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第二章 分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第一節(jié) 共價(jià)鍵
第2課時(shí) 鍵參數(shù)
1.理解鍵能、鍵長、鍵角等鍵參數(shù)的概念，能應(yīng)用鍵參數(shù)一鍵能、鍵長、鍵角說明簡單分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。
2.結(jié)合共價(jià)鍵的鍵長、鍵能和鍵角等數(shù)據(jù),理解分子的性質(zhì)與鍵參數(shù)的關(guān)系,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。
3.了解等電子原理，能夠判斷簡單的等電子體。
共價(jià)鍵的強(qiáng)弱用什么來衡量？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？
CH4
CH3CH2OH
CH3COOH
C6H6
【思考交流】
1.鍵能
概念：氣態(tài)分子中1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量。
單位：kJ mol-1
鍵能——衡量共價(jià)鍵的強(qiáng)弱
條件：通常是298.15K，100kPa條件下的標(biāo)準(zhǔn)值，可以通過實(shí)驗(yàn)測定。更多是推算的。
一、鍵參數(shù)——鍵能、鍵長、鍵角
平均值
一、鍵參數(shù)——鍵能、鍵長、鍵角
某些共價(jià)鍵的鍵能（kJ/mol）
鍵 鍵能 鍵 鍵能
F－F 157 N－O 176
Cl－Cl 242.7 N＝O 607
Br－Br 193.7 O－O 142
I－I 152.7 O＝O 497.3
C－C 347.7 C－H 413.4
C=C 615 N－H 390.8
C≡C 812 O－H 462.8
思考與討論：
碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳三鍵之間鍵能關(guān)系？
碳碳單鍵 ＜碳碳 雙鍵 ＜ 碳碳三鍵（不存在倍數(shù)關(guān)系）
氮氮單鍵 ＜氮氮 雙鍵 ＜ 氮氮三鍵（不存在倍數(shù)關(guān)系）
鍵能的判斷：
鍵能的應(yīng)用：
a.衡量共價(jià)鍵的強(qiáng)弱
b.估算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱
鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定。
相同原子間的鍵能：
H=反應(yīng)物鍵能總和―生成物鍵能總和
ΔH<0時(shí),為放熱反應(yīng);ΔH>0時(shí),為吸熱反應(yīng)
拓展：一般情況下， σ鍵的鍵能比π鍵的大，但N2中σ鍵不如π鍵牢固。
N2、O2、F2與氫氣的反應(yīng)能力依次增強(qiáng)，從鍵能的角度如何理解這一事實(shí)？
化學(xué)鍵 N≡N O=O F－F
鍵 能
946kJ/mol
497.3kJ/mol
157kJ/mol
化學(xué)鍵 N－H O－H F－H
鍵 能
390.8kJ/mol
462.8kJ/mol
568kJ/mol
N2、O2、F2的鍵能依次減小，說明了化學(xué)鍵的牢固度依次減弱。
N-H、O-H、F-H的鍵能依次增大，說明了化學(xué)鍵的牢固度依次增強(qiáng)，所以 N2、O2、F2與氫氣的反應(yīng)能力依次增強(qiáng)
【思考討論】
2.鍵長
一、鍵參數(shù)——鍵能、鍵長、鍵角
（1）定義：
構(gòu)成化學(xué)鍵的兩個(gè)原子的核間距。不過，分子中的原子始終處于不斷振動(dòng)之中，鍵長只是振動(dòng)著的原子處于平衡位置時(shí)的核間距。
Cl2中Cl-Cl鍵長
（2）影響因素：
原子半徑?jīng)Q定化學(xué)鍵的鍵長，一般而言，原子半徑越小，共價(jià)鍵的鍵長越短。
一般而言：共價(jià)鍵的鍵長越短，往往鍵能越大，表明共價(jià)鍵越穩(wěn)定，分子越穩(wěn)定。（但F2例外 ）。
H－H Cl－Cl Br－Br
鍵長 74 198 228
鍵能 436.0 242.7 193.7
（3）共價(jià)鍵鍵長規(guī)律：
②成鍵原子相同時(shí)，鍵長：
單鍵鍵長＞雙鍵鍵長＞三鍵鍵長
①同種類型的共價(jià)鍵，成鍵原子的原子半徑越大，鍵長越大。
（4）鍵長的應(yīng)用：
①判斷共價(jià)鍵的穩(wěn)定性
鍵長越短，鍵能越大，表明共價(jià)鍵越穩(wěn)定。
