資源簡介

(共27張PPT)
2.1.2鍵參數-鍵能、鍵長、鍵角
第一章 原子結構與性質
知識與技能
理解共價鍵的鍵能、鍵長及鍵角的概念。
過程與方法
情感態度與價值觀
引導學生樹立由量變到質變以及“客觀事物本來是相互聯系的和具有內部規律的”辯證唯物主義觀點。
能應用鍵參數說明鍵的強弱和簡單分子的空間結構。
1
2
3
學習目標
鍵類型 σ鍵 π鍵
常見類型
原子軌道重疊方式
鍵的特征
原子軌道重疊程度
成鍵規律判斷 s-s 、s-p、p-p
p-p
“頭碰頭”重疊
“肩并肩”重疊
軸對稱，可旋轉
鏡面對稱，不可旋轉
大
小
單鍵：σ鍵；
雙鍵：1個σ鍵、1個π鍵;
三鍵：1個σ鍵、2個π鍵
σ鍵與π鍵的比較
溫故知新
三氟化硼 分子的四個原子在同一平面上，為正三角形結構，
從數學角度來看，分子中任意兩個 之間的夾角是多少？
[答案] 由于分子為正三角形結構，因此任意兩個 之間的夾角
是 。
課堂探究
新課導入
共價鍵的強弱用什么來衡量？
共價鍵的三個鍵參數——鍵能、鍵長與鍵角
1.定義：氣態分子中1 mol化學鍵解離成氣態原子所吸收的能量。
學習任務一 鍵能
鍵能通常是298.15K，101kPa條件下的標準值，可通過實驗測定，更多的卻是蓋斯定律推算獲得的。單位：kJ·mol-1
H-CH3 → ·CH3 ＋H· 439.3
H-CH2 → CH2 ＋H· 442.0
H-CH → CH ＋H· 442.0
H-C → ·C· ＋ H· 338.6
共價鍵
鍵能（kJ·mol-1）
鍵能通常是一個平均值。
意義：鍵能越大，共價鍵越牢固，分子越穩定。
課堂探究
新課講解
鍵 鍵能 （kJ·mol－1） 鍵 鍵能
（kJ·mol－1）
H-H 436.0 N≡N 946
F-F 157 N-O 176
Cl-Cl 242.7 N=O 607
Br-Br 193.7 O-O 142
I-I 152.7 O=O 497.3
C-C 347.7 C-H 413.4
C=C 615 N-H 390.8
C≡C 812 O-H 462.8
C-O 351 H-F 568
C=O 745 H-Cl 431.8
N-N 193 H-Br 366
N=N 418 H-I 298.7
某些共價鍵的鍵能
分析表中數據，你能得出哪些結論？
①相同原子間的鍵能：
單鍵＜雙鍵＜三鍵
σ鍵鍵能＞π鍵鍵能（一般）
氮氮鍵(反常)：
σ鍵鍵能＜π鍵鍵能
課堂探究
新課講解
鍵 鍵能 （kJ·mol－1） 鍵 鍵能
（kJ·mol－1）
H-H 436.0 N≡N 946
F-F 157 N-O 176
Cl-Cl 242.7 N=O 607
Br-Br 193.7 O-O 142
I-I 152.7 O=O 497.3
C-C 347.7 C-H 413.4
C=C 615 N-H 390.8
C≡C 812 O-H 462.8
C-O 351 H-F 568
C=O 745 H-Cl 431.8
N-N 193 H-Br 366
N=N 418 H-I 298.7
某些共價鍵的鍵能
分析表中數據，你能得出哪些結論？
②鹵素單質的鍵能：
Cl2＞Br2＞I2
F2反常
③氫化物鍵能：
同周期從左到右遞增
N-H反常
同主族從上到下遞減
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新課講解
鍵能的應用
①判斷共價鍵的穩定性
②判斷分子的穩定性
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
鍵能越大，斷開化學鍵需要吸收的能量越多，共價鍵越穩定。
結構相似的分子中,共價鍵的鍵能越大,分子越穩定。
如分子的穩定性：HF＞HCl＞HBr＞HI
課堂探究
新課講解
【計算】1 mol H2分別跟1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸氣)反應，分別形成2 mol HCl和2 mol HBr，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生熱分解生成相應的單質？
H—H(436.0 kJ·mol－1)、Cl—Cl(242.7 kJ·mol－1)、Br—Br(193.7 kJ·mol－1)、H—Cl(431.8 kJ·mol－1)、H—Br(366 kJ·mol－1)
對于反應H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　
ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－2×431.8 kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1。
對于反應H2(g)＋Br2(g) ===2HBr(g)　
ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋193.7 kJ·mol－1－2×366 kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1。
溴化氫分子更容易發生熱分解
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思考交流1
2、N2、O2、F2與H2的反應能力依次增強,從鍵能的角度應如何理解這一化學事實
【答案】 N2、O2、F2與H2的反應能力依次增強,其原因是N≡N鍵、O=O鍵、F—F鍵的鍵能依次為946 kJ·mol-1、497.3 kJ·mol-1、157 kJ·mol-1,鍵能越來越小,共價鍵越來越容易斷裂。而N-H、O-H、F-H鍵的鍵能依次為390.8kJ·mol-1、462.8kJ·mol-1、568kJ·mol-1鍵能越來越大，共價鍵越來越容易生成。
思考交流2
課堂探究
3、如何理解常溫下N2化學性質穩定，而乙炔和乙烯化學性質活潑？
　 【答案】鍵能數據表明，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，說明乙烯和乙炔中的π鍵不牢固，易發生加成反應，而N2分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易發生加成反應。
思考交流3
課堂探究
概念
衡量共價鍵強弱的另一重要參數
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。）
pm（1 pm＝10-12 m）
單位
同類型化學鍵：原子半徑越大，鍵長越長
課堂探究
新課講解
學習任務二 鍵長
某些共價鍵的鍵能和鍵長 鍵 鍵能（kJ·mol-1） 鍵長pm 鍵 鍵能（kJ·mol-1） 鍵長pm
F-F 157 141 H-F 568 92
Cl-Cl 242.7 198 H-Cl 431.8 127
Br-Br 193.7 228 H-Br 366 142
I-I 152.7 267 H-I 298.7 161
C-C 347.7 154 C≡C 812 120
C=C 615 133
規律1：
同種類型的共價鍵，成鍵原子的原子半徑越小，鍵長越小。
規律2：
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
規律3：
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定。
鍵長與鍵能的關系
鍵長越短，鍵能越大。
課堂探究
新課講解
①判斷共價鍵的穩定性
②影響分子的空間結構
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。
鍵長的應用：
鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩定，分子越穩定。
課堂探究
新課講解
某些共價鍵的鍵能和鍵長 鍵 鍵能（kJ·mol-1） 鍵長pm 鍵 鍵能（kJ·mol-1） 鍵長pm
F-F 157 141 H-F 568 92
Cl-Cl 242.7 198 H-Cl 431.8 127
Br-Br 193.7 228 H-Br 366 142
I-I 152.7 267 H-I 298.7 161
C-C 347.7 154 C≡C 812 120
C=C 615 133
4、F-F不符合“鍵長越短，鍵能越大”的規律，為什么？
原因：由于F原子半徑太小，因此F-F的鍵長太短，而由于鍵長太短，兩個F原子形成共價鍵時，原子核之間的距離太小，排斥力大，因此鍵能比Cl-Cl鍵小。（物極必反）
課堂探究
思考交流4
觀察上述分子構型并思考：為什么CO2的空間結構是直線形，而H2O的空間結構是V形(角形)？
CO2
H2O
直線形
V形(角形)
學習任務三 鍵角
課堂探究
新課講解
三、鍵角
— 鍵角決定分子的空間構型
概念：
在多原子分子中，兩個相鄰化學鍵之間的夾角。
180°
CO2 直線形
