第二章分子結構與性質第一節共價鍵第2課時

鍵參數—鍵能、鍵長與鍵角學習目標1.知道共價鍵的鍵能、鍵長和鍵角等鍵參數的概念。2.能利用鍵能、鍵長和鍵角等說明分子的某些性質。

核心素養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構。2.結合共價鍵的鍵長、鍵能和鍵角等數據,理解分子的性質與鍵參數的關系,培養證據推理與模型認知的核心素養。3.掌握用共價鍵的強弱解釋物質穩定性的方法。01鍵能——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對多原子分子，鍵能為1mol氣態分子完全離解成氣態原子各個共價鍵所吸收能量的平均值。

鍵能通常是298.15K、101kPa條件下的標準值，單位是kJ/mol鍵能通常通過熱化學方法或光譜化學實驗測定離解能得到123某些共價鍵的鍵能（kJ·mol－1）①相同原子間的鍵能：②碳碳雙鍵鍵能小于碳碳單鍵鍵能的兩倍，碳碳叁鍵小于碳碳單鍵的三倍：③氮氮雙鍵鍵能大于氮氮單鍵鍵能的兩倍，氮氮叁鍵大于氮氮單鍵的三倍：④特例：4、鍵能規律：單鍵＜雙鍵＜三鍵

碳碳鍵：σ鍵鍵能＞π鍵鍵能

氮氮鍵：σ鍵鍵能＜π鍵鍵能第二周期氫化物鍵能依次增大，C-H反常鹵素單質鍵能：Cl2>Br2>I2F2反常如何利用這些數據說明氮氣不易加成，乙炔容易加成？科學探究C≡C與C=C鍵能差值197kJ·mol-1，小于N≡N與N＝N鍵能差值528kJ·mol-1。說明C≡C中的Π鍵比N≡N中的Π鍵鍵能小，更易斷裂，乙炔等含C≡C的物質更易發生加成反應。鍵鍵能（kJ·mol-1）鍵鍵能（kJ·mol-1）C－C347.7N－N193C=C615N＝N418C≡C812N≡N946

一般來說，結構相似的分子中，共價鍵的鍵能越大，分子越穩定。5、鍵能的應用①判斷共價鍵的穩定性（鍵能越大，共價鍵越穩定）

②判斷分子的穩定性（一般鍵能越大，分子越穩定）③估算化學反應的反應熱

?H＝∑E(反應物鍵能)－∑E(生成物鍵能)

ΔH<0時，放熱反應；ΔH>0時，吸熱反應如分子的穩定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。已知N2＋O2===2NO為吸熱反應，ΔH＝＋180kJ·mol－1，其中N≡N、O==O的鍵能分別為946kJ·mol－1、498kJ·mol－1，則N—O的鍵能為A.1264kJ·mol－1 B.632kJ·mol－1C.316kJ·mol－1 D.1624kJ·mol－1解析反應熱就是斷鍵吸收的能量和形成化學鍵所放出的能量的差值，即946kJ·mol－1＋498kJ·mol－1－2x＝180kJ·mol－1，解得x＝632kJ·mol－1。√解析：對于反應H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝436.0kJ·mol－1＋242.7kJ·mol－1－2×431.8kJ·mol－1＝－184.9kJ·mol－1。對于反應H2(g)＋Br2(g)

===2HBr(g)

ΔH＝436.0kJ·mol－1＋193.7kJ·mol－1－2×366kJ·mol－1＝－102.3kJ·mol－1?！舅伎寂c討論1】

課本P38（1）計算，1molH2分別跟1molCl2、1molBr2(蒸氣)反應，分別形成2molHCl和2molHBr，哪一個反應釋放的能量更多？如何用計算的結果說明氯化氫分子和溴化氫分子哪個更容易發生熱分解生成相應的單質？