②分子的空間結(jié)構(gòu)
鍵長是影響分子空間結(jié)構(gòu)的因素之一。
如CH4分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，而CH3Cl分子的空間結(jié)構(gòu)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。
但是F-F不符合“鍵長越短，鍵能越大”的規(guī)律，為什么？
F原子半徑很小，因此F-F鍵的鍵長短，但也是由于F—F的鍵長短，兩個(gè)F原子形成共價(jià)鍵時(shí)，原子核之間的距離小，排斥力大，因此鍵能小,化學(xué)性質(zhì)很活潑。
3.鍵角
一、鍵參數(shù)——鍵能、鍵長、鍵角
（1）概念：
在多原子分子中，兩個(gè)相鄰共價(jià)鍵之間的夾角
CO2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(jià)鍵具有方向性。
注意：鍵長、鍵角的測定：通過晶體的x射線衍射實(shí)驗(yàn)獲得
分子的空間結(jié)構(gòu) 鍵角 實(shí)例
正四面體形 _________
平面形 _____
三角錐形
V形(角形) _____
直線形 _____
109°28′
120°
105°
180°
一些典型分子的鍵角
107°
CH4、CCl4
苯、乙烯、BF3等
NH3
PH3
PCl3
H2O
H2S
SO2
CO2、CS2、CH≡CH
共價(jià)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(jià)鍵越牢固,含有該共價(jià)鍵的分子越穩(wěn)定。
2.由鍵能判斷:
共價(jià)鍵的鍵能越大,共價(jià)鍵越牢固,破壞共價(jià)鍵消耗的能量越多。
3.由鍵長判斷:共價(jià)鍵的鍵長越小,共價(jià)鍵越牢固,破壞共價(jià)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(jià)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(diǎn)與共價(jià)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.正誤判斷
(1)共價(jià)鍵的鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，由該鍵形成的分子越穩(wěn)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、100 kPa下，1 mol氣態(tài)分子中1 mol O—H解離成氣態(tài)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( )
√
√
√
×
×
2. 晶體具有優(yōu)異的非線性光學(xué)性能。我國科學(xué)工作者制備的超大 晶體已應(yīng)用于大功率固體激光器，填補(bǔ)了國家戰(zhàn)略空白。已知有關(guān)氮、磷的單鍵和三鍵的鍵能 如表：
193 946 197 489
從能量角度看，氮以 、而白磷以 （結(jié)構(gòu)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(zhì)越穩(wěn)定，故氮以N2 形式存在，而白磷以P4形式存在。
解析：對于反應(yīng)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。
對于反應(yīng)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。
3.計(jì)算，1 mol H2分別跟1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸氣)反應(yīng)，分別形成2 mol HCl和2 mol HBr，哪一個(gè)反應(yīng)釋放的能量更多？如何用計(jì)算的結(jié)果說明氯化氫分子和溴化氫分子哪個(gè)更容易發(fā)生熱分解生成相應(yīng)的單質(zhì)？
通過計(jì)算1 mol H2與1 mol Cl2反應(yīng)生成2 mol HCl時(shí)，放出184.9 kJ的熱量；1 mol H2與1 mol Br2(蒸氣)反應(yīng)生成2 mol HBr時(shí),放出102.3 kJ的熱量。說明2 mol HBr分解需要吸收的能量比2 mol HCl低,故HBr更易分解。

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