資源簡介

第一節 共價鍵
2.1.2共價鍵的鍵參數
人教版高中化學選必二
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？
{BDBED569-4797-4DF1-A0F4-6AAB3CD982D8}鹵化氫
分解的百分數/%
HCl
0.0014
HBr
0.5
HI
33
分析下表中鹵化氫在1000℃時的分解率，你能得出什么結論？
結論：HCl、HBr、 HI越來越易分解
說明：①鹵化氫的熱穩定性大小為：
HCl＞HBr ＞ HI
②H-Cl、H-Br、H-I中的 σ鍵牢固。
【問題提出】
目錄
鍵角
03
04
鍵能
01
鍵長
02
鍵能
概念：氣態分子中 化學鍵解離成氣態原子所 的能量。
單位：
注意：
1 mol
吸收
kJ·mol－1
通常是298.15 K、101 kPa條件下的標準值；
可以通過實驗測定，但更多是推算獲得的。
例如，斷開CH4中的4個C—H，所需能量并不相等，因此，CH4中的C—H只能是平均值 。
碳碳雙鍵鍵能不等于碳碳單鍵鍵能的兩倍。
意義： 衡量共價鍵的強弱。
某些共價鍵的鍵能(kJ·mol－1)
1.相同原子間的鍵能：
單鍵＜雙鍵＜三鍵
2.碳碳雙鍵鍵能不等于碳碳單鍵鍵能的兩倍，碳碳叁鍵不等于碳碳單鍵的三倍，說明了什么？
σ鍵鍵能 ＞ π鍵鍵能
3.氮氮雙鍵鍵能不等于氮氮單鍵鍵能的兩倍，氮氮叁鍵不等于氮氮單鍵的三倍，說明了什么？
σ鍵鍵能 ＜ π鍵鍵能
【思考交流】請找出鍵能數據中的規律。
氮分子不容易發生加成反應而乙烯和乙炔容易發生加成反應
規律：一般來說，結構相似的分子中，原子半徑越小，鍵能越大。
某些共價鍵的鍵能(kJ·mol－1)
【思考交流】請找出鍵能數據中的規律。
N—H、O—H與H—F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，化學鍵越來越穩定。所以N2、O2、F2與H2的反應能力依次增強。
　　
F原子半徑很小，因此兩個F原子形成共價鍵時，原子核之間的距離小，排斥力大，因此鍵能小。
某些共價鍵的鍵能(kJ·mol－1)
【思考交流】F-F不符合“半徑越小，鍵能越大”的規律，為什么？
某些共價鍵的鍵能（kJ·mol－1）
①相同原子間的鍵能：
②碳碳雙鍵鍵能小于碳碳單鍵鍵能的兩倍，碳碳叁鍵小于碳碳單鍵的三倍：

