鍵參數(shù)-鍵能、鍵長(zhǎng)與鍵角 講義 高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

鍵參數(shù)——鍵能、鍵長(zhǎng)與鍵角學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道共價(jià)鍵的鍵能、鍵長(zhǎng)和鍵角可以用來(lái)描述鍵的強(qiáng)弱和分子的空間結(jié)構(gòu)。2.利用鍵參數(shù)解釋物質(zhì)的某些性質(zhì),發(fā)展宏觀辨識(shí)和微觀探析化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。一、鍵能(一)知識(shí)梳理1.概念指氣態(tài)分子中1mol化學(xué)鍵解離成

所吸收的能量,鍵能的單位是,鍵能通常是298.15K、101kPa條件下的標(biāo)準(zhǔn)值。是衡量共價(jià)鍵強(qiáng)弱的一個(gè)重要參數(shù)。

2.應(yīng)用應(yīng)用解釋衡量共價(jià)鍵的強(qiáng)弱鍵能越大,斷開(kāi)化學(xué)鍵時(shí)需要的能量越多,化學(xué)鍵越穩(wěn)定判斷分子的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)相似的分子中,共價(jià)鍵的鍵能越大,分子越穩(wěn)定判斷化學(xué)反應(yīng)的能量變化反應(yīng)焓變與鍵能的關(guān)系為ΔH=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)(二)問(wèn)題探究問(wèn)題1如何從鍵能的角度分析氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)?問(wèn)題2結(jié)合教材中某些共價(jià)鍵的鍵能數(shù)據(jù)(部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)下表),思考討論:鍵鍵能/(kJ·mol-1)鍵鍵能/(kJ·mol-1)C—C347.7C==C615C≡C812H—F568H—Cl413.8H—Br366H—I298.7(1)成鍵原子相同而共價(jià)鍵數(shù)目不同時(shí),鍵能強(qiáng)弱規(guī)律:。

(2)判斷HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性強(qiáng)弱:;其中更容易發(fā)生熱分解生成相應(yīng)的單質(zhì)。

(3)若形成1molH—Cl釋放的能量是kJ。

1.下列事實(shí)能用鍵能大小解釋的是()A.常溫常壓下,氟單質(zhì)呈氣態(tài),碘單質(zhì)呈固態(tài)B.氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)比氧氣穩(wěn)定C.氦氣一般很難發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D.鹽酸易揮發(fā),而硫酸難揮發(fā)2.已知N2(g)+O2(g)===2NO(g)為吸熱反應(yīng),ΔH=+180kJ·mol-1,其中N≡N、O==O鍵能分別為946kJ·mol-1、498kJ·mol-1,則NO分子中N、O之間共價(jià)鍵的鍵能為()A.1264kJ·mol-1 B.632kJ·mol-1C.316kJ·mol-1 D.1624kJ·mol-13.已知某些共價(jià)鍵的鍵能如下表,試回答下列問(wèn)題:共價(jià)鍵鍵能/(kJ·mol-1)共價(jià)鍵鍵能/(kJ·mol-1)H—H436.0O—H462.8Cl—Cl242.7N≡N946C—H413.4H—Cl431.8(1)H—H的鍵能為什么比Cl—Cl的鍵能大?。

(2)已知H2O在2000℃時(shí)有5%的分子分解,而CH4在1000℃時(shí)可能完全分解為C和H2,試解釋其中的原因:

。

(3)試解釋氮?dú)饽茉诳諝庵蟹€(wěn)定存在的原因:。

二、鍵長(zhǎng)(一)知識(shí)梳理1.概念鍵長(zhǎng)是構(gòu)成化學(xué)鍵的兩個(gè)原子的。

2.鍵長(zhǎng)與原子半徑原子半徑?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。

3.鍵長(zhǎng)與共價(jià)鍵的穩(wěn)定性共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短,往往鍵能越,表明共價(jià)鍵越。