104.5°
H2O V形
107.3°
NH3三角錐形
109°28′
CH4正四面體
109°28′
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，分子的許多性質都與鍵角有關 。
鍵長和鍵角的數值可通過晶體的X射線衍射實驗獲得。
學習任務三 鍵角
課堂探究
新課講解
課堂探究
新課講解
分子的空間結構 鍵角 實例
正四面體形 CH4、CCl4
平面形 苯、乙烯、BF3等
三角錐形 NH3
V形(角形) H2O
直線形 CO2、CS2、CH≡CH
常見分子的鍵角和空間結構
109°28′
120°
107°
105°
180°
5、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？
【答案】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′。
課堂探究
思考交流5
共價鍵穩定性強弱的判斷方法
(1)根據原子半徑和共用電子對數目判斷：
成鍵原子的原子半徑越小，共用電子對數越多，共價鍵越牢固，含有該共價鍵的分子越穩定。
(2)根據鍵能判斷：
共價鍵的鍵能越大，共價鍵越牢固，破壞共價鍵消耗的能量越多。
(3)根據鍵長判斷：
共價鍵的鍵長越短，共價鍵越牢固，破壞共價鍵所消耗的能量越多。
課堂探究
歸納總結
鍵能
鍵長
共價鍵的穩定性
一般地，形成的共價鍵的鍵能越大，鍵長越短，共價鍵越穩定，含有該鍵的分子越穩定，化學性質越穩定。
鍵角
分子的空間結構
決定分子的性質
鍵參數
決定
決定
課堂探究
歸納總結
1、關于鍵長、鍵能和鍵角，下列說法不正確的是（ ）
A．鍵長越長，鍵能越大，共價化合物越穩定
B．通過反應物和生成物分子中鍵能數據可以粗略預測反應熱的大小
C．鍵角是確定多分子立體結構的重要參數
D．同種原子間形成的共價鍵鍵長：三鍵＜雙鍵＜單鍵
A
2、下列比較正確的是（ ） A．鍵長：C－O＞Si－O
B．鍵長：C－C＞C=C
C．鍵能：C－O＜Si－O
D．鍵能：C－C＞C=C
B
課堂練習
3、下列說法中正確的是(　　)
A．雙原子分子中化學鍵鍵能越大，分子越穩定
B．雙原子分子中化學鍵鍵長越長，分子越穩定
C．雙原子分子中化學鍵鍵角越大，分子越穩定
D．在雙鍵中，σ鍵的鍵能要小于π鍵的鍵能
A
課堂練習
4、下列事實不能夠用鍵能解釋的是( )
A.氮氣的化學性質比氧氣穩定
B.稀有氣體一般難發生反應
C.F2比O2更容易和氫氣反應
D.鹵化氫的熱穩定性隨原子序數遞增依次遞減
E.H2O的熱穩定性比HF差
F. H2O的熔沸點比H2S高
B F
課堂練習
5、根據下表中的H—X鍵的鍵能回答下列問題：
共價鍵 H—F H—Cl H—Br H—I
鍵能/kJ·mol－1 568 431.8 366 298.7
①若使2 mol H-Cl鍵斷裂為氣態原子的能量變化是_____________________。
②表中共價鍵最難斷裂的是 ，鍵長最長的是 。
③由表中鍵能大小數據說明鍵能與分子穩定性的關系：HF、HCl、HBr、HI的鍵能依次 ，說明四種分子的穩定性依次 ，即HF分子很穩定，最 _______分解，HI分子最不穩定， 分解。
吸收863.6kJ的能量
H—F
H—I
減小
減弱
難
易
課堂練習
6、有關碳和硅的共價鍵鍵能如下表所示:
簡要分析和解釋下列有關事實。
(1)比較通常條件下，CH4和SiH4的穩定性強弱:__________________。
(2)硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數量上都遠不如烷烴多，原因是_________________________________________________________________。
(3)SiH4的穩定性小于CH4，硅更易生成氧化物，原因是　　　。
共價鍵 C-C C-H C-O Si-Si Si-H Si-O
348 413 351 226 318 452
CH4比SiH4穩定
C-C鍵和C-H鍵鍵能較大，所形成的烷烴較穩定，而硅烷中Si-Si鍵和Si-H鍵的鍵能較小，易斷裂，導致長鏈硅烷難以生成
C-H鍵的鍵能大于C-O鍵,C-H鍵比C-O鍵穩定,而Si—H的鍵能卻遠小于Si-O鍵,所以Si-H鍵不穩定而傾向于形成穩定性更強的Si-O鍵
課堂練習
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