
分析下表中卤化氢在1000℃时的分解率，你能得出什么结论？
结论：HCl、HBr、 HI越来越易分解
说明：①卤化氢的热稳定性大小为：
HCl＞HBr ＞ HI
②H-Cl、H-Br、H-I中的 σ键牢固。
【问题提出】
1、键能
气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
1）概念：
2）单位:
3）条件：
键能通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值。
kJ/mol。键能通常取正值。
4）数据：
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。
键能可以通过实验测定，更多却是推算获得的。
二、键参数——键能、键长与键角
某些共价键的键能（kJ·mol－1）
①相同原子间的键能：
②碳碳双键键能小于碳碳单键键能的两倍，碳碳叁键小于碳碳单键的三倍：
③氮氮双键键能大于氮氮单键键能的两倍，氮氮叁键大于氮氮单键的三倍：
④特例：
5）键能规律：
单键＜双键＜三键
碳碳键：σ键键能 ＞ π键键能
氮氮键：σ键键能 ＜ π键键能
第二周期氢化物键能依次增大 N-H反常
卤素单质键能：Cl2 >Br2>I2 F2反常
问题：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。
一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。但乙烯、乙炔性质活泼，氮气性质不活泼。
6）键能的应用
①判断共价键的稳定性（键能越大，共价键越稳定）
②判断分子的稳定性（一般键能越大，分子越稳定）
③估算化学反应的反应热
同一化学键解离成气态原子所吸收的能量与气态原子结合形成化学键所释放的能量在数值上是相等的，故根据化学键的键能数据可计算化学反应的反应热.
ΔH=反应物的总键能 - 生成物的总键能
2、键长
1）概念：
构成化学键的两个原子的核间距。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。
原子半径决定共价键的键长。原子半径越小，共价键的键长越短。
3）键长大小：
pm（1 pm＝10-12 m）
2）单位：
4）共价键键长规律：
②成键原子相同时，
键长：单键键长＞双键键长＞三键键长
①同种类型的共价键，成键原子的原子半径越大，键长越大。
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、叁键时，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。
5）键长判断方法
从以下数据中可以得到什么结论：
③ 相同的成键原子：单键键长 > 双键键长 >叁键键长
① 通常，键能越大，键长越短，共价键越稳定。
② 同种类型的键，成键原子半径越小，键长越短，键能越大，键越牢固。
H-F H-Cl H-Br H-I
键长（pm） 92 128 141 161
键能（kJ/mol） 567 431 366 298
6）键能与键长的关系
C-C C=C C≡ C Cl-Cl F-F
154 134 120 198 141
347 598 820 242.7 157
④特例：
如F-F键（比Cl-Cl键小）
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
键长是衡量共价键强弱的另一重要参数
7）键长的应用
①判断共价键的稳定性
键长越短，键能越大，表明共价键越稳定。
②分子的空间结构
键长是影响分子空间结构的因素之一。
如CH4分子的空间结构为正四面体形，而CH3Cl分子的空间结构是四面体形而不是正四面体形，原因是C-H和C-Cl 的键长不相等。
问题：乙烯、乙炔为什么比乙烷活泼？
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)，即共价键部分断裂。
1）概念
3、键角
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角
键长和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。键角是描述分子结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关
2）意义
①键长和键角决定分子的空间结构。
②常见分子中的键角与分子空间结构。
分子立体构型 键角 实例
正四面体 109°28′ 甲烷、四氯化碳
平面型 120° 苯、乙烯
三角锥型 107° 氨气
V型（或角型） 105° 水分子
直线型 180° 二氧化碳、乙炔
3）键角的应用
CH4
NH3
H2O
CO2
苯
问题：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？
提示 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的夹角，为109°28′。
特别提醒
由分子构成的物质，其熔、沸点与共价键的键能和键长无关；而分子的稳定性由键长和键能大小决定。
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。
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。
