共價(jià)鍵的鍵參數(shù)高二化學(xué)高效備課設(shè)計(jì)

走進(jìn)奇妙的化學(xué)世界2022-2023選擇性必修2第一節(jié)

共價(jià)鍵第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)共價(jià)鍵的強(qiáng)弱用什么來(lái)衡量？我們?nèi)绾斡没瘜W(xué)語(yǔ)言來(lái)描述不同分子的空間結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性？CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6【思考交流】

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第2課時(shí)共價(jià)鍵的鍵參數(shù)PART01PART02PART03通過(guò)認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵的鍵能、鍵長(zhǎng)和鍵角,從微觀角度模型化解釋分子的空間結(jié)構(gòu)。結(jié)合共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)、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)。掌握用共價(jià)鍵的強(qiáng)弱解釋物質(zhì)穩(wěn)定性的方法。1.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。2.單位：kJ?mol-13.條件：

通常是298.15K、100kPa條件下的標(biāo)準(zhǔn)值。4.測(cè)定：鍵能可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，更多的是推算獲得，是平均值。如CH4中的C—H。5.意義：衡量共價(jià)鍵的強(qiáng)弱。一.鍵能某些共價(jià)鍵的鍵能（kJ·mol－1）1.相同原子間的鍵能：?jiǎn)捂I＜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(shuō)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(shuō)明了什么？σ鍵鍵能＜π鍵鍵能6.鍵能的應(yīng)用①判斷共價(jià)鍵的穩(wěn)定性（鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定）從鍵能的定義可知，破壞1mol化學(xué)鍵所需能量越多，即共價(jià)鍵的鍵能越大，則共價(jià)鍵越穩(wěn)定。②判斷分子的穩(wěn)定性（鍵能越大，分子越穩(wěn)定）

一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)相似的分子中，共價(jià)鍵的鍵能越大，分子越穩(wěn)定。如分子的穩(wěn)定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。③估算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱

同一化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量與氣態(tài)原子結(jié)合形成化學(xué)鍵所釋放的能量在數(shù)值上是相等的，故根據(jù)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)可計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱

。

ΔH=反應(yīng)物的總鍵能﹣生成物的總鍵能1.計(jì)算，1molH2分別跟1molCl2、1molBr2(蒸氣)反應(yīng)，分別形成2molHCl和2molHBr，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(shuō)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)？H—H(436.0kJ·mol－1)、Cl—Cl(242.7kJ·mol－1)、Br—Br(193.7kJ·mol－1)、H—Cl(431.8kJ·mol－1)、H—Br(366kJ·mol－1)對(duì)于反應(yīng)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝436.0kJ·mol－1＋242.7kJ·mol－1－2×431.8kJ·mol－1＝－184.9kJ·mol－1。對(duì)于反應(yīng)H2(g)＋Br2(g)

===2HBr(g)

ΔH＝436.0kJ·mol－1＋193.7kJ·mol－1－2×366kJ·mol－1＝－102.3kJ·mol－1。[思考與討論]2.N2、O2、F2與H2的反應(yīng)能力依次增強(qiáng)，從鍵能的角度如何理解這一化學(xué)事實(shí)。(利用課本P37表2-1的相應(yīng)數(shù)據(jù)分析)提示從表2-1的數(shù)據(jù)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(shí)放出的能量依次增大，化學(xué)鍵越來(lái)越穩(wěn)定。所以N2、O2、F2與H2的反應(yīng)能力依次增強(qiáng)。3.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(shù)據(jù)理解氮分子不容易發(fā)生加成反應(yīng)而乙烯和乙炔容易發(fā)生加成反應(yīng)？提示鍵能數(shù)據(jù)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(shuō)明乙烯和乙炔中的π鍵不牢固，易發(fā)生加成反應(yīng)，而N2分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易發(fā)生加成反應(yīng)。Cl2中Cl-Cl鍵長(zhǎng)單位：pm（1pm＝10-12m）二.鍵長(zhǎng)1.概念：

構(gòu)成化學(xué)鍵的兩個(gè)原子的核間距。不過(guò)，分子中的原子始終處于不斷振動(dòng)之中，鍵長(zhǎng)只是振動(dòng)著的原子處于平衡位置時(shí)的核間距。2.鍵長(zhǎng)大小：

