人教版高中化学选择性必修2第二章分子结构与性质第一节第2课时键参数——键能、键长与键角课件（70页ppt）
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选择性必修2第二章分子结构与性质第一节第2课时键参数——键能、键长与键角课件（70页ppt） |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 3.6MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-03-09 20:55:23 | ||
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文档简介
(共70张PPT)
第2课时 键参数——键能、键长与键角
第二章 第一节 共价键
任务一 键能
碳和硅的有关化学键键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实：
问题1：通常条件下，CH4和SiH4的稳定性谁强谁弱？
提示：因为C—H键的键能大于Si—H键的键能，所以CH4比SiH4稳定。
情境探究
化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O
键能/
(kJ·mol－1) 347 413 358 226 323 368
问题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，原因是什么？
提示：C—C键和C—H键的键能比Si—Si键和Si—H键的键能都大，因此烷烃比较稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。
问题3：SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是什么？
提示：C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定，而Si—H键的键能却小于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。
1．键能的概念：气态分子中________化学键解离成气态原子所_____的能量。它通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值，单位：__________。
2．键能的意义：表示共价键的______，键能越大，键越______。
新知构建
1 mol
吸收
kJ·mol－1
强弱
牢固
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)只有非金属元素原子之间才能形成共价键。
答案：错误，有些金属元素原子和非金属元素原子之间也能形成共价键。
(2)共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定。
答案：正确。
(3)NH 中4个N—H键的键能不同。
答案：错误，NH 中4个N—H键的键能相同。
应用评价
(4)C—C键的键能为347.7 kJ·mol－1，但C===C键的键能小于347.7×2 kJ·mol－1。
答案：正确。
(5)H—Cl键的键能为431.8 kJ·mol－1，故HCl分解成1 mol H2和1 mol Cl2时，消耗的能量为863.6 kJ。
答案：错误，H—Cl键的键能为431.8 kJ·mol－1，2 mol HCl分解成2 mol H和2 mol Cl时，消耗的能量为863.6 kJ，2 mol H和2 mol Cl结合成1 mol H2和1 mol Cl2时，还要释放能量。
2．某些化学键的键能(kJ·mol－1)如表所示：
(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出热量________ kJ。
化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I
键能 436 242.7 193.7 152.7 431.8 366 298.7
根据键能数据可得，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝436 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－431.8 kJ·mol－1×2＝－184.9 kJ·mol－1，1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2都是1 mol，生成2 mol HCl，故放出的热量为184.9 kJ。
184.9
(2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是____(填字母)。
a．Cl2＞Br2＞I2
b．I2＞Br2＞Cl2
c．Br2＞I2＞Cl2
预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热__(填“多”或“少”)。
a
多
化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I
键能 436 242.7 193.7 152.7 431.8 366 298.7
由表中数据计算知1 mol H2在Cl2中燃烧放热最多，在I2中燃烧放热最少；由以上结果分析，生成物越稳定，放出热量越多。因稳定性：HF＞HCl，故1 mol H2在F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热多。
化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I
键能 436 242.7 193.7 152.7 431.8 366 298.7
归纳总结
键能的应用
1．判断分子的稳定性
一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。
2．利用键能计算反应热
ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。
返回
任务二 键长和键角
问题1：根据下表中的HCl、HBr和HI的键长、键能的数据和热分解温度，考察它们之间的相关性。通过这个例子说明分子的结构如何影响分子的化学性质？
情境探究
键 键长/pm 键能/(kJ·mol－1) HX的热分解温度/℃
H—Cl 127.4 431.8 1 000
H—Br 141.4 366 600
H—I 160.9 298.7 300
提示：数据表明：共价键的键长越短，键能越大，该共价键越稳定，含该键的分子越稳定，越不容易分解。
问题2：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之间的夹角，为109°28′。
1．键长
(1)概念：构成化学键的两个原子的核间距叫做该化学键的键长。
(2)意义：键长越短，化学键越____，键越______。
2．键角
(1)概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的______叫键角。
(2)意义：可以判断多原子分子的__________。
新知构建
强
牢固
夹角
空间结构
(3)常见分子的键角与分子空间结构。
化学式 键角 分子空间结构
CO2 180° 直线形
NH3 107° 三角锥形
H2O 105° V形
BF3 120° 平面三角形
CH4 109°28′ 正四面体形
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)在分子中，两个成键原子间的距离叫做键长。
答案：错误，键长是指两个成键原子的核间距。
(2)N—O键的键长比C—O键的键长长。
答案：错误，N—O键的键长比C—O键的键长短。
(3)键长：I—I>Br—Br>Cl—Cl。
答案：正确。
(4)分子中的键角：H2O>CO2。
答案：错误，H2O分子中键角是105°，CO2分子中键角是180°。
应用评价
2．化学键的键能是指气态原子间形成1 mol化学键时释放的能量。如H(g)＋I(g)→H—I(g)放出297 kJ的能量，即H—I键的键能为297 kJ·mol－1，也可以理解为破坏1 mol H—I键需要吸收297 kJ的热量。下表是一些键能的数据(单位：kJ·mol－1)。
共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能
H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 431 H—O 467
