資源簡介

(共29張PPT)
2.1.2 鍵參數
核心素養目標
1.宏觀辨識與微觀探析：
學生能夠從宏觀物質的性質，諸如穩定性、熔沸點、化學反應活性等現象出發，深入探究其與微觀層面鍵參數（鍵能、鍵長、鍵角）之間的內在聯系。
2.證據推理與模型認知：
基于實驗數據，像對不同分子的鍵能測定數據、利用光譜分析得到的鍵長和鍵角信息等，推理出共價鍵的穩定性、分子的空間結構等特征。構建以鍵參數為基礎的分子結構與性質的認知模型，運用該模型解釋分子的穩定性、反應活性等化學現象。
3.科學態度與社會責任：
培養學生嚴謹認真、實事求是的科學態度，在研究鍵參數的過程中，尊重實驗事實和數據，不隨意篡改和歪曲。
學習重難點
學習重點
1.理解鍵能、鍵長、鍵角的概念。
2.掌握鍵參數對分子性質的影響。
3. 學會運用鍵參數判斷分子的穩定性、空間結構等性質。
學習難點
1.從微觀層面理解鍵參數的形成原因和影響因素。
2.綜合運用鍵參數解釋復雜分子的性質和反應行為。
3.理解鍵參數與分子光譜之間的關系。
新課導入
這幾種分子都是由共價鍵組成的，但是它們的性質卻有很大差別。甲烷比較穩定，乙烯可以發生加成反應，乙炔的反應活性似乎更高。那么是什么決定了這些共價鍵在性質上的不同呢？
這就涉及到我們今天要學習的共價鍵鍵參數啦，通過它們可以幫我們更好地理解這些分子中化學鍵的奧秘。
鍵參數
PART 01
1.鍵長
鍵長是衡量共價鍵強弱的一項重要參數：
一般來說，化學鍵的鍵長愈短，化學鍵就愈強，鍵就愈牢固。
鍵長
簡單來說，鍵長是構成化學鍵的兩個原子的核間距。
但是，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。
1.鍵長
鍵長是影響分子間結構的因素之一。鍵長的數值可以通過晶體X射線衍射實驗進行測定，也可以通過理論計算求得。
②在其他條件相同時,成鍵原子的半徑越小,鍵長越短。
①相同的兩原子形成共價鍵時,單鍵鍵長>雙鍵鍵長>三鍵鍵長。
1.鍵長
鍵長與分子空間結構的關系
比如說，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。
2.鍵能
1×105Pa、298K條件下分解1mol所需能量
H2 436KJ
HCl 431KJ
HI 297KJ
根據表格所給數據，我們發現，在1×105Pa、298K條件下，分解1mol物質所需能量
H2＞HCl＞HI
這說明不同原子對鍵合電子的吸引能力是不同的，因此，破壞共價鍵（共用電子對）所需要的能量也是不同的，意味著：
不同原子之間形成的共價鍵的穩定性不同
2.鍵能
化學鍵的斷裂需要吸收能量。
定義：在298 K、1×105 Pa條件下，斷開1 mol AB(g)分子中的化學鍵，使其分別生成氣態A原子和氣態B原子所吸收的能量稱為A—B鍵的鍵能。
表示方式：EA-B（A和B分別表示成鍵的
兩個原子，可以相同，也可以不同
在相同條件下的同一化學鍵，斷裂時所吸收的能量＝形成時所釋放的能量。
鍵能可通過實驗測定，但更多的卻是靠推算獲得的
2.鍵能
鍵能的應用
判斷共價鍵的穩定性 共價鍵的鍵能越大，共價鍵越難被破壞，共價鍵越牢固
判斷結構相似的分子的穩定性 一般來說，對于結構相似的分子，共價鍵的鍵能越大，分子越穩定。
如鍵能：H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，則分子的穩定性：HF＞HCl＞HBr＞HI
估算化學反應熱效應 根據化學鍵的鍵能數據可計算化學反應的焓變：△H＝反應物中化學鍵鍵能之和—生成物中化學鍵鍵能之和
2.鍵能
甲烷分子中C-H鍵的鍵能一樣大嗎？
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，而平時所講的C-H鍵能是更多分子中的C-H鍵能的平均值。
共價鍵 鍵能（kJ·mol-1）
CH4 → ·CH3 ＋H· 439.3
·CH3 → ·CH2＋H· 442
·CH2 → ·CH ＋H· 442
·CH → ·C· ＋H· 338.6
415
2.鍵能
某些共價鍵的鍵能
鍵 鍵能 （kJ mol-1） 鍵 鍵能 （kJ mol-1） 鍵 鍵能
（kJ mol-1）
H-H 436.0 C-O 315 O=O 497.3
F-F 157 C=O 745 C-H 413.4
Cl-Cl 242.7 N-N 193 O-H 462.8
Br-Br 193.7 N=N 418 N-H 390.8
I-I 152.7 NN 946 H-F 568