原子半徑?jīng)Q定共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)，原子半徑越小，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短。鍵鍵長(zhǎng)/pm鍵能/(kJ·mol－1)HX的熱分解溫度/℃H—Cl127.4431.81000H—Br141.4366600H—I160.9298.7300根據(jù)下表中的HCl、HBr和HI的鍵長(zhǎng)、鍵能的數(shù)據(jù)和熱分解溫度，考察它們之間的相關(guān)性。通過(guò)這個(gè)例子說(shuō)明分子的結(jié)構(gòu)如何影響分子的化學(xué)性質(zhì)？3.鍵長(zhǎng)、鍵能與分子化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系：

鍵長(zhǎng)是衡量共價(jià)鍵強(qiáng)弱的另一重要參數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，該共價(jià)鍵越穩(wěn)定，含該鍵的分子越穩(wěn)定，越不容易分解。4.鍵長(zhǎng)判斷方法①根據(jù)原子半徑判斷

其他條件相同時(shí)，成鍵原子的半徑越小，鍵長(zhǎng)越短。如鍵長(zhǎng)：H－I>H－Cl>H－F；Br－Br>Cl－Cl>F－F；Si－Si>Si－C>C－C。②根據(jù)共用電子對(duì)數(shù)目判斷

對(duì)于相同的兩原子形成的共價(jià)鍵而言，當(dāng)兩個(gè)原子間形成雙鍵、鍵時(shí)，由于原子軌道的重疊程度增大，原子之間的核間距減小，鍵長(zhǎng)變短，故單鍵鍵長(zhǎng)>雙鍵鍵長(zhǎng)>三鍵鍵長(zhǎng)。如鍵長(zhǎng)：C－C>C=C>C≡C。思考：乙烯、乙炔為什么比乙烷活潑？

雖然鍵長(zhǎng)C≡C＜C=C＜C－C，鍵能C≡C＞C=C＞C－C，但乙烯、乙炔在發(fā)生加成反應(yīng)時(shí)，只有π鍵斷裂(π鍵的鍵能一般小于σ鍵的鍵能)，即共價(jià)鍵部分?jǐn)嗔?。為什么CH4分子的空間結(jié)構(gòu)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(zhǎng)不相等。鍵長(zhǎng)是影響分子空間結(jié)構(gòu)的因素之一。5.鍵長(zhǎng)的應(yīng)用①判斷共價(jià)鍵的穩(wěn)定性鍵長(zhǎng)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(zhǎng)是影響分子空間結(jié)構(gòu)的因素之一。例1、對(duì)比F—F、Cl—Cl、Br—Br的鍵能和鍵長(zhǎng)，總結(jié)鍵能和鍵長(zhǎng)的關(guān)系，鍵長(zhǎng)和鍵能對(duì)分子的性質(zhì)有什么影響？利用鍵長(zhǎng)可以判斷共價(jià)鍵的穩(wěn)定性，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，表明共價(jià)鍵越穩(wěn)定，分子越穩(wěn)定。比如鍵長(zhǎng)：F-F＜Cl-Cl＜Br-Br，則分子的穩(wěn)定性F2＞Cl2＞Br2。例2.乙烯、乙炔為什么比乙烷活潑？雖然鍵長(zhǎng)C≡C＜C=C＜C－C，鍵能C≡C＞C=C＞C－C，但乙烯、乙炔在發(fā)生加成反應(yīng)時(shí)，只有π鍵斷裂(π鍵的鍵能一般小于σ鍵的鍵能)，即共價(jià)鍵部分?jǐn)嗔?。由于C-H和C-Cl的鍵長(zhǎng)不相等，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?？梢?jiàn)鍵長(zhǎng)可以判斷分子的空間結(jié)構(gòu)例3.解釋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。同為三原子分子，為什么CO2的空間結(jié)構(gòu)是直線形，而H2O的空間結(jié)構(gòu)是V形？NH3

