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第二章
分子结构与性质
第一节
共价键
第二课时
键参数——键能、键长与键角
新课讲解
课程学习目标
理解键能、键长、键角的概念。
1
通过理解键参数的概念，能根据物质微观结构预测物质在特定条件下可能具有的性质。
3
了解键参数的应用。
2
新课讲解
导入
思考：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？
CH4
CH3CH2OH
CH3COOH
C6H6
新课讲解
①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。或气态基态原子形成1
mol化学键释放的最低能量。
②键能通常取正值，单位是kJ/mol。
③键能通常是298.15
K、101
kPa条件下的标准值。
一、键参数——键能、键长与键角
1.键能
键能可通过实验测定，更多却是推算获得的。例如，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。
新课讲解
键能可用于估算化学反应的热效应。
某一化学反应是吸热反应还是放热反应？
可以从键能数据表里查出相关化学键的键能，通过计算便可得知。
如H—H键、F—F键、H—F键的键能分别为436
kJ·mol-1、157
kJ·mol-1、568
kJ·mol-1,则H2与F2反应是放热反应。
一、键参数——键能、键长与键角
新课讲解
键
键能（kJ·mol-1）
键
键能（kJ·mol-1）
H-H
436.0
N=N
418
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
O-H
462.8
C-O
351
N-H
390.8
C=O
745
H-F
568
N-N
193
H-Cl
431.8
表2-1
某些共价键的键能
新课讲解
原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。
一、键参数——键能、键长与键角
2.键长
键长是衡量共价键强弱的另一个重要参数。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。
新课讲解
化学键的键长与键能是相关的。
例如,C—C键、C=C键、C≡C键的键长分别为154
pm、133
pm、120
pm,键长越来越小,它们的键能分别为347.7
kJ·mol-1、615
kJ·mol-1和812
kJ·mol-1,越来越大。
共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。
一、键参数——键能、键长与键角
新课讲解
一、键参数——键能、键长与键角
3.键角：
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。
例如，三原子分子CO2的结构式为O=C=O，它的键角为180°，是一种直线型分子。
H2O分子中的H—O—H键角是105°,是一种V形(或称角形)分子。多原子分子中的键角一定,表明共价键具有方向性。
键长和键角的数值可以通过晶体的X射线衍射实验获得。
新课讲解
二、键参数的应用
1.键能的应用
（1）判断共价键的稳定性：键能越大,断开化学键需要吸收的能量越多,化学键越稳定。
（2）判断分子的稳定性：结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越稳定。
（3）判断化学反应中的能量变化
在化学反应中,断裂旧化学键吸收能量,形成新化学键释放能量,因此反应焓变与键能的关系为ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和。ΔH<0时,为放热反应;ΔH>0时,为吸热反应。
化学反应的反应热?H＝反应物键能总和
－
生成物键能总和
新课讲解
（1）试利用表2-1的数据进行计算，1molH2分别与1molCl2、
1molBr2（蒸气）反应，分别形成2mol
HCl和2mol
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？
思考与讨论
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。
H2
＋
Cl2
＝
2HCl
ΔH＝436.0kJ·mol－1
＋
242.7kJ·mol－1
－2×431.8kJ·mol－1
＝
－184.9kJ/mol
H2
＋
Br2
＝
2HBr
ΔH＝436.0kJ·mol
－
1
＋
193.7kJ·mol
－
1
－2×366kJ·mol
－
1
＝
－102.3kJ/mol
新课讲解
（2）
N2
、O2
、F2分别与H2的能力依次增强,从键能的角度应如何理解这一化学事实？
思考与讨论
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。
新课讲解
二、键参数的应用
2.键长的应用
（1）键长越小,一般键能越大,共价键越稳定,含该共价键的分子越稳定。
（2）键长的比较方法
①根据成键原子的原子半径比较。同类型的共价键,成键原子的原子半径越小,键长越小。
②根据共用电子对数比较,相同的两个原子间形成共价键时,单键键长>双键键长>三键键长。
新课讲解
二、键参数的应用
2.键长的应用
相同原子的共价键键长的一半称为共价半径。
新课讲解
（3）通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？
思考与讨论
键长越小,键能越大,分子的化学性质越不活泼。
新课讲解
二、键参数的应用
3.键角的应用
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
课堂练习
1．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)
(1)只有非金属原子之间才能形成共价键
(
)
(2)两个原子之间形成共价键时，至少有一个σ键
(
)
(3)σ键和π键都只能存在于共价化合物中
(
)
(4)双原子分子中，键长越短，分子越牢固
(
)
答案：×
√
×
√
课堂练习
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
课堂练习
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
课堂练习
6.有关碳和硅的共价键键能如下表所示:
共价键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
348
413
351
226
318
452
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
(2)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
(3)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
课堂小结
一、键参数——键能、键长与键角
键能
键长
键角
衡量共价键的稳定性
描述分子的立体结构
决定分子性质
二、键参数的应用
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《分子结构与性质》第二课时
教学设计
课题
《分子结构与性质》
单元
2
学科
化学
年级
高二
教材分析
本章内容比较系统地介绍了分子的结构与性质，内容比较丰富。首先，在第一章有关电子云和原子轨道等概念的基础上，介绍了共价键的主要类型δ键和π键，以及键参数——键能、键长、键角；接着，在共价键概念的基础上，介绍了分子的立体结构，并根据价层电子对互斥理论和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释；最后，介绍了极性分子和非极性分子、分子间作用力、氢键等概念，以及它们对物质性质的影响，并从分子结构的角度说明了“相似相溶“规则、无机含氧酸分子的酸性等。本节教学内容是人教版高中化学选择性必修第二册第二章《分子结构与性质》第一节《共价键》第二课时。这一课时的教学内容主要是键参数——键能、键长、键角的概念以及应用。
