資源簡介

(共27張PPT)
第二章
分子結構與性質
第一節　共價鍵
第2課時　共價鍵的參數——鍵能、鍵長與鍵角
內容索引
學習目標
活動方案
課堂反饋
學 習 目 標
1. 知道共價鍵的鍵能、鍵長、鍵角可以用來描述鍵的強弱和分子的空間結構。
2. 知道σ鍵和π鍵強度的相對大小。
活 動 方 案
1. H2(g)與Cl2(g)反應生成HCl(g)過程中的能量變化如下圖所示。
活動一：認識共價鍵的鍵能及其應用
(1) 上圖中的“436 kJ·mol－1”“242.7 kJ·mol－1”分別是H—H、Cl—Cl的鍵能，請用自己的話給鍵能下一個定義，并說明共價鍵的穩定性與鍵能的大小有什么關系？
【答案】 鍵能是指氣態分子中1 mol化學鍵解離成氣態原子所吸收的能量(或鍵能是氣態基態原子形成 1 mol 化學鍵釋放的能量)。共價鍵越穩定，鍵能越大；反之鍵能越小。
(2) “H—Cl” 的鍵能是多少？
【答案】 431.8 kJ·mol－1
(3) 寫出上述反應的熱化學方程式。
【答案】 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－184.9 kJ·mol－1
2. (1) 比較HF、HCl、HBr、HI的熱穩定性。
【答案】 熱穩定性：HF＞HCl＞HBr＞HI
(2) N的非金屬性與Cl相近，為什么N2的化學性質非常穩定，而Cl2的化學性質卻很活潑？
【答案】 N≡N鍵的鍵能遠大于Cl—Cl鍵的鍵能，化學反應中很難被破壞，所以N2化學性質穩定。
(3) 計算反應N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的ΔH。
【答案】 ΔH＝946 kJ·mol－1＋3×436 kJ·mol－1－6×390.8 kJ·mol－1 ＝－90.8 kJ·mol－1
3. C===C鍵的鍵能小于C—C鍵的鍵能的2倍。
(1) 請你據此分析，σ鍵與π鍵哪個更穩定？
【答案】 碳碳雙鍵中有一個σ鍵和一個π鍵，碳碳單鍵只有σ鍵，而C===C的鍵能小于C—C鍵能的2倍，說明σ鍵的鍵能比π鍵的鍵能大，即σ鍵比π鍵穩定。
(2) 乙烷為何不能與Br2的CCl4溶液反應，而乙烯能與Br2的CCl4溶液發生加成反應？
【答案】 乙烷分子中的C—C鍵為σ鍵，強度較大，難斷裂；而乙烯分子含有的C===C中有一個是π鍵，強度較小，容易斷裂，所以能發生加成反應。
1. (1) 根據圖片①和②，用自己的話給鍵長下定義，并說說圖②的含義。
【答案】 鍵長是指構成共價鍵的兩個原子的核間距。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。圖②中顯示H—I的鍵長為162 pm。
活動二：認識共價鍵的鍵長及其應用
(2) 根據下列圖片，用自己的話給原子的共價半徑下定義。
【答案】 共價半徑是指相同原子的共價鍵鍵長的一半。
2. 查閱有關共價鍵鍵能、鍵長的數據，歸納鍵長與鍵能之間的關系。
【答案】 化學鍵的鍵長與鍵能是相關的。鍵長越短，往往鍵能越大；反之，鍵長越長，往往鍵能越小。
3. 預測金剛石與晶體硅中C—C、Si—Si的鍵長、鍵能的相對大小，再據此進一步預測金剛石與晶體硅的熔點高低(提示：這兩種晶體熔化時均需破壞共價鍵)，課后查閱資料，看看你的預測是否準確。
【答案】 鍵長：C—C＜Si—Si，鍵能：C—C＞Si—Si。金剛石的熔點比晶體硅高。
晶體 鍵長/pm 鍵能/(kJ·mol－1) 熔點/℃
金剛石 154 347.7 ＞3 500
晶體硅 235 226 1 410
1. 下面是中心原子不含孤電子對的一類AXn型分子(n＝2～6)的理想空間結構模型。請你將這些模型空間結構的名稱，理解模型與鍵角的關系。
活動三：認識共價鍵的鍵角及其應用
2. 在多原子分子中，兩個相鄰共價鍵之間的夾角稱為鍵角，它是描述分子空間結構的重要參數。請你用泡沫小球(或用橡皮泥捏成的小球)、小木棍(或牙簽)等材料，根據下列分子的空間填充模型制作它們的球棍模型。(已知：NH3、H2O分子中的鍵角分別為107°和105°)
【答案】
3. 已知：H2O2分子中O—O、H—O的鍵長分別為147.5 pm和95.0 pm；H—O—O鍵的鍵角為96°52′，2個“H—O—O”平面之間的夾角為93°52′。試畫出H2O2分子的結構式(要求標出有關鍵長、鍵角數據，以體現其空間結構)。
4. 你知道鍵長和鍵角的數值可通過何種實驗獲得嗎？
