第一節共價鍵2.1.2鍵參數——鍵能、鍵長與鍵角第二章分子結構與性質人教版選擇性必修第二冊衡陽市八中高二化學備課組

從高從嚴·求真求美

教學目標理解鍵能、鍵長和鍵角等鍵參數的含義，能利用鍵參數解釋物質的某些特性。01通過共價鍵理論模型的發展過程，初步體會不同理論模型的價值和局限。02結合教材中共價鍵的鍵能和鍵長數據，從定量的角度體會共價鍵的強弱，培養嚴謹求實的科學態度。03如何用化學語言來描述不同分子的穩定性和空間結構？溫故知新共價鍵類型特征σ鍵“頭碰頭”π鍵“肩并肩”方向性飽和性價鍵理論：原子軌道重疊啟迪思考回顧：鹵素單質和氫氣反應的難易程度，產物的穩定性大小反應易難產物穩定性穩定不穩定如何解釋HF、HCl、HBr、HI穩定性的差異？共價鍵的強弱不同如何衡量共價鍵的強弱？定義：氣態分子中1mol化學鍵解離成氣態原子所吸收的能量。單位:kJ/molHHH-H(g)H(g)H(g)+?H=+436.0kJ?mol-1HH解疑釋惑鍵參數1

——鍵能通常是298.15K、101KPa條件下的標準值意義:通常鍵能越大，共價鍵越牢固，由此形成的分子越穩定(鍵能可通過實驗測定，更多的卻是蓋斯定律推算獲得的)規律探尋斷開CH4中的4個C-H，所需能量并不相等，因此，CH4中的C-H只能是平均值。而教材表2-1中的C-H鍵能是更多分子中的C-H鍵能的平均值。任務一：請找出教材

表2-1中鍵能數據中的規律。鍵鍵能（kJ·mol－1）鍵鍵能（kJ·mol－1）H-H436.0N≡N946F-F157N-O176Cl-Cl242.7N=O607Br-Br193.7O-O142I-I152.7O=O497.3C-C347.7C-H413.4C=C615N-H390.8C≡C812O-H462.8C-O351H-F568C=O745H-Cl431.8N-N193H-Br366N=N418H-I298.7鍵能規律：1、一般來說，同種類型的共價鍵，成鍵

原子半徑越小，鍵能越大。同主族單質的鍵能從上到下依次減小同周期氫化物的鍵能從左至右依次增加同主族氫化物的鍵能從上到下依次減小規律總結鍵參數1

——鍵能鍵鍵能（kJ·mol－1）鍵鍵能（kJ·mol－1）H-H436.0N≡N946F-F157N-O176Cl-Cl242.7N=O607Br-Br193.7O-O142I-I152.7O=O497.3C-C347.7C-H413.4C=C615N-H390.8C≡C812O-H462.8C-O351H-F568C=O745H-Cl431.8N-N193H-Br366N=N418H-I298.7鍵能規律：2、成鍵原子相同的共價鍵的鍵能：

單鍵<雙鍵<三鍵(注意：不存在倍數關系，因為σ鍵與π鍵原子軌道重疊程度不同，σ鍵鍵能不等于π鍵鍵能)EN-N<EN=N<EN≡N(且不存在倍數關系）規律總結鍵參數1

——鍵能1、一般來說，同種類型的共價鍵，成鍵

原子半徑越小，鍵能越大。EC-C<EC=C<EC≡C(且不存在倍數關系）1、試利用表2-1的數據進行計算，1molH2分別跟1molCl2、1molBr2(蒸氣)、1molI2(蒸氣)反應，分別形成2molHCl、2molHBr和2molHI，哪一個反應釋放的能量更多？如何用計算的結果說明：(1)HCl、HBr和HI分子哪個更容易發生熱分解生成相應的單質？(2)H2與Cl2、Br2(蒸氣)反應哪個更容易？思考·討論?H＝反應物鍵能總和－生成物鍵能總和同種類型的化學反應，相同物質的量的反應物放出的熱量越多，產物越穩定，反應越容易發生。思考·討論2、N2、O2、F2與H2的反應能力依次增強，從鍵能的角度如何理解這一