S===S 255 H—S 339 C—F 427 C—O 358
C—Cl 330 C—I 218 H—F 565 N≡N 945
回答下列问题：
(1)一个化学反应的反应热(设反应物、生成物均为气态)与反应物和生成物中的键能之间有密切的关系。由表中数据计算下列热化学方程式中的热效应：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝__________________。
共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能
H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 431 H—O 467
S===S 255 H—S 339 C—F 427 C—O 358
C—Cl 330 C—I 218 H—F 565 N≡N 945
－183 kJ·mol－1
根据键能的定义，破坏1 mol H2(g)、1 mol Cl2(g)中的共价键分别需要消耗的能量为436 kJ、243 kJ，而形成2 mol HCl(g)中的共价键放出的能量为2×431 kJ，总的结果是放出183 kJ的能量，故ΔH＝－183 kJ·mol－1；
(2)根据表中数据判断CCl4的稳定性________CF4的稳定性(填“大于”或“小于”)。
共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能
H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 431 H—O 467
S===S 255 H—S 339 C—F 427 C—O 358
C—Cl 330 C—I 218 H—F 565 N≡N 945
小于
根据表中数据可知，C—Cl键的键能为330 kJ·mol－1，C—F键的键能为427 kJ·mol－1，根据键能的定义可知键能越大越稳定，则CCl4的稳定性小于CF4的稳定性；
(3)试预测C—Br键的键能范围(填具体数值)：______________＜C—Br键的键能＜____________。
共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能
H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 431 H—O 467
S===S 255 H—S 339 C—F 427 C—O 358
C—Cl 330 C—I 218 H—F 565 N≡N 945
218 kJ·mol－1
330 kJ·mol－1
与相同原子结合时，同主族元素的原子半径越小，形成的共价键的键能越大，则C—I键的键能＜C—Br键的键能＜C—Cl键的键能，由表格数据可知，218 kJ·mol－1＜C—Br键的键能＜330 kJ·mol－1。
定性判断键长的方法
1．根据原子半径进行判断：在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。
2．根据共用电子对数判断：就相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子形成双键或者三键时，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。
归纳总结
返回
随堂演练
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的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
√
键长越长，键能越小，共价化合物越不稳定，键能越大，键长越短，共价化合物越稳定，故A错误；反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能，则通过反应物和生成物分子中键能的数据可以粗略预测反应热的大小，故B正确；键长和键角常被用来描述分子的空间结构，键角是描述分子立体结构的重要参数，故C正确；原子间键能越大，核间距越小，键长越短，键能的一般关系为三键>双键>单键，则键长：三键<双键<单键，故D正确；故答案选 A。
2．下列说法正确的是
A．键角越大，该分子越稳定
B．共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定
C．CH4、CCl4中键长相等，键角不同
D．C===C键的键能是C—C键的2倍
A项，键角是决定分子空间结构的参数，与分子的稳定性无关；C项，CH4、CCl4中C—H键长小于C—Cl键长，键角均为109.5°；D项，C===C键由σ键和π键组成，C—C键为σ键，故C===C键的键能小于C—C键的2倍。
√
3．下列有关共价键和键参数的说法不正确的是
A．1个乙烯(C2H4)分子中含有5个σ键和1个π键
B．C—H键比Si—H键的键长更短，故CH4比SiH4更稳定
C．H2O、CH4、CO2三种分子的键角依次增大
D．碳碳双键比碳碳单键的键能更大，故碳碳双键更稳定
√
1个乙烯分子中含有4个C—H键和1个碳碳双键，单键是σ键，双键中有1个σ键和1个π键，则分子中含有5个σ键和1个π键，故A正确；非金属原子间形成共价键的键长越短，共价键越强，分子越稳定，C—H键比Si—H键的键长短，则C—H键比Si—H键的键能大，故CH4比SiH4更稳定，故B正确；H2O是V形结构，键角为105°，CH4是正四面体形结构，键角为109°28′，CO2是直线形结构，键角为180°，三种分子的键角依次增大，故C正确；碳碳双键比碳碳单键的键能大，但碳碳双键中含有1个σ键和1个π键，碳碳单键只含有1个σ键，碳碳双键中的π键易断裂，所以碳碳单键更稳定，故D错误；故选D。
4．化学键的键能是指气态基态原子间形成1 mol化学键时释放的最低能量。化学反应的发生可以看成旧化学键的破坏和新化学键的形成。
下表是一些键能数据(单位：kJ/mol)：
化学键 H—H S—S C—Cl C—O Cl—Cl H—S
键能 436 255 330 351 243 339
化学键 C—I H—O H—Cl C—F H—F
键能 218 463 432 427 568
阅读上述信息，回答下列问题：
(1)结合表中数据和热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝Q kJ/mol，该反应是________反应(填“放热”或“吸热”)，则热化学方程式中Q的值为________。
放热
－185
化学键 H—H S—S C—Cl C—O Cl—Cl H—S
键能 436 255 330 351 243 339
化学键 C—I H—O H—Cl C—F H—F
键能 218 463 432 427 568
反应物断裂化学键吸收能量，生成物形成化学键放出能量，可得ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×432 kJ·mol－1＝－185 kJ·mol－1；ΔH<0，则该反应为放热反应；
化学键 H—H S—S C—Cl C—O Cl—Cl H—S
键能 436 255 330 351 243 339
化学键 C—I H—O H—Cl C—F H—F
键能 218 463 432 427 568
(2)由表中数据能否得出这样的结论：同主族元素的氢化物中，半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)_______(填“能”或“不能”)。
由表中数据可得，同主族元素的氢化物中，半径越小的原子形成的化学键键能越大。
返回
能
化学键 H—H S—S C—Cl C—O Cl—Cl H—S
键能 436 255 330 351 243 339
化学键 C—I H—O H—Cl C—F H—F
键能 218 463 432 427 568
课时测评
题点一 键能及其应用
1．下列事实不能用键能的大小来解释的是
A．N元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定
B．稀有气体一般难发生化学反应
C．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱
D．F2比O2更容易与H2反应
√
由于N2分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定，A不符合题意；稀有气体都为单原子分子，分子内部没有化学键，B符合题意；卤族元素从F到I原子半径逐渐增大，其氢化物中的化学键键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以热稳定性逐渐减弱，C不符合题意；由于H—F键的键能大于H—O键的键能，所以二者相比较，更容易生成HF，D不符合题意。