（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？
通过计算1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时，放出184.9 kJ的热量；1 mol H2与1 mol Br2(蒸气)反应生成2 mol HBr时，放出102.3 kJ的热量。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。
【思考与讨论】
(2)N2、O2、F2与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
N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强，其原因是N≡N键、O=O键、F—F键的键能依次为946 kJ·mol-1、497.3 kJ·mol-1、157 kJ·mol-1，键能越来越小，共价键越来越容易断裂。而N-H、O-H、F-H键的键能依次为390.8kJ·mol-1、462.8kJ·mol-1、568kJ·mol-1键能越来越大，共价键越来越容易生成。
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。
(3)通过上述的例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？
课堂小结
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
第一节 共价键
第二章 分子结构与性质
【知识回顾】
用电子式表示NaCl、HCl和H2的形成过程。
Na+
Cl
Na
Cl
H Cl
H
+
Cl
离子键
共价键
阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键
原子间通过共用电子对所形成的化学键。
分极性共价键（极性键）和非极性共价键（非极性键）。
如何用原子轨道的概念来进一步理解共价键的形成？
H·
·H
＋
H:H
现代价键理论的基本要点：
a.电子配对原理：
b.最大重叠原理：
两原子各自提供一个自旋方向相反的电子彼此配对。
两原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定
电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。
一、共价键
按照现代价键理论中的电子配对理论， 一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”；如果原子没有未成对电子，则不能形成共价键。
①饱和性
H·
·H
＋
H:H
↑
1S
↓
1S
↑↓
↑↓
↑↓
↓
3s2
3p5
H Cl
H
+
Cl
所以只能有H2、HCl、Cl2等而不可能有H3、H2Cl、Cl3等
1s1
↑
共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
1、共价键的特点
②方向性
共价键的方向性决定了共价化合物的立体构型。
CH4
NH3
H2O
CO2
正四面体形
三角锥形
V形
直线形
除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都有一定是的分布特点，按照现代价键理论中的最大重叠原理，两原子在形成共价键时将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键有方向性。（注意：s-s轨道重叠无方向性）
—— σ键和π键
1）σ键
氢分子、氯化氢分子和氯分子的形成过程
2、共价键的类型
（1）σ键的概念
1S
1S
H2的s-s σ键
（2）σ键的分类
H2中的σ键是由两个s轨道重叠形成的
①s-s σ键
原子轨道相互重叠
未成对电子的原子轨道互相靠拢
σ键是两原子在成键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。
②s-p σ键
1S
3P
HCl的s-p σ键
HCl中的σ键是由H提供s轨道和Cl提供的p轨道重叠形成的
Cl2中的σ键是由两个p轨道重叠形成的
③p-p σ键
3P
3P
Cl2 p-p σ键
两个3p轨道沿着键轴方向以“头碰头”方式重叠，形成p—p σ键
①轴对称：
②稳定：
③可旋转：
（3）σ键的特征
以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。
形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强稳定性。
以形成σ键的两原子核的连线为轴，任何一个原子均可以旋转，旋转时并不破坏σ键的结构。
2） π键
氮原子形成氮分子的过程
p-pσ键
p-pπ键
p-pπ键
↑ ↑ ↑
2p3轨道
氮分子的形成过程
↓ ↓ ↓
2p3轨道
原子轨道，采取“肩并肩”的方式重叠，这种共价键叫π键
p-p π键的形成过程
（2）π键的类型：
（1）π键概念
主要是p-p π键
原子轨道相互重叠
未成对电子的原子轨道互相靠拢
形成的π键
①镜面对称：
②强度小：
③不能旋转：
（3）π键的特征：
每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像。
形成π键时电子云重叠程度比σ键小，π键不如σ键牢固，比较容易断裂。比如：乙烯易发生加成反应。
