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第二章分子結構與性質第一節(jié)共價鍵第2課時鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角共價鍵的強弱用什么來衡量?我們如何用化學語言來描述不同分子的空間結構和穩(wěn)定性?CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6【思考交流】任務一:共價鍵的鍵參數(shù)——鍵能如何衡量共價鍵的強度呢?一、鍵能氣態(tài)分子中1mol化學鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量。1.概念:2.單位:3.條件:通常是298.15K、101kPa條件下的標準值。kJ/mol。通常取正值。鍵能可以通過實驗測定,更多卻是推算獲得的。4.意義:鍵能越大,

共價鍵越牢固,

形成的分子越穩(wěn)定根據(jù)下表,總結鍵能數(shù)據(jù)中的規(guī)律。規(guī)律1:相同原子間的鍵能:單鍵<雙鍵<三鍵規(guī)律2:一般形成共價鍵的原子:原子半徑越大,鍵能越小5、規(guī)律:根據(jù)下表,總結鍵能數(shù)據(jù)中的規(guī)律。規(guī)律3:碳碳雙鍵鍵能小于碳碳單鍵鍵能的兩倍,碳碳叁鍵小于碳碳單鍵的三倍:碳碳鍵:σ鍵鍵能>π鍵鍵能氮氮雙鍵鍵能大于氮氮單鍵鍵能的兩倍,氮氮叁鍵大于氮氮單鍵的三倍:氮氮鍵:σ鍵鍵能<π鍵鍵能5、規(guī)律:任務一:共價鍵的鍵參數(shù)——鍵能根據(jù)下表,總結鍵能數(shù)據(jù)中的規(guī)律。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,而表中的C—H鍵能是更多分子中的C—H鍵能的平均值。注意:鍵能通常是一個平均值思考:CH4中的4個C—H的鍵能相同嗎?任務一:共價鍵的鍵參數(shù)——鍵能①判斷共價鍵的穩(wěn)定性②判斷分子的穩(wěn)定性③估算化學反應的反應熱ΔH=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能一般來說,結構相似的分子中,鍵能越大,分子越穩(wěn)定,越不容易分解。如分子的穩(wěn)定性:HF>HCl>HBr>HI。6、鍵能的應用:鍵能越大,破壞1mol化學鍵所需能量越多,共價鍵越穩(wěn)定。【思考】計算,1molH2分別跟1molCl2、1molBr2(蒸氣)反應,分別形成2molHCl和2molHBr,哪一個反應釋放的能量更多?如何用計算的結果說明氯化氫分子和溴化氫分子哪個更容易發(fā)生熱分解生成相應的單質?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)對于反應H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH=436.0kJ·mol-1+242.7kJ·mol-1-2×431.8kJ·mol-1=-184.9kJ·mol-1。對于反應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·討論說明2molHBr分解需要吸收的能量比2molHCl低,故HBr更易分解?!舅伎肌縉2、O2、F2與H2的反應能力依次增強,從鍵能的角度如何理解這一化學事實。(利用課本P37表2-1的相應數(shù)據(jù)分析)從表2-1的數(shù)據(jù)可知,N≡N、O=O、F-F的鍵能依次減小,而N-H、O-H與H-F的鍵能依次增大。即舊鍵易斷裂,新鍵形成后很穩(wěn)定。所以N2、O2、F2與H2的反應能力依次增強。鍵N≡NO=OF-FN-HO-HF-H鍵能(kJ/mol)946497.3157390.8462.8568思考·討論典例解析【例1】某些化學鍵的鍵能(kJ·mol-1)如下表所示。(1)1molH2在2molCl2中燃燒,放出熱量______kJ。184.9化學鍵H—HCl—ClBr—BrI—IH—ClH—BrH—I鍵能436242.7193151431.8363297(2)在一定條件下,1molH2與足量的Cl2、Br2、I2分別反應,放出熱量由多到少的順序是____(填字母)。a.Cl2>Br2>I2 b.I2>Br2>Cl2 c.Br2>I2>Cl2預測1molH2在足量F2中燃燒比在Cl2中燃燒放熱____(填“多”或“少”)。a多任務二:共價鍵的鍵參數(shù)——鍵長1、概念:

