人教版選擇性必修2網(wǎng)科學(xué)【備課無憂】2021-2022學(xué)年高二化學(xué)同步優(yōu)質(zhì)課件人教版選擇性必修2網(wǎng)科學(xué)第一節(jié)共價鍵共價鍵的鍵參數(shù)第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)習(xí)目標1.通過認識共價鍵的鍵能、鍵長和鍵角,從微觀角度模型化解釋分子的空間結(jié)構(gòu)。2.結(jié)合共價鍵的鍵長、鍵能和鍵角等數(shù)據(jù),理解分子的性質(zhì)與鍵參數(shù)的關(guān)系,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知的核心素養(yǎng)。3.掌握用共價鍵的強弱解釋物質(zhì)穩(wěn)定性的方法。1.知道共價鍵的鍵能、鍵長和鍵角等鍵參數(shù)的概念。2.能利用鍵能、鍵長和鍵角等說明分子的某些性質(zhì)。CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8我們?nèi)绾斡没瘜W(xué)語言來描述不同分子的空間結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性？鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角1.鍵能①概念：鍵能是氣態(tài)分子中斷裂1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量。或氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵釋放的最低能量。鍵能通常取正值，②單位:是kJ/mol。③條件：鍵能可以通過實驗測定，鍵能通常是298.15K、101kPa條件下的標準值。某些共價鍵的鍵能

鍵能——衡量共價鍵的強弱

N2、O2、F2與氫氣的反應(yīng)能力依次增強，從鍵能的角度如何理解這一事實？N—H、O—H、H—F的鍵能依次為390.8kJ?mol-1、462.8kJ?mol-1、568kJ?mol-1，鍵能依次增加，分子的穩(wěn)定性增強，故N2、O2、F2與氫氣的反應(yīng)能力依次增強。2.1molH2分別與1molCl2、1molBr2(蒸氣)反應(yīng)，分別形成2molHCl

和2molHBr，哪一

個反應(yīng)釋放的能量更多？如何用計算的結(jié)構(gòu)說明氯化氫分子和溴化氫分子哪個更容易發(fā)生熱分解生成相應(yīng)的單質(zhì)？通過計算，1molH2分別與1molCl2、1molBr2(蒸氣)反應(yīng)，分別形成2molHCl

和2molHBr，放出能量依次為184.9kJ、102.3kJ，1molH2與1molCl2反應(yīng)形成2molHCl放出的能量多，氯化氫分子更穩(wěn)定，溴化氫分子更容易發(fā)生熱分解生成相應(yīng)的單質(zhì)。（1）判斷共價鍵的穩(wěn)定性鍵能越大,斷開化學(xué)鍵需要吸收的能量越多,化學(xué)鍵越穩(wěn)定。（2）判斷分子的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)相似的分子中,共價鍵的鍵能越大,分子越穩(wěn)定。（3）判斷化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

在化學(xué)反應(yīng)中,斷裂舊化學(xué)鍵吸收能量,形成新化學(xué)鍵釋放能量,因此反應(yīng)焓變與鍵能的關(guān)系為ΔH=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和。ΔH<0時,為放熱反應(yīng);ΔH>0時,為吸熱反應(yīng)。④鍵能的應(yīng)用如分子的穩(wěn)定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。例如：求1molN2完全反應(yīng)合成NH3的反應(yīng)熱。已知：對反應(yīng)N2+3H2=2NH3，查表知N≡N、H-H、N-H的鍵能分別為946kJ/mol、436.0kJ/mol、390.8kJ/mol。

則1molN2完全反應(yīng)的反應(yīng)熱是：

946kJ+436.0kJ×3－390.8kJ×6＝－90.0kJ

答：1molN2完全反應(yīng)合成NH3放出的熱量是90.0kJ化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱?H＝反應(yīng)物鍵能總和－