2．下列说法正确的是
A．在分子中，两个原子间的距离叫键长
B．非极性键的键能大于极性键的键能
C．键能越大，表示该分子越容易受热分解
D．H—Cl键生成物的键能总和的键能为431 kJ·mol－1，H—I键的键能为297 kJ·mol－1，这可说明HCl分子比HI分子稳定
√
形成共价键的两个原子的核间距为键长，A项错误；键能的大小取决于成键原子的电负性，与键的极性无必然联系，B项错误；键能越大，分子越稳定，C项错误、D项正确。
3．根据下表中所列键能数据，判断下列分子中，最不稳定的分子是
A．HCl B．HBr
C．H2 D．Br2
√
分子中，键能越小，分子越不稳定，从表中读出键能最小的是溴，故选D项。
化学键 H—H H—Cl H—I Cl—Cl Br—Br
键能/(kJ·mol－1) 436 431 299 247 193
题点二 键长、键角及其应用
4．下列分子中键角由大到小的排列顺序是
①SO2 ②NH3 ③H2O ④CH4 ⑤CO2
A．⑤④①②③ B．⑤①④②③
C．④①②⑤③ D．③②④①⑤
√
①SO2分子为V形结构，键角为120°；②NH3为三角锥形结构，键角为107°；③H2O为V形结构，键角为105°；④CH4为正四面体结构，键角为109°28′；⑤CO2为直线形结构，键角为180°。所以键角的大小顺序为CO2>SO2>CH4>NH3>H2O，所以B正确。
5．NH3分子的空间结构是三角锥形结构而不是平面正三角形结构，最充分的理由是
A．NH3分子内3个N—H键长均相等
B．NH3分子内3个价键的键角和键长均相等
C．NH3分子内3个N—H的键长相等，键角都等于107°
D．NH3分子内3个N—H的键长相等，键角都等于120°
√
NH3分子内的键角和键长都相等，可能有两种情况，一是平面正三角形，二是三角锥形结构。如果键角为120°，则必然为平面正三角形，故选C项。
6. 如图为元素周期表前4周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是
A．W、R元素单质分子内都存在非极性键
B．X、Z元素都能形成双原子分子
C．第一电离能：X>Y>W
D．键长：X—H√
由元素在周期表中的位置可知，X为N、W为P、Y为S、R为Ar、Z为Br。白磷单质中存在非极性键，但稀有气体分子为单原子分子，分子中没有化学键，A错误；氮气、溴单质都是双原子分子，B正确；第一电离能应是N>P>S，C错误；原子半径：W>X，故键长：W—H>X—H，键长越短，键能越大，故键能：W—H7．NH3、NF3、NCl3等分子中心原子相同，如果周围原子电负性大则键角小。NH3、NF3、NCl3三种分子中，键角大小的顺序是
A．NH3＞NF3＞NCl3
B．NCl3＞NF3＞NH3
C．NH3＞NCl3＞NF3
D．NF3＞NCl3＞NH3
√
因电负性：F＞Cl＞H，故键角大小为NH3＞NCl3＞NF3。
题点三 键能的有关计算
8．键能是指气态基态原子形成1 mol化学键释放的能量或断裂1 mol化学键吸收的能量(单位为kJ·mol－1)。下表列出了部分键能的数据，试计算N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的ΔH是
A．－990.6 kJ·mol－1 B．＋990.6 kJ·mol－1
C．－92.4 kJ·mol－1 D．－208.0 kJ·mol－1
√
化学键 H—H N≡N N—H
键能/(kJ·mol－1) 436 945.6 391
用键能计算：ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，则：ΔH＝945.6 kJ·mol－1＋436 kJ·mol－1×3－391 kJ·mol－1×6＝－92.4
kJ·mol－1。C项符合题意。
化学键 H—H N≡N N—H
键能/(kJ·mol－1) 436 945.6 391
9．某些化学键的键能如下：
下列说法正确的是
A．1 mol H2分别与Cl2、Br2、I2反应，则在碘中完全反应放出的热量最多
B．1 mol H2与足量的Cl2完全反应，放出的热量是248 kJ
C．H—F键的键能大于431 kJ·mol－1
D．稳定性最强的是H—Cl键
√
键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I
键能/(kJ·mol－1) 436 243 193 151
键 H—Cl H—Br H—I
键能/(kJ·mol－1) 431 356 299
A项，1 mol H2分别与Cl2、Br2、I2反应，生成2 mol HCl、HBr和HI，根据ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和可知，生成2 mol HCl放热183 kJ，生成2 mol HBr放热83 kJ，生成2 mol HI放热11 kJ，则在Cl2中完全反应放出的热量最多，错误；B项，1 mol H2与足量的Cl2完全反应，放出热量183 kJ，错误；C项，原子半径：Cl＞F，则键长：H—F＜H—Cl，共价键键长越短，键能越大，则H—F键的键能大于431 kJ·mol－1，正确；D项，根据C中分析可知，H—X键中，稳定性最强的化学键是H—F键，错误。
键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I
键能/(kJ·mol－1) 436 243 193 151
键 H—Cl H—Br H—I
键能/(kJ·mol－1) 431 356 299
10. 科学家获得了极具理论研究意义的气态N4分子，其分子结构如图所示。已知断裂1 mol N—N键吸收167 kJ热量，形成1 mol N≡N键放出942 kJ热量，根据以上信息判断，下列说法正确的是
A．1 mol N4转变成N2将放出882 kJ热量
B．N—N键比N≡N键稳定
C．1 mol N4比2 mol N2的总能量低
D．N4是由极性键组成的分子
√
A项，1 mol N4转变成N2时断裂6 mol N—N键，吸收热量167 kJ×6＝
1 002 kJ，形成2 mol N≡N键，放出热量942 kJ×2＝1 884 kJ，故反应过程中放出的热量为1 884 kJ－1 002 kJ＝882 kJ，正确；B项，由题给信息可知，N—N键键能为167 kJ·mol－1，N≡N键键能为942 kJ·mol－1，键能越大，共价键越稳定，错误；C项，1 mol N4反应转化为2 mol N2时放出882 kJ的热量，说明1 mol N4比2 mol N2的总能量高，错误；D项，N4中的N—N键是同一元素的原子形成的共价键，属于非极性键，错误。
11．从实验测得不同物质中氧—氧之间的键长和键能的数据如下表：
其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>x。该规律性是
A．成键时电子数越多，键能越大
B．键长越短，键能越大
C．成键所用的电子数越少，键能越小
D．成键时电子对越偏移，键能越大
√
12．已知下列化学键的键能：
回答下列问题：
(1)过氧化氢不稳定，易发生分解反应：2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)，利用键能数据计算该反应的反应热为__________________。
化学键 C—C N—N O—O O==O O—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8
化学键 S—H Se—H N—H As—H
键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247
－213.3 kJ·mol－1
反应2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)的反应热ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝(462.8×4＋142×2)kJ·mol－1－(462.8×4＋497.3)kJ·mol－1＝－213.3 kJ·mol－1。
化学键 C—C N—N O—O O==O O—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8
化学键 S—H Se—H N—H As—H
键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247
(2)O—H键、S—H键、Se—H键的键能逐渐减小，原因是______________
