2.1.2鍵參數(shù)-鍵能鍵長與鍵角（導學案）

第二章分子結構與性質第一節(jié)共價鍵第二課時鍵參數(shù)鍵能、鍵長與鍵角【學習目標】1.理解鍵能、鍵長和鍵角等鍵參數(shù)的含義，能利用鍵參數(shù)解釋物質的某些性質2.通過共價鍵理論模型的發(fā)展過程，初步體會不同理論模型的價值和局限【學習重點】用鍵能、鍵長和鍵角等鍵參數(shù)解釋物質的某些性質【學習難點】鍵能、鍵長和鍵角等鍵參數(shù)的應用【課前預習】舊知回顧：氫氣與氟氣、氯氣、溴蒸氣、碘單質反應的難易程度：由易到難依次為：氟氣、氯氣、溴蒸氣、碘單質2、HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性強弱：穩(wěn)定性：HF>HCl>HBr>HI3、焓變的計算方法：宏觀：ΔH=生成物的總能量反應物的總能量微觀：ΔH=斷鍵吸收的能量成鍵釋放的能量ΔH=反應物的鍵能之和生成物的鍵能之和同周期、同主族元素原子半徑的遞變規(guī)律：同周期元素原子半徑從左到右依次減小同主族元素原子半徑從上到下依次增大5、H2、HCl、CH4、H2O、CO2的分子結構：H2：直線型HCl：直線型CH4：正四面體型H2O：V型CO2：直線型新知預習：1、鍵能的定義、測定條件、測定方法？鍵能的定義：氣態(tài)分子中1mol化學鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量稱為鍵能測定條件：鍵能通常是298.15K、101kPa條件下的標準值測定方法：鍵能可通過實驗測定，更多的卻是推算獲得的平均值2、鍵長的定義、測定方法？鍵長的定義：構成化學鍵的兩個原子的核間距叫做該化學鍵的鍵長。由于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測定方法：可通過晶體的X射線衍射實驗獲得3、鍵角的定義、測定方法？鍵角的定義：在多原子分子中，兩個相鄰共價鍵之間的夾角稱為鍵角測定方法：鍵角的數(shù)值可通過晶體的X射線衍射實驗獲得【課中探究】情景探究：播放氫氣與氯氣，氫氣與溴蒸氣反應的視頻。1mo1H2分別與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(fā)生熱分解生成相應的單質？請同學們結合選擇性必修一學過的熱化學反應的知識，并利用教材P37表21的數(shù)據(jù)進行計算。計算焓變，利用相關數(shù)據(jù)進行解題。生成2molHCl和2molHBr分別放出184.9kJ和102.3kJ的熱量，生成HCl放熱更多，所以HCl比HBr更易生成，更難分解一、鍵能任務一、探究鍵能的相關知識【學生活動】閱讀教材P37第一、二自然段及表21，回答下列問題：鍵能的定義？氣態(tài)分子中1mol化學鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量稱為鍵能鍵能的測定條件？鍵能通常是298.15K、101kPa條件下的標準值鍵能的單位？kJ·mol1鍵能的測定方法？鍵能可通過實驗測定，更多的卻是推算獲得的平均值同種類型的共價鍵，鍵能大小關系，例如：E(CC)E(C=C)E(C≡C)同種類型的共價鍵，鍵能大小為：單鍵<雙鍵<三鍵同主族元素氫化物鍵能的變化規(guī)律？