生成物鍵能總和共價半徑相同原子的共價鍵鍵長的一半稱為共價半徑。2.鍵長

(1)概念：鍵長是指形成共價鍵的兩個原子之間的核間距。因此原子半徑?jīng)Q定化學(xué)鍵的鍵長，原子半徑越小，共價鍵的鍵長越短。(2)常見化學(xué)鍵的鍵長。(3)化學(xué)鍵的鍵長與鍵能是相關(guān)的。例如,C—C鍵、C=C鍵、C≡C鍵的鍵長分別為154pm、133pm、120pm,鍵長越來越小,它們的鍵能分別為347.7kJ·mol-1、615kJ·mol-1和812kJ·mol-1,越來越大。共價鍵的鍵長越短，往往鍵能越大，表明共價鍵越穩(wěn)定。例1、對比Cl—Cl、Br—Br的鍵能和鍵長，總結(jié)鍵能和鍵長的關(guān)系，鍵長和鍵能對分子的性質(zhì)有什么影響？利用鍵長可以判斷共價鍵的穩(wěn)定性，鍵長越短，鍵能越大，表明共價鍵越穩(wěn)定，分子越穩(wěn)定。比如鍵長：Cl-Cl＜Br-Br，則分子的穩(wěn)定性Cl2＞Br2。例2.乙烯、乙炔為什么比乙烷活潑？雖然鍵長C≡C＜C=C＜C－C，鍵能C≡C＞C=C＞C－C，但乙烯、乙炔在發(fā)生加成反應(yīng)時，只有π鍵斷裂(π鍵的鍵能一般小于σ鍵的鍵能)，即共價鍵部分斷裂。例3.解釋CH4分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，而CH3Cl分子的空間結(jié)構(gòu)是四面體形而不是正四面體形。由于C-H和C-Cl的鍵長不相等，CH4分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，而CH3Cl分子的空間結(jié)構(gòu)是四面體形而不是正四面體形。可見鍵長可以判斷分子的空間結(jié)構(gòu)鍵長判斷方法①根據(jù)原子半徑判斷其他條件相同時，成鍵原子的半徑越小，鍵長越短。如鍵長：H－I>H－Cl>H－F；Br－Br>Cl－Cl>F－F；Si－Si>Si－C>C－C。②根據(jù)共用電子對數(shù)目判斷對于相同的兩原子形成的共價鍵而言，當(dāng)兩個原子間形成雙鍵、鍵時，由于原子軌道的重疊程度增大，原子之間的核間距減小，鍵長變短，故單鍵鍵長>雙鍵鍵長>三鍵鍵長。如鍵長：C－C>C=C>C≡C。(3)鍵長的應(yīng)用鍵長越小,一般鍵能越大,共價鍵越穩(wěn)定,含該共價鍵的分子越穩(wěn)定。①判斷共價鍵的穩(wěn)定性②判斷分子的空間結(jié)構(gòu)鍵長是影響分子空間結(jié)構(gòu)的因素之一。思考與討論根據(jù)下圖所示回答相關(guān)問題。(1)根據(jù)上圖判斷H2與Cl2反應(yīng)生成HCl是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)?如何利用鍵能計算反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH?提示:反應(yīng)中斷裂舊鍵吸收436.0kJ+242.7kJ=678.7kJ熱量,形成新鍵放出431.8kJ·mol-1×2mol=863.6kJ熱量,放熱值大于吸熱值,故該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。ΔH=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能(2)根據(jù)元素周期律可知,HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性依次增強,請利用鍵參數(shù)加以解釋。提示:鍵長H—F<H—Cl<H—Br<H—I;鍵能H—F>H—Cl>H—Br>H—I,故HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性依次增強。(3)一般來說,鍵長越短,鍵能越大。但F—F鍵鍵長(141pm)比Cl—Cl鍵鍵長(198pm)小,而F—F鍵鍵能(157kJ·mol-1)卻比Cl—Cl鍵鍵能(242.7kJ·mol-1)小,為什么?提示:氟原子的半徑小導(dǎo)致F—F鍵鍵長小,由于鍵長小,兩個氟原子形成共價鍵時,原子核之間的距離較小,兩原子核之間排斥力較大,導(dǎo)致F—F鍵鍵能不大,F2的穩(wěn)定性較差,容易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。3.鍵角

(1)概念：鍵角是指在多原子分子中,兩個相鄰共價鍵之間的夾角。如CO2的結(jié)構(gòu)式為

,鍵角為180°,是一種直線形分子;H2O分子中的H—O—H鍵角是105°,是一種V形(或稱角形)分子。多原子分子中的鍵角一定,表明共價鍵具有方向性。鍵長和鍵角的數(shù)值可以通過晶體的X射線衍射實驗獲得。(2)常見分子的鍵角：分子式鍵角分子空間構(gòu)型CO2H2ONH3180°直線形105°V形107°三角錐形(3)意義

