高中化學第二章分子結構與性質(zhì)12鍵參數(shù)-鍵能鍵長和鍵角等電教學案高二化學教學案

【第二課時鍵參數(shù)——鍵能、鍵長和鍵角等電子原理】之小船創(chuàng)作學習目標：1.認識鍵能、鍵長、鍵角等鍵參數(shù)的觀點。能用鍵參數(shù)——鍵能、鍵長、鍵角說明簡單分子的某些性質(zhì)。3.知道等電子原理，聯(lián)合實例說明“等電子原理的應用”。[知識回首]1．相鄰原子間經(jīng)過共用電子對所形成的互相作用，叫做共價鍵。成鍵粒子一般為非金屬元素原子(同樣或不同樣)或金屬元素原子與非金屬元素原子。2．共價鍵的形成條件：非金屬元素的原子之間形成共價鍵，大部分電負性之差小于1.7的金屬元素與非金屬元素的原子之間形成共價鍵。3．共價鍵的特點：飽和性和方向性。4．σ鍵特點：以形成化學鍵的兩原子核的連線為軸作旋轉操作，共價鍵電子云的圖形不變，這類特點稱為軸對稱；強度較大。π鍵特點：π鍵的電子云擁有鏡像對稱性，即每個π鍵的電子云由兩塊構成，分別位于由兩原子核構成平面的兩側，假如以它們之間包括原子核的平面為鏡面，它們互為鏡像；π鍵不可以旋轉；不如σ鍵堅固，較易斷裂。[重點梳理]1．鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角鍵能是指氣態(tài)基態(tài)原子形成1_mol化學鍵開釋的最低能量。單位是kJ·mol－1，鍵能越大，形成化學鍵時開釋的能量越多，化學鍵越穩(wěn)固。鍵長是權衡共價鍵穩(wěn)固性的另一個參數(shù)，是形成共價鍵的兩原子之間的核間距。鍵長越短，常常鍵能越大，表示共價鍵越穩(wěn)固。鍵角①觀點：多原子分子中，兩個共價鍵之間的夾角叫鍵角。②寫出以下分子的鍵角：CO2180°；H2O105°。多原子分子的鍵角必定，表示共價鍵擁有方向性。③鍵角、鍵長、鍵的極性決定著分子的空間構型。2．等電子原理等電子原理是指原子總數(shù)同樣，價電子總數(shù)同樣的分子擁有相像的化學鍵特點，它們的很多性質(zhì)鄰近。知足等電子原理的分子稱為等電子體。知識點一鍵參數(shù)與分子性質(zhì)1．一般來講，形成共價鍵的兩原子半徑之和越小，共用電子對數(shù)越多，則共價鍵越堅固，含有該共價鍵的分子越穩(wěn)固。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用電子對數(shù)同樣，因F、Cl、Br、I的原子半徑挨次增大，故共價鍵堅固程度HF>H－Cl>H－Br>H－I，所以，穩(wěn)固性HF>HCl>HBr>HI。2．鍵長越短，常常鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)固。3．鍵能與鍵長是權衡共價鍵穩(wěn)固性的參數(shù)，鍵角是描述分子立體構造的參數(shù)。一般來說，假如知道分子中的鍵長和鍵角，這個分子的空間構造就確立了。如NH3分子的H－NH鍵角是107°，N－H鍵的鍵長是101×10－12m，就能夠判定NH3分子是三角錐形分子，如圖。4．F－F鍵鍵長短，鍵能小的解說原子的半徑很小，所以其鍵長短，而因為鍵長短，兩F原子形成共價鍵時，原子核之間的距離很近，排擠力很大，所以鍵能小，F(xiàn)2的穩(wěn)固性差，很簡單與其余物質(zhì)反響。