____________________________________________________________________________________________，据此可推测P—H键的键能范围为______________＜P—H键的键能＜______________。
O、S、Se位于同一主族，原子半径逐渐增大，导致O—H键、S—H键、Se—H键的键长逐渐变长，因而键能依次减小
247 kJ·mol－1
390.8 kJ·mol－1
化学键 C—C N—N O—O O==O O—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8
化学键 S—H Se—H N—H As—H
键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247
O、S、Se位于同一主族，原子半径逐渐增大，导致O—H键、S—H键、Se—H键的键长逐渐变长，键长越长，键能越小，所以O—H键、S—H键、Se—H键的键能逐渐减小；N、P、As位于同一主族，原子半径逐渐增大，导致N—H键、P—H键、As—H键的键长逐渐变长，N—H键、P—H键、As—H键的键能依次减小，所以As—H键的键能＜P—H键的键能＜N—H键的键能，即247 kJ·mol－1＜P—H键的键能＜390.8 kJ·mol－1。
化学键 C—C N—N O—O O==O O—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8
化学键 S—H Se—H N—H As—H
键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247
(3)有机物是以碳骨架为基础的化合物，即碳原子间易形成C—C长链，而氮原子与氮原子间，氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链，原因是____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
C—C键的键能较大，较稳定，因而易形成C—C长链，而N—N键、O—O键的键能小，不稳定易断裂，因此难以形成N—N、O—O长链
化学键 C—C N—N O—O O==O O—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8
化学键 S—H Se—H N—H As—H
键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247
键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，分子越稳定，由表中数据可知，C—C键的键能较大(347.7 kJ·mol－1)，易形成C—C长链，而N—N、O—O键的键能较小(键能分别为193 kJ·mol
mol－1)，化学键不稳定，容易断裂，所以氮原子与氮原子间，氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链。
化学键 C—C N—N O—O O==O O—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8
化学键 S—H Se—H N—H As—H
键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247
13．根据氢气分子的形成过程示意图(如图)回答问题：
(1)H—H键的键长为________，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是______________。
可以直接从题图上有关数据得出，H—H键的键长为74 pm；体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。
74 pm
①⑤②③④
(2)下列说法正确的是________(填字母)。
A．氢气分子中含有一个π键
B．由①到④，电子在核间出现的概率增大
C．由④到⑤，必须消耗外界的能量
D．氢气分子中含有一个极性共价键
氢气分子中含有1个σ键，A错误；共价键的本质就是高概率地出现在原子间的电子与原子间的电性作用，B正确；④已经达到稳定状态，C正确；氢气分子中含有一个非极性共价键，D错误。
BC
(3)几种常见化学键的键能如下表：
请回答下列问题：
①比较Si—Si键与Si—C键的键能大小：x__________(填“>”、“<”或“＝”)176。
化学键 Si—O H—O O==O Si—Si Si—C
键能/(kJ·mol－1) 460 464 498 176 x
>
Si—Si键的键长比Si—C键的键长长，则Si—Si键的键能比Si—C键的键能小。
②H2被称为21世纪人类最理想的燃料，而更有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。试计算：每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为____________；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为_______。
化学键 Si—O H—O O==O Si—Si Si—C
键能/(kJ·mol－1) 460 464 498 176 x
121 500 kJ
990 kJ
化学键 Si—O H—O O==O Si—Si Si—C
键能/(kJ·mol－1) 460 464 498 176 x
由题图可知H—H的键能为436 kJ·mol－1，每千克
H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为 ×
＝121 500 kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为460 kJ·mol－1×4 mol－498 kJ·mol－1×1 mol－176 kJ·mol－1×2 mol＝990 kJ。
14．已知键能、键长部分数据如下表：
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能
(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能
(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
(1)下列推断正确的是________(填字母，下同)。
A．稳定性：HF>HCl>HBr>HI B．氧化性：I2>Br2>Cl2
C．沸点：H2O>NH3 D．还原性：HI>HBr>HCl>HF
ACD
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
根据题表中数据，同主族元素气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B错误；
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
在常温下，H2O为液态，NH3为气态，则H2O的沸点比NH3高，C正确；非金属单质的氧化性越强，其对应阴离子的还原性越弱，氧化性：F2>Cl2>Br2>I2，还原性：HI>HBr>HCl>HF，D正确。
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
(2)下列有关推断正确的是____。
A．同种元素形成的共价键，稳定性：三键>双键>单键
B．同种元素形成的双键键能一定小于单键的2倍
C．键长越短，键能一定越大
D．氢化物的键能越大，其稳定性一定越强
A
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
由碳碳键的数据可知，同种元素形成的共价键，稳定性：三键>双键>单键，A正确；由O—O键、O==O键的键能知，同种元素形成的双键键能不一定小于单键的2倍，B错误；
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
C—H键的键长大于N—H键的键长，但是N—H键的键能反而较小，C错误；由C—H、N—H键的键能知，CH4的键能较大，而稳定性较弱，D错误。
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
(3)在表中所给H—X键中，键长最短的是_____，最长的是____；O—O键的键长_____(填“大于”、“小于”或“等于”)O===O键的键长。
HF
HI
大于
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
由表格数据可知，在表中所给H—X键中，键能越大、键长越短，则键长最短的是HF，最长的是HI；O—O键的键能小于O==O键的键能，则O—O键的键长大于O==O键的键长。