特例：N2分子中的π键比σ键稳定。
以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子并不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键。
O2 中 p-p σ键和 p-p π键的形成过程
p-p σ键
p-p π键
两对孤电子对电子云
↑↓ ↑ ↑
2P4轨道
↑↓ ↓ ↓
2P4轨道
3）σ键和 π键的成键规律
②共价单键是σ键；共价双键中一个σ键，另一个π键；共价三键由一个σ键和两个π键
H-H
O=O
N≡N
Cl-C-Cl
O
∣
∣
①s-s电子、s-p电子只形成σ键；p-p电子既形成σ键，又形成π键；且 p-p电子先形成σ键，后形成π键。
1个σ键，1个π键
1个σ键
1个σ键，2个π键
3个σ键，1个π键
注意：σ键能单独存在，π键不能单独存在
共价键的类型 σ键 π键
原子轨道重叠方式
原子轨道重叠程度
对称类型
键的强度
旋转情况
成键情况 “头碰头”
“肩并肩”
大
小
轴对称
镜面对称
键的强度大，键牢固
键的强度小，易断裂
单键可以绕键轴任意旋转，不破坏σ键
不能旋转，否则破坏π键
单键都是σ键，双键含一个σ键和一个π键，三键含一个σ键和二个π键
4）σ键和 π键的比较
【探究】
共价键
【问题和预测】（1）观察乙烷、乙烯和乙炔的分子结构，分析分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成？
①乙烷中含有1个C-C键和6个C-H键，所以乙烷中含有7个σ键；
②乙烯中含有1个C=C键和4个C-H键，即含有5个σ键和1个π键；
③乙炔中含有1个三键和2个C-H键，即含有3个σ键和2个π键；
（2）解释乙烯分子中π键是如何形成的？预测乙炔分子中π键是如何形成的？
乙烯分子：每个碳原子s轨道、2个p轨道（sp2杂化轨道）分别与2个氢原子、另一个碳原子形成3个σ键，共5个σ键；每个碳原子p轨道均有一个未成对电子，两个p轨道以“肩并肩"相互重叠，形成π键。
乙炔分子：每个碳原子s轨道、1个p轨道分别（sp杂化轨道）与1个氢原子、另一个碳原子形成2个σ键，共3个σ键；碳原子中另外两个p轨道与碳原子中的两个p轨道以“肩并肩”相互重叠，形成两个π键。
【绘制图示】模仿图2-3所示，绘制乙炔分子中π键。（提示：两个碳原子各自用2个p轨道形成π键。）
【问题与讨论】钠和氯通过得失电子同样是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？你能从原子的电负性差别来理解吗？
原子 Na Cl H Cl C O
电负性
电负性之差（绝对值）
结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是_____键；而_____键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。 0.9 3.0
2.1 3.0
2.5 3.5
2.1
0.9
1.0
离子
共价
共价键
本质：原子之间通过共用电子对（或原子轨道重叠）形成共价键
特征：具有方向性和饱和性
成键方式
σ键
原子轨道“头碰头”重叠，电子云呈轴对称
特征
π键
原子轨道“肩并肩”重叠，电子云呈镜面对称
特征
共价三键——1个σ键、2个π键
共价单键——1个σ键
共价双键——1个σ键、1个π键
一般规律
课堂小结
共价键的强弱用什么来衡量？我们如何用化学语言来描述不同分子的空间结构和稳定性？
卤化氢 分解的百分数/%
HCl 0.0014
HBr 0.5
HI 33
分析下表中卤化氢在1000℃时的分解率，你能得出什么结论？
结论：HCl、HBr、 HI越来越易分解
说明：①卤化氢的热稳定性大小为：
HCl＞HBr ＞ HI
②H-Cl、H-Br、H-I中的 σ键牢固。
【问题提出】
1、键能
气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
1）概念：
2）单位:
3）条件：
键能通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值。
kJ/mol。键能通常取正值。
4）数据：
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。
键能可以通过实验测定，更多却是推算获得的。
二、键参数——键能、键长与键角
某些共价键的键能（kJ·mol－1）
①相同原子间的键能：
②碳碳双键键能小于碳碳单键键能的两倍，碳碳叁键小于碳碳单键的三倍：
③氮氮双键键能大于氮氮单键键能的两倍，氮氮叁键大于氮氮单键的三倍：
④特例：
5）键能规律：
单键＜双键＜三键
碳碳键：σ键键能 ＞ π键键能
氮氮键：σ键键能 ＜ π键键能
第二周期氢化物键能依次增大 N-H反常
卤素单质键能：Cl2 >Br2>I2 F2反常
问题：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。
一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。但乙烯、乙炔性质活泼，氮气性质不活泼。
6）键能的应用
①判断共价键的稳定性（键能越大，共价键越稳定）
②判断分子的稳定性（一般键能越大，分子越稳定）
③估算化学反应的反应热
同一化学键解离成气态原子所吸收的能量与气态原子结合形成化学键所释放的能量在数值上是相等的，故根据化学键的键能数据可计算化学反应的反应热.