[問題研究]1．氮氣為何能在空氣中穩(wěn)固存在。[答案]N2分子存在氮氮三鍵，鍵能(946kJ·mol－1)大，不易與其余物質(zhì)發(fā)生反響，故能在空氣中穩(wěn)固存在。2．怎樣理解反響熱(ΔH)與鍵能的關系？[答案]ΔH＝反響物的鍵能總和－生成物的鍵能總和，此中，ΔH<0時，為放熱反響；ΔH>0時，為吸熱反響。比如，1molH2和1molCl2反響生成2molHCl的反響熱的計算。已知H－H＝436kJ·mol－1，Cl－Cl＝243kJ·mol－1，EEH－Cl－1ΔHH－HCl－ClH－Cl＝432kJ·mol，則＋E－2＝436＝kJ·mol－1＋243kJ·mol－1－2×432kJ·mol－1＝－185kJ·mol－1<0，該反響為放熱反響。熟記六種常有物質(zhì)種類經(jīng)過鍵長、鍵角能夠判斷分子的立體構型。鍵長不等于成鍵兩原子半徑的和，而是小于其半徑的和。鍵能與鍵長反應鍵的強弱程度，鍵長和鍵角用來描繪分子的立體構造。有機物分子中碳原子與碳原子形成的共價鍵的鍵長規(guī)律以下：C－C>C＝C>C≡C。1．以下說法不正確的選項是()A．鍵能越小，表示化學鍵越堅固，越難以斷裂B．成鍵的兩原子核越近，鍵長越短，化學鍵越堅固，性質(zhì)越穩(wěn)固C．損壞化學鍵時耗費能量，而形成化學鍵時開釋能量D．鍵能、鍵長只好定性地剖析化學鍵的強弱[分析]鍵能越大，斷開該鍵所需的能量越多，化學鍵越堅固，性質(zhì)越穩(wěn)固，故A錯誤；B、C、D均正確。[答案]A2．參照下表化學鍵的鍵能與鍵長數(shù)據(jù)，判斷以下分子中，受熱最穩(wěn)固的是()化學鍵H－CH－NH－OH－F鍵能568/(kJ·mol－1)鍵長/pm1091019692A．CH4B．NH3C．H2OD．HF[分析]從鍵能的角度剖析，四種氫化物穩(wěn)固性由強到弱的次序為：HF、H2O、CH4、NH3；從鍵長的角度剖析，四種氫化物穩(wěn)固性由強到弱的次序為：HF、H2O、NH3、CH4；綜合雙方面要素最穩(wěn)固的是HF。[答案]D一般地，形成的共價鍵的鍵能越大，鍵長越短，共價鍵越穩(wěn)固，含有該鍵的分子越穩(wěn)固，其化學性質(zhì)越穩(wěn)固。比如，同主族元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)固性從上到下挨次減弱，就是因為共價鍵的鍵長漸漸增大、鍵能漸漸減小的緣由?；瘜W反響中能量變化＝反響物鍵能總和－生成物鍵能總和，即H＝E反響物－E生成物。知識點二等電子原理1．應用：等電子體的很多性質(zhì)是鄰近的，空間構型是同樣的。利用等電子體能夠：判斷一些簡單分子或離子的立體構型；利用等電子體在性質(zhì)上的相像性制造新資料；利用等電子原理針對某物質(zhì)找等電子體。2．常有等電子體種類實例雙原子10電子(價電子總數(shù))的等電＋2－－22子體三原子16電子的等電子體－＋－－、BeCl(g)222232三原子18電子的等電子體－、O、SONO232四原子24電子的等電子體－2－3－2－333333五原子32電子的等電子體SiF4、CCl－2－3－4、BF4、SO4、PO4－2－、SF6、PF6、SiF6七原子48電子的等電子體AlF3－6[問題研究]