返回
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
第2课时 键参数——键能、键长与键角
第二章 第一节 共价键
任务一 键能
碳和硅的有关化学键键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实：
问题1：通常条件下，CH4和SiH4的稳定性谁强谁弱？
提示：因为C—H键的键能大于Si—H键的键能，所以CH4比SiH4稳定。
情境探究
化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O
键能/
(kJ·mol－1) 347 413 358 226 323 368
问题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，原因是什么？
提示：C—C键和C—H键的键能比Si—Si键和Si—H键的键能都大，因此烷烃比较稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。
问题3：SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是什么？
提示：C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定，而Si—H键的键能却小于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。
1．键能的概念：气态分子中________化学键解离成气态原子所_____的能量。它通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值，单位：__________。
2．键能的意义：表示共价键的______，键能越大，键越______。
新知构建
1 mol
吸收
kJ·mol－1
强弱
牢固
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)只有非金属元素原子之间才能形成共价键。
答案：错误，有些金属元素原子和非金属元素原子之间也能形成共价键。
(2)共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定。
答案：正确。
(3)NH 中4个N—H键的键能不同。
答案：错误，NH 中4个N—H键的键能相同。
应用评价
(4)C—C键的键能为347.7 kJ·mol－1，但C===C键的键能小于347.7×2 kJ·mol－1。
答案：正确。
(5)H—Cl键的键能为431.8 kJ·mol－1，故HCl分解成1 mol H2和1 mol Cl2时，消耗的能量为863.6 kJ。
答案：错误，H—Cl键的键能为431.8 kJ·mol－1，2 mol HCl分解成2 mol H和2 mol Cl时，消耗的能量为863.6 kJ，2 mol H和2 mol Cl结合成1 mol H2和1 mol Cl2时，还要释放能量。
2．某些化学键的键能(kJ·mol－1)如表所示：
(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出热量________ kJ。
化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I
键能 436 242.7 193.7 152.7 431.8 366 298.7
根据键能数据可得，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝436 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－431.8 kJ·mol－1×2＝－184.9 kJ·mol－1，1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2都是1 mol，生成2 mol HCl，故放出的热量为184.9 kJ。
184.9
(2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是____(填字母)。
a．Cl2＞Br2＞I2
b．I2＞Br2＞Cl2
c．Br2＞I2＞Cl2
预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热__(填“多”或“少”)。
a
多
化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I
键能 436 242.7 193.7 152.7 431.8 366 298.7
由表中数据计算知1 mol H2在Cl2中燃烧放热最多，在I2中燃烧放热最少；由以上结果分析，生成物越稳定，放出热量越多。因稳定性：HF＞HCl，故1 mol H2在F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热多。
化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I
键能 436 242.7 193.7 152.7 431.8 366 298.7
归纳总结
键能的应用
1．判断分子的稳定性
一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。
2．利用键能计算反应热
ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。
返回
任务二 键长和键角
问题1：根据下表中的HCl、HBr和HI的键长、键能的数据和热分解温度，考察它们之间的相关性。通过这个例子说明分子的结构如何影响分子的化学性质？
情境探究
键 键长/pm 键能/(kJ·mol－1) HX的热分解温度/℃
H—Cl 127.4 431.8 1 000
H—Br 141.4 366 600
H—I 160.9 298.7 300
提示：数据表明：共价键的键长越短，键能越大，该共价键越稳定，含该键的分子越稳定，越不容易分解。
问题2：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之间的夹角，为109°28′。
1．键长
(1)概念：构成化学键的两个原子的核间距叫做该化学键的键长。
(2)意义：键长越短，化学键越____，键越______。
2．键角
(1)概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的______叫键角。
(2)意义：可以判断多原子分子的__________。
新知构建
强
牢固
夹角
空间结构
(3)常见分子的键角与分子空间结构。
化学式 键角 分子空间结构
CO2 180° 直线形
NH3 107° 三角锥形
H2O 105° V形
BF3 120° 平面三角形
CH4 109°28′ 正四面体形
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)在分子中，两个成键原子间的距离叫做键长。
答案：错误，键长是指两个成键原子的核间距。
(2)N—O键的键长比C—O键的键长长。
答案：错误，N—O键的键长比C—O键的键长短。
(3)键长：I—I>Br—Br>Cl—Cl。
答案：正确。
(4)分子中的键角：H2O>CO2。
答案：错误，H2O分子中键角是105°，CO2分子中键角是180°。
应用评价
2．化学键的键能是指气态原子间形成1 mol化学键时释放的能量。如H(g)＋I(g)→H—I(g)放出297 kJ的能量，即H—I键的键能为297 kJ·mol－1，也可以理解为破坏1 mol H—I键需要吸收297 kJ的热量。下表是一些键能的数据(单位：kJ·mol－1)。
共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能
H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 431 H—O 467
S===S 255 H—S 339 C—F 427 C—O 358
C—Cl 330 C—I 218 H—F 565 N≡N 945
回答下列问题：
(1)一个化学反应的反应热(设反应物、生成物均为气态)与反应物和生成物中的键能之间有密切的关系。由表中数据计算下列热化学方程式中的热效应：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝__________________。
共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能
