2.1.2鍵參數(shù)鍵能鍵長與鍵角課件高二化學(xué)人教版選擇性必修2

《第二章

分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》

第一節(jié)

共價鍵2.1.2鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解鍵能、鍵長、鍵角等鍵參數(shù)的概念。2.能應(yīng)用鍵參數(shù)——鍵能、鍵長、鍵角說明簡單分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)新課導(dǎo)入1.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和H2很容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，為什么？

化學(xué)反應(yīng)包括舊鍵斷裂和新鍵形成兩個過程，N2分子中存在N≡N，N≡N斷裂需要很高的能量，而Cl2中的Cl-Cl斷裂需要的能量相對較低，故Cl2容易與H2發(fā)生反應(yīng)。

舊化學(xué)鍵斷裂時需要吸收一定的能量，鍵能是指氣態(tài)分子中1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量。一、鍵能1、概念：鍵能是氣態(tài)分子中斷裂1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量?；驓鈶B(tài)基態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵釋放的最低能量。2、數(shù)據(jù)：①通常是298.15K(25℃)、101kPa條件下的標(biāo)準(zhǔn)值，單位kJ·mol-1。②可通過實驗測定，更多的卻是推算獲得的(如蓋斯定律)。③鍵能通常為一個平均值（正值）。④同樣的共價鍵在相同或不同的分子中鍵能也略有區(qū)別，如斷開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；甲烷中的C-H鍵和乙烯中C-H鍵鍵能不嚴(yán)格相等。3.意義：①表示共價鍵的強弱

原子形成共價鍵時，原子軌道重疊程度越大，體系能量降低越多，釋放出的能量越多，形成的共價鍵的鍵能越大，意味著共價鍵越穩(wěn)定。②表示分子的穩(wěn)定性

一般來說，結(jié)構(gòu)相似的分子，其共價鍵的鍵能越大，分子越穩(wěn)定。（如HX）鍵能越大，本身具有能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定2024/3/27鍵鍵能（kJ·mol-1）鍵鍵能（kJ·mol-1）Cl-Cl242.7N-O176Br-Br193.7N=O607I-I152.7O-O142H-F568O=O497.3H-Cl431.8C-C347.7H-Br366C=C615H-I298.7C≡C812①鍵能越大，物質(zhì)的活潑性就一定越弱嗎？反應(yīng)物鍵能越大，反應(yīng)物在化學(xué)反應(yīng)中完全斷裂就越困難，可用同族元素氫化物的鍵能大小，判斷氫化物的熱穩(wěn)定性。但物質(zhì)的活潑性，鍵能是影響其一因素，不是唯一因素，如Cl2比Br2活潑，但鍵能前者大，因此上述說法不正確。②課本38頁思考與討論（1）（2）③同一種元素形成的單鍵、雙鍵、三鍵的鍵能大小關(guān)系？④結(jié)合鍵能數(shù)據(jù)解釋：白磷（P-P198kJ/mol)，常溫下就能自燃，而同族且非金屬性更強的N形成的氮氣常溫下不能和氧氣反應(yīng)。

⑤結(jié)合鍵能和共價鍵類型解釋：乙烷不易被酸性高錳酸鉀溶液氧化，而乙烯乙炔易被氧化成鍵原子相同的共價鍵的鍵能:單鍵的鍵能＜雙鍵的鍵能＜三鍵的鍵能

乙烷中只有σ鍵，乙烯和乙炔中有σ鍵和π鍵，且π健鍵能小，

乙烯、乙炔中π鍵比乙烷中σ鍵易斷，因此乙烯、乙炔易被酸性高錳酸鉀溶液氧化.原創(chuàng)：WJ化學(xué)研究院某些共價鍵的鍵能（kJ·mol－1）①相同原子間的鍵能：②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：③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：4、鍵能規(guī)律：單鍵＜雙鍵＜三鍵

碳碳鍵：σ鍵鍵能＞π鍵鍵能

氮氮鍵：σ鍵鍵能＜π鍵鍵能(1)相同原子間的鍵能為什么氮氣化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,而乙烯、乙炔化學(xué)性質(zhì)活潑？雖然氮氣和乙烯、乙炔分子中均存在π鍵,但是氮氣分子中的π鍵的鍵能大于σ鍵的鍵能難以斷裂，而乙烯、乙炔分子中的π鍵小于σ鍵的鍵能容易斷裂，故氮氣化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,而乙烯、乙炔化學(xué)性質(zhì)活潑。【思考與交流】