（例如：HF、HCl、HBr、HI）同主族元素氫化物鍵能的變化規(guī)律：從上往下，鍵能依次減小同周期元素氫化物鍵能的變化規(guī)律？（例如：CH、NH、OH、FH）同周期元素氫化物鍵能的變化規(guī)律：從左往右，鍵能依次增大鍵能的應用？計算反應熱：△H=反應物的鍵能總和生成物的鍵能總和【對應訓練1】根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)(HCl431kJ·mol1,HI297kJ?mol1),可得出的結論是（）A.溶于水時，HI比HCl更容易電離，所以氫碘酸是強酸B.HI比HCl的熔、沸點高C.HI比HCl穩(wěn)定D.斷裂等物質的量的HI和HCl中的化學鍵，HI消耗的能量多【答案】A【解析】鍵能越小越容易發(fā)生電離，HCl的鍵能大于HI,所以HI分子比HCl更容易電離，氫碘酸是強酸，故A正確；由分子構成的物質，熔沸點與化學鍵強弱無關，故B錯誤；化學鍵的鍵能越大，化學鍵越穩(wěn)定，越不易發(fā)生電離、不易發(fā)生分解反應，HCl的鍵能大于HI,說明HCl的穩(wěn)定性大于HI,故C錯誤；鍵能越大，拆開相同物質的量的化學鍵時消耗能量越多，拆開相同物質的量的HI分子比HCl消耗的能量小，故D錯誤?！緦柧?】能夠用鍵能的大小作為主要依據(jù)來解釋的是（）A.常溫常壓下，氯氣呈氣態(tài)而溴單質呈液態(tài)B.硝酸是揮發(fā)性酸，而硫酸、磷酸是不揮發(fā)性酸C.稀有氣體一般難于發(fā)生化學反應D.空氣中氮氣的化學性質比氧氣穩(wěn)定【答案】D【解析】A項，取決于分子間的作用力的大小，與分子內(nèi)共價鍵的鍵能無關；B項，物質的揮發(fā)性與分子內(nèi)鍵能的大小無關；C項，稀有氣體是單原子分子，無化學鍵，難于發(fā)生化學反應的原因是它們的價電子已形成穩(wěn)定結構；D項，氮氣比氧氣穩(wěn)定是由于N2分子中共價鍵的鍵能(946kJ·mol1)比O2分子中共價鍵的鍵能(497.3kJ/mol)大，在化學反應中更難于斷裂。【對應訓練3】下列能用鍵能大小來解釋的是（）A.N2的化學性質比O2更穩(wěn)定B.相同狀況下，氯氣的密度比空氣的大C.稀有氣體一般難發(fā)生化學反應D.HI的沸點比HCl的沸點高【答案】A【解析】N2分子中存在N≡N鍵，O2分子中存在O=O鍵，由于三鍵的鍵能大于雙鍵，故N2的化學性質比O2更穩(wěn)定，A項符合題意；氯氣的摩爾質量大于空氣的平均摩爾質量，故相同狀況下，氯氣的密度比空氣的大，與鍵能大小無關，B項不符合題意；稀有氣體是單原子分子，沒有化學鍵，C項不符合題意；鍵能影響物質的穩(wěn)定性，與物質的沸點高低無關，D項不符合題意。二、鍵長任務二、探究鍵長的相關知識【學生活動】閱讀教材P37第三自然段及表22，P38第一、三自然段，P39資料卡片，小組討論，回答下列問題：1、鍵長的定義？構成化學鍵的兩個原子的核間距叫做該化學鍵的鍵長。由于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。2、鍵長的測定方法？可通過晶體的X射線衍射實驗獲得3、鍵長與鍵能關系？鍵長越短，往往鍵能越大，表明共價鍵越穩(wěn)定4、鍵長與共價半徑的關系？在其他條件相同時，成鍵原子的半徑越小，鍵長越短5、同種元素構成的不同共價鍵鍵長的關系？