H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 431 H—O 467
S===S 255 H—S 339 C—F 427 C—O 358
C—Cl 330 C—I 218 H—F 565 N≡N 945
－183 kJ·mol－1
根据键能的定义，破坏1 mol H2(g)、1 mol Cl2(g)中的共价键分别需要消耗的能量为436 kJ、243 kJ，而形成2 mol HCl(g)中的共价键放出的能量为2×431 kJ，总的结果是放出183 kJ的能量，故ΔH＝－183 kJ·mol－1；
(2)根据表中数据判断CCl4的稳定性________CF4的稳定性(填“大于”或“小于”)。
共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能
H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 431 H—O 467
S===S 255 H—S 339 C—F 427 C—O 358
C—Cl 330 C—I 218 H—F 565 N≡N 945
小于
根据表中数据可知，C—Cl键的键能为330 kJ·mol－1，C—F键的键能为427 kJ·mol－1，根据键能的定义可知键能越大越稳定，则CCl4的稳定性小于CF4的稳定性；
(3)试预测C—Br键的键能范围(填具体数值)：______________＜C—Br键的键能＜____________。
共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能
H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 431 H—O 467
S===S 255 H—S 339 C—F 427 C—O 358
C—Cl 330 C—I 218 H—F 565 N≡N 945
218 kJ·mol－1
330 kJ·mol－1
与相同原子结合时，同主族元素的原子半径越小，形成的共价键的键能越大，则C—I键的键能＜C—Br键的键能＜C—Cl键的键能，由表格数据可知，218 kJ·mol－1＜C—Br键的键能＜330 kJ·mol－1。
定性判断键长的方法
1．根据原子半径进行判断：在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。
2．根据共用电子对数判断：就相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子形成双键或者三键时，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。
归纳总结
返回
随堂演练
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的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
√
键长越长，键能越小，共价化合物越不稳定，键能越大，键长越短，共价化合物越稳定，故A错误；反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能，则通过反应物和生成物分子中键能的数据可以粗略预测反应热的大小，故B正确；键长和键角常被用来描述分子的空间结构，键角是描述分子立体结构的重要参数，故C正确；原子间键能越大，核间距越小，键长越短，键能的一般关系为三键>双键>单键，则键长：三键<双键<单键，故D正确；故答案选 A。
2．下列说法正确的是
A．键角越大，该分子越稳定
B．共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定
C．CH4、CCl4中键长相等，键角不同
D．C===C键的键能是C—C键的2倍
A项，键角是决定分子空间结构的参数，与分子的稳定性无关；C项，CH4、CCl4中C—H键长小于C—Cl键长，键角均为109.5°；D项，C===C键由σ键和π键组成，C—C键为σ键，故C===C键的键能小于C—C键的2倍。
√
3．下列有关共价键和键参数的说法不正确的是
A．1个乙烯(C2H4)分子中含有5个σ键和1个π键
B．C—H键比Si—H键的键长更短，故CH4比SiH4更稳定
C．H2O、CH4、CO2三种分子的键角依次增大
D．碳碳双键比碳碳单键的键能更大，故碳碳双键更稳定
√
1个乙烯分子中含有4个C—H键和1个碳碳双键，单键是σ键，双键中有1个σ键和1个π键，则分子中含有5个σ键和1个π键，故A正确；非金属原子间形成共价键的键长越短，共价键越强，分子越稳定，C—H键比Si—H键的键长短，则C—H键比Si—H键的键能大，故CH4比SiH4更稳定，故B正确；H2O是V形结构，键角为105°，CH4是正四面体形结构，键角为109°28′，CO2是直线形结构，键角为180°，三种分子的键角依次增大，故C正确；碳碳双键比碳碳单键的键能大，但碳碳双键中含有1个σ键和1个π键，碳碳单键只含有1个σ键，碳碳双键中的π键易断裂，所以碳碳单键更稳定，故D错误；故选D。
4．化学键的键能是指气态基态原子间形成1 mol化学键时释放的最低能量。化学反应的发生可以看成旧化学键的破坏和新化学键的形成。
下表是一些键能数据(单位：kJ/mol)：
化学键 H—H S—S C—Cl C—O Cl—Cl H—S
键能 436 255 330 351 243 339
化学键 C—I H—O H—Cl C—F H—F
键能 218 463 432 427 568
阅读上述信息，回答下列问题：
(1)结合表中数据和热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝Q kJ/mol，该反应是________反应(填“放热”或“吸热”)，则热化学方程式中Q的值为________。
放热
－185
化学键 H—H S—S C—Cl C—O Cl—Cl H—S
键能 436 255 330 351 243 339
化学键 C—I H—O H—Cl C—F H—F
键能 218 463 432 427 568
反应物断裂化学键吸收能量，生成物形成化学键放出能量，可得ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×432 kJ·mol－1＝－185 kJ·mol－1；ΔH<0，则该反应为放热反应；
化学键 H—H S—S C—Cl C—O Cl—Cl H—S
键能 436 255 330 351 243 339
化学键 C—I H—O H—Cl C—F H—F
键能 218 463 432 427 568
(2)由表中数据能否得出这样的结论：同主族元素的氢化物中，半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)_______(填“能”或“不能”)。
由表中数据可得，同主族元素的氢化物中，半径越小的原子形成的化学键键能越大。
返回
能
化学键 H—H S—S C—Cl C—O Cl—Cl H—S
键能 436 255 330 351 243 339
化学键 C—I H—O H—Cl C—F H—F
键能 218 463 432 427 568
课时测评
题点一 键能及其应用
1．下列事实不能用键能的大小来解释的是
A．N元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定
B．稀有气体一般难发生化学反应
C．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱
D．F2比O2更容易与H2反应
√
由于N2分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定，A不符合题意；稀有气体都为单原子分子，分子内部没有化学键，B符合题意；卤族元素从F到I原子半径逐渐增大，其氢化物中的化学键键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以热稳定性逐渐减弱，C不符合题意；由于H—F键的键能大于H—O键的键能，所以二者相比较，更容易生成HF，D不符合题意。
2．下列说法正确的是
A．在分子中，两个原子间的距离叫键长
B．非极性键的键能大于极性键的键能
C．键能越大，表示该分子越容易受热分解
D．H—Cl键生成物的键能总和的键能为431 kJ·mol－1，H—I键的键能为297 kJ·mol－1，这可说明HCl分子比HI分子稳定
√
形成共价键的两个原子的核间距为键长，A项错误；键能的大小取决于成键原子的电负性，与键的极性无必然联系，B项错误；键能越大，分子越稳定，C项错误、D项正确。
3．根据下表中所列键能数据，判断下列分子中，最不稳定的分子是