(2)不同原子間的鍵能：一般成鍵原子半徑越大，鍵能越小。第二周期氫化物鍵能依次增大，N-H反常鹵素單質(zhì)鍵能：Cl2>Br2>I2F2反常④特例：正誤判斷(1)共價鍵的鍵能越大，共價鍵越牢固，由該鍵形成的分子越穩(wěn)定()(2)N—H的鍵能是很多分子中的N—H的鍵能的平均值()(3)O—H的鍵能是指在298.15K、100kPa下，1mol氣態(tài)分子中1molO—H解離成氣態(tài)原子所吸收的能量()(4)C=C的鍵能等于C—C的鍵能的2倍()(5)σ鍵一定比π鍵牢固()√√√××

193946197489

1molN≡N鍵能大于3molN-N鍵能之和，而1molP≡P鍵能小于3molP-P鍵能之和，鍵能越大物質(zhì)越穩(wěn)定，故氮以N2</m>形式存在，而白磷以P4形式存在。5、鍵能的應(yīng)用：(1)判斷共價鍵的穩(wěn)定性（鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定）(2)判斷分子的穩(wěn)定性（一般結(jié)構(gòu)相似的分子中，鍵能越大，分子越穩(wěn)定）【例1】

鍵能：H-FH-ClH-BrH-I

穩(wěn)定性：HFHCl

HBrHI鍵能越大，斷開化學(xué)鍵需要吸收的能量越多，化學(xué)鍵越穩(wěn)定。但乙烯、乙炔性質(zhì)活潑，氮氣性質(zhì)不活潑。（3）估算化學(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

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)可計算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱

。如：已知N-N、N=N和N≡N的鍵能之比為1.00∶2.17∶4.90，而C-C、C=C、C≡C的鍵能之比為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鍵能的三倍，N=N的鍵能大于N-N鍵能的兩倍；而C≡C的鍵能卻小于C-C鍵能的三倍，C=C的鍵能小于C-C的鍵能的兩倍，說明乙烯和乙炔中的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)。（4）通過鍵能判斷物質(zhì)的反應(yīng)活性。新課講授——鍵能（3）鍵能規(guī)律①碳碳單鍵、碳碳雙鍵、碳碳叁鍵的鍵能變化趨勢如何？是否存在倍數(shù)關(guān)系？它們之間的差值大小是怎樣的？從鍵能的角度談?wù)劄槭裁匆彝樾再|(zhì)穩(wěn)定，乙烯、乙炔可以發(fā)生加成反應(yīng)？

碳碳單鍵、碳碳雙鍵、碳碳叁鍵的鍵能逐漸增大，但是新增的π鍵所對應(yīng)的鍵能增量部分不如C-C

σ鍵大。在反應(yīng)中僅需吸收較少的能量π鍵就會被破壞，故而乙烯、乙炔的反應(yīng)活性高。新課講授——鍵能（3）鍵能規(guī)律②氮氮單鍵、氮氮雙鍵、氮氮叁鍵的鍵能變化趨勢如何？它們之間的差值大小是怎樣的？從鍵能的角度談?wù)劄楹蜰2非常穩(wěn)定。

氮氮單鍵、氮氮雙鍵、氮氮叁鍵的鍵能逐漸增大，但是新增的π鍵所對應(yīng)的鍵能增量部分比N-Nσ鍵大。這是由于N2分子的π鍵具有一定的特殊性。氮氮叁鍵鍵能高達946kJ·mol-1，反應(yīng)中變?yōu)榈有枰辗浅６嗟哪芰?。一般條件無法滿足該能量條件，故N2非常穩(wěn)定。新課講授——鍵能（3）鍵能規(guī)律③同主族的鹵原子與H之間的共價鍵鍵能的變化規(guī)律如何？同周期的C、N、O、F與H之間的共價鍵鍵能的變化規(guī)律如何？

鹵化氫中X-H鍵鍵能自上而下逐漸減?。煌芷诘腃、N、O、F與H之間的共價鍵鍵能自左向右呈逐漸增大（N-H略小于C-H）新課講授——鍵能（3）鍵能規(guī)律④鹵素單質(zhì)的共價鍵鍵能的變化規(guī)律如何？