③氮氮雙鍵鍵能大于氮氮單鍵鍵能的兩倍，氮氮叁鍵大于氮氮單鍵的三倍：

④特例：
鍵能規律：
單鍵＜雙鍵＜三鍵
碳碳鍵：σ鍵鍵能 ＞ π鍵鍵能
氮氮鍵：σ鍵鍵能 ＜ π鍵鍵能
第二周期氫化物鍵能依次增大 N-H反常
鹵素單質鍵能：Cl2 >Br2>I2 F2反常
問題：已知N—N、N==N和N≡N鍵能之比為1.00∶2.17∶4.90，而C—C、C==C、C≡C鍵能之比為1.00∶1.77∶2.34。如何用這些數據理解氮分子不容易發生加成反應而乙烯和乙炔容易發生加成反應？
提示　鍵能數據表明，N≡N的鍵能大于N—N的鍵能的三倍，N=N的鍵能大于N—N的鍵能的兩倍；而C≡C的鍵能卻小于C—C的鍵能的三倍，C=C的鍵能小于C—C的鍵能的兩倍，說明乙烯和乙炔中的π鍵不牢固，易發生加成反應，而N2分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易發生加成反應。
鍵能——應用
(1)判斷共價鍵強弱（穩定性）
原子間形成共價鍵時，原子軌道重疊程度 ，釋放能量 ，所形成的共價鍵鍵能越大，共價鍵越 。
(2)判斷分子的穩定性
一般來說，結構相似的分子，共價鍵的鍵能越大，分子越 。
(3)利用鍵能計算反應熱
ΔH＝ 的總鍵能－ 的總鍵能。
越大
越多
穩定
穩定
反應物
生成物
鍵能——思考與討論
1. 1mol H2分別與1mol Cl2、1mol Br2(蒸氣)反應，分別形成2mol HCl 和2mol HBr，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生熱分解生成相應的單質？
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　
ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1
－2×431.8 kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1
H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)　
ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋193.7 kJ·mol－1
－2×366 kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1
由計算結果可知：生成2 mol HCl比生成2 mol HBr釋放的能量多。
HBr分子中H—Br的鍵能比HCl分子中H—Cl的鍵能小，說明H—Br比H—Cl容易斷裂，所以HBr分子更容易發生熱分解生成相應的單質。
2. N2、O2、F2與H2的反應能力依次增強，從鍵能的角度如何理解這一化學事實。
鍵能——思考與討論
從表中數據可知，N—H、O—H與H—F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，化學鍵越來越穩定。所以N2、O2、F2與H2的反應能力依次增強。
鍵能——正誤判斷
(1)共價鍵的鍵能越大，共價鍵越牢固，由該鍵形成的分子越穩定(　　)
(2)N—H的鍵能是很多分子中的N—H的鍵能的平均值(　　)
(3)O—H的鍵能是指在298.15 K、101 kPa下，1 mol氣態分子中
1 mol O—H解離成氣態原子所吸收的能量(　　)
(4)C==C的鍵能等于C—C的鍵能的2倍(　　)
(5)σ鍵一定比π鍵牢固(　　)
√
×
√
√
×
（2021·河北卷節選） ????????????????????????? 晶體具有優異的非線性光學性能。我國科學工作者制備的超大 ????????????????????????? 晶體已應用于大功率固體激光器，填補了國家戰略空白。已知有關氮、磷的單鍵和三鍵的鍵能 ?????????????????????????? 如表：
?
????—????
????≡????
????—????
????≡????
193
946
197
489
193
946
197
489
從能量角度看，氮以 ???????? 、而白磷以 ?????? （結構式可表示為 ）形式存在的原因是：______________
?
1molN≡N 鍵能大于3molN-N鍵能之和，而1molP≡P鍵能小于3molP-P鍵能之和，鍵能越大物質越穩定，故氮以N2 形式存在，而白磷以P4形式存在
課堂練習2
2、鍵長
1）概念：
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。
原子半徑決定共價鍵的鍵長。原子半徑越小，共價鍵的鍵長越短。
3）鍵長大小：
pm（1 pm＝10-12 m）
2）單位：
1.特例：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？
鍵長——思考與討論
氟原子的半徑很小，因而F—F的鍵長比Cl—Cl的鍵長短；但也由于F—F的鍵長短，兩個氟原子之間的距離很小，排斥力較大，因此鍵能比Cl—Cl的鍵能小。
2.為什么CH4分子的空間結構是正四面體，而CH3Cl只是四面體而不是正四面體？
C—H和C—Cl的鍵長不相等。
{BDBED569-4797-4DF1-A0F4-6AAB3CD982D8}鍵
鍵長（pm）
鍵能（kJ·mol-1）
F-F
141
157.0
Cl-Cl
198
242.7
Br-Br
228
193.7
I-I
267
152.7
4）共價鍵鍵長規律：
②成鍵原子相同時，
鍵長：單鍵鍵長＞雙鍵鍵長＞三鍵鍵長
①同種類型的共價鍵，成鍵原子的原子半徑越大，鍵長越大。
從以下數據中可以得到什么結論：
③ 相同的成鍵原子：單鍵鍵長 > 雙鍵鍵長 >叁鍵鍵長
① 通常，鍵能越大，鍵長越短，共價鍵越穩定。
② 同種類型的鍵，成鍵原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，鍵越牢固。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
H-F
H-Cl
H-Br
H-I
鍵長（pm）
92
128
141
161
鍵能（kJ/mol）
567
431
366
298
5）鍵能與鍵長的關系
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}C-C
C=C
C≡ C
Cl-Cl
F-F
154
134
120
198
141
347
598
820
242.7
157
④特例：
如F-F鍵（比Cl-Cl鍵小）
原因：由于原子半徑小，鍵長短，但由于鍵長短，兩原子形成共價鍵時，原子核之間的距離小，排斥力大，鍵能小
鍵長是衡量共價鍵強弱的另一重要參數
7）鍵長的應用
①判斷共價鍵的穩定性
鍵長越短，鍵能越大，表明共價鍵越穩定。
②分子的空間結構
鍵長是影響分子空間結構的因素之一。
如CH4分子的空間結構為正四面體形，而CH3Cl分子的空間結構是四面體形而不是正四面體形，原因是C-H和C-Cl 的鍵長不相等。
問題：乙烯、乙炔為什么比乙烷活潑？
雖然鍵長C≡C＜C=C＜C－C，鍵能C≡C＞C=C＞C－C，但乙烯、乙炔在發生加成反應時，只有π鍵斷裂(π鍵的鍵能一般小于σ鍵的鍵能)，即共價鍵部分斷裂。
鍵長——正誤判斷
(1)在分子中，兩個成鍵的原子間的距離叫鍵長(　　)
(2)雙原子分子中化學鍵鍵長越長，分子越穩定(　　)
(3)鍵長：H—I>H—Br>H—Cl、C—C>C==C>C≡C(　　)
(4)鍵長的大小與成鍵原子的半徑和成鍵數目有關(　　)
×
×
√
√
同為三原子分子，為什么CO2的空間結構是直線形，而H2O的空間結構是V形？
NH3