A．HCl B．HBr
C．H2 D．Br2
√
分子中，键能越小，分子越不稳定，从表中读出键能最小的是溴，故选D项。
化学键 H—H H—Cl H—I Cl—Cl Br—Br
键能/(kJ·mol－1) 436 431 299 247 193
题点二 键长、键角及其应用
4．下列分子中键角由大到小的排列顺序是
①SO2 ②NH3 ③H2O ④CH4 ⑤CO2
A．⑤④①②③ B．⑤①④②③
C．④①②⑤③ D．③②④①⑤
√
①SO2分子为V形结构，键角为120°；②NH3为三角锥形结构，键角为107°；③H2O为V形结构，键角为105°；④CH4为正四面体结构，键角为109°28′；⑤CO2为直线形结构，键角为180°。所以键角的大小顺序为CO2>SO2>CH4>NH3>H2O，所以B正确。
5．NH3分子的空间结构是三角锥形结构而不是平面正三角形结构，最充分的理由是
A．NH3分子内3个N—H键长均相等
B．NH3分子内3个价键的键角和键长均相等
C．NH3分子内3个N—H的键长相等，键角都等于107°
D．NH3分子内3个N—H的键长相等，键角都等于120°
√
NH3分子内的键角和键长都相等，可能有两种情况，一是平面正三角形，二是三角锥形结构。如果键角为120°，则必然为平面正三角形，故选C项。
6. 如图为元素周期表前4周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是
A．W、R元素单质分子内都存在非极性键
B．X、Z元素都能形成双原子分子
C．第一电离能：X>Y>W
D．键长：X—H
由元素在周期表中的位置可知，X为N、W为P、Y为S、R为Ar、Z为Br。白磷单质中存在非极性键，但稀有气体分子为单原子分子，分子中没有化学键，A错误；氮气、溴单质都是双原子分子，B正确；第一电离能应是N>P>S，C错误；原子半径：W>X，故键长：W—H>X—H，键长越短，键能越大，故键能：W—H
A．NH3＞NF3＞NCl3
B．NCl3＞NF3＞NH3
C．NH3＞NCl3＞NF3
D．NF3＞NCl3＞NH3
√
因电负性：F＞Cl＞H，故键角大小为NH3＞NCl3＞NF3。
题点三 键能的有关计算
8．键能是指气态基态原子形成1 mol化学键释放的能量或断裂1 mol化学键吸收的能量(单位为kJ·mol－1)。下表列出了部分键能的数据，试计算N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的ΔH是
A．－990.6 kJ·mol－1 B．＋990.6 kJ·mol－1
C．－92.4 kJ·mol－1 D．－208.0 kJ·mol－1
√
化学键 H—H N≡N N—H
键能/(kJ·mol－1) 436 945.6 391
用键能计算：ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，则：ΔH＝945.6 kJ·mol－1＋436 kJ·mol－1×3－391 kJ·mol－1×6＝－92.4
kJ·mol－1。C项符合题意。
化学键 H—H N≡N N—H
键能/(kJ·mol－1) 436 945.6 391
9．某些化学键的键能如下：
下列说法正确的是
A．1 mol H2分别与Cl2、Br2、I2反应，则在碘中完全反应放出的热量最多
B．1 mol H2与足量的Cl2完全反应，放出的热量是248 kJ
C．H—F键的键能大于431 kJ·mol－1
D．稳定性最强的是H—Cl键
√
键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I
键能/(kJ·mol－1) 436 243 193 151
键 H—Cl H—Br H—I
键能/(kJ·mol－1) 431 356 299
A项，1 mol H2分别与Cl2、Br2、I2反应，生成2 mol HCl、HBr和HI，根据ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和可知，生成2 mol HCl放热183 kJ，生成2 mol HBr放热83 kJ，生成2 mol HI放热11 kJ，则在Cl2中完全反应放出的热量最多，错误；B项，1 mol H2与足量的Cl2完全反应，放出热量183 kJ，错误；C项，原子半径：Cl＞F，则键长：H—F＜H—Cl，共价键键长越短，键能越大，则H—F键的键能大于431 kJ·mol－1，正确；D项，根据C中分析可知，H—X键中，稳定性最强的化学键是H—F键，错误。
键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I
键能/(kJ·mol－1) 436 243 193 151
键 H—Cl H—Br H—I
键能/(kJ·mol－1) 431 356 299
10. 科学家获得了极具理论研究意义的气态N4分子，其分子结构如图所示。已知断裂1 mol N—N键吸收167 kJ热量，形成1 mol N≡N键放出942 kJ热量，根据以上信息判断，下列说法正确的是
A．1 mol N4转变成N2将放出882 kJ热量
B．N—N键比N≡N键稳定
C．1 mol N4比2 mol N2的总能量低
D．N4是由极性键组成的分子
√
A项，1 mol N4转变成N2时断裂6 mol N—N键，吸收热量167 kJ×6＝
1 002 kJ，形成2 mol N≡N键，放出热量942 kJ×2＝1 884 kJ，故反应过程中放出的热量为1 884 kJ－1 002 kJ＝882 kJ，正确；B项，由题给信息可知，N—N键键能为167 kJ·mol－1，N≡N键键能为942 kJ·mol－1，键能越大，共价键越稳定，错误；C项，1 mol N4反应转化为2 mol N2时放出882 kJ的热量，说明1 mol N4比2 mol N2的总能量高，错误；D项，N4中的N—N键是同一元素的原子形成的共价键，属于非极性键，错误。
11．从实验测得不同物质中氧—氧之间的键长和键能的数据如下表：
其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>x。该规律性是
A．成键时电子数越多，键能越大
B．键长越短，键能越大
C．成键所用的电子数越少，键能越小
D．成键时电子对越偏移，键能越大
√
12．已知下列化学键的键能：
回答下列问题：
(1)过氧化氢不稳定，易发生分解反应：2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)，利用键能数据计算该反应的反应热为__________________。
化学键 C—C N—N O—O O==O O—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8
化学键 S—H Se—H N—H As—H
键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247
－213.3 kJ·mol－1
反应2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)的反应热ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝(462.8×4＋142×2)kJ·mol－1－(462.8×4＋497.3)kJ·mol－1＝－213.3 kJ·mol－1。
化学键 C—C N—N O—O O==O O—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8
化学键 S—H Se—H N—H As—H
键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247
(2)O—H键、S—H键、Se—H键的键能逐渐减小，原因是______________
____________________________________________________________________________________________，据此可推测P—H键的键能范围为______________＜P—H键的键能＜______________。
O、S、Se位于同一主族，原子半径逐渐增大，导致O—H键、S—H键、Se—H键的键长逐渐变长，因而键能依次减小
247 kJ·mol－1
390.8 kJ·mol－1
化学键 C—C N—N O—O O==O O—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8
化学键 S—H Se—H N—H As—H
键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247
