2.1.2键参数（键长、键角、键能）课件(共19张PPT)2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 2.1.2键参数（键长、键角、键能）课件(共19张PPT)2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-19 11:44:55 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
第一节 共价键
第2课时 键参数——键能、键长与键角
新课导入
N2与H2在常温下很难发生化学反应，必须在高温下才能发生化学反应，而Cl2和H2很容易发生化学反应，为什么？
化学反应包括旧键断裂和新键形成两个过程，N2分子中存在N≡N，N≡N断裂需要很高的能量，而Cl2中的Cl-Cl断裂需要的能量相对较低，故Cl2容易与H2发生反应。
旧化学键断裂时需要吸收一定的能量，键能是指气态分子中 1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
一、键能
1、定义：气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收 的能量。
2、单位：kJ mol-1
4、意义： 衡量共价键的强弱。
键能越大
3、条件：
可通过实验测定，通常是298.15K、100kPa条件下的标准值。
→共价键越牢固
→断键需吸收的能量越多
→分子越稳定
1mol化学键断裂吸收的能量=形成时释放的能量
不易受热分解
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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断开CH4中的4个C-H，所需能量是否相等？
C-H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。
键能可以通过实验测定，更多的却是推算获得的，键能数据是平均值。
某些共价键的键能（kJ·mol－1）
①相同原子间的键能：
②C=C键能___C-C键能的两倍，
C≡C键能___C-C的三倍：
③N=N键能___N-N键能的两倍，
N≡N键能___N-N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
＜
＜
>
>
思考与讨论1
（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？
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。
同类型反应，放出热量越多，反应物越易反应，生成物越稳定！
N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一事实？
化学键 N≡N O=O F－F
键 能
946kJ/mol
497.3kJ/mol
157kJ/mol
化学键 N－H O－H F－H
键 能
390.8kJ/mol
462.8kJ/mol
568kJ/mol
N2、O2、F2的键能依次减小，说明了化学键的牢固度依次减弱。
N-H、O-H、F-H的键能依次增大，说明了化学键的牢固度依次增强，所以 N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强
思考与讨论2
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。
归纳总结——键能的应用
【例1】稳定性：HF HCl HBr HI
键能：H-F H-Cl H-Br H-I
＞
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课堂练习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、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( )
√
√
√
×
×
二、键长
1、定义：
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。
Cl2中Cl-Cl键长
2、影响因素：
原子半径决定化学键的键长，一般而言，原子半径越小，共价键的键长越短。
共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定，分子越稳定。
H－H Cl－Cl Br－Br
键长 74 198 228
键能 436.0 242.7 193.7
3、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。
4、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。
但是F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律，为什么？
F原子半径很小，因此F-F键的键长短，但也是由于F—F的键长短，两个F原子形成共价键时，原子核之间的距离小，排斥力大，因此键能小,化学性质很活泼。
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
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
【思考与讨论3】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？
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′。
小结
1.可以反映共价键强弱的物理量是( )
A.键能 B.键能、键长
C.键能、键长、键角 D.键长、键角
C
【课堂练习】
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
B
3.从键长的角度判断，下列共价键中最稳定的是( )
A.H—F B.N—H C.C—H D.S—H
A
4．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
5.关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是( )
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和成键数目有关
C.键能越大，键长越大，共价化合物越稳定
D.键角的大小与键长、键能的大小无关
C
6.用“＞”或“＜”填空。
(1)比较键能大小：①C—H____N—H____H—O；②H—F____H—Cl。
(2)比较键长大小：①C—H____N—H____H—O；②H—F____H—Cl。
(3)比较键角大小：①CO2____NH3；②H2O____NH3。
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拓展知识-等电子体
第一节 共价键
第2课时 键参数——键能、键长与键角
新课导入
N2与H2在常温下很难发生化学反应，必须在高温下才能发生化学反应，而Cl2和H2很容易发生化学反应，为什么？
化学反应包括旧键断裂和新键形成两个过程，N2分子中存在N≡N，N≡N断裂需要很高的能量，而Cl2中的Cl-Cl断裂需要的能量相对较低，故Cl2容易与H2发生反应。
旧化学键断裂时需要吸收一定的能量，键能是指气态分子中 1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
一、键能
1、定义：气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收 的能量。
2、单位：kJ mol-1
4、意义： 衡量共价键的强弱。
键能越大
3、条件：
可通过实验测定，通常是298.15K、100kPa条件下的标准值。
→共价键越牢固
→断键需吸收的能量越多
→分子越稳定
1mol化学键断裂吸收的能量=形成时释放的能量
不易受热分解
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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断开CH4中的4个C-H，所需能量是否相等？
C-H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。
键能可以通过实验测定，更多的却是推算获得的，键能数据是平均值。
某些共价键的键能（kJ·mol－1）
①相同原子间的键能：
②C=C键能___C-C键能的两倍，
C≡C键能___C-C的三倍：
③N=N键能___N-N键能的两倍，
N≡N键能___N-N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
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思考与讨论1
（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？
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。
同类型反应，放出热量越多，反应物越易反应，生成物越稳定！
N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一事实？
化学键 N≡N O=O F－F
键 能
946kJ/mol
497.3kJ/mol
157kJ/mol
化学键 N－H O－H F－H
键 能
390.8kJ/mol
462.8kJ/mol
568kJ/mol
N2、O2、F2的键能依次减小，说明了化学键的牢固度依次减弱。
N-H、O-H、F-H的键能依次增大，说明了化学键的牢固度依次增强，所以 N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强
思考与讨论2
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。
归纳总结——键能的应用
【例1】稳定性：HF HCl HBr HI
键能：H-F H-Cl H-Br H-I
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课堂练习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、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( )
√
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二、键长
1、定义：
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。
Cl2中Cl-Cl键长
2、影响因素：
原子半径决定化学键的键长，一般而言，原子半径越小，共价键的键长越短。
共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定，分子越稳定。
H－H Cl－Cl Br－Br
键长 74 198 228
键能 436.0 242.7 193.7
3、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。
4、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。
但是F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律，为什么？
F原子半径很小，因此F-F键的键长短，但也是由于F—F的键长短，两个F原子形成共价键时，原子核之间的距离小，排斥力大，因此键能小,化学性质很活泼。
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
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
【思考与讨论3】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？
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′。
小结
1.可以反映共价键强弱的物理量是( )
A.键能 B.键能、键长
C.键能、键长、键角 D.键长、键角
C
【课堂练习】
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
B
3.从键长的角度判断，下列共价键中最稳定的是( )
A.H—F B.N—H C.C—H D.S—H
A
4．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
5.关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是( )
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和成键数目有关
C.键能越大，键长越大，共价化合物越稳定
D.键角的大小与键长、键能的大小无关
C
6.用“＞”或“＜”填空。
(1)比较键能大小：①C—H____N—H____H—O；②H—F____H—Cl。
(2)比较键长大小：①C—H____N—H____H—O；②H—F____H—Cl。
(3)比较键角大小：①CO2____NH3；②H2O____NH3。
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