【任务驱动】2.1.2键参数 课件 (共27张PPT) 2024-2025学年人教版高中化学选择性必修2

(共27张PPT)
2.1.2键参数-键能、键长、键角
第一章 原子结构与性质
知识与技能
理解共价键的键能、键长及键角的概念。
过程与方法
情感态度与价值观
引导学生树立由量变到质变以及“客观事物本来是相互联系的和具有内部规律的”辩证唯物主义观点。
能应用键参数说明键的强弱和简单分子的空间结构。
1
2
3
学习目标
键类型 σ键 π键
常见类型
原子轨道重叠方式
键的特征
原子轨道重叠程度
成键规律判断 s-s 、s-p、p-p
p-p
“头碰头”重叠
“肩并肩”重叠
轴对称，可旋转
镜面对称，不可旋转
大
小
单键：σ键；
双键：1个σ键、1个π键;
三键：1个σ键、2个π键
σ键与π键的比较
温故知新
三氟化硼 分子的四个原子在同一平面上，为正三角形结构，
从数学角度来看，分子中任意两个 之间的夹角是多少？
[答案] 由于分子为正三角形结构，因此任意两个 之间的夹角
是 。
课堂探究
新课导入
共价键的强弱用什么来衡量？
共价键的三个键参数——键能、键长与键角
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。
学习任务一 键能
键能通常是298.15K，101kPa条件下的标准值，可通过实验测定，更多的却是盖斯定律推算获得的。单位：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
共价键
键能（kJ·mol-1）
键能通常是一个平均值。
意义：键能越大，共价键越牢固，分子越稳定。
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新课讲解
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
某些共价键的键能
分析表中数据，你能得出哪些结论？
①相同原子间的键能：
单键＜双键＜三键
σ键键能＞π键键能（一般）
氮氮键(反常)：
σ键键能＜π键键能
课堂探究
新课讲解
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
某些共价键的键能
分析表中数据，你能得出哪些结论？
②卤素单质的键能：
Cl2＞Br2＞I2
F2反常
③氢化物键能：
同周期从左到右递增
N-H反常
同主族从上到下递减
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新课讲解
键能的应用
①判断共价键的稳定性
②判断分子的稳定性
③估算化学反应的反应热
ΔH= 反应物的总键能 - 生成物的总键能
键能越大，断开化学键需要吸收的能量越多，共价键越稳定。
结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越稳定。
如分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI
课堂探究
新课讲解
【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？
H—H(436.0 kJ·mol－1)、Cl—Cl(242.7 kJ·mol－1)、Br—Br(193.7 kJ·mol－1)、H—Cl(431.8 kJ·mol－1)、H—Br(366 kJ·mol－1)
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。
溴化氢分子更容易发生热分解
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思考交流1
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
【答案】 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。
思考交流2
课堂探究
3、如何理解常温下N2化学性质稳定，而乙炔和乙烯化学性质活泼？
　 【答案】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。
思考交流3
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概念
衡量共价键强弱的另一重要参数
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。）
pm（1 pm＝10-12 m）
单位
同类型化学键：原子半径越大，键长越长
课堂探究
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学习任务二 键长
某些共价键的键能和键长 键 键能（kJ·mol-1） 键长pm 键 键能（kJ·mol-1） 键长pm
F-F 157 141 H-F 568 92
Cl-Cl 242.7 198 H-Cl 431.8 127
Br-Br 193.7 228 H-Br 366 142
I-I 152.7 267 H-I 298.7 161
C-C 347.7 154 C≡C 812 120
C=C 615 133
规律1：
同种类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越小。
规律2：
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
规律3：
一般地，键长越短, 键能越大，共价键越牢固,由此形成的分子越稳定。
键长与键能的关系
键长越短，键能越大。
课堂探究
新课讲解
①判断共价键的稳定性
②影响分子的空间结构
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。
键长的应用：
键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子越稳定。
课堂探究
新课讲解
某些共价键的键能和键长 键 键能（kJ·mol-1） 键长pm 键 键能（kJ·mol-1） 键长pm
F-F 157 141 H-F 568 92
Cl-Cl 242.7 198 H-Cl 431.8 127
Br-Br 193.7 228 H-Br 366 142
I-I 152.7 267 H-I 298.7 161
C-C 347.7 154 C≡C 812 120
C=C 615 133
4、F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律，为什么？
原因：由于F原子半径太小，因此F-F的键长太短，而由于键长太短，两个F原子形成共价键时，原子核之间的距离太小，排斥力大，因此键能比Cl-Cl键小。（物极必反）
课堂探究
思考交流4
观察上述分子构型并思考：为什么CO2的空间结构是直线形，而H2O的空间结构是V形(角形)？
CO2
H2O
直线形
V形(角形)
学习任务三 键角
课堂探究
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三、键角
— 键角决定分子的空间构型
概念：
在多原子分子中，两个相邻化学键之间的夹角。
180°
CO2 直线形
104.5°
H2O V形
107.3°
NH3三角锥形
109°28′
CH4正四面体
109°28′
意义：
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 。
键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得。
学习任务三 键角
课堂探究
新课讲解
课堂探究
新课讲解
分子的空间结构 键角 实例
正四面体形 CH4、CCl4
平面形 苯、乙烯、BF3等
三角锥形 NH3
V形(角形) H2O
直线形 CO2、CS2、CH≡CH
常见分子的键角和空间结构
109°28′
120°
107°
105°
180°
5、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？
【答案】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′。
课堂探究
思考交流5
共价键稳定性强弱的判断方法
(1)根据原子半径和共用电子对数目判断：
成键原子的原子半径越小，共用电子对数越多，共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。
(2)根据键能判断：
共价键的键能越大，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。
(3)根据键长判断：
共价键的键长越短，共价键越牢固，破坏共价键所消耗的能量越多。
课堂探究
归纳总结
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
课堂探究
归纳总结
1、关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是（ ）
A．键长越长，键能越大，共价化合物越稳定
B．通过反应物和生成物分子中键能数据可以粗略预测反应热的大小
C．键角是确定多分子立体结构的重要参数
D．同种原子间形成的共价键键长：三键＜双键＜单键
A
2、下列比较正确的是（ ） A．键长：C－O＞Si－O
B．键长：C－C＞C=C
C．键能：C－O＜Si－O
D．键能：C－C＞C=C
B
课堂练习
3、下列说法中正确的是(　　)
A．双原子分子中化学键键能越大，分子越稳定
B．双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定
C．双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定
D．在双键中，σ键的键能要小于π键的键能
A
课堂练习
4、下列事实不能够用键能解释的是( )
A.氮气的化学性质比氧气稳定
B.稀有气体一般难发生反应
C.F2比O2更容易和氢气反应
D.卤化氢的热稳定性随原子序数递增依次递减
E.H2O的热稳定性比HF差
F. H2O的熔沸点比H2S高
B F
课堂练习
5、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
难
易
课堂练习
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
课堂练习
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