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。

原子半徑?jīng)Q定共價鍵的鍵長。原子半徑越小,共價鍵的鍵長越小。3、鍵長大?。簆m(1pm=10-12m)2、單位:二、鍵長根據(jù)下表,總結數(shù)據(jù)中的鍵長規(guī)律。(從成鍵原子的半徑,成鍵個數(shù)分析)規(guī)律1:規(guī)律2:同種類型的共價鍵,成鍵原子的原子半徑越小,鍵長越小。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(guī)律3:4、鍵長大小規(guī)律:任務二:共價鍵的鍵參數(shù)——鍵長一般地,鍵長越短,鍵能越大,共價鍵越牢固,由此形成的分子越穩(wěn)定。鍵鍵長(pm)鍵能(kJ·mol-1)H-F92568H-Cl127431.8H-Br142366H-I161298.7思考:F-F不符合“鍵長越短,鍵能越大”的規(guī)律,為什么?任務二:共價鍵的鍵參數(shù)——鍵長思考:F-F不符合“鍵長越短,鍵能越大”的規(guī)律,為什么?原因:F原子半徑很小,因此F-F的鍵長短,而由于鍵長短,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。4、鍵長大小規(guī)律:思考:如何從鍵能和鍵長角度解釋HCl、HBr和HI的穩(wěn)定性的差異?原子半徑:Cl<Br<I鍵長:H-Cl<H-Br<H-I鍵能:H-Cl>H-Br>H-I穩(wěn)定性:H-Cl>H-Br>H-I在相同的溫度下,HCl最穩(wěn)定,分解的百分數(shù)最小,HI最不穩(wěn)定,分解的百分數(shù)最大。鹵化氫HClHBrHI在1000℃分解的百分數(shù)/%0.00140.533%氫鹵鍵的鍵能(kJ·mol-1)431.8366298.7氫鹵鍵的鍵長(pm)127142161規(guī)律:鍵長越短→鍵能越大→鍵越牢固→分子越穩(wěn)定任務二:共價鍵的鍵參數(shù)——鍵長5、鍵長的應用:(1)判斷共價鍵的穩(wěn)定性

鍵長越短,鍵能越大,表明共價鍵越穩(wěn)定。(2)分子的空間結構

鍵長是影響分子空間結構的因素之一。如:CH4分子的空間結構為正四面體形,而CH3Cl分子的空間結構是四面體形而不是正四面體形,原因是C-H和C-Cl的鍵長不相等。同為三原子分子,為什么CO2的空間結構是直線形,而H2O的空間結構是V形?NH3

H2O

CO2

常見分子的空間結構三角錐形V形直線形

任務三:共價鍵的鍵參數(shù)——鍵角1.概念:在多原子分子中,兩個相鄰共價鍵之間的夾角2.意義:多原子分子的鍵角一定,表明共價鍵具有方向性。鍵角是描述分子結構的重要參數(shù),分子的許多性質都與鍵角有關。

鍵長和鍵角的數(shù)值可通過晶體的X射線衍射實驗獲得。CH4

109°28′

NH3

107°18′H2O105°CO2

180°直線形

V形(角形)正四面體形三角錐形三、鍵角180°105°107°109°28′①鍵長和鍵角決定分子的空間結構。②常見分子中的鍵角與分子空間結構。分子立體構型鍵角實例正四面體形109°28′CH4、CCl4平面形120°苯、乙烯三角錐形107°NH3V形(或角形)105°H2O直線形180°CO2、CS2、CH≡CH3、鍵角的應用CH4

NH3

H2OCO2

109°28′60°

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′。思考: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?知識小結鍵能鍵長共價鍵的穩(wěn)定性

一般地,形成的共價鍵的鍵能越大,鍵長越短,共價鍵越穩(wěn)定,含有該鍵的分子越穩(wěn)定,化學性質越穩(wěn)定。鍵角分子的空間結構決定分子的性質鍵參數(shù)決定決定鍵能、鍵長、鍵角的關系知識小結共價鍵強弱的判斷(1)由原子半徑和共用電子對數(shù)判斷:(2)由鍵能、鍵長判斷:(3)由電負性判斷:成鍵原子半徑越小,共用電子對數(shù)越多,則共價鍵越強,含有該共價鍵的分子越穩(wěn)定。共價鍵的鍵能越大,共價鍵的鍵長越短,共價鍵越牢固,破壞共價鍵消耗的能量越多。元素的電負性越大,該元素的原子對共用電子對(鍵合電子)的吸引力越大,形成的共價鍵越強。隨堂練習1、鍵長、鍵角和鍵能是描述共價鍵的三個重要參數(shù),下列敘述正確的是(

)。A.鍵角是描述分子空間結構的重要參數(shù)B.因為H—O的鍵能小于H—F的鍵能,所以O2、F2與H2反應的能力逐漸減弱C.水分子可表示為H—O—H,分子中的鍵角為180°D.H—O的鍵能為462.8kJ·mol-1,即18gH2

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