鹵素單質(zhì)鍵能：Cl2＞Br2＞I2，但是F2鍵能反常低，F(xiàn)的原子半徑很小，核外電子集中在一個較小區(qū)域內(nèi)，負電密度較大。形成共價鍵時兩原子彼此靠近，電子間的排斥較劇烈，導(dǎo)致能量升高。這一因素部分抵消了形成共價鍵時能量降低的結(jié)果。思考與討論（1）試?yán)肞37表2-1中的數(shù)據(jù)進行計算，1molH2分別跟1molCl2、1molBr2(蒸氣)反應(yīng)，分別形成2molHCl和2molHBr，哪一個反應(yīng)釋放的能量更多？如何用計算的結(jié)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(yīng)的單質(zhì)？H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝436.0kJ/mol＋242.7kJ/mol－2×431.8kJ/mol＝-184.9kJ/molH2(g)＋Br2(g)

=2HBr(g)ΔH＝436.0kJ/mol＋193.7kJ/mol－2×366kJ/mol＝－102.3kJ/mol由計算結(jié)果可知：生成2molHCl比生成2molHBr釋放的能量多。HCl比HBr更容易生成，則其逆反應(yīng)——分解更難，故HCl更穩(wěn)定，HBr更易分解。同類型反應(yīng)，放出熱量越多，反應(yīng)物越易反應(yīng)，生成物越穩(wěn)定！思考與討論（2）N2、O2、F2與H2的反應(yīng)能力依次增強，從鍵能的角度如何理解這一化學(xué)事實？由于N≡N、O=O、F-F的鍵能依次減小，同時N-H、O-H、F-H鍵鍵能依次增大。即舊鍵易斷裂，新鍵形成后很穩(wěn)定。故N2、O2、F2跟H2的反應(yīng)能力依次增強正誤判斷(1)共價鍵的鍵能越大，共價鍵越牢固，由該鍵形成的分子越穩(wěn)定()(2)N—H的鍵能是很多分子中的N—H的鍵能的平均值()(3)O—H的鍵能是指在298.15K、100kPa下，1mol氣態(tài)分子中1molO—H解離成氣態(tài)原子所吸收的能量()(4)C=C的鍵能等于C—C的鍵能的2倍()(5)σ鍵一定比π鍵牢固()√√√××對應(yīng)訓(xùn)練二、鍵長1、概念：構(gòu)成共價鍵的兩個原子的核間距。2、單位:(皮米)pm(1pm=10-12m)

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。

鍵長是衡量共價鍵穩(wěn)定性的另一個參數(shù).Cl2中Cl-Cl鍵長3、鍵長大?。涸影霃?jīng)Q定化學(xué)鍵的鍵長，一般原子半徑越小，共價鍵的鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定鍵長小于成鍵原子的原子半徑之和4、共價鍵鍵長規(guī)律：②成鍵原子相同時，根據(jù)共用電子對數(shù)目判斷對相同的兩原子形成的共價鍵而言，當(dāng)兩個原子間形成雙鍵、鍵時，由于原子軌道的重疊程度增大，原子之間的核間距減小，鍵長變短，故單鍵鍵長>雙鍵鍵長>三鍵鍵長。如鍵長：C－C>C=C>C≡C。①根據(jù)原子半徑判斷同種類型的共價鍵，成鍵原子的半徑越小，鍵長越短。如鍵長：H－I>H－Cl>H－F；Br－Br>Cl－Cl>F－F；Si－Si>Si－C>C－C。相同原子的共價鍵鍵長的一半稱為共價半徑。①判斷共價鍵的穩(wěn)定性5、鍵長的應(yīng)用鍵長越短、一般鍵能越大，則化學(xué)鍵越穩(wěn)定，分子的化學(xué)性質(zhì)越不活潑。特例：F-F鍵（比Cl-Cl鍵小）。原因：由于原子半徑小，鍵長短，但由于鍵長短，兩原子形成共價鍵時，原子核間的距離小，斥力大，鍵能小。問題：乙烯、乙炔為什么比乙烷活潑？

雖然鍵長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，只有π鍵斷裂(π鍵的鍵能一般小于σ鍵的鍵能)，即共價鍵部分?jǐn)嗔?。②影響分子的空間結(jié)構(gòu):如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，原因是C-H和C-Cl的鍵長不相等。鍵長是影響分子空間結(jié)構(gòu)的因素之一。②成鍵原子相同時:鍵長：單鍵鍵長＞雙鍵鍵長＞三鍵鍵長