O、S、Se位于同一主族，原子半径逐渐增大，导致O—H键、S—H键、Se—H键的键长逐渐变长，键长越长，键能越小，所以O—H键、S—H键、Se—H键的键能逐渐减小；N、P、As位于同一主族，原子半径逐渐增大，导致N—H键、P—H键、As—H键的键长逐渐变长，N—H键、P—H键、As—H键的键能依次减小，所以As—H键的键能＜P—H键的键能＜N—H键的键能，即247 kJ·mol－1＜P—H键的键能＜390.8 kJ·mol－1。
化学键 C—C N—N O—O O==O O—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8
化学键 S—H Se—H N—H As—H
键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247
(3)有机物是以碳骨架为基础的化合物，即碳原子间易形成C—C长链，而氮原子与氮原子间，氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链，原因是____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
C—C键的键能较大，较稳定，因而易形成C—C长链，而N—N键、O—O键的键能小，不稳定易断裂，因此难以形成N—N、O—O长链
化学键 C—C N—N O—O O==O O—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8
化学键 S—H Se—H N—H As—H
键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247
键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，分子越稳定，由表中数据可知，C—C键的键能较大(347.7 kJ·mol－1)，易形成C—C长链，而N—N、O—O键的键能较小(键能分别为193 kJ·mol
mol－1)，化学键不稳定，容易断裂，所以氮原子与氮原子间，氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链。
化学键 C—C N—N O—O O==O O—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8
化学键 S—H Se—H N—H As—H
键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247
13．根据氢气分子的形成过程示意图(如图)回答问题：
(1)H—H键的键长为________，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是______________。
可以直接从题图上有关数据得出，H—H键的键长为74 pm；体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。
74 pm
①⑤②③④
(2)下列说法正确的是________(填字母)。
A．氢气分子中含有一个π键
B．由①到④，电子在核间出现的概率增大
C．由④到⑤，必须消耗外界的能量
D．氢气分子中含有一个极性共价键
氢气分子中含有1个σ键，A错误；共价键的本质就是高概率地出现在原子间的电子与原子间的电性作用，B正确；④已经达到稳定状态，C正确；氢气分子中含有一个非极性共价键，D错误。
BC
(3)几种常见化学键的键能如下表：
请回答下列问题：
①比较Si—Si键与Si—C键的键能大小：x__________(填“>”、“<”或“＝”)176。
化学键 Si—O H—O O==O Si—Si Si—C
键能/(kJ·mol－1) 460 464 498 176 x
>
Si—Si键的键长比Si—C键的键长长，则Si—Si键的键能比Si—C键的键能小。
②H2被称为21世纪人类最理想的燃料，而更有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。试计算：每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为____________；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为_______。
化学键 Si—O H—O O==O Si—Si Si—C
键能/(kJ·mol－1) 460 464 498 176 x
121 500 kJ
990 kJ
化学键 Si—O H—O O==O Si—Si Si—C
键能/(kJ·mol－1) 460 464 498 176 x
由题图可知H—H的键能为436 kJ·mol－1，每千克
H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为 ×
＝121 500 kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为460 kJ·mol－1×4 mol－498 kJ·mol－1×1 mol－176 kJ·mol－1×2 mol＝990 kJ。
14．已知键能、键长部分数据如下表：
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能
(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能
(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
(1)下列推断正确的是________(填字母，下同)。
A．稳定性：HF>HCl>HBr>HI B．氧化性：I2>Br2>Cl2
C．沸点：H2O>NH3 D．还原性：HI>HBr>HCl>HF
ACD
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
根据题表中数据，同主族元素气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B错误；
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
在常温下，H2O为液态，NH3为气态，则H2O的沸点比NH3高，C正确；非金属单质的氧化性越强，其对应阴离子的还原性越弱，氧化性：F2>Cl2>Br2>I2，还原性：HI>HBr>HCl>HF，D正确。
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
(2)下列有关推断正确的是____。
A．同种元素形成的共价键，稳定性：三键>双键>单键
B．同种元素形成的双键键能一定小于单键的2倍
C．键长越短，键能一定越大
D．氢化物的键能越大，其稳定性一定越强
A
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
由碳碳键的数据可知，同种元素形成的共价键，稳定性：三键>双键>单键，A正确；由O—O键、O==O键的键能知，同种元素形成的双键键能不一定小于单键的2倍，B错误；
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
C—H键的键长大于N—H键的键长，但是N—H键的键能反而较小，C错误；由C—H、N—H键的键能知，CH4的键能较大，而稳定性较弱，D错误。
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
(3)在表中所给H—X键中，键长最短的是_____，最长的是____；O—O键的键长_____(填“大于”、“小于”或“等于”)O===O键的键长。
HF
HI
大于
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101
由表格数据可知，在表中所给H—X键中，键能越大、键长越短，则键长最短的是HF，最长的是HI；O—O键的键能小于O==O键的键能，则O—O键的键长大于O==O键的键长。
返回
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O
键能(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 567 431.8 366 298.7 462.8
键长(pm) 19 228 266
共价键 C—C C==C C≡C C—H N—H N==O O—O O==O
键能(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3
键长(pm) 154 133 120 109 101