通過計算1molH2與1molCl2反應生成2molHCl時，放出184.9kJ的熱量；1molH2與1molBr2(蒸氣)反應生成2molHBr時,放出102.3kJ的熱量。說明2molHBr分解需要吸收的能量比2molHCl低,故HBr更易分解。(2)N2、O2、F2與H2的反應能力依次增強,從鍵能的角度應如何理解這一化學事實?N2、O2、F2與H2的反應能力依次增強,其原因是N≡N鍵、O=O鍵、F—F鍵的鍵能依次為946kJ·mol-1、497.3kJ·mol-1、157kJ·mol-1,鍵能越來越小,共價鍵越來越容易斷裂。而N-H、O-H、F-H鍵的鍵能依次為390.8kJ·mol-1、462.8kJ·mol-1、568kJ·mol-1鍵能越來越大，共價鍵越來越穩定。1、概念鍵長是構成化學鍵的兩個原子的核間距。不過，分子中的原子始終處于不斷振動之中，鍵長只是振動著的原子處于平衡位置時的核間距。二、鍵長Cl2中Cl-Cl鍵長單位：pm（1pm＝10-12m）原子半徑決定化學鍵的鍵長，原子半徑越小，共價鍵的鍵長越短。鍵鍵能鍵長鍵鍵能鍵長H－H43674C≡C812120F－F157141C－H413.4109Cl－Cl242.7198N－H390.8101Br－Br193.7228O－H462.896I－I152.7267N≡N946110C－C347.7154Si－Si

235C=C615133Si－O

162【思考交流2】鍵長與鍵能有什么相關性？2、意義共價鍵的鍵長越短，往往鍵能越大，表明共價鍵越穩定，分子越穩定。相同的兩個原子間形成共價鍵時，單鍵鍵長>雙鍵鍵長>三鍵鍵長。如鍵長：C－C>C=C>C≡C。①根據原子半徑判斷②根據共用電子對數目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。鍵長判斷方法1、F-F不符合“鍵長越短，鍵能越大”的規律，為什么？某些共價鍵的鍵能和鍵長鍵鍵能（kJ·mol-1）鍵長pm原子半徑pmF-F15714164Cl-Cl242.719899Br-Br193.7228114F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?！舅伎冀涣?】雖然鍵長C≡C＜C=C＜C－C，鍵能C≡C＞C=C＞C－C，但乙烯、乙炔在發生加成反應時，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。2、乙烯、乙炔為什么比乙烷活潑？3、解釋CH4分子的空間結構為正四面體形，而CH3Cl分子的空間結構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分子的空間結構為正四面體形，而CH3Cl分子的空間結構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構1、概念三、鍵角在多原子分子中，兩個相鄰共價鍵之間的夾角鍵長和鍵角的數值可通過晶體的X射線衍射實驗獲得

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

2、意義①鍵長和鍵角決定分子的空間結構。②常見分子中的鍵角與分子空間結構。分子立體構型鍵角實例正四面體109°28′甲烷、四氯化碳平面型120°苯、乙烯三角錐型107°氨氣V型（或角型）105°水分子直線型180°二氧化碳、乙炔3、鍵角的應用CH4

NH3

H2OCO2

苯

問題：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？提示不同，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′。課堂練習：下列能說明BF3分子中4個原子在同一平面的理由是(@54@)。A.任意兩個鍵的夾角為120° B.B-F是非極性共價鍵C.3個B-F的鍵能相等 D.3個B-F的鍵長相等A四、共價鍵強弱的判斷(1)由原子半徑和共用電子對數判斷:成鍵原子的原子半徑越小,兩原子間共用電子對數越多,則一般共價鍵越牢固,含有該共價鍵的分子越穩定。(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定。特別提醒由分子構成的物質,其熔、沸點與共價鍵的鍵能和鍵長無關,而分子的穩定性由鍵長和鍵能大小決定。(1)對于雙原子分子，其分子內只含一個共價鍵時，共價鍵越牢固，該物質分子的化學性質越穩定。(2)共價鍵的牢固程度與其化學活潑性不是完全相同的，如C≡C鍵或C=C鍵，依據鍵能數據是較牢固的共價鍵，但由于該類鍵中的π鍵部分是由原子軌道的側面重疊所得，所以容易破壞而發生化學反應。(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，F2的穩定性差，很容易與其他物質反應。五、共價鍵牢固性與物質穩定性的關系課堂小結鍵能鍵長共價鍵的穩定性

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。鍵角分子的空間結構決定分子的性質鍵參數決定決定回答下列問題：(1)通常條件下，比較CH4和SiH4的穩定性強弱：_______________。(2)硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數量上都遠不如烷烴多，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)SiH4的穩定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________。CH