鍵能：單鍵鍵能＜雙鍵鍵能＜三鍵鍵能①同種類型的共價鍵:6、鍵長與鍵能的關(guān)系：鍵長越短，鍵能越大，由該鍵形成的分子越穩(wěn)定。(F2特殊)解釋：對相同兩原子形成的共價鍵而言，當(dāng)兩原子間形成雙鍵、三鍵時，由于原子軌道的重疊程度增大，原子之間的核間距減小，鍵長變短，故單鍵鍵長>雙鍵鍵長>三鍵鍵長。如鍵長：C－C>C=C>C≡C。對應(yīng)訓(xùn)練下列說法正確的是（）A.在分子中，兩個成鍵的原子間的距離叫鍵長B.鍵長：N—H>P—HC.H—Cl的鍵能為431.8kJ·mol－1，H—Br的鍵能為366kJ·mol－1，這可以說明

HCl比HBr分子穩(wěn)定D.鍵能越大，表示該分子越容易受熱分解C觀察上述分子構(gòu)型并思考：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(角形)？CO2H2O直線形V形(角形)三、鍵角1、概念：在多原子分子中，兩個相鄰共價鍵之間的夾角稱為鍵角。2、數(shù)據(jù)：鍵角的數(shù)值可通過晶體的X射線衍射實驗獲得3、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(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，鍵角決定分子的立體結(jié)構(gòu)和分子的極性，分子的許多性質(zhì)都與鍵角有關(guān)

。

①鍵長和鍵角決定分子的空間結(jié)構(gòu)。②常見分子中的鍵角與分子空間結(jié)構(gòu)。分子立體構(gòu)型鍵角實例正四面體109°28′甲烷、四氯化碳平面型120°苯、乙烯三角錐型107°氨氣V型（或角型）105°水分子直線型180°二氧化碳、乙炔CH4

NH3

H2OCO2

苯

4、鍵角的應(yīng)用思考與討論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？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′。歸納總結(jié)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(xué)性質(zhì)越穩(wěn)定。鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)決定分子的性質(zhì)鍵參數(shù)決定決定共價鍵穩(wěn)定性強弱的判斷方法根據(jù)原子半徑和共用電子對數(shù)目判斷根據(jù)鍵長判斷根據(jù)鍵能判斷原子半徑越小共用電子對數(shù)越多共價鍵越牢固分子越穩(wěn)定鍵能越大共價鍵越牢固共價鍵越牢固鍵長越短電負性越大,共價鍵一般越穩(wěn)定由電負性判斷特別提醒由分子構(gòu)成的物質(zhì),其熔、沸點與共價鍵的鍵能和鍵長無關(guān),而分子的穩(wěn)定性由鍵長和鍵能大小決定。(1)對于雙原子分子，其分子內(nèi)只含一個共價鍵時，共價鍵越牢固，該物質(zhì)分子的化學(xué)性質(zhì)越穩(wěn)定。(2)共價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)是較牢固的共價鍵，但由于該類鍵中的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的鍵長短，鍵能小的解釋F原子的半徑很小，因此其鍵長短，而由于鍵長短，兩F原子形成共價鍵時，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)?？偨Y(jié)：共價鍵牢固性與物質(zhì)穩(wěn)定性的關(guān)系歸納總結(jié)分子穩(wěn)定性及反應(yīng)物反應(yīng)能力的判斷根據(jù)化學(xué)鍵的鍵能判斷根據(jù)化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)判斷鍵能越大，共價鍵越牢固：含該共價鍵的分子越穩(wěn)定，該分子反應(yīng)能力越弱。同類型反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱量越多：產(chǎn)物越穩(wěn)定，反應(yīng)物分子反應(yīng)能力越強補充應(yīng)用工具——等電子原理1.等電子體：

原子總數(shù)、價電子總數(shù)相同的分子具有相似的化學(xué)鍵特征，它們的許多性質(zhì)是相近的。

原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的分子或離子。2.等電子體原理：3、等電子體具有的性質(zhì)：互為等電子體的物質(zhì)，具有類似的化學(xué)鍵類型和空間構(gòu)型，它們的物理性質(zhì)是相似的，化學(xué)性質(zhì)不同。例如：CO和N2互為等電子體5+5=10，它們的物理性質(zhì)相似。兩相等、兩相似：原子總數(shù)、價電子總數(shù)相等，空間結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵類型相似。4、等電子體的推斷確定方法(1)根據(jù)等電子原理的定義和條件判斷——兩相等

(2)借助周期表知識進行等電子體的判定(但須價電子總數(shù)相等)①同主族元素，用上下替代法。如CO2可以找CS2,利用S代替O，②同周期元素，左右移位補償。如N2與CO，C