2-1 共價鍵的三個參數(shù) 課件 【新教材】人教版（2019）高中化學(xué)選擇性必修二

第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

第一節(jié)共價鍵第二課時

共價鍵的三個參數(shù)CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH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？一、鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角1.鍵能

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?；驓鈶B(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，單位是kJ/mol。鍵能通常是298.15K、101kPa條件下的標(biāo)準(zhǔn)值。鍵能可用于估算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng),如H—H鍵、F—F鍵、H—F鍵的鍵能分別為436kJ·mol-1、157kJ·mol-1、568kJ·mol-1,則H2與F2反應(yīng)是放熱反應(yīng)。2.鍵長

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?；瘜W(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。3.鍵角

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。二、鍵參數(shù)的應(yīng)用（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)。1.鍵能的應(yīng)用例如：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2.鍵長的應(yīng)用（1）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。（2）鍵長的比較方法①根據(jù)成鍵原子的原子半徑比較。同類型的共價鍵,成鍵原子的原子半徑越小,鍵長越小。②根據(jù)共用電子對數(shù)比較,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。共價半徑相同原子的共價鍵鍵長的一半稱為共價半徑。根據(jù)下圖所示回答相關(guān)問題。思考與討論(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436.0

kJ+242.7

kJ=678.7

kJ熱量,形成新鍵放出431.8

kJ·mol-1×2

mol=863.6

kJ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(qiáng),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(qiáng)。(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)。②常見分子中的鍵角與分子空間結(jié)構(gòu)。3.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)。鍵長和鍵角的數(shù)值可通過晶體的X射線衍射實驗獲得。(1)參照教材表2-1中的鍵能數(shù)據(jù)。計算1molH2分別與1molCl2、1molBr2(蒸氣)反應(yīng)生成2molHCl和2molHBr時,哪一個釋放出的能量更多？如何用計算的結(jié)果說明氯化氫分子和溴化氫分子那個更容易發(fā)生熱分解生成相應(yīng)的單質(zhì)？思考與討論

通過計算1molH2與1molCl2反應(yīng)生成2molHCl時，放出184.9kJ的熱量；1molH2與1molBr2(蒸氣)反應(yīng)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(yīng)能力依次增強(qiáng),從鍵能的角度應(yīng)如何理解這一化學(xué)事實?鍵長越小,鍵能越大,分子的化學(xué)性質(zhì)越不活潑(填“越活潑”或“越不活潑”)。N2、O2、F2與H2的反應(yīng)能力依次增強(qiáng),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。(3)通過上述例子，你認(rèn)為鍵長、鍵能對分子的化學(xué)性質(zhì)有什么影響？三、共價鍵強(qiáng)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(fù)性判斷:元素的電負(fù)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：四、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)。1．判斷正誤(對的在括號內(nèi)打“√”，錯的在括號內(nèi)打“×”。)(1)只有非金屬原子之間才能形成共價鍵

(

)(2)兩個原子之間形成共價鍵時，至少有一個σ鍵

(

)(3)σ鍵和π鍵都只能存在于共價化合物中

(

)(4)雙原子分子中，鍵長越短，分子越牢固

(

)××√√2.可以反映共價鍵強(qiáng)弱的物理量是(

)A.鍵能

B.鍵能、鍵長C.鍵能、鍵長、鍵角

D.鍵長、鍵角3.從鍵長的角度判斷,下列共價鍵中最穩(wěn)定的是(

)A.H—F B.N—HC.C—H D.S—H4.N—H鍵鍵能的含義是(

)A.由N和H形成1molNH3所放出的能量B.把1molNH3中的共價鍵全部拆開所吸收的熱量C.拆開約6.02×1023個N—H鍵所吸收的熱量D.形成1個N—H鍵所放出的熱量BAC解析:鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的重要參數(shù),如CO2分子中的2個C=O鍵的鍵角為180°,故分子為直線形分子,A正確。鍵長的大小與成鍵原子的半徑有關(guān),如Cl的原子半徑小于I的原子半徑,Cl—Cl鍵的鍵長小于I—I鍵的鍵長;鍵長還和成鍵數(shù)目有關(guān),成鍵數(shù)目越多,鍵長越小,B正確。鍵能越大,鍵長越小,共價鍵越強(qiáng),共價化合物越穩(wěn)定,故C錯誤。鍵角的大小取決于成鍵原子軌道的夾角,D正確。C5.關(guān)于鍵長、鍵能和鍵角,下列說法不正確的是(

)A.鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)B.鍵長的大小與成鍵原子的半徑和成鍵數(shù)目有關(guān)C.鍵能越大,鍵長越大,共價化合物越穩(wěn)定D.鍵角的大小與鍵長、鍵能的大小無關(guān)解析:鍵能越大,表示破壞該鍵需要的能量越多,并不是分子擁有的能量越高;鍵長越大,表示成鍵的兩原子的核間距越大,分子越不穩(wěn)定;化學(xué)鍵的形成是原子由高能量狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)(低能量狀態(tài))轉(zhuǎn)變的過程,所以是一個放熱過程。D6.下列說法正確的是(

)A.分子中鍵能越大,表示分子擁有的能量越高,共價鍵越難斷裂B.分子中鍵長越大,表示成鍵原子軌道重疊越多,鍵越牢固C.形成化學(xué)鍵的過程是一個吸收能量的過程D.形成化學(xué)鍵的過程是一個放出能量的過程7.已知H—H鍵的鍵能為436kJ·mol-1,N—H鍵的鍵能為391kJ·mol-1,根據(jù)熱化學(xué)方程式:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ·mol-1,計算N≡N鍵的鍵能是

kJ·mol-1。

945.6解析:化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是反應(yīng)物分子中舊鍵斷裂(吸收能量),生成物分子中新鍵形成(放出能量),反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能之和減去生成物的鍵能之和。設(shè)N≡N的鍵能為E(N≡N),則有:1

mol×E(N≡N)+3

mol×436

kJ·mol-1-2

mol×3×391

kJ·mol-1=-92.4

kJ·mol-1×1

mol解得E(N≡N)=945.6

kJ·mol-1。8.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(qiáng)弱:

。

(2)硅與碳同族,也有系列氫化物,但硅烷在種類