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第二章 分子結構與性質
第一節 共價鍵 課時2
1.理解鍵能、鍵長和鍵角等鍵參數的含義；
2.能利用鍵參數解釋物質的某些性質。
共價鍵的強弱用什么來衡量？
我們如何用化學語言來描述不同分子的空間結構和穩定性？
一、鍵參數——鍵能、鍵長與鍵角
1.鍵能
(1)含義：
鍵能是氣態分子中斷裂1 mol化學鍵解離成氣態原子所吸收的能量。
鍵能可通過實驗測定，更多卻是由推算獲得
通常是298.15 K、101 kPa條件下的標準值
共價鍵
鍵能（kJ/mol）
CH4 → ·CH3 ＋H· 439.3
CH3· → :CH2＋H· 442
:CH2 → :CH ＋H· 442
·
·
:CH → ·C· ＋H· 338.6
·
·
C-H平均值：
斷開CH4中的4個C—H，所需能量并不相等，因此，CH4中的C—H鍵能只是平均值。
某些共價鍵的鍵能（kJ·mol－1）
鍵 鍵能
H－H 436.0
Cl－Cl 242.7
Br－Br 193.7
I－I 152.7
H－Cl 431.8
H－Br 366
H－I 298.7
Ⅱ.從計算結果看 HCl 和 HBr 哪個更容易分解呢？
ΔH = 反應物總鍵能 - 生成物總鍵能
ΔH (HCl) = [ ( 436 + 242.7 ) - 2×431.8 ] kJ/mol = - 184.9 kJ/mol
ΔH (HBr) = [ ( 436 + 193.7 ) - 2×366 ] kJ/mol = - 102.3 kJ/mol
Ⅰ.利用數據計算，1 mol H2 分別與1 mol Cl2、1mol Br2 （蒸氣）反應，分別形成 2 mol HCl 和 2 mol HBr ，哪一個反應釋放的能量更多？
HBr 分解需吸收能量少，更易分解。
思考與討論
鍵 鍵能
C－C 347.7
C=C 615
C≡C 812
N－N 193
N＝N 418
N≡N 946
某些共價鍵的鍵能（kJ·mol－1）
Ⅲ.碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳三鍵之間鍵能關系？
碳碳單鍵＜碳碳雙鍵＜碳碳三鍵
Ⅳ.為何碳碳雙鍵的鍵能不是碳碳單鍵的二倍，碳碳
三鍵的鍵能不是碳碳單鍵的三倍？
碳碳單鍵：1個σ鍵
碳碳雙鍵：1個σ鍵，1個π鍵
σ鍵與π 鍵強度不同
乙烯分子中σ 鍵強于π 鍵
鍵能越大，共價鍵越牢固
氮分子中π鍵強于σ鍵
鍵 鍵能
N－H 390.8
O－H 462.8
H－F 568
N≡N 946
O＝O 497.3
F－F 157
某些共價鍵的鍵能（kJ·mol－1）
Ⅴ.如何從鍵能的角度如何理解N2、O2、F2 跟 H2的反應能力依次增強這一化學事實？
大
小
結論：與氫氣反應能力越來越強
反應物：鍵能越來越小,共價鍵越來越容易斷裂
小
大
產物：鍵能越來越大，越來越穩定
鍵能：衡量共價鍵強弱的參數
2.鍵長
鍵長是衡量共價鍵強弱的另一重要參數。簡單地說，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。
對于同類型的共價鍵，原子半徑越小，共價鍵的鍵長越短。
鍵長
F2
141pm
鍵能和鍵長都是衡量共價鍵強弱的重要參數，它們之間有什么關系呢？
鍵 鍵能 （kJ·mol-1） 鍵長 pm 鍵 鍵能 （kJ·mol-1） 鍵長
pm
H-F 568 92 F-F 157 141
H-Cl 431.8 127 Cl-Cl 242.7 198
H-Br 366 142 Br-Br 193.7 228
H-I 298.7 161 I-I 152.7 267
C-C 347.7 154
C=C 615 133
C≡C 812 120
[思考]鍵長和鍵能是否有一定相關性 請找出數據中的規律。
[規律]鍵長越短，一般鍵能越大，化學鍵越牢固，由該鍵形成的分子越穩定。
鍵 鍵能 （kJ·mol-1） 鍵長 pm 鍵 鍵能 （kJ·mol-1） 鍵長
pm
H-F 568 92 F-F 157 141
H-Cl 431.8 127 Cl-Cl 242.7 198
H-Br 366 142 Br-Br 193.7 228
H-I 298.7 161 I-I 152.7 267
C-C 347.7 154
C=C 615 133
C≡C 812 120
[思考]鍵長和鍵能是否有一定相關性 請找出數據中的規律。