例如：單鍵雙鍵三鍵相同的兩原子形成共價鍵時，單鍵鍵長>雙鍵鍵長>三鍵鍵長6、鍵長與分子空間構型的關系？鍵長是影響分子空間結構的因素之一【對應訓練1】下列說法正確的是（）A.氯化氫的分子式是HCl而不是H2Cl,是由共價鍵的方向性決定的B.CH4分子的空間結構是正四面體形，是由共價鍵的飽和性決定的C.電子云在兩個原子核間重疊后，電子在兩核間出現(xiàn)的概率增大D.分子中共價鍵鍵長越長，鍵能越大，則分子越穩(wěn)定【答案】C【解析】氯化氫的分子式是HCl而不是H2Cl,與共價鍵的飽和性有關，故A錯誤；CH4分子的空間結構是正四面體形，與共價鍵的方向性有關，而與飽和性無關，故B錯誤；電子云在兩個原子核間重疊后，電子出現(xiàn)概率增大，體系能量降低，形成穩(wěn)定物質，所以C選項是正確的；分子中共價鍵鍵長越長，鍵能越小，分子越不穩(wěn)定，故D錯誤?！緦柧?】氰氣的化學式為(CN)2,結構式為N≡CC≡N,性質與鹵素相似。下列敘述正確的是（）分子中既有極性鍵，又有非極性鍵分子中N≡C鍵的鍵長大于CC鍵的鍵長分子中含有2個σ鍵和4個π鍵D.不和氫氧化鈉溶液發(fā)生反應【答案】A【解析】分子中N≡C鍵是極性鍵，C—C鍵是非極性鍵，A項正確；成鍵原子半徑越小，鍵長越短，N原子半徑小于C原子半徑，故N≡C鍵比C—C鍵的鍵長短，B項錯誤；(CN)2分子中含有3個σ鍵和4個π鍵，C項錯誤；由于(CN)2與鹵素性質相似，故其可以和氫氧化鈉溶液反應?！緦柧?】下列說法中正確的是（）A.鍵能越小，表示化學鍵越牢固，越難以斷裂B.兩個成鍵原子的原子核越近，鍵長越長，化學鍵越牢固，性質越穩(wěn)定C.破壞化學鍵時，消耗能量，而形成新的化學鍵時，則釋放能量D.鍵能、鍵長只能定性地分析化學鍵的特性【答案】C【解析】鍵能越大，表示化學鍵越牢固，越難以斷裂，A錯誤；兩個成鍵原子的原子核越近，鍵長越短，化學鍵越牢固，性質越穩(wěn)定，B錯誤；破壞化學鍵時，消耗能量，而形成新的化學鍵時，則釋放能量，C正確；鍵能、鍵長能定量分析化學鍵的特性，D錯誤。三、鍵角任務三、探究鍵角的相關知識【學生活動】閱讀教材P38第二自然段，回答以下問題：1、鍵角的概念？在多原子分子中，兩個相鄰共價鍵之間的夾角稱為鍵角2、鍵角的意義?鍵角可反映分子的空間結構，是描述分子空間結構的重要參數(shù)，分子的許多性質都與鍵角有關。多原子分子的鍵角一定，表明共價鍵具有方向性3、常見分子的鍵角及分子的空間結構填表？分子鍵角空間結構CO2（O=C=O）180°直線形H2O（HO）105°V形(或稱角形)NH3（NH）107°三角錐形CH4（CH）109o28′正四面體形P4（PP）60o正四面體形4、鍵角的測定方法？鍵角的數(shù)值可通過晶體的X射線衍射實驗獲得【對應訓練1】在下列比較中錯誤的是（）A.強度：σ鍵>π鍵B.鍵角：H2O<CO2C.鍵長：HF>FFD.鍵能：CC>CSi【答案】C【解析】π鍵比σ鍵重疊程度小，形成的共價鍵不穩(wěn)定，故強度：σ鍵>π鍵，選項A正確；H2O為V形結構，CO2為直線形結構，則分子中的鍵角：H2O<CO2,選項B正確；H原子半徑小于F原子，半徑越小，鍵長越小，故HF<FF,選項C錯誤；原子半徑越小，共價鍵鍵能越大，原子半徑：C<Si,則共價鍵的鍵能：CC>CSi,選項D正確?！緦柧?】下列關于鍵長、鍵能和鍵角的說法中不正確的是（）A.