第二章 分子结构与性质\n第一节 共价键第2课时 键参数——键能、键长与键角\n学习目标核心素养1．通过数据认识键能、键长、键角等键参数的概念，树立数据观。2．能利用键能、键长、键角三个键参数推断某些简单分子的性质。3．了解等电子原理及其常见应用。\n课堂素能探究名师博客呈现课堂达标验收课前素能奠基新课情境呈现\n新课情境呈现\n在研究分子结构时发现，CO分子与N2分子结构非常相似，它们的分子中价电子总数都是10，键能都较大，物理性质也非常相似，你知道为什么吗？\n课前素能奠基\n概念特点键能________________原子形成1mol化学键____________的最低能量键能越大，键越____________键参数——键能、键长与键角1．概念和特点气态基态新知预习释放稳定\n概念特点键长形成共价键的两个原子之间的______________键长越短，键能____________，键越____________键角分子内两个______________之间的夹角表明共价键有______________，决定分子的________________核间距越大稳定共价键方向性立体结构\n2.对分子性质的影响\n1．N—H键键能的含义是()A．由N和H形成1molNH3所放出的能量B．把1molNH3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键所放出的热量解析：N—H键的键能是指形成1molN—H键放出的能量或拆开1molN—H键所吸收的能量，不是指形成1个N—H键释放的能量；1molNH3中含3molN—H键，拆开1molNH3或形成1molNH3吸收或放出的能量是1molN—H键键能的3倍，故选C。C预习自测\n2．从键长的角度来判断下列共价键中最稳定的是()A．H—FB．N—HC．C—HD．S—H解析：H—F、H—N、C—H、S—H，它们都是与氢原子形成的共价键，所以只需要判断其他原子的半径大小，电子层越多半径越大，电子层数相同的原子，原子序数越大半径越小，所以4种原子中F的半径最小，H—F核间距最小，共价键最稳定，故选A。A\n3．反映共价键强弱的物理量是()A．键能B．键能、键长C．键能、键长、键角D．键长、键角解析：键能可看做是断开共价键所需的能量，键能越大，断开键时所需的能量越多，含该键的分子就越稳定，键长越长键能反而越小，故反映键的强弱的物理量是键能和键长，故选B。B\n4．下列说法不正确的是()A．键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂B．成键的两原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定C．破坏化学键时消耗能量，而形成化学键时释放能量D．键能、键长只能定性地分析化学键的强弱解析：键能越大，断开该键所需的能量越多，化学键越牢固，性质越稳定，故A错误；B、C、D均正确。A\n5．下列分子中，最难分裂成原子的是()A．HFB．HClC．HBrD．HI解析：一般来说，原子半径越小，其原子形成的共价键越短，键能越大，就越难断键。原子半径：F<Cl<Br<I，所以键长：HF<HCl<HBr<HI，键能：E(H—F)>E(H—Cl)>E(H—Br)>E(H—I)，即HF最难分裂成氟原子和氢原子。A\n6.某些共价键的键能数据如下表(单位：kJ·mol－1)：(1)把1molCl2分解为气态原子时，需要____________(填“吸收”或“放出”)___________kJ能量。吸收共价键H—HCl—ClBr—BrH—ClH—II—IN≡NH—OH—N键能/kJ·mol－1436243194432299153946463391243\n(2)由表中所列化学键形成的单质分子中，最稳定的是__________，最不稳定的是__________；形成的化合物分子中最稳定的是___________。(3)试通过键能数据估算下列反应的反应热：H2(g)＋Cl2(g)════2HCl(g)ΔH＝_______________。N2I2H2O－185kJ·mol－1\n解析：(l)键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。(2)键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，化学性质越稳定，因此最稳定的单质为N2，最不稳定的单质是I2，最稳定的化合物是H2O，最不稳定的化合物是HI。(3)ΔH＝E(反应物键能之和)－E(生成物键能之和)＝436＋243－2×432kJ·mol－1＝－185kJ·mol－1。\n课堂素能探究\n问题探究：1．什么是键能？通常为正值还是负值？键能越大，化学键越稳定吗？2．什么是键长？键长越长，物质越稳定吗？3．什么是键角？CO2和H2O的键角分别是多少？分子的立体构型是什么形状？知识点键参数及其应用\n探究提示：1．提示：键能是气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。通常为正值。键能越大，即形成化学键时放出的能量越多，意味着这个化学键越稳定，越不容易被破坏。2．提示：键长是衡量共价键稳定性的另一个参数，是形成共价键的两个原子之间的核间距。键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。3．提示：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。CO2、H2O的键角分别是180°、105°；CO2是直线形分子，水是V形分子。\n知识归纳总结：1．键参数与分子性质的关系(1)共价键强弱的判断①由原子半径和共用电子对数判断。一般来说，形成共价键的两原子半径之和越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F>H—Cl>H—Br>H—I，因此，稳定性HF>HCl>HBr>HI。\n②由键能判断。共价键的键能越大，表示破坏共价键消耗的能量越多，则共价键越牢固。③由键长判断。共价键键长越短，破坏共价键消耗的能量越多，则共价键越牢固。\n(2)键长和键角是描述分子立体构型的参数。一般来说，如果知道分子中的键长和键角，这个分子的几何构型就确定了。如NH3分子的H—N—H键角是107°，N—H键的键长是101pm，就可以断定NH3分子是三角锥形分子。如图：\n2．共价键的键能与化学反应热(1)化学反应的实质化学反应的实质就是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。(2)化学反应过程有能量变化(3)反应热(ΔH)与键能的关系ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和注意：ΔH<0时，为放热反应；ΔH>0时，为吸热反应。\n关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是()A．键角是描述分子立体结构的重要参数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，键长越长，共价化合物越稳定D．