C-C 347.7 N-O 176 H-Cl 431.8
C=C 615 N=O 607 H-Br 366
CC 812 O-O 142 H-l 298.7
2.鍵能
結合鍵能和鍵長，你能發現什么？
2.鍵能
根據上表，相同類型的化學鍵：原子半徑越大，鍵長越長，鍵能越小（F除外）
想一想：為什么F—F的鍵長比Cl—Cl的鍵長短，但F—F的鍵能卻比Cl—Cl的鍵能小？
因為氟原子的半徑很小，兩個氟原子在形成共價鍵時，原子核之間的距離很小，排斥力很大，因此F—F的鍵能比Cl—Cl的鍵能小。因為F—F的鍵能小，所以F2的穩定性差，很容易與其他物質反應。
2.鍵能
再看這張表，你還能發現什么？
相同原子形成的化學鍵：鍵長：三鍵>雙鍵>單鍵，鍵長越長，鍵能越小
2.鍵能
（1）乙烯、乙炔比乙烷的原因：雖然鍵長C三C＜C=C＜C—C，鍵能C三C＞C=C＞C—C，但乙烯、乙炔在發生加成反應時，只有π鍵斷裂（π鍵的鍵能一般小于σ鍵的鍵能）。
（2）由于分子中的原子始終處于不斷振動之中，故鍵長只是振動著的原子處于平衡位置時的核間距，這個距離增大或減小，分子的穩定性都將減弱。
2.鍵能
參照教材表2-1-2中的鍵能數據。計算1 mol H2分別與1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸氣)反應生成 2 mol HCl和 2 mol HBr 時，哪一個釋放出的能量更多？如何用計算的結果說明氯化氫分子和溴化氫分子那個更容易發生熱分解生成相應的單質？
解析：對于反應H2(g)＋Cl2(g)==2HCl(g)　
ΔH＝（436.0＋242.7 －2×431.8） kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1。
對于反應H2(g)＋Br2(g) ===2HBr(g)　
ΔH＝（436.0 ＋193.7 －2×366 ）kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1。
通過計算 1 mol H2與 1 mol Cl2反應生成 2 mol HCl時，放出184.9 kJ 的熱量；1 mol H2與 1 mol Br2(蒸氣)反應生成 2 mol HBr時,放出 102.3 kJ 的熱量。說明 2 mol HBr 分解需要吸收的能量比 2 mol HCl低,故HBr更易分解。
2.鍵能
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
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。
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？
　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。
3.鍵角
（1）定義：在多原子分子中，兩個化學鍵的夾角叫作鍵角。
雙原子分子中不存在鍵角
PS：
①多原子分子的鍵角是一定的，表明共價鍵具有方向性。
②鍵角可通過晶體X射線衍射實驗測定。
（2）應用：鍵角常用于描述多原子分子的空間結構。
（3）常見分子中的鍵角：如圖所示，CO2中O=C=O鍵角為108°，所以CO2呈直線形；H2O中H—O—H鍵角為105°，所以H2O呈V形（或角形）；NH3中H—N—H鍵角均為107°，所以NH3呈三角錐形。
分子光譜
PART 02
1.分子光譜
CO分子軌道能級圖
能量
(1)定義：分子從一種能級改變到另一種能級時吸收或發射的光譜。
(2)影響因素：鍵長、鍵角和電荷分布等。
(3)應用：測定和鑒別分子結構。
分子光譜和分子內部的運動密切相關，涉及分子運動方式主要為：①分子的轉動，吸收或發射的光處在遠紅外區或微波區，稱為遠紅外光譜或微波譜；②分子中原子間的振動，通常振動光譜在近紅外區和中紅外區，一般稱為紅外光譜；③分子中電子在不同能級的分子軌道間躍遷，得到紫外一可見光譜。
1.分子光譜
例如，C-C鍵、C=C鍵、C≡C鍵的鍵長依次縮短、鍵能依次加強，化學鍵的伸縮振動頻率升高，在紅外光譜中對應吸收峰值的頻率依次增加。
因此，基于紅外光譜中吸收峰值的頻率可以推測分子中存在的官能團，進而為推測分子結構提供證據。
隨堂訓練
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
隨堂訓練
2、下列描述不正確的是（ ）
A．碳碳鍵鍵長：碳碳單鍵>碳碳雙鍵>碳