化學事實。N≡N、O＝O、F－F的鍵能依次為946k?Jmol-1、497.3kJ?

mol-1、157kJ?

mol-1，鍵能依次減小，共價鍵依次減弱，分子穩定性減弱，而N-H、O-H、F-H的鍵能依次增強，共價鍵依次增強，分子穩定性增強，所以N2、O2、F2和H2的反應能力依次增強。思考·討論3、利用下表數據說明乙烷、乙烯和乙炔的反應活性。乙烷、乙烯和乙炔中碳碳鍵的鍵能大小之比不是1∶2∶3，乙烯、乙炔中π鍵不如σ鍵牢固，容易發生加成反應。鍵鍵能（kJ·mol-1）C-C347.7C=C615C≡C812CH3-CH3CH2=CH2CH≡CHσ鍵1個σ鍵1個π鍵1個σ鍵2個π鍵思考·討論4、為什么氮氣不容易發生加成反應而乙烯和乙炔容易發生加成反應？氮氣π鍵的鍵能相對較大，乙烯和乙炔的π鍵的鍵能相對較小，因此后兩者的π鍵更容易斷裂而發生加成反應。鍵鍵能（kJ·mol-1）C-C347.7C=C615C≡C812鍵鍵能（kJ·mol-1）N-N193N=N418N≡N946碳碳鍵：σ鍵鍵能>π鍵鍵能氮氮鍵：σ鍵鍵能<π鍵鍵能(N原子半徑更小，形成的π鍵重疊比σ鍵更多)總結提升鍵能的規律及應用規律：通常鍵能越大，共價鍵越牢固，由此形成的分子越穩定應用：①判斷共價鍵的穩定性多重鍵比較穩定性時，需比較π鍵和σ鍵各自的鍵能，不能看整體鍵能②判斷分子的穩定性結構相似的分子中，共價鍵的鍵能越大，分子越穩定③計算化學反應的反應熱ΔH=反應物鍵能總和

-生成物鍵能總和除了鍵能，還有其他方法衡量共價鍵的強弱嗎？定義：構成化學鍵的兩個原子之間的核間距。(原子始終處于不斷振動之中，鍵長是振動著的原子處于平衡位置時的核間距)解疑釋惑鍵參數2

——鍵長單位：pm（1pm＝10-12m）Cl2中Cl-Cl鍵長198pm(可通過晶體的X射線衍射實驗獲得)共價半徑：99pm影響因素：解疑釋惑鍵參數2

——鍵長r1r2原子半徑越小，鍵長越短影響因素：解疑釋惑鍵參數2

——鍵長原子半徑越小，鍵長越短鍵鍵長pmF-F141Cl-Cl198Br-Br228I-I267C-C154C=C133C≡C120H-F92H-Cl127H-Br142H-I161共用電子對數目越多，鍵長越短形成雙鍵、三鍵的時候，發生重疊的原子軌道變多，原子之間的核間距減小，鍵長變短鍵長與鍵能的關系：解疑釋惑鍵參數2

——鍵長鍵鍵能（kJ·mol-1）鍵長pmF-F157141Cl-Cl242.7198Br-Br193.7228I-I152.7267C-C347.7154C=C615133C≡C812120H-F56892H-Cl431.8127H-Br366142H-I298.7161一般地，鍵長越短，鍵能越大特例：F-F不符合“鍵長越短，鍵能越大”的規律，為什么？F原子半徑很小，因此F-F的鍵長短，而由于鍵長短，兩個F原子形成共價鍵時，原子核之間的距離小，排斥力大，因此鍵能小。問題回顧如何解釋HF、HCl、HBr、HI穩定性的差異？原子半徑：F<Cl＜Br＜I鍵長：H-Cl＜H-Br＜H-I鍵能：H-Cl＞H-Br＞H-I所以，在相同的溫度下，HCl最穩定，分解的百分數最小，HI最不穩定，分解的百分數最大。小