鍵角是描述分子空間結構的重要參數(shù)B.鍵長的大小與成鍵原子的半徑有關C.多原子分子的鍵角一定，表明共價鍵具有方向性D.鍵能越大，鍵長就越長，共價化合物也就越穩(wěn)定【答案】D【解析】鍵角是多原子分子中兩個相鄰共價鍵之間的夾角，是描述分子空間結構的重要參數(shù)，A正確；鍵長的大小與成鍵原子的半徑和成鍵數(shù)目有關，B正確；多原子分子的鍵角一定，表明共價鍵具有方向性，C正確；鍵能越大，鍵長越短，共價化合物越穩(wěn)定，D錯誤?！緦柧?】下列有關共價鍵鍵參數(shù)的比較中，不正確的是（）A.鍵能：CN<C=N<C≡NB.鍵長：II>BrBr>ClClC.分子中的鍵角：H2O>NH3D.乙烯分子中碳碳鍵的鍵能：σ鍵>π鍵【答案】C【解析】鍵能：單鍵<雙鍵<三鍵，則鍵能：CN<C=N<C≡N,A正確；原子半徑：I>Br>Cl,則鍵長：II>BrBr>ClCl,B正確；H2O分子中鍵角為105°,NH3分子中鍵角為107°,故分子中的鍵角：H2O<NH3,C錯誤；σ鍵通過“頭碰頭”重疊形成，強度大，π鍵通過“肩并肩”重疊形成，強度小，故乙烯分子中碳碳鍵的鍵能：σ鍵>π鍵，D正確?！緦W生活動】探討教材P38，【思考與討論】，回答相關問題：(2)N2、O2、F2跟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？由于N≡N,O=O、FF的鍵能依次減小，而NH、OH、FH的鍵能依次增大，所以，N2、O2、F2跟H2的反應能力依次增強。(3)通過上述例子，你認為鍵長、鍵能對分子的化學性質有什么影響？一般來說，分子中共價鍵的鍵長越小，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定?！菊n后鞏固】1.（易）人們常用HX表示鹵化氫(X代表F、C1、Br、I),下列說法中，正確的是（）A.形成共價鍵的兩個原子之間的核間距叫做鍵長B.HF的鍵長是HX中最長的C.HF是ppσ鍵D.HF的鍵能是HX中最小的【答案】A【解析】X原子半徑越大，HX鍵的鍵長越長，則HI鍵的鍵長最長，B錯誤；HF鍵是H原子的1s軌道和F原子的2p軌道重疊形成的，應是spσ鍵，C錯誤；一般情況下鍵長越短，鍵能越大，HF的鍵長是HX中最短的，故HF的鍵能是HX中最大的，D錯誤。2.（易）下列說法中，錯誤的是（）A.鍵能是衡量化學鍵穩(wěn)定性的參數(shù)之一，鍵能越大，則化學鍵就越牢固B.鍵長與共價鍵的穩(wěn)定性沒有關系C.鍵角是兩個相鄰共價鍵之間的夾角，說明共價鍵有方向性D.共價鍵是通過原子軌道重疊并共用電子對而形成的，所以共價鍵有飽和性【答案】B【解析】一般鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定，B錯誤。3.（易）NH3的空間結構是三角錐形，而不是正三角形的平面結構，解釋該事實的充分理由是（）A.NH3內(nèi)NH鍵是極性鍵B.分子內(nèi)3個NH鍵的鍵長相等，鍵角相等C.NH3內(nèi)3個NH鍵的鍵長相等，3個鍵角都等于107°D.NH3內(nèi)3個NH鍵的鍵長相等，3個鍵角都等于120°【答案】C【解析】N—H鍵為極性鍵不能說明NH3為三角錐形，A項錯誤；三個N—H鍵鍵能與鍵長分別相同，鍵角相等仍有可能為正三角形，B項錯誤；D項事實說明NH3的空間結構為平面三角形。