[規律]成鍵原子相同的共價鍵的鍵長:單鍵鍵長 ＞ 雙鍵鍵長 ＞ 三鍵鍵長。
氟原子的半徑小導致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,導致F－F鍵鍵能不大,F2的穩定性較差,容易與其他物質發生反應。
[思考]一般來說,鍵長越短,鍵能越大。但F－F鍵鍵長比Cl－Cl鍵鍵長小,而F－F鍵鍵能卻比Cl－Cl鍵鍵能小,為什么
鍵 鍵能 （kJ·mol-1） 鍵長
pm
F-F 157 141
Cl-Cl 242.7 198
Br-Br 193.7 228
I-I 152.7 267
在多原子分子中，兩個相鄰共價鍵之間的夾角稱為鍵角。
多原子分子的鍵角一定
3.鍵角
(1)含義：
共價鍵具有方向性
鍵角：描述分子空間結構的參數
NH3
H2O
CO2
三角錐形
V形（角形）
直線形
180°
107°
105°
鍵長和鍵角的數值可通過晶體的X射線衍射實驗獲得。
①由原子半徑和共用電子對數判斷:
[ 共價鍵強弱的判斷 ]
[注意]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。
成鍵原子的原子半徑越小,兩原子間共用電子對數越多,一般共價鍵越牢固。
共價鍵的鍵能越大,共價鍵越牢固。
共價鍵的鍵長越小,共價鍵越牢固。
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。
②由鍵能判斷:
④由電負性判斷:
③由鍵長判斷:
1.判斷正誤
(1)鍵角是描述分子空間結構的重要參數。 (　　)
(2)鍵長是成鍵兩原子半徑的和。(　　)
(3)C=C鍵的鍵能等于C—C鍵鍵能的2倍。(　　)
(4)鍵長越小,鍵能一定越大,分子就一定越穩定。(　　)
(5)因為O—H鍵的鍵能小于H—F鍵的鍵能,所以O2、F2與H2反應的能力依次減弱。(　　)
(6)形成共價鍵的原子的原子半徑越大，鍵能越小。(　　)
[練一練]
2.從鍵長的角度判斷,下列共價鍵中最穩定的是(　　)
A.H—F B.N—H C.C—H D.S—H
A
3．能夠用鍵能解釋的是( )
A.氮氣的化學性質比氧氣穩定
B.常溫常壓下，溴呈液體，碘為固體
C.稀有氣體一般很難發生化學反應
D.硝酸易揮發，硫酸難揮發
A
4.關于鍵長、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構的重要參數
B.鍵長的大小與成鍵原子的半徑和成鍵數目有關
C.鍵能越大,鍵長越大,共價化合物越穩定
D.鍵角的大小與鍵長、鍵能的大小無關
D
5.N—H鍵鍵能的含義是(　　)
A.由N和H形成1 mol NH3所放出的能量
B.把1 mol NH3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
C
C—C鍵和C—H鍵鍵能較大,所形成的烷烴較穩定,而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較小,易斷裂,導致長鏈硅烷難以生成
6.有關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事實。
(1)比較通常條件下,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,硅更易生成氧化物,原因是________________________　______________________________________________________________________________________________________________________________________。
CH4比SiH4穩定
共價鍵 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O
鍵能(kJ/mol) 348 413 351 226 318 452
C—H鍵的鍵能大于C—O鍵,C—H鍵比C—O鍵穩定,而Si—H的鍵能卻遠小于Si—O鍵,所以Si—H鍵不穩定而傾向于形成穩定性更強的Si—O鍵
鍵能
鍵長
鍵角
決定
決定
分子的穩定性
分子空間結構
決定
分子的性質
鍵的
強弱
決定
晶體X射線衍射實驗

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