本节安排了“键参数——键能、键长、键角”这部分内容。学生通过学习这部分知识，理解键能、键长、键角的概念；了解键参数的应用；通过理解键参数的概念，能根据物质微观结构预测物质在特定条件下可能具有的性质。学生能够在分子水平上，从分子结构的视角认识物质的性质，进一步形成有关物质结构的基本观念；学生的学习兴趣能得到有效保持，学生的科学素养能得到进一步提高。
教学目标与核心素养
宏观辨识与微观探析：通过对键能、键长、键角等概念的学习，能根据物质微观结构预测物质在特定条件下可能具有的性质。科学精神与社会责任：在以往的基础知识的基础上，通过了解键参数的应用，认识到科学是在不断发展的，培养求真务实、不断进步的科学精神与社会责任感。
重点难点
键参数——键能、键长、键角
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
【思考】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？
复习旧知
通过问题，引发学生思考，提高学生学习积极性。
讲授新课
第一节
共价键第二课时
键参数——键能、键长与键角一、键参数——键能、键长与键角1.键能①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。或气态基态原子形成1
mol化学键释放的最低能量。②键能通常取正值，单位是kJ/mol。③键能通常是298.15
K、101
kPa条件下的标准值。
【讲解】键能可通过实验测定，更多却是推算获得的。例如，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。
键能可用于估算化学反应的热效应。
【思考】某一化学反应是吸热反应还是放热反应？可以从键能数据表里查出相关化学键的键能，通过计算便可得知。如H—H键、F—F键、H—F键的键能分别为436
kJ·mol-1、157
kJ·mol-1、568
kJ·mol-1,则H2与F2反应是放热反应。2.键长键长是衡量共价键强弱的另一个重要参数。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。规律：原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。化学键的键长与键能是相关的。例如,C—C键、C=C键、C≡C键的键长分别为154
pm、133
pm、120
pm,键长越来越小,它们的键能分别为347.7
kJ·mol-1、615
kJ·mol-1和812
kJ·mol-1,越来越大。共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。3.键角：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。例如，三原子分子CO2的结构式为O=C=O，它的键角为180°，是一种直线型分子。
H2O分子中的H—O—H键角是105°,是一种V形(或称角形)分子。多原子分子中的键角一定,表明共价键具有方向性。键长和键角的数值可以通过晶体的X射线衍射实验获得。二、键参数的应用1.键能的应用（1）判断共价键的稳定性：键能越大,断开化学键需要吸收的能量越多,化学键越稳定。（2）判断分子的稳定性：结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越稳定。（3）判断化学反应中的能量变化在化学反应中,断裂旧化学键吸收能量,形成新化学键释放能量,因此反应焓变与键能的关系为ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和。ΔH<0时,为放热反应;ΔH>0时,为吸热反应。化学反应的反应热?H＝反应物键能总和
－
生成物键能总和【思考与讨论】（1）试利用表2-1的数据进行计算，1molH2分别与1molCl2、
1molBr2（蒸气）反应，分别形成2mol
HCl和2mol
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？答：①H2
＋
Cl2
＝
2HCl
ΔH＝436.0kJ·mol－1
＋
242.7kJ·mol－1
－2×431.8kJ·mol－1
＝
－184.9kJ/mol
②H2
＋
Br2
＝
2HBr
ΔH＝436.0kJ·mol
－
1
＋
193.7kJ·mol
－
1
－2×366kJ·mol
－
1
＝
－102.3kJ/mol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。（2）
N2
、O2
、F2分别与H2的能力依次增强,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。二、键参数的应用2.键长的应用（1）键长越小,一般键能越大,共价键越稳定,含该共价键的分子越稳定。（2）键长的比较方法①根据成键原子的原子半径比较。同类型的共价键,成键原子的原子半径越小,键长越小。②根据共用电子对数比较,相同的两个原子间形成共价键时,单键键长>双键键长>三键键长。2.键长的应用共价半径：相同原子的共价键键长的一半称为共价半径。（3）通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？答案：键长越小,键能越大,分子的化学性质越不活泼。3.键角的应用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。【课堂练习】1．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)(1)只有非金属原子之间才能形成共价键
(
)(2)两个原子之间形成共价键时，至少有一个σ键
(
)(3)σ键和π键都只能存在于共价化合物中
(
)(4)双原子分子中，键长越短，分子越牢固
(
)答案：×
√
×
√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答案：A3．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，硫酸难挥发答案：A4.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、键能的大小无关答案：D5.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键所放出的热量答案：C6.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 。?答案：（1）CH4比SiH4稳定（2）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（3）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
认真思考思考思考讨论主动探究检测反馈
知道键能、键角、键长的含义。理解键参数的应用进一步理解键参数的概念并学会应用
课堂小结
键参数——键能、键长与键角一、键参数——键能、键长与键角二、键参数的应用
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键参数——键能、键长与键角一、键参数——键能、键长与键角二、键参数的应用
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精品试卷·第
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