2020-2021学年人教版高二化学选修3第二章2-1(2)键参数等电子体 课件(30张ppt)

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名称 2020-2021学年人教版高二化学选修3第二章2-1(2)键参数等电子体 课件(30张ppt)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 化学
更新时间 2021-03-10 22:00:17

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文档简介

分子结构与性质
第二章
第一节 共价键
2021-03-W
学习目标
键参数与等电子原理
02
1.了解键能、键长、键角的概念,并能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质
2.能够用实例说明等电子原理的含义及应用
重难点
重点:键参数和等电子体的应用
难点:键参数和等电子体的应用
1.键能
二、键参数—键能、键长与键角
(1)定义:
气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。
通常取正值。单位kJ/mol。
破坏1mol化学键形成气态基态原子所需的最低能量。
科学探究
思考1:分析数据,你能得出哪些结论?
①同种类型的键,成键原子半径越小,键能越大,键越牢固。
科学探究
思考1:分析数据,你能得出哪些结论?
①同种类型的键,成键原子半径越小,键能越大,键越牢固。
②同样的成键原子之间形成的键越多,键能越大。
碳碳双键容易断裂π键,而不断裂σ键
思考2:加成反应原理?
?H=反应物键能总和―生成物键能总和
1.键能
二、键参数—键能、键长与键角
(1)定义:
气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。
通常取正值。单位kJ/mol。
破坏1mol化学键形成气态基态原子所需的最低能量。
(2)规律:
键能可作为衡量化学键牢固程度的键参数;
(3)应用:
①判断共价键或分子的稳定性;
②计算化学反应的反应热:
?H>0是吸热反应;?H<0是放热反应
键能越大,化学键越牢固,分子越稳定。
思考3:由教材表2-1的数据判断,下列分子的稳定性:
(1)Cl2, Br2, I2 (2)NH3 , H2O
思考4:根据表2-1数据,计算1mol H2分别跟1mol Cl2、1mol Br2(蒸气)反应,分别生成2mol HCl和2mol HBr分子,哪个反应放出的能量多?如何用计算结果说明氯化氢和溴化氢哪个更容易发生热分解生成相应的单质?
H2 + Cl2 = 2HCl
ΔH=436.0kJ + 242.7kJ—2×431.8kJ = —184.9kJ
H2 + Br2 = 2HBr
ΔH=436.0kJ + 193.7kJ—2×366kJ = —102.7kJ
因为生成HCl放出的热量高于生成HBr放出的热量,所以生成的HCl较稳定
思考与交流
2.键长
二、键参数—键能、键长与键角
(1)定义:
形成共价键的两个原子之间的核间距。
思考5:从以下数据中可以得到什么结论:
③ 相同的成键原子:单键键长 > 双键键长 >叁键键长。
① 通常,键能越大,键长越短,共价键越稳定。
② 同种类型的键,成键原子半径越小,键长越短,键能越大,键越牢固。
科学探究
2.键长
二、键参数—键能、键长与键角
(1)定义:
形成共价键的两个原子之间的核间距。
键长是衡量共价稳定性的另一个参数。
(2)规律:
一般键长越短,键能越大,共价键越牢固。
相同原子的共价键键长的一半称为共价半径
资料卡片P32
稀有气体为单原子分子,无共价半径
键长不等于成键两原子半径的和,而是小于其半径的和。
2021/3/8
11
思考6:一般来说,键长越短,键能越大。但F—F键键长短,键能小,请思考其原因。
氟原子的半径很小,因此其键长短,而由于键长短,两个氟原子形成共价键时,原子核之间的距离很近,排斥力很大,因此键能不大,F2的稳定性差,很容易与其他物质反应。
思考与交流
思考7: N2、O2、F2跟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?
由教材表2-?1中键能的数值可知:H—F>H—O>H—N,而键长:H—F<H—O<H—N,说明分子的稳定性:HF>H2O>NH3,所以N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。
思考与交流
思考8:你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响?
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。
3.键角
二、键参数—键能、键长与键角
(1)定义:
两个共价键之间的夹角称为键角。
键角决定分子的空间构型。
键角一定,表明共价键具有方向性。键角是描述分子立体结构的重要参数,分子的许多性质与键角有关。
H2O 104.5°
NH3 107.3°
CO2 180°
CH4 109°28’
共价键
σ键
π键
键参数
键能
键长
键角
决定分子的稳定性
决定分子的立体构型
“头碰头”,呈轴对称
“肩并肩”,呈镜像对称
决定分子的性质
知识小结
观察学习
从表中可以看出,CO分子与N2分子在许多性质上十分相似,这些相似性,可以归结为它们具有相等的价电子数,导致它们具有相似的化学结构。
表2-3 CO和N2的某些性质
分子
熔点/℃
水中溶解度
(室温)
分子解离能(kJ/mol)
分子的价电子总数
CO
-205.05
2.3 mL
10
N2
沸点/℃
-210.00
-190.49
-195.81
1.6 mL
1075
946
10
1.等电子体
三、等电子原理
原子总数相同、价电子总数相同的分子。
2.等电子体原理