4.鍵長(zhǎng)的比較方法(1)根據(jù)原子半徑比較,同類型的共價(jià)鍵,成鍵原子的原子半徑越小,鍵長(zhǎng)越短。(2)根據(jù)共用電子對(duì)數(shù)比較,相同的兩個(gè)原子間形成共價(jià)鍵時(shí),單鍵鍵長(zhǎng)>雙鍵鍵長(zhǎng)>三鍵鍵長(zhǎng)。(二)問(wèn)題探究問(wèn)題1為什么F—F的鍵長(zhǎng)比Cl—Cl的鍵長(zhǎng)短,但鍵能卻比Cl—Cl的鍵能小?問(wèn)題2從鍵能和鍵長(zhǎng)角度分析為什么乙烯、乙炔比乙烷活潑?1.正誤判斷(1)雙原子分子中化學(xué)鍵鍵長(zhǎng)越長(zhǎng),分子越穩(wěn)定。()(2)鍵長(zhǎng):H—I>H—Br>H—Cl、C—C>C==C>C≡C。()(3)鍵長(zhǎng)的大小與成鍵原子的半徑和成鍵數(shù)目有關(guān)。()2.參考下表中化學(xué)鍵的鍵能與鍵長(zhǎng)數(shù)據(jù),判斷下列分子最穩(wěn)定的是()化學(xué)鍵H—CH—NH—OH—F鍵能/(kJ·mol-1)413.4390.8462.8568鍵長(zhǎng)/pm1091019692A.CH4 B.NH3C.H2O D.HF3.實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同物質(zhì)中氧原子之間的鍵長(zhǎng)和鍵能的數(shù)據(jù)如下:粒子OOO2O鍵長(zhǎng)/(10-12m)149128121112鍵能/(kJ·mol-1)xyz=494w=628其中x、y的鍵能數(shù)據(jù)尚未測(cè)定,但可根據(jù)規(guī)律性推導(dǎo)鍵能的大小順序?yàn)閣>z>y>x,該規(guī)律是()A.粒子所含的價(jià)層電子數(shù)越多,鍵能越大B.鍵長(zhǎng)越長(zhǎng),鍵能越大C.粒子所含的價(jià)層電子數(shù)越少,鍵能越大D.成鍵時(shí)電子對(duì)越偏移,鍵能越大4.已知某些共價(jià)鍵的鍵能、鍵長(zhǎng)數(shù)據(jù)如表所示:共價(jià)鍵Cl—ClBr—BrI—IH—FH—ClH—BrH—IH—O鍵能/(kJ·mol-1)242.7193.7152.7568431.8366298.7462.8鍵長(zhǎng)/pm19822826796共價(jià)鍵C—CC==CC≡CC—HN—HN==OO—OO==O鍵能/(kJ·mol-1)347.7615812413.4390.8607142497.3鍵長(zhǎng)/pm154133120109101(1)下列推斷正確的是(填字母)。

A.熱穩(wěn)定性:HF>HCl>HBr>HIB.氧化性:I2>Br2>Cl2C.沸點(diǎn):H2O>NH3D.還原性:HI>HBr>HCl>HF(2)在HX(X=F、Cl、Br、I)分子中,鍵長(zhǎng)最短的是,最長(zhǎng)的是;O—O的鍵長(zhǎng)(填“大于”“小于”或“等于”)O=O的鍵長(zhǎng)。

【題后歸納】定性判斷鍵長(zhǎng)的方法(1)根據(jù)原子半徑進(jìn)行判斷。在其他條件相同時(shí),成鍵原子的半徑越小,鍵長(zhǎng)越短。(2)根據(jù)共用電子對(duì)數(shù)判斷。就相同的兩原子形成的共價(jià)鍵而言,當(dāng)兩個(gè)原子形成雙鍵或者三鍵時(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)。三、鍵角(一)知識(shí)梳理1.概念在多原子分子中,兩個(gè)相鄰之間的夾角。