ΔH=反应物的总键能 - 生成物的总键能
2、键长
1）概念：
构成化学键的两个原子的核间距。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。
原子半径决定共价键的键长。原子半径越小，共价键的键长越短。
3）键长大小：
pm（1 pm＝10-12 m）
2）单位：
4）共价键键长规律：
②成键原子相同时，
键长：单键键长＞双键键长＞三键键长
①同种类型的共价键，成键原子的原子半径越大，键长越大。
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、叁键时，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。
5）键长判断方法
从以下数据中可以得到什么结论：
③ 相同的成键原子：单键键长 > 双键键长 >叁键键长
① 通常，键能越大，键长越短，共价键越稳定。
② 同种类型的键，成键原子半径越小，键长越短，键能越大，键越牢固。
H-F H-Cl H-Br H-I
键长（pm） 92 128 141 161
键能（kJ/mol） 567 431 366 298
6）键能与键长的关系
C-C C=C C≡ C Cl-Cl F-F
154 134 120 198 141
347 598 820 242.7 157
④特例：
如F-F键（比Cl-Cl键小）
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
键长是衡量共价键强弱的另一重要参数
7）键长的应用
①判断共价键的稳定性
键长越短，键能越大，表明共价键越稳定。
②分子的空间结构
键长是影响分子空间结构的因素之一。
如CH4分子的空间结构为正四面体形，而CH3Cl分子的空间结构是四面体形而不是正四面体形，原因是C-H和C-Cl 的键长不相等。
问题：乙烯、乙炔为什么比乙烷活泼？
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)，即共价键部分断裂。
1）概念
3、键角
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角
键长和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。键角是描述分子结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关
2）意义
①键长和键角决定分子的空间结构。
②常见分子中的键角与分子空间结构。
分子立体构型 键角 实例
正四面体 109°28′ 甲烷、四氯化碳
平面型 120° 苯、乙烯
三角锥型 107° 氨气
V型（或角型） 105° 水分子
直线型 180° 二氧化碳、乙炔
3）键角的应用
CH4
NH3
H2O
CO2
苯
问题：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？
提示 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的夹角，为109°28′。
特别提醒
由分子构成的物质，其熔、沸点与共价键的键能和键长无关；而分子的稳定性由键长和键能大小决定。
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。
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。
（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？
通过计算1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时，放出184.9 kJ的热量；1 mol H2与1 mol Br2(蒸气)反应生成2 mol HBr时，放出102.3 kJ的热量。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。
【思考与讨论】
(2)N2、O2、F2与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
N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强，其原因是N≡N键、O=O键、F—F键的键能依次为946 kJ·mol-1、497.3 kJ·mol-1、157 kJ·mol-1，键能越来越小，共价键越来越容易断裂。而N-H、O-H、F-H键的键能依次为390.8kJ·mol-1、462.8kJ·mol-1、568kJ·mol-1键能越来越大，共价键越来越容易生成。
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。
(3)通过上述的例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？
课堂小结
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