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(共38張PPT)
第二章 分子結構與性質
第一節 共價鍵
課時2 鍵參數——鍵能、鍵長與鍵角
學習目標
1.通過認識共價鍵的鍵能、鍵長和鍵角,從微觀角度模型化解釋分子的空間結構。
2.結合共價鍵的鍵長、鍵能和鍵角等數據,理解分子的性質與鍵參數的關系,培養證據推理與模型認知的核心素養。
3.掌握用共價鍵的強弱解釋物質穩定性的方法。
思考討論
鹵化氫 在1000℃分解的百分數/%
HCl 0.0014
HBr 0.5
HI 33
得出：在1000℃時，鹵化氫分解率大小比較為HCl＜HBr＜HI
說明：鹵化氫的穩定性大小比較為HCl＞HBr ＞ HI
如何解釋HCl、HBr 、 HI的穩定性的差異呢？
鍵能
01
鍵能
氣態分子中 1 mol 化學鍵解離成氣態原子所吸收的能量
概念
kJ mol-1
單位
測定條件
通常是298.15K、100kPa條件下的標準值。
意義
越強
難
衡量共價鍵的強弱，鍵能越大，共價鍵 ，越 斷裂
注意：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，而表2-1中的C—H鍵能是更多分子中的C—H鍵能的平均值。
鍵能可以實驗測定，更多是推算獲得，是平均值
01
鍵能
應用
(1)判斷共價鍵的穩定性：
鍵能越大，共價鍵越牢固
(2)判斷分子的穩定性：
一般來說，結構相似的分子中，共價鍵的鍵能越大，分子越穩定。
根據熱效應判斷：同類型反
應，反應放出的熱量越多，產
物越穩定。
根據能量判斷：能量越低越
穩定
(3)估算化學反應的反應熱：
ΔH=反應物中化學鍵鍵能之和－生成物中化學鍵鍵能之和
01
鍵能
鍵 鍵能 鍵 鍵能
H－H 436.0 N≡N 946
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
C－O 351 H－F 568
C＝O 745 H－Cl 431.8
N－N 193 H－Br 366
N＝N 418 H－I 298.7
1、對于同種元素形成的單鍵、雙鍵、三鍵的鍵能有何差異？
2、雙鍵鍵能不等于單鍵鍵能的兩倍，說明了什么？
同種元素:單鍵<雙鍵<三鍵(鍵能)
σ鍵 和 π鍵 鍵能不相等：
C與C之間：σ鍵＞ π鍵
N與N之間：σ鍵< π鍵
01
鍵能
鍵 鍵能 鍵 鍵能
H－H 436.0 N≡N 946
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
C－O 351 H－F 568
C＝O 745 H－Cl 431.8
N－N 193 H－Br 366
N＝N 418 H－I 298.7
3、對比鹵素單質的鍵能，與鹵素氫化物的鍵能，你能發現什么規律？
從上到下，鹵素原子半徑越大，鍵能越小（F除外）
【思考】
為什么呢？
鍵長
02
鍵長
概念
衡量共價鍵強弱的另一重要參數
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。）
pm（1 pm＝10-12 m）
單位
同類型化學鍵：原子半徑越大，鍵長越長
02
鍵長
1、對比，鹵素單質、鹵素氫化物鍵能和鍵長，你能發現什么規律？
相同類型的化學鍵：原子半徑越大，鍵長越長，鍵能越小（F除外）
02
鍵長
F-F不符合“鍵長越短，鍵能越大”的規律，為什么？
F原子半徑很小，因此F-F的鍵長短，而由于鍵長短，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。
02
鍵長
2、對比碳碳鍵 鍵能和鍵長，你能發現什么規律？
相同原子形成的化學鍵：鍵長：三鍵>雙鍵>單鍵，鍵長越長，鍵能越小
02
鍵長
總結
鍵能和鍵長的關系
1、都是是衡量共價鍵強弱的重要參數
2、同種類型的鍵，成鍵原子半徑越小，鍵長越短，鍵能 越大，化學鍵越穩定
3、相同的成鍵原子：單鍵鍵長 > 雙鍵鍵長 >三鍵鍵長，但是鍵能大的不一定穩定（不會完全斷裂）