【答案】 X射線衍射實驗。
【答案】
課 堂 反 饋
2
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1. 現有下列數據，下列說法不正確的是( )
A. 成鍵原子的半徑越小，鍵長越短
B. 化學鍵的鍵長小于成鍵原子的半徑之和
C. 鍵長的大小不僅與成鍵原子半徑有關，還與電子云重疊程度有關
D. 鍵長越短，化學鍵越牢固，含有該鍵的物質越穩定
化學鍵或原子 C—H N—H O—H C N O H
鍵長或半徑/pm 109 101 96 77 75 74 37
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【解析】 從表格數據可知r(C)>r(N)>r(O)，形成的C—H鍵、N—H鍵、O—H鍵依次變短，A正確；如r(C)＋r(H)＝77＋37>109，B正確；從表中數據可分析得出，鍵長的大小與成鍵原子半徑有關，當然鍵長的大小與電子云重疊程度也有關系，如r(C—C)>r(C===C)，C正確；鍵長越短，鍵能越大，鍵越牢固，必須強調可比性，如表格中的 C—H、N—H、O—H可以比較，但如果根據鍵長比較C—C、C===C的穩定性就是錯誤的，D錯誤。
【答案】 D
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2. 已知：H—H鍵能為436 kJ·mol－1，O===O鍵能為497.3 kJ·mol－1，Cl—Cl鍵能為 242.7 kJ·mol－1，N≡N 鍵能為946 kJ·mol－1，則下列敘述正確的是( 　　)
B. 氮氣分子中共價鍵的鍵長比氫氣分子中的短
C. 氧氣分子中氧原子是以共價單鍵結合的
D. 氮氣分子比氯氣分子穩定
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【答案】 D
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3. 由短周期前10號元素組成的物質T和X，有如圖所示的轉化。T為有機物，X是一種不穩定的酸。下列有關說法正確的是( 　　)
A. 三種短周期元素為H、C、O
B. 等物質的量的T、X分子中含有π鍵的數目均為6.02×1023個
C. X分子中含有的σ鍵個數是T分子中含有的σ鍵個數的2倍
D. X分子中既含有極性鍵又含有非極性鍵
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【解析】 1個T、X分子中各含有1個π鍵，但含有等物質的量并不一定是1 mol，B錯誤；X分子中含有的σ鍵個數為5，T分子中含有的σ鍵個數為3，C錯誤；T、X分子中均只含有極性鍵，無非極性鍵，D錯誤。
【答案】 A
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4. 已知白磷(P4)分子是正四面體結構，P原子位于四個頂點。
(1) 1個白磷分子中有______個P—P鍵，這些鍵都是______(填“σ”或“π”)鍵，每個鍵的鍵長________(填“相等”或“不相等”)，鍵與鍵之間的夾角為__________。
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6
σ
相等
60°
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(2) 有兩種常見的磷氧化物，一種是P4O6，另一種是P4O10(即五氧化二磷)。P4O6可看作在白磷分子中每兩個磷原子間插入一個氧原子，請在左下的方框中畫出它的結構式。
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【答案】
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(3) P4O6中每個磷原子再各與一個氧原子結合即得P4O10(其中磷原子最外層有10個電子)，請在右上的方框中畫出其結構式，并從兩個不同的角度，對P4O10分子中的共價鍵進行分類。
【答案】 從電子云的重疊方式看，有σ鍵和π鍵；從兩核間形成共用電子對的數目看，有單鍵和雙鍵。
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