鍵參數-鍵能、鍵長與鍵角 講義 高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修2

鍵參數——鍵能、鍵長與鍵角學習目標1.知道共價鍵的鍵能、鍵長和鍵角可以用來描述鍵的強弱和分子的空間結構。2.利用鍵參數解釋物質的某些性質,發(fā)展宏觀辨識和微觀探析化學學科核心素養(yǎng)。一、鍵能(一)知識梳理1.概念指氣態(tài)分子中1mol化學鍵解離成

所吸收的能量,鍵能的單位是,鍵能通常是298.15K、101kPa條件下的標準值。是衡量共價鍵強弱的一個重要參數。

2.應用應用解釋衡量共價鍵的強弱鍵能越大,斷開化學鍵時需要的能量越多,化學鍵越穩(wěn)定判斷分子的穩(wěn)定性結構相似的分子中,共價鍵的鍵能越大,分子越穩(wěn)定判斷化學反應的能量變化反應焓變與鍵能的關系為ΔH=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和;ΔH<0時,為放熱反應;ΔH>0時,為吸熱反應(二)問題探究問題1如何從鍵能的角度分析氮氣的化學性質?問題2結合教材中某些共價鍵的鍵能數據(部分數據見下表),思考討論:鍵鍵能/(kJ·mol-1)鍵鍵能/(kJ·mol-1)C—C347.7C==C615C≡C812H—F568H—Cl413.8H—Br366H—I298.7(1)成鍵原子相同而共價鍵數目不同時,鍵能強弱規(guī)律:。

(2)判斷HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性強弱:;其中更容易發(fā)生熱分解生成相應的單質。

(3)若形成1molH—Cl釋放的能量是kJ。

1.下列事實能用鍵能大小解釋的是()A.常溫常壓下,氟單質呈氣態(tài),碘單質呈固態(tài)B.氮氣的化學性質比氧氣穩(wěn)定C.氦氣一般很難發(fā)生化學反應D.鹽酸易揮發(fā),而硫酸難揮發(fā)2.已知N2(g)+O2(g)===2NO(g)為吸熱反應,ΔH=+180kJ·mol-1,其中N≡N、O==O鍵能分別為946kJ·mol-1、498kJ·mol-1,則NO分子中N、O之間共價鍵的鍵能為()A.1264kJ·mol-1 B.632kJ·mol-1C.316kJ·mol-1 D.1624kJ·mol-13.已知某些共價鍵的鍵能如下表,試回答下列問題:共價鍵鍵能/(kJ·mol-1)共價鍵鍵能/(kJ·mol-1)H—H436.0O—H462.8Cl—Cl242.7N≡N946C—H413.4H—Cl431.8(1)H—H的鍵能為什么比Cl—Cl的鍵能大?。

(2)已知H2O在2000℃時有5%的分子分解,而CH4在1000℃時可能完全分解為C和H2,試解釋其中的原因:

。

(3)試解釋氮氣能在空氣中穩(wěn)定存在的原因:。

二、鍵長(一)知識梳理1.概念鍵長是構成化學鍵的兩個原子的。

2.鍵長與原子半徑原子半徑決定共價鍵的鍵長,原子半徑越小,共價鍵的鍵長越。

3.鍵長與共價鍵的穩(wěn)定性共價鍵的鍵長越短,往往鍵能越,表明共價鍵越。

4.鍵長的比較方法(1)根據原子半徑比較,同類型的共價鍵,成鍵原子的原子半徑越小,鍵長越短。(2)根據共用電子對數比較,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。(二)問題探究問題1為什么F—F的鍵長比Cl—Cl的鍵長短,但鍵能卻比Cl—Cl的鍵能小?問題2從鍵能和鍵長角度分析為什么乙烯、乙炔比乙烷活潑?1.正誤判斷(1)雙原子分子中化學鍵鍵長越長,分子越穩(wěn)定。()(2)鍵長:H—I>H—Br>H—Cl、C—C>C==C>C≡C。()(3)鍵長的大小與成鍵原子的半徑和成鍵數目有關。()2.參考下表中化學鍵的鍵能與鍵長數據,判斷下列分子最穩(wěn)定的是()化學鍵H—CH—NH—OH—F鍵能/(kJ·mol-1)413.4390.8462.8568鍵長/pm1091019692A.CH4 B.NH3C.H2O D.HF3.實驗測得不同物質中氧原子之間的鍵長和鍵能的數據如下:粒子OOO2O鍵長/(10-12m)149128121112鍵能/(kJ·mol-1)xyz=494w=628其中x、y的鍵能數據尚未測定,但可根據規(guī)律性推導鍵能的大小順序為w>z>y>x,該規(guī)律是()A.粒子所含的價層電子數越多,鍵能越大B.鍵長越長,鍵能越大C.粒子所含的價層電子數越少,鍵能越大D.成鍵時電子對越偏移,鍵能越大4.已知某些共價鍵的鍵能、鍵長數據如表所示:共價鍵Cl—ClBr—BrI—IH—FH—ClH—BrH—IH—O鍵能/(kJ·mol-1)242.7193.7152.7568431.8366298.7462.8鍵長/pm19822826796共價鍵C—CC==CC≡CC—HN—HN==OO—OO==O鍵能/(kJ·mol-1)347.7615812413.4390.8607142497.3鍵長/pm154133120109101(1)下列推斷正確的是(填字母)。

A.熱穩(wěn)定性:HF>HCl>HBr>HIB.氧化性:I2>Br2>Cl2C.沸點:H2O>NH3D.還原性:HI>HBr>HCl>HF(2)在HX(X=F、Cl、Br、I)分子中,鍵長最短的是,最長的是;O—O的鍵長(填“大于”“小于”或“等于”)O=O的鍵長。

【題后歸納】定性判斷鍵長的方法(1)根據原子半徑進行判斷。在其他條件相同時,成鍵原子的半徑越小,鍵長越短。(2)根據共用電子對數判斷。就相同的兩原子形成的共價鍵而言,當兩個原子形成雙鍵或者三鍵時,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。三、鍵角(一)知識梳理1.概念在多原子分子中,兩個相鄰之間的夾角。

2.鍵角與分子空間結構在多原子分子中鍵角是一定的,這表明共價鍵具有性。鍵角是描述分子的重要參數。

3.鍵長和鍵角的數值可以通過晶體的獲得。

4.常見分子的鍵角與分子空間結構化學式結構式鍵角空間結構CO2O==C==O180°直線形NH3107°三角錐形H2O105°V形(或角形)BF3120°平面三角形CH4109°28'正四面體形(二)問題探究問題1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?問題2實驗測得H2S為共價化合物,H—S—H的夾角為92.3°,鍵長相同,則H2S的空間結構是什么?1.關于鍵長、鍵能和鍵角,下列說法錯誤的是()A.鍵角是描述分子立體結構的重要參數B.鍵長是形成共價鍵的兩原子間的核間距C.鍵能越大,鍵長越短,共價化合物越穩(wěn)定D.鍵角的大小與鍵長、鍵能的大小有關2.下列有關共價鍵的鍵參數的說法不正確的是()A.CH4、C2H4、CO2分子中的鍵角依次增大B.HF、HCl、HBr分子中的鍵長依次增長C.H2O、H2S、H2Se分子中的鍵能依次減小D.分子中共價鍵的鍵能越大,分子的熔、沸點越高3.用“>”或“<”填空:(1)鍵長:N—NN==N。