2.鍵角與分子空間結(jié)構(gòu)在多原子分子中鍵角是一定的,這表明共價(jià)鍵具有性。鍵角是描述分子的重要參數(shù)。

3.鍵長(zhǎng)和鍵角的數(shù)值可以通過(guò)晶體的獲得。

4.常見(jiàn)分子的鍵角與分子空間結(jié)構(gòu)化學(xué)式結(jié)構(gòu)式鍵角空間結(jié)構(gòu)CO2O==C==O180°直線形NH3107°三角錐形H2O105°V形(或角形)BF3120°平面三角形CH4109°28'正四面體形(二)問(wèn)題探究問(wèn)題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?問(wèn)題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?1.關(guān)于鍵長(zhǎng)、鍵能和鍵角,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.鍵角是描述分子立體結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)B.鍵長(zhǎng)是形成共價(jià)鍵的兩原子間的核間距C.鍵能越大,鍵長(zhǎng)越短,共價(jià)化合物越穩(wěn)定D.鍵角的大小與鍵長(zhǎng)、鍵能的大小有關(guān)2.下列有關(guān)共價(jià)鍵的鍵參數(shù)的說(shuō)法不正確的是()A.CH4、C2H4、CO2分子中的鍵角依次增大B.HF、HCl、HBr分子中的鍵長(zhǎng)依次增長(zhǎng)C.H2O、H2S、H2Se分子中的鍵能依次減小D.分子中共價(jià)鍵的鍵能越大,分子的熔、沸點(diǎn)越高3.用“>”或“<”填空:(1)鍵長(zhǎng):N—NN==N。