鍵能除了判斷共價鍵穩定性以外，還能估算化學反應的反應熱：故根據化學鍵的鍵能數據可計算化學反應的反應熱 ΔH=反應物中化學鍵鍵能之和﹣生成物中化學鍵鍵能之和
注意
02
鍵長
思考討論
(1) 參照教材表2-1中的鍵能數據。計算1 mol H2分別與1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸氣)反應生成 2 mol HCl和 2 mol HBr 時，哪一個釋放出的能量更多？
解析：對于反應H2(g)＋Cl2(g)==2HCl(g)　
ΔH＝（436.0＋242.7 －2×431.8） kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1。
對于反應H2(g)＋Br2(g) ===2HBr(g)　
ΔH＝（436.0 ＋193.7 －2×366 ）kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1。
02
鍵長
思考討論
如何用計算的結果說明氯化氫分子和溴化氫分子那個更容易發生熱分解生成相應的單質？
通過計算 1 mol H2與 1 mol Cl2反應生成 2 mol HCl時，放出184.9 kJ 的熱量；1 mol H2與 1 mol Br2(蒸氣)反應生成 2 mol HBr時,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。
02
鍵長
思考討論
(2)N2、O2、F2與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
N2、O2、F2與H2的反應能力依次增強,其原因是N≡N鍵、O=O鍵、F—F鍵的鍵能依次為946 kJ·mol-1、497.3 kJ·mol-1、157 kJ·mol-1,鍵能越來越小,共價鍵越來越容易斷裂。而N-H、O-H、F-H鍵的鍵能依次為390.8kJ·mol-1、462.8kJ·mol-1、568kJ·mol-1鍵能越來越大，共價鍵越來越容易生成。
02
鍵長
思考討論
（3）如何理解常溫下N2化學性質穩定，而乙炔和乙烯化學性質活潑？
　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。
02
鍵長
(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？
提示：鍵長越小，鍵能越大，分子的化學性質越不活潑。
思考討論
鍵角
03
鍵角
概念
描述分空間結構重要的參數、
在多原子分子中，兩個相鄰共價鍵之間的夾角。
105℃
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
意義
鍵長和鍵角的數值可通過晶體的X射線衍射實驗獲得。
測定
03
鍵角
分子的空間結構 鍵角 實例
正四面體形 CH4、CCl4
平面形 苯、乙烯、BF3等
三角錐形 NH3
V形(角形) H2O
直線形 CO2、CS2、CH≡CH
常見分子的鍵角和空間結構
109°28′
120°
107°
105°
180°
03
鍵角
思考討論
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′。
03
鍵角
思考討論
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
課堂總結
04
課堂總結
鍵能
鍵長和鍵角
概念
規律
應用
概念
規律
應用
規律一：形成共價鍵的原子的原子半徑越大，鍵能越小
規律二：成鍵原子相同，單鍵的鍵能<雙鍵的鍵能<三鍵的鍵能
判斷共價鍵的穩定性
判斷分子的穩定性
利用鍵能計算反應熱
規律一：同種類型的共價鍵，成鍵原子的原子半徑越小，鍵長越小
規律二：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
規律三：一般地，鍵長越短, 鍵能越大，共價鍵越牢固,由此形成的分子越穩定
鍵參數
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。