H2O

CO2

常見分子的空間結構
三角錐形
V形
直線形
鍵角是描述分子空間結構的重要參數。
多原子分子的鍵角一定，表明共價鍵具有方向性
鍵長和鍵角的數值可通過晶體的X射線衍射實驗獲得
三、鍵角
1.概念： 在多原子分子中，兩個相鄰共價鍵之間的夾角。
①鍵長和鍵角決定分子的空間結構。
②常見分子中的鍵角與分子空間結構。
{93296810-A885-4BE3-A3E7-6D5BEEA58F35}分子立體構型
鍵角
實例
正四面體
109°28′
甲烷、四氯化碳
平面型
120°
苯、乙烯
三角錐型
107°
氨氣
V型（或角型）
105°
水分子
直線型
180°
二氧化碳、乙炔
2）鍵角的應用
CH4
NH3
H2O
CO2
苯
意義：多原子分子中的鍵角一定,表明共價鍵具有方向性。鍵角是描述分子空間構型的重要參數，分子的許多性質都與鍵角有關。
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？
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的夾角，為109°28′。
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？
H2S分子是V形結構。
[思考與討論]
鍵角——正誤判斷
(1)水分子可表示為H—O—H，分子中的鍵角為180°(　　)
(2)多原子分子的鍵角是一定的，表明共價鍵具有方向性(　　)
(3)CH4和CH3Cl分子的空間結構都是正四面體(　　)
√
×
×
課堂小結
共價鍵強弱的判斷
1.由原子半徑和共用電子對數判斷:
成鍵原子的原子半徑越小，兩原子間共用電子對數越多，則一般共價鍵越牢固，含有該共價鍵的分子越穩定。
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)由電負性判斷:
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。
特別提醒 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。
歸納總結結
共價鍵的牢固性與物質穩定性的關系：
(1)對于雙原子分子，其分子內只含一個共價鍵時，共價鍵越牢固，該物質分子的化學性質越穩定。
(2)共價鍵的牢固程度與其化學活潑性不是完全相同的，如C≡C鍵或C=C鍵，依據鍵能數據是較牢固的共價鍵，但由于該類鍵中的π鍵部分是由原子軌道的側面重疊所得，所以容易破壞而發生化學反應。
(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，F2的穩定性差，很容易與其他物質反應。
歸納總結結
鍵參數的應用
不同。N2中存在N≡N，氮氮三鍵的鍵能比較大，
斷開氮氮三鍵需要較高的能量，故單質的活潑性：N2化學反應包括舊鍵斷裂和新鍵形成兩個過程，N2中N≡N斷裂需要很高的能量，而Cl2中Cl—Cl鍵斷裂需要的能量相對較低，故氯氣容易與氫氣發生反應。
原子半徑：FH—Cl>H—Br>H—I，穩定性：HF>HCl>HBr>HI。
課堂練習
√
1.表中的數據是破壞1 mol物質中的化學鍵所消耗的能量：
物質
Cl2
Br2
I2
H2
能量/(kJ·mol－1)
242.7
193.7
152.7
436
下列物質本身具有的能量最低的是
A.H2 B.Cl2 C.Br2 D.I2
課堂練習
√
2.已知X—X、Y—Y、Z—Z的鍵長分別為198 pm、74 pm、154 pm，則它們單質分子的穩定性是
A.X2>Y2>Z2 B.Z2>Y2>X2
C.Y2>X2>Z2 D.Y2>Z2>X2
課堂練習
√
3.能說明BF3分子中四個原子在同一平面的理由是
A.任意兩個鍵的夾角為120°
B.B—F是非極性共價鍵
C.三個B—F的鍵能相同
D.三個B—F的鍵長相等
課堂練習
4.已知下列化學鍵的鍵能：
化學鍵
C—C
N—N
O—O
O==O
O—H
S—H
Se—H
N—H
As—H
鍵能/
(kJ·mol－1)
347.7
193
142
497.3
462.8
363.5
276
390.8
247
(1)過氧化氫不穩定，易發生分解反應：2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)，利用鍵能數據計算該反應的反應熱為_________________。
－213.3 kJ·mol－1
(2)O—H、S—H、Se—H的鍵能逐漸減小，原因是___________________
____________________________________________________________________________，據此可推測P—H的鍵能范圍為____________＜P—H的鍵能＜______________。
O、S、Se位于同一主族，原子半徑逐漸增大，O—H、S—H、Se—H的鍵長逐漸變長，因而鍵能依次減小
390.8 kJ·mol－1　
247 kJ·mol－1
D
C

展開更多......

收起↑