(2)鍵能:2E(C—C)E(C==C)。

(3)鍵角:CO2SO2。

(4)鍵的極性:C—HN—H。

鍵參數(shù)——鍵能、鍵長(zhǎng)與鍵角一、(一)1.氣態(tài)原子kJ·mol-1(二)問(wèn)題1N和Cl的電負(fù)性相同,但N2與H2在常溫下很難發(fā)生化學(xué)反應(yīng),必須在高溫下才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng),而Cl2與H2很容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。電負(fù)性N>P,但活潑性為磷單質(zhì)>N2?；瘜W(xué)反應(yīng)包括舊鍵斷裂和新鍵形成兩個(gè)過(guò)程,N2中存在氮氮三鍵,N≡N斷裂需要很高的能量,而Cl2中的Cl—Cl、磷單質(zhì)中的P—P斷裂需要的能量相對(duì)較低,故氯氣容易與氫氣發(fā)生反應(yīng),磷單質(zhì)的活潑性強(qiáng)于氮?dú)獾幕顫娦?。?wèn)題2(1)單鍵鍵能<雙鍵鍵能<三鍵鍵能(2)HF>HCl>HBr>HIHI(3)431.8解析(1)由C—C、CC、C≡C鍵能可知,成鍵原子相同而共價(jià)鍵數(shù)目不同時(shí),鍵能強(qiáng)弱規(guī)律:單鍵鍵能<雙鍵鍵能<三鍵鍵能。(3)氣態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵變成氣態(tài)分子釋放的能量與氣態(tài)分子中1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量相等,故形成1molH—Cl釋放的能量是431.8kJ。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1.B[氟單質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量比碘單質(zhì)小,分子間作用力比碘單質(zhì)小,所以氟單質(zhì)的沸點(diǎn)比碘單質(zhì)低,常溫常壓下,氟單質(zhì)呈氣態(tài),碘單質(zhì)呈固態(tài),與鍵能無(wú)關(guān),故A不能用鍵能大小解釋;氮分子中N≡N的鍵能比氧分子中OO的鍵能大,化學(xué)性質(zhì)比氧分子穩(wěn)定,故B能用鍵能大小解釋;氦氣由單原子分子構(gòu)成,分子中不存在化學(xué)鍵,其難發(fā)生化學(xué)反應(yīng)與原子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有關(guān),與鍵能無(wú)關(guān),故C不能用鍵能大小解釋;氯化氫的分子間作用力小,沸點(diǎn)低,是揮發(fā)性酸,硫酸的分子間作用力大,沸點(diǎn)高,是難揮發(fā)性酸,與鍵能無(wú)關(guān),故D不能用鍵能大小解釋。]2.B[設(shè)NO分子中N、O之間共價(jià)鍵的鍵能為x,則有180kJ·mol-1=946kJ·mol-1+498kJ·mol-1-2x,所以x=632kJ·mol-1。]3.(1)H原子的半徑比Cl原子的半徑小,故H—H的鍵能比Cl—Cl的鍵能大(2)H—O的鍵能比H—C的鍵能大,故H2O比CH4穩(wěn)定(3)N2分子中存在氮氮三鍵,鍵能大,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,故氮?dú)饽茉诳諝庵蟹€(wěn)定存在解析解答本題可根據(jù)鍵參數(shù)與分子性質(zhì)的關(guān)系分析:形成共價(jià)鍵的分子半徑越小,鍵能越大,共價(jià)鍵越穩(wěn)定。二、(一)1.核間距2.短3.大穩(wěn)定(二)問(wèn)題1氟原子的半徑很小,因而F—F的鍵長(zhǎng)比Cl—Cl的鍵長(zhǎng)短,但也是由于F—F的鍵長(zhǎng)短,兩個(gè)氟原子在形成共價(jià)鍵時(shí),原子核之間的距離就小,排斥力大,因此鍵能比Cl—Cl的鍵能小。問(wèn)題2雖然鍵長(zhǎng)C≡C<CC<C—C,鍵能C≡C>CC>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。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1.(1)×(2)√(3)√2.D[從鍵能的角度分析,四種氫化物穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镠F>H2O>CH4>NH3;從鍵長(zhǎng)的角度分析,四種氫化物穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镠F>H2O>NH3>CH4。綜合兩方面因素可以確定最穩(wěn)定的是HF。]3.C[表中四種粒子所含價(jià)層電子數(shù)從左到右依次減少,而其鍵能依次增大,故A項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;對(duì)比給出的粒子中鍵長(zhǎng)和鍵能大小可知B項(xiàng)錯(cuò)誤;四種粒子中的共用電子對(duì)不發(fā)生偏移,D項(xiàng)錯(cuò)誤。]4.(1)ACD(2)HFHI大于解析(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)知,同主族元素從上至下氣態(tài)氫化物的鍵能逐漸減小,熱穩(wěn)定性逐漸減弱,A項(xiàng)正確;從鍵能看,氯氣、溴單質(zhì)、碘單質(zhì)的熱穩(wěn)定性逐漸減弱,由原子結(jié)構(gòu)知,氧化性也逐漸減弱,B項(xiàng)錯(cuò)誤;H2O在常溫下為液態(tài),NH3在常溫下為氣態(tài),則H2O的沸點(diǎn)比NH3的高,C項(xiàng)正確;還原性與得失電子能力有關(guān),還原性:HI>HBr>HCl>HF,D項(xiàng)正確。三、(一)1.共價(jià)鍵2.方向空間結(jié)構(gòu)3.X射線衍射實(shí)驗(yàn)(二)問(wèn)題1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之間的夾角,為109°28'。問(wèn)題2H2S分子是V形結(jié)構(gòu)。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1.D[鍵角是描述分子立體結(jié)構(gòu)的重要參數(shù),與鍵長(zhǎng)、鍵能的大小沒(méi)有關(guān)系,D錯(cuò)誤。]2.D[三者的鍵角分別為109°28'、120°、180°,依次增大,A項(xiàng)正確。因?yàn)镕、Cl、Br的原子半徑依次增大,故三者與H形成共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)依次增長(zhǎng),