課堂練習
05
課堂練習
1、關于鍵長、鍵能和鍵角，下列說法不正確的是（ ）
A．鍵長越長，鍵能越大，共價化合物越穩定
B．通過反應物和生成物分子中鍵能數據可以粗略預測反應熱的大小 C．鍵角是確定多分子立體結構的重要參數
D．同種原子間形成的共價鍵鍵長：三鍵＜雙鍵＜單鍵
A
05
課堂練習
2、下列描述不正確的是（ ）
A．碳碳鍵鍵長：碳碳單鍵>碳碳雙鍵>碳碳三鍵
B．最高價含氧酸的酸性：H2CO3C．微粒半徑：Li+D．鍵角：BF3>CH4>H2O
C
05
課堂練習
3、共價鍵①N≡N　②H—F　③H—O　④N—H　⑤P—H中,鍵能由大到小的順序正確的是(　 　)
A.①②③④⑤　　　　 B.⑤④③②①
C.①⑤④③② D.②③④⑤①
A
05
課堂練習
4、關于鍵能、鍵長和鍵角，下列說法中不正確的是(　　)
A．鍵能可用于估算反應熱
B．鍵長的長短與成鍵原子的半徑和成鍵數目有關
C．一般情況下，鍵長越長，鍵能越大，共價化合物越穩定
D．鍵角的大小與鍵長的長短、鍵能的大小無關
C
05
課堂練習
5、氰氣的化學式為(CN)2，結構式為N≡C－C≡N，性質與鹵素相似。下列說法正確的是
A．不和氫氧化鈉溶液發生反應
B．分子中N≡C的鍵長大于C－C的鍵長
C．分子中含有兩個σ鍵和四個π鍵
D．分子中既有極性鍵又有非極性鍵
D
05
課堂練習
6、下列關于乙烷和乙烯的說法正確的是
A．二者的鍵角均相等
B．二者σ鍵個數之比為7：5
C．二者的鍵長均相等
D．碳碳鍵的鍵能后者是前者的兩倍
B
05
課堂練習
7、下列說法中正確的是(　　)
A．雙原子分子中化學鍵鍵能越大，分子越穩定
B．雙原子分子中化學鍵鍵長越長，分子越穩定
C．雙原子分子中化學鍵鍵角越大，分子越穩定
D．在雙鍵中，σ鍵的鍵能要小于π鍵的鍵能
A
05
課堂練習
8、X、Y、Z、Q、W是原子序數依次增大的前四周期元素，其中X是宇宙中含量最多的元素；在同周期元素中，第一電離能數值比Y大的元素有2種；Z元素原子的價層電子排布是nsnnp2n；Q、W元素原子的最外層均只有1個電子，但Q元素原子中只有兩種形狀的電子云，W元素原子的次外層內的所有軌道的電子均成對。下列說法錯誤的是
A．電負性：XB．鍵能：X Y > X Z
C．Q 2Z2的陰陽離子比為1：2
D．W元素位于元素周期表的ds區
B
05
課堂練習
【分析】X、Y、Z、Q、W是原子序數依次增大的前四周期元素，其中X是宇宙中含量最多的元素，所以X為氫元素；Z元素原子的價層電子排布是nsnnp2n，因此n只能為2，Z元素為氧元素；由于Y的原子序數小于Z大于X，在同周期元素中，第一電離能數值比Y大的元素有2種，則Y為氮元素；Q、W元素原子的最外層均只有1個電子，但Q元素原子中只有兩種形狀的電子云，可知Q為鈉元素；W元素原子的次外層內的所有軌道的電子均成對且原子序數大于鈉，所以W應該為第四周期的元素，又因為W的最外層只有一個電子且次外層內的所有軌道的電子均成對即3d軌道全充滿，4s軌道有一個電子，所以W為銅元素。
05
課堂練習
9、下列事實不能夠用鍵能解釋的是( )
A.氮氣的化學性質比氧氣穩定
B.稀有氣體一般難發生反應
C.F2比O2更容易和氫氣反應
D.鹵化氫的熱穩定性隨原子序數遞增依次遞減
E.H2O的熱穩定性比HF差
F. H2O的熔沸點比H2S高
B F
05
課堂練習
10、根據下表中的H—X鍵的鍵能回答下列問題：
共價鍵 H—F H—Cl H—Br H—I
鍵能/kJ·mol－1 568 431.8 366 298.7
①若使2 mol H-Cl鍵斷裂為氣態原子的能量變化是_____________________。
②表中共價鍵最難斷裂的是 ，鍵長最長的是 。
③由表中鍵能大小數據說明鍵能與分子穩定性的關系：HF、HCl、HBr、HI的鍵能依次 ，說明四種分子的穩定性依次 ，即HF分子很穩定，最 _______分解，HI分子最不穩定， 分解。
吸收863.6kJ的能量
H—F
H—I
減小
減弱
難
易

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