結通過上述例子，你認為鍵能、鍵長對分子的化學性質有什么影響？一般地，形成的共價鍵的鍵能越大，鍵長越短，共價鍵越穩定，含有該鍵的分子越穩定，化學性質越穩定。啟迪思考同為三原子分子，為什么CO2的空間結構是直線形，而H2O的空間結構是V形（角形）？

H2O

CO2

直線形

V形（角形）多原子分子的鍵角一定，表明共價鍵具有方向性。鍵角是描述分子結構的重要參數，分子的許多性質都與鍵角有關。定義：在多原子分子中，兩個相鄰共價鍵之間的夾角。解疑釋惑鍵參數3

——鍵角舉例：CH4

109°28′

NH3

107°18′H2O105°CO2

180°鍵角反應了分子的空間結構直線形

V形（角形）正四面體形三角錐形(可通過晶體的X射線衍射實驗獲得)意義：1.如圖白磷和甲烷均為正四面體結構：它們的鍵角是否相同，為什么？思考·討論2.為什么CH4分子的空間結構是正四面體，而CH3Cl只是四面體而不是正四面體？不同，白磷分子的鍵角是指P—P之間的夾角，為60°；而甲烷分子的鍵角是指C—H的夾角，為109°28′。C—H和C—Cl的鍵長不相等。3.實驗測得H2S為共價化合物，H—S—H的夾角為92.3°，鍵長相同，

則H2S的空間結構是什么？思考·討論V形課堂總結鍵參數鍵能鍵長鍵角描述分子的空間結構衡量共價鍵的穩定性決定分子的性質計算反應熱新的問題：水分子中H-O-H的鍵角為104.5°，這個鍵角是怎么形成的呢？課堂檢測1.下列說法正確的是(

)A.鍵長是成鍵兩原子半徑的和B.非極性鍵的鍵能大于極性鍵的鍵能C.鍵能越大，表示該分子越容易受熱分解D.鍵長越短，鍵能往往越大，共價鍵越穩定。D課堂檢測2.鍵長、鍵角和鍵能是描述共價鍵的三個重要參數，下列敘述正確的是()A.鍵長和鍵角可以用來衡星共價鍵的穩定性B.鍵角的大小與鍵長、鍵能的大小無關C.水分子可表示為H-O-H,分子中的鍵角為180°D.H-O鍵的鍵能為463kJ·mol-1,即18gH2O分解成H2和O2時，消耗能量為2×463kJB分析數據，下列說法不正確的是（

）A.C=O的鍵能為672kJ·mol-1B.SiH4的穩定性小于CH4C.一般原子半徑越大，鍵長越長，鍵能越小D.C與C之間比Si與Si之間更易形成π鍵3.碳和硅的有關化學鍵的鍵能如下表所示：A課堂檢測4.能說明BF3分子中四個原子在同一平面的理由是()A.B一F是非極性共價鍵B.三個B一F的鍵能相同C.三個B一F的鍵長相等D.任意兩個鍵的夾角為120°D課堂檢測5.意大利羅馬大學的FulvioCacace等人獲得了極具理論研究意義的氣態N4分子，其分子結構如圖所示。已知斷裂1molN—N吸收167kJ熱量，生成1molN≡N放出942kJ熱量，根據以上信息和數據，判斷下列說法正確的是（）A.N4屬于一種新型的化合物B.N4分子中存在非極性鍵C.N4分子中N—N的鍵角為109°28′D.1molN4轉變成N2將吸收882kJ熱量B課堂檢測6.下表中的數據是破壞1mol物質中的化學鍵所消耗的能量，根據表中數據回答下列問題：物質Cl2Br2I2H2HClHBrHI能量/(kJ/mol)242.7193.7152.7436431.8366298.7(1)下列物質本身具有的能量最低的是（）A.H2 B.Cl2