原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征,它们的许多性质是相近的。
3.等电子体的应用
(1)预测分子空间的构型和性质
(2)利用等电子体在性质上的相似制造新材料
课堂练习
(1)根据上述原理,仅由第二周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是: 和 。
(2)等电子原理又有发展,例如:由短周期元素组成的物质中,与NO2-互为等电子体的分子有 、 。
N2O
CO2
N2
CO
SO2
O3
2.已知CN-与N2互为等电子体,则HCN分子中σ键与π键的数目之比为多少?
思考9:请预测①N2O 的几何构型?②CO 中的共价键类型?
H-C≡N
1:1
:N??N:
:C??O:
1.原子数相同,最外层电子总数相同的分子,互称为等电子体。等电子体的结构相似,物理性质相似。
1.常见的等电子体
三、等电子原理
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}二原子10电子的等电子体:
三原子16电子的等电子体:
三原子18电子的等电子体:
四原子8电子的等电子体:
四原子24电子的等电子体:
五原子8电子的等电子体:
五原子32电子的等电子体:
SO2
O3
NO2-
SO3
NO3-
SiO32-
N2
CO
C22-
CO2
N2O
CS2
NH3
H3O+
CH4
NH4+
CN-
AlO2-
SCN-
N3-
CO32-
BF3
SO42-
PO43-
CCl4
SiCl4
SiF4
1.同族元素互换法
(1)CCl4的等电子体确定:换IVA族元素有SiCl4 、GeCl4等;换VIIA族元素有CF4 、CBr4 、CI4、CFCl3……;同时换可有SiF4、SiFCl3……。
(2)CO2的等电子体确定:可将O原子换为S原子得COS、CS2,
2.同周期元素互换法
CO2的等电子体确定:C、O原子的价电子数分别为4、6,从周期表中的位置看,中间夹着N元素,N原子价电子数为5,一个O原子拿一个电子给C原子,在电性不变条件下质子数同时变为7(价电子同时变为5),则可换为两个N原子(由此也可以看出N2与CO互为等电子体)得N2O;
3.电子-电荷互换法
CN-的等电子体查找:可用N原子1个电子换作1个负电荷,则N原子换为C原子,离子带2个负电荷,其等电子体即为C22-;反之,将CN-的电荷转化为1个电子,该电子给C原子,即得N2,若给N原子即得CO。
找等电子体方法小结
用质谱仪测定分子结构:(教材33页)
科学视野
3.下列说法中,错误的是( )
A.键长越长,化学键越牢固
B.成键原子间原子轨道重叠越多,共价键越牢固
C.对双原子分子来讲,键能越大,含有该键的分子越稳定
D.原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键
A
4.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
5.下列说法中正确的是 (  )
A.分子中键能越大,键长越长,则分子越稳定
B.元素周期表中的ⅠA族和ⅦA族元素的原子间可能形成共价键
C.水分子可表示为HO—H,分子中键角为180°
D.H—O键键能为463 kJ·mol-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗能量为2×463 kJ
B
6.根据等电子原理,下列各组分子或离子的空间构型不相似的是(  )
A.NH4+和CH4 B.H3O+和NH3
C.NO和CO D.CO2和H2O
D
课堂练习
7.“笑气”(N2O)是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。下列有关“笑气”的说法合理的是(  )
A.依据等电子原理,N2O与SiO2分子具有相似的结构(包括电子式)
B.已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连,则N2O的结构式可表示为N===N===O
C.N2O与CO2互为等电子体,因此不含非极性键
D.N2O为角形分子
B
课堂练习
8.(1)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为_____________mol。
(2)CS2分子中,共价键的类型有___________。
(3)Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有________ mol σ键。
(4)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材
料,图中,1号C与相邻C形成σ键的个数为________。
课堂练习
3
σ键、π键 
8
3
回答下列问题:
(1)通常条件下,比较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,更易生成氧化物,原因是____________
__________________________________________________________
_________________________________________________________。
课堂练习
CH4比SiH4稳定
C—C键和C—H键键能较强,所形成的烷烃稳定,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
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。
9.碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实
感谢聆听
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