4.（易）關于鍵長、鍵能和鍵角，下列說法中錯誤的是（）A.鍵角是描述分子空間結構的重要參數(shù)B.鍵長的大小與成鍵原子的半徑和成鍵數(shù)目有關C.C=C鍵的鍵能等于C—C鍵鍵能的2倍D.因為O—H鍵的鍵能小于HF鍵的鍵能，所以F2比O2更容易與H2反應【答案】C【解析】鍵角是描述分子空間結構的重要參數(shù)，如H2O中兩個H—O鍵的鍵角為105°,故H2O為V形分子，A正確；鍵長的大小與成鍵原子的半徑有關，如Cl的原子半徑小于I的原子半徑，ClCl鍵的鍵長小于II鍵的鍵長，此外，鍵長還和成鍵數(shù)目有關，如乙烯分子中C=C鍵的鍵長比乙炔分子中C≡C鍵的鍵長要大，B正確；C=C鍵的鍵能為615kJ·mol1,CC鍵的鍵能為347.7kJ·mol1,二者不是2倍的關系，C錯誤；O—H鍵的鍵能為462.8kJ·mol1,H—F鍵的鍵能為568kJ·mol1,O—H鍵與H—F鍵的鍵能依次增大，意味著形成這些鍵時放出的能量依次增大，化學鍵越來越穩(wěn)定，故F2比O2更容易與H2反應，D正確。5.（中）從實驗測得不同物質中O—O鍵的鍵長和鍵能的數(shù)據(jù)如下表：OO鍵/數(shù)據(jù)O22O2—O2O2+鍵長/1012m149128121112鍵能/(kJ?mol1)xyz=494w=628其中x、y的鍵能數(shù)據(jù)尚未測定，但可根據(jù)規(guī)律推導鍵能的大小順序為z>y>x。該規(guī)律是（）A.成鍵時電子數(shù)越多，鍵能越大B.鍵長越短，鍵能越大C.成鍵所用的電子數(shù)越少，鍵能越小D.成鍵時電子對越偏移，鍵能越大【答案】B【解析】由題表中數(shù)據(jù)可知，成鍵時電子數(shù)越多，鍵能越小，A不符合題意；由題表中數(shù)據(jù)可知，鍵長越短，鍵能越大，B符合題意；由題表中數(shù)據(jù)無法判斷成鍵所用的電子數(shù)與鍵能的關系，C不符合題意；電子對偏移程度與鍵能無關，D不符合題意。6.（中）下表為元素周期表前4周期的一部分，下列有關R、W、X、Y、Z五種元素的敘述中，正確的是（）A.W、R元素單質分子內(nèi)都存在非極性鍵B.X、Z元素都能形成雙原子分子C.鍵長WH<YH,鍵的極性YH>WHD.鍵長XH<WH,鍵能XH<WH【答案】B【解析】由元素在周期表中的位置可知，X為N、W為P、Y為S、R為Ar、Z為Br。磷元素形成的白磷單質中存在非極性鍵，但稀有氣體分子為單原子分子，分子中沒有化學鍵，A錯誤；氮氣、溴單質都是雙原子分子，B正確；原子半徑W>Y,故鍵長WH>YH,電負性W<Y,元素電負性越大，對鍵合電子吸引力越大，與H元素形成的化學鍵極性越大，故鍵的極性YH>WH,C錯誤；原子半徑W>X,故鍵長WH>XH,鍵長越短，鍵能越大，故鍵能WH<XH,D錯誤。7.（易）正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)碳碳三鍵和碳碳雙鍵的鍵能分別是碳碳單鍵的3倍和2倍。（）(2)鍵長等于成鍵兩原子的半徑之和。（）【答案】(1)×(2)×【解析】（1）C≡C鍵的鍵能為812kJ·mol1,C=C鍵的鍵能為615kJ·mol1,CC鍵的鍵能為347.7kJ·mol1,三者不是3倍和2倍的關系。（2）鍵長的定義為構成化學