(2)鍵能:2E(C—C)E(C==C)。

(3)鍵角:CO2SO2。

(4)鍵的極性:C—HN—H。

鍵參數——鍵能、鍵長與鍵角一、(一)1.氣態(tài)原子kJ·mol-1(二)問題1N和Cl的電負性相同,但N2與H2在常溫下很難發(fā)生化學反應,必須在高溫下才能發(fā)生化學反應,而Cl2與H2很容易發(fā)生化學反應。電負性N>P,但活潑性為磷單質>N2。化學反應包括舊鍵斷裂和新鍵形成兩個過程,N2中存在氮氮三鍵,N≡N斷裂需要很高的能量,而Cl2中的Cl—Cl、磷單質中的P—P斷裂需要的能量相對較低,故氯氣容易與氫氣發(fā)生反應,磷單質的活潑性強于氮氣的活潑性。問題2(1)單鍵鍵能<雙鍵鍵能<三鍵鍵能(2)HF>HCl>HBr>HIHI(3)431.8解析(1)由C—C、CC、C≡C鍵能可知,成鍵原子相同而共價鍵數目不同時,鍵能強弱規(guī)律:單鍵鍵能<雙鍵鍵能<三鍵鍵能。(3)氣態(tài)原子形成1mol化學鍵變成氣態(tài)分子釋放的能量與氣態(tài)分子中1mol化學鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量相等,故形成1molH—Cl釋放的能量是431.8kJ。對點訓練1.B[氟單質的相對分子質量比碘單質小,分子間作用力比碘單質小,所以氟單質的沸點比碘單質低,常溫常壓下,氟單質呈氣態(tài),碘單質呈固態(tài),與鍵能無關,故A不能用鍵能大小解釋;氮分子中N≡N的鍵能比氧分子中OO的鍵能大,化學性質比氧分子穩(wěn)定,故B能用鍵能大小解釋;氦氣由單原子分子構成,分子中不存在化學鍵,其難發(fā)生化學反應與原子結構穩(wěn)定有關,與鍵能無關,故C不能用鍵能大小解釋;氯化氫的分子間作用力小,沸點低,是揮發(fā)性酸,硫酸的分子間作用力大,沸點高,是難揮發(fā)性酸,與鍵能無關,故D不能用鍵能大小解釋。]2.B[設NO分子中N、O之間共價鍵的鍵能為x,則有180kJ·mol-1=946kJ·mol-1+498kJ·mol-1-2x,所以x=632kJ·mol-1。]3.(1)H原子的半徑比Cl原子的半徑小,故H—H的鍵能比Cl—Cl的鍵能大(2)H—O的鍵能比H—C的鍵能大,故H2O比CH4穩(wěn)定(3)N2分子中存在氮氮三鍵,鍵能大,結構穩(wěn)定,故氮氣能在空氣中穩(wěn)定存在解析解答本題可根據鍵參數與分子性質的關系分析:形成共價鍵的分子半徑越小,鍵能越大,共價鍵越穩(wěn)定。二、(一)1.核間距2.短3.大穩(wěn)定(二)問題1氟原子的半徑很小,因而F—F的鍵長比Cl—Cl的鍵長短,但也是由于F—F的鍵長短,兩個氟原子在形成共價鍵時,原子核之間的距離就小,排斥力大,因此鍵能比Cl—Cl的鍵能小。問題2雖然鍵長C≡C<CC<C—C,鍵能C≡C>CC>C—C,但乙烯、乙炔在發(fā)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。對點訓練1.(1)×(2)√(3)√2.D[從鍵能的角度分析,四種氫化物穩(wěn)定性由強到弱的順序為HF>H2O>CH4>NH3;從鍵長的角度分析,四種氫化物穩(wěn)定性由強到弱的順序為HF>H2O>NH3>CH4。綜合兩方面因素可以確定最穩(wěn)定的是HF。]3.C[表中四種粒子所含價層電子數從左到右依次減少,而其鍵能依次增大,故A項錯誤,C項正確;對比給出的粒子中鍵長和鍵能大小可知B項錯誤;四種粒子中的共用電子對不發(fā)生偏移,D項錯誤。]4.(1)ACD(2)HFHI大于解析(1)根據表中數據知,同主族元素從上至下氣態(tài)氫化物的鍵能逐漸減小,熱穩(wěn)定性逐漸減弱,A項正確;從鍵能看,氯氣、溴單質、碘單質的熱穩(wěn)定性逐漸減弱,由原子結構知,氧化性也逐漸減弱,B項錯誤;H2O在常溫下為液態(tài),NH3在常溫下為氣態(tài),則H2O的沸點比NH3的高,C項正確;還原性與得失電子能力有關,還原性:HI>HBr>HCl>HF,D項正確。三、(一)1.共價鍵2.方向空間結構3.X射線衍射實驗(二)問題1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之間的夾角,為109°28'。問題2H2S分子是V形結構。對點訓練1.D[鍵角是描述分子立體結構的重要參數,與鍵長、鍵能的大小沒有關系,D錯誤。]2.D[三者的鍵角分別為109°28'、120°、180°,依次增大,A項正確。因為F、Cl、Br的原子半徑依次增大,故三者與H形成共價鍵的鍵長依次增長,