H2O

CO2

常見(jiàn)分子的空間結(jié)構(gòu)三角錐形V形直線形

鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)。多原子分子的鍵角一定，表明共價(jià)鍵具有方向性鍵長(zhǎng)和鍵角的數(shù)值可通過(guò)晶體的X射線衍射實(shí)驗(yàn)獲得三.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。分子的空間結(jié)構(gòu)鍵角實(shí)例正四面體形CH4、CCl4平面形苯、乙烯、BF3等三角錐形NH3V形(角形)H2O直線形CO2、CS2、CH≡CH109°28′120°107°105°180°2.意義：多原子分子中的鍵角一定,表明共價(jià)鍵具有方向性。鍵角是描述分子空間構(gòu)型的重要參數(shù)，分子的許多性質(zhì)都與鍵角有關(guān)。1.如圖白磷和甲烷均為正四面體結(jié)構(gòu)：它們的鍵角是否相同，為什么？提示不同，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(shí)驗(yàn)測(cè)得H2S為共價(jià)化合物，H—S—H的夾角為92.3°，鍵長(zhǎng)相同，則H2S的空間結(jié)構(gòu)是什么？提示H2S分子是V形結(jié)構(gòu)。[思考與討論]②常見(jiàn)分子中的鍵角與分子空間結(jié)構(gòu)。3.鍵角的應(yīng)用①鍵長(zhǎng)和鍵角決定分子的空間結(jié)構(gòu)。多原子分子的鍵角一定，表明共價(jià)鍵具有方向性。鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，分子的許多性質(zhì)都與鍵角有關(guān)。四、共價(jià)鍵強(qiáng)弱的判斷1.由原子半徑和共用電子對(duì)數(shù)判斷:成鍵原子的原子半徑越小,兩原子間共用電子對(duì)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(zhǎng)判斷:共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越小,共價(jià)鍵越牢固,破壞共價(jià)鍵消耗的能量越多。四、共價(jià)鍵強(qiáng)弱的判斷(4)由電負(fù)性判斷:元素的電負(fù)性越大,該元素的原子對(duì)共用電子對(duì)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(zhǎng)無(wú)關(guān),而分子的穩(wěn)定性由鍵長(zhǎng)和鍵能大小決定。五．共價(jià)鍵的牢固性與物質(zhì)穩(wěn)定性的關(guān)系：(1)對(duì)于雙原子分子，其分子內(nèi)只含一個(gè)共價(jià)鍵時(shí)，共價(jià)鍵越牢固，該物質(zhì)分子的化學(xué)性質(zhì)越穩(wěn)定。(2)共價(jià)鍵的牢固程度與其化學(xué)活潑性不是完全相同的，如C≡C鍵或C===C鍵，依據(jù)鍵能數(shù)據(jù)是較牢固的共價(jià)鍵，但由于該類(lèi)鍵中的π鍵部分是由原子軌道的側(cè)面重疊所得，所以容易破壞而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(3)F—F的鍵長(zhǎng)短，鍵能小的解釋

F原子的半徑很小，因此其鍵長(zhǎng)短，而由于鍵長(zhǎng)短，兩F原子形成共價(jià)鍵時(shí)，原子核之間的距離很近，排斥力很大，因此鍵能不大，F(xiàn)2的穩(wěn)定性差，很容易與其他物質(zhì)反應(yīng)。例:有關(guān)碳和硅的共價(jià)鍵鍵能如下表所示:簡(jiǎn)要分析和解釋下列有關(guān)事實(shí)。(1)比較通常條件下,CH4和SiH4的穩(wěn)定性強(qiáng)弱:

。

(2)硅與碳同族,也有系列氫化物,但硅烷在種類(lèi)和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多,原因是。

(3)SiH4的穩(wěn)定性小于CH4,硅更易生成氧化物,原因是

。

共價(jià)鍵C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O348413351226318452CH4比SiH4穩(wěn)定C—C鍵和C—H鍵鍵能較大,所形成的烷烴較穩(wěn)定,而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較小,易斷裂,導(dǎo)致長(zhǎng)鏈硅烷難以生成C—H鍵的鍵能大于C—O鍵,C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定,而Si—H的鍵能卻遠(yuǎn)小于Si—O鍵,所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si—O鍵解析:(1)因?yàn)镃—H鍵的鍵能大于Si—H鍵的鍵能,