键角的大小与键长、键能的大小无关典例C\n解析：键长和键角常被用来描述分子的空间结构，键角是描述分子立体结构的重要参数，A正确；形成共价键的两原子半径之和越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，键长越短，B正确；键能越大，键长越短，共价化合物越稳定，C错误；在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角，其与分子结构有关，与键长、键能无关，D正确。规律方法指导：(1)键长越短，键能越大，共价键越稳定，共价分子的性质也就越稳定。(2)键长和键角决定分子的立体构型。\n〔变式训练1〕下列说法中正确的是()A．分子中键能越大，表示分子拥有的能量越高，共价键越难断裂B．分子中键长越长，表示成键原子轨道重叠越大，键越牢固C．化学键形成的过程是一个吸收能量的过程D．化学键形成的过程是一个放出能量的过程解析：键能越大，表示破坏该键需要的能量越大，并不是分子拥有的能量；键长越长，表示成键的两原子的核间距越长，分子越不稳定；化学键的形成是原子由高能量状态向稳定状态(低能量)转变的过程，所以是一个放热过程。D\n〔变式训练2〕下列说法中正确的是()A．分子中键能越大，键长越短，则分子越稳定B．只有非金属原子之间才能形成共价键C．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°D．H—O键键能为462.8kJ·mol－1，即18g水分解生成H2和O2时，放出能量为(2×462.8)kJA\n解析：分子中键能越大，键长越短，分子越稳定，所以A项正确；B项中有些不活泼金属与非金属形成的化学键可能是共价键；C项中水分子的两个O—H键的键角为105°；H—O键的键能是破坏1molH—O键所吸收的能量，在一个H2O分子中有两个H—O键，故应吸收能量2×462.8kJ，而当H、O形成H2和O2，在成键时需放出能量，故应根据公式“ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能”计算，D项错误。\n名师博客呈现\n等电子原理1919年，美国物理化学家朗缪尔提出等电子原理：原子总数相同、价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、物理性质相近。此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素原子构成的粒子，只要其原子总数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称等电子体，它们也具有相似的结构特征。\n\n〔即时训练〕1．等电子原理是指两个或两个以上的分子(或离子)，它们的原子数相同，分子(或离子)中价电子数也相同，等电子体具有相似的电子结构、几何构型和性质。(1)C2O和____________是等电子体，C2O具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn在元素周期表中的位置是_________________，外围电子排布图为_________________________。N2O4第四周期ⅦB族\n(2)二原子14个电子的等电子体共同特点是物质中都具有共价三键，请举出相应的3个例子____________________________________(分子或离子)。每个分子或离子中含_________个σ键，_________个π键。12\n\n2．由短周期元素原子构成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理，下列各对粒子中，立体结构相似的是()A．SO2与O3B．CO2与NO2C．CS2与NO2D．PCl3与BF3解析：各项中原子数均相同，最外层电子数之和分别为A项，18和18；B项，16和17；C项，16和17；D项，26和24。A\n课堂达标验收\n1．下列说法正确的是()A．键角决定了分子的结构B．共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定C．CH4、CCl4中键长相等，键角不同D．C＝C键的键能是C—C键的键能的两倍解析：分子结构是由键角和键长共同决定的，A项错误；CH4、CCl4分子均为正四面体形，它们的键角相同，键长不等，C错误；C＝C中的双键由一个σ键和一个π键构成，通常而言σ键键能大于π键键能，因此C＝C键的键能应小于C—C键键能的两倍，D错误。B\n2．下列说法中正确的是()A．乙烯中碳碳双键的键能是乙烷中碳碳单键的键能的2倍B．N—O键的极性比C—O键的极性大C．氮气分子中含有1个σ键和2个π键D．NH中4个N—H键的键能不同C\n3．能够用键能的大小作为主要依据来解释的是()A．常温常压下氯气呈气态，而溴单质呈液态B．硝酸是挥发性酸，而硫酸、磷酸是不挥发性酸C．稀有气体一般难发生化学反应D．空气中氮气的化学性质比氧气稳定D\n解析：共价分子构成物质的状态取决于分子间作用力的大小，与分子内共价键的键能无关；物质的挥发性与分子内键能的大小无关；稀有气体是单原子分子，无化学键，难发生化学反应的原因是它们的价电子已形成稳定结构；氮气比氧气稳定，是由于N2分子中共价键的键能(946kJ·mol－1)比O2分子中共价键的键能(497.3kJ·mol－1)大，在化学反应中更难断裂。\n4．下列事实不能用键能的大小来解释的是()A．N元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定B．稀有气体一般难发生反应C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱D．F2比O2更容易与H2反应B\n解析：本题主要考查键参数的应用。由于N2分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，分子内部没有化学键；卤族元素从F到I原子半径逐渐增大，其氢化物中的化学键键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性逐渐减弱；由于H—F键的键能大于H—O键，所以二者相比较，更容易生成HF。\n5．下列说法中正确的是()A．双原子分子中化学键键能越大，分子越稳定B．双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定C．双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定D．在双键中，σ键的键能要小于π键解析：在双原子分子中没有键角，C错误；当共价键键能越大、键长越短时，分子越稳定，A正确，B错误；一般σ键的重叠程度要大于π键，σ键的键能大于π键，D错误。A\n6．NH3分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，解释该事实的充分理由是()A．NH3分子是极性分子B．分子内3个N—H键的键长相等，键角相等C．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107°D．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于120°解析：A、B项解释事实的理由不充分；D项说明的NH3为平面三角形。C