鍵角可反映分子的空間構(gòu)型

鍵角是描述分子結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)

多原子分子的鍵角一定，表明共價鍵具有方向性。鍵長和鍵角的數(shù)值可通過晶體的X射線衍射實驗獲得。②常見分子中的鍵角與分子空間結(jié)構(gòu)。(4)鍵角的應(yīng)用①鍵長和鍵角決定分子的空間結(jié)構(gòu)。多原子分子的鍵角一定，表明共價鍵具有方向性。鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，分子的許多性質(zhì)都與鍵角有關(guān)。4、共價鍵強弱的判斷(1)由原子半徑和共用電子對數(shù)判斷:成鍵原子的原子半徑越小,兩原子間共用電子對數(shù)越多,則一般共價鍵越牢固,含有該共價鍵的分子越穩(wěn)定。(2)由鍵能判斷:共價鍵的鍵能越大,共價鍵越牢固,破壞共價鍵消耗的能量越多。(3)由鍵長判斷:共價鍵的鍵長越小,共價鍵越牢固,破壞共價鍵消耗的能量越多。(4)由電負性判斷:元素的電負性越大,該元素的原子對共用電子對的吸引力越大,形成的共價鍵一般越穩(wěn)定。特別提醒由分子構(gòu)成的物質(zhì),其熔、沸點與共價鍵的鍵能和鍵長無關(guān),而分子的穩(wěn)定性由鍵長和鍵能大小決定。1．共價鍵的牢固性與鍵能、核間距、共用電子對數(shù)的關(guān)系：5、共價鍵牢固性與物質(zhì)穩(wěn)定性的關(guān)系(1)共價鍵的牢固性與鍵能的關(guān)系共價鍵的鍵能越大，表示該共價鍵越牢固，即完全斷開時消耗的能量越多。反之，鍵能越小，完全斷開時消耗的能量越少，共價鍵越不牢固。(2)共價鍵的牢固性與核間距、共用電子對數(shù)的關(guān)系一般來講，形成共價鍵的兩原子半徑之和越小，共用電子對數(shù)越多，鍵長越短，則共價鍵越牢固，含有該共價鍵的分子越穩(wěn)定。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用電子對數(shù)相同(1對)，因F、Cl、Br、I的原子半徑依次增大，故共價鍵牢固程度H—F>H—Cl>H—Br>H—I，因此，穩(wěn)定性HF>HCl>HBr>HI。2．共價鍵的牢固性與物質(zhì)穩(wěn)定性的關(guān)系：(1)對于雙原子分子，其分子內(nèi)只含一個共價鍵時，共價鍵越牢固，該物質(zhì)分子的化學(xué)性質(zhì)越穩(wěn)定。(2)共價鍵的牢固程度與其化學(xué)活潑性不是完全相同的，如C≡C鍵或C===C鍵，依據(jù)鍵能數(shù)據(jù)是較牢固的共價鍵，但由于該類鍵中的π鍵部分是由原子軌道的側(cè)面重疊所得，所以容易破壞而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(3)F—F的鍵長短，鍵能小的解釋

F原子的半徑很小，因此其鍵長短，而由于鍵長短，兩F原子形成共價鍵時，原子核之間的距離很近，排斥力很大，因此鍵能不大，F(xiàn)2的穩(wěn)定性差，很容易與其他物質(zhì)反應(yīng)。有關(guān)碳和硅的共價鍵鍵能如下表所示:簡要分析和解釋下列有關(guān)事實。(1)比較通常條件下,CH4和SiH4的穩(wěn)定性強弱:

。

(2)硅與碳同族,也有系列氫化物,但硅烷在種類和數(shù)量上都遠不如烷烴多,原因是。

(3)SiH4的穩(wěn)定性小于CH4,硅更易生成氧化物,原因是

。

共價鍵C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O348413351226318452CH4比SiH4穩(wěn)定C—C鍵和C—H鍵鍵能較大,所形成的烷烴較穩(wěn)定,而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較小,易斷裂,導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成C—H鍵的鍵能大于C—O鍵,C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定,而Si—H的鍵能卻遠小于Si—O鍵,所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強的Si—O鍵解析:(1)因為C—H鍵的鍵能大于Si—H鍵的鍵能,所以CH4