2.1 课时2 共价键的键参数 课件 (共18张PPT)2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

(共18张PPT)
第二章 分子结构与性质
第一节 共价键 课时2
1.理解键能、键长和键角等键参数的含义；
2.能利用键参数解释物质的某些性质。
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？
一、键参数——键能、键长与键角
1.键能
(1)含义：
键能是气态分子中断裂1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
键能可通过实验测定，更多却是由推算获得
通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值
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
·
·
C-H平均值：
断开CH4中的4个C—H，所需能量并不相等，因此，CH4中的C—H键能只是平均值。
某些共价键的键能（kJ·mol－1）
键 键能
H－H 436.0
Cl－Cl 242.7
Br－Br 193.7
I－I 152.7
H－Cl 431.8
H－Br 366
H－I 298.7
Ⅱ.从计算结果看 HCl 和 HBr 哪个更容易分解呢？
ΔH = 反应物总键能 - 生成物总键能
ΔH (HCl) = [ ( 436 + 242.7 ) - 2×431.8 ] kJ/mol = - 184.9 kJ/mol
ΔH (HBr) = [ ( 436 + 193.7 ) - 2×366 ] kJ/mol = - 102.3 kJ/mol
Ⅰ.利用数据计算，1 mol H2 分别与1 mol Cl2、1mol 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？
HBr 分解需吸收能量少，更易分解。
思考与讨论
键 键能
C－C 347.7
C=C 615
C≡C 812
N－N 193
N＝N 418
N≡N 946
某些共价键的键能（kJ·mol－1）
Ⅲ.碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键之间键能关系？
碳碳单键＜碳碳双键＜碳碳三键
Ⅳ.为何碳碳双键的键能不是碳碳单键的二倍，碳碳
三键的键能不是碳碳单键的三倍？
碳碳单键：1个σ键
碳碳双键：1个σ键，1个π键
σ键与π 键强度不同
乙烯分子中σ 键强于π 键
键能越大，共价键越牢固
氮分子中π键强于σ键
键 键能
N－H 390.8
O－H 462.8
H－F 568
N≡N 946
O＝O 497.3
F－F 157
某些共价键的键能（kJ·mol－1）
Ⅴ.如何从键能的角度如何理解N2、O2、F2 跟 H2的反应能力依次增强这一化学事实？
大
小
结论：与氢气反应能力越来越强
反应物：键能越来越小,共价键越来越容易断裂
小
大
产物：键能越来越大，越来越稳定
键能：衡量共价键强弱的参数
2.键长
键长是衡量共价键强弱的另一重要参数。简单地说，键长是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。
对于同类型的共价键，原子半径越小，共价键的键长越短。
键长
F2
141pm
键能和键长都是衡量共价键强弱的重要参数，它们之间有什么关系呢？
键 键能 （kJ·mol-1） 键长 pm 键 键能 （kJ·mol-1） 键长
pm
H-F 568 92 F-F 157 141
H-Cl 431.8 127 Cl-Cl 242.7 198
H-Br 366 142 Br-Br 193.7 228
H-I 298.7 161 I-I 152.7 267
C-C 347.7 154
C=C 615 133
C≡C 812 120
[思考]键长和键能是否有一定相关性 请找出数据中的规律。
[规律]键长越短，一般键能越大，化学键越牢固，由该键形成的分子越稳定。
键 键能 （kJ·mol-1） 键长 pm 键 键能 （kJ·mol-1） 键长
pm
H-F 568 92 F-F 157 141
H-Cl 431.8 127 Cl-Cl 242.7 198
H-Br 366 142 Br-Br 193.7 228
H-I 298.7 161 I-I 152.7 267
C-C 347.7 154
C=C 615 133
C≡C 812 120
[思考]键长和键能是否有一定相关性 请找出数据中的规律。
[规律]成键原子相同的共价键的键长:单键键长 ＞ 双键键长 ＞ 三键键长。
氟原子的半径小导致F－F键键长小,由于键长小,两个氟原子形成共价键时,原子核之间的距离较小,两原子核之间排斥力较大,导致F－F键键能不大,F2的稳定性较差,容易与其他物质发生反应。
[思考]一般来说,键长越短,键能越大。但F－F键键长比Cl－Cl键键长小,而F－F键键能却比Cl－Cl键键能小,为什么
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
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。
多原子分子的键角一定
3.键角
(1)含义：
共价键具有方向性
键角：描述分子空间结构的参数
NH3
H2O
CO2
三角锥形
V形（角形）
直线形
180°
107°
105°
键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。
①由原子半径和共用电子对数判断:
[ 共价键强弱的判断 ]
[注意]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。
成键原子的原子半径越小,两原子间共用电子对数越多,一般共价键越牢固。
共价键的键能越大,共价键越牢固。
共价键的键长越小,共价键越牢固。
元素的电负性越大,该元素的原子对共用电子对的吸引力越大,形成的共价键一般越稳定。
②由键能判断:
④由电负性判断:
③由键长判断:
1.判断正误
(1)键角是描述分子空间结构的重要参数。 (　　)
(2)键长是成键两原子半径的和。(　　)
(3)C=C键的键能等于C—C键键能的2倍。(　　)
(4)键长越小,键能一定越大,分子就一定越稳定。(　　)
(5)因为O—H键的键能小于H—F键的键能,所以O2、F2与H2反应的能力依次减弱。(　　)
(6)形成共价键的原子的原子半径越大，键能越小。(　　)
[练一练]
2.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
3．能够用键能解释的是( )
A.氮气的化学性质比氧气稳定
B.常温常压下，溴呈液体，碘为固体
C.稀有气体一般很难发生化学反应
D.硝酸易挥发，硫酸难挥发
A
4.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
D
5.N—H键键能的含义是(　　)
A.由N和H形成1 mol NH3所放出的能量
B.把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的热量
C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的热量
D.形成1个N—H键所放出的热量
C
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
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________________________　______________________________________________________________________________________________________________________________________。
CH4比SiH4稳定
共价键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O
键能(kJ/mol) 348 413 351 226 318 452
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
键能
键长
键角
决定
决定
分子的稳定性
分子空间结构
决定
分子的性质
键的
强弱
决定
晶体X射线衍射实验