空間構型直線形直線形形平面三角形正四周體形正八面體形電子數(shù)同樣的微粒與等電子體能否同樣？[答案]電子數(shù)同樣的微粒是指微粒中全部的電子數(shù)之和同樣，但微粒中原子的數(shù)量不必定同樣，如18電子的2－－、Cl－＋2＋、H2S、H2O2、N2H4、C2H6、微粒有S、HS、Ar、K、CaCH3OH等。等電子體是指原子總數(shù)相等、價電子數(shù)同樣的微粒，其電子總數(shù)不必定同樣。如N2O與CO2，其原子數(shù)、價電子數(shù)、電子總數(shù)相等；SO2和O3其原子數(shù)同樣、價電子數(shù)同樣，但電子總數(shù)SO2為32，O3電子總數(shù)為24，明顯電子總數(shù)不一樣。等電子體的迅速找法要互為等電子體，就是要求粒子中原子總數(shù)和各原子價電子總數(shù)均相等，其解決方法往常為(1)將粒子中的兩個原子換成原子序數(shù)分別增添n和減少(＝1,2等)的原子，如－－N2與CO、N3和CNO均互為等電nn子體。(2)將粒子中一個或幾個原子換成原子序數(shù)增添

(

或減少)

n

的元素的帶

n

個單位電荷的陽離子

(

或陰離子

)，如

N2O－和N3互為等電子體。(3)同主族元素最外層電子數(shù)相等，故可將粒子中原子換成同主族元素原子，如O3和SO2互為等電子體。等電子體的價電子總數(shù)同樣，而構成原子的核外電子總數(shù)不必定同樣，如CO2和CS2。可將等電子原理擴大到離子，應用更加寬泛。應用等電子原理的前提是原子總數(shù)一定同樣，其次是價電子總數(shù)同樣。對主族元向來說，一定是最外層電子數(shù)同樣而不是總電子數(shù)同樣，如CO2和CS2是等電子體，而CH4和NH3不是等電子體。1．1919年，Langmuir提出等電子體的觀點后，等電子體的觀點又獲得發(fā)展，由短周期元素構成的粒子，只需其原子總數(shù)同樣，各原子最外層電子數(shù)之和同樣，也可互稱為等電子體。等電子體的構造相像、物理性質(zhì)鄰近。依據(jù)上述原理，以下各對粒子中，空間構造相像的是()A．SO2與O3B．CO2與NO2C．CS2與NO2D．PCl3與BF3[分析]由題中信息可知，只需算出分子中各原子最外層電子數(shù)之和即可判斷。B的最外層電子數(shù)為3；C的最外層電子數(shù)為4；N、P的最外層電子數(shù)為5；O、S的最外層電子數(shù)為6。經(jīng)過計算可知A項切合。[答案]A2．1919年，Langmuir提出等電子原理：原子數(shù)同樣、電子總數(shù)同樣的粒子，互稱為等電子體。等電子體的構造相像，物理性質(zhì)鄰近。依據(jù)上述原理，僅由第二周期元素構成的共價分子中，互為等電子體的是________和________；________和________。今后，等電子原理又有所發(fā)展。比如，由短周期元素構成的微粒，只需其原子數(shù)同樣，各原子最外層電子數(shù)之和同樣，也可互稱為等電子體，它們也擁有相像的構造特點。－在短周期元素構成的物質(zhì)中，與NO2互為等電子體的分子有________、________。[分析](1)第二周期元素中，只有B、C、N、O、F可形成共價型分子，同素異形體間明顯不可以形成等電子體，若為含兩個原子的等電子體，則可能是某元素的單質(zhì)與其相鄰元素間的化合物，如N2與CO，在此基礎上增添同種元素的原子可得其余的等電子體，如N2O和CO2。(2)NO－2的最外層的電子數(shù)為：5＋6×2＋1＝18，均勻每個原子的最外層電子數(shù)為6，則可能為O3或SO2。[答案](1)N2COCO2N2O(2)SO2O3等電子體的價電子總數(shù)同樣，而構成原子核外電子總數(shù)不必定同樣，如CO2和CS2。[知識脈絡]共價鍵錯誤![核心重點]1．鍵能、鍵長、鍵角是共價鍵的三個參數(shù)鍵能、鍵長決定了共價鍵的穩(wěn)固性；鍵長、鍵角決定了分子的空間構型。2．等電子體：原子數(shù)同樣，價電子數(shù)也同樣的微粒。＋如：CO和N2，CH4和NH4等電子體性質(zhì)相像。1．以下說法中正確的選項是()A．雙原子分子中化學鍵鍵能越大，分子越穩(wěn)固B．雙原子分子中化學鍵鍵長越長，分子越穩(wěn)固C．雙原子分子中化學鍵鍵角越大，分子越穩(wěn)固D．在雙鍵中，σ鍵的鍵能要小于π鍵的鍵能[分析]在雙原子分子中沒有鍵角，故C錯；當鍵能越大，鍵長越短時，分子越穩(wěn)固，故A對，B錯；D中σ鍵的重疊程度要大于π鍵，故σ鍵的鍵能要大于π鍵。[答案]A2．科學家常用“等電子體”來展望不一樣物質(zhì)的構造，＋比如CH4與NH4有同樣的電子數(shù)和空間構型。依此原理在下表空格中填出相應的化學式：CH4①2－③CO3＋2＋②N2NH4N2H6[分析]2＋是等電子體的是C2H6，依據(jù)等電子原理，和N2H62－是等電子體的是－，和N是等電子體的是CO。和CONO332[答案]①CH－③CO②NO2633．某些共價鍵的鍵能數(shù)據(jù)以下表(單位：kJ·mol－1)：共價鍵

H－H

Cl－Cl

Br－Br

H－Cl

H－I

I－I

N≡N

H－O

H－N鍵能

436

243194

432299

153

946

463

391(1)把

1molCl

2分解為氣態(tài)原子時，需要

________(

填“汲取”或“放出”

)________kJ

能量。由表中所列化學鍵形成的單質(zhì)分子中，最穩(wěn)固的是________，最不穩(wěn)固的是________；形成的化合物分子中最穩(wěn)固的是________，最不穩(wěn)固的是________。(3)試經(jīng)過鍵能數(shù)據(jù)估量以下反響的反響熱：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)[分析]此題主要考察鍵能的定義以及鍵能與化學鍵穩(wěn)固性的關系。(1)鍵能是指氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol化學鍵開釋的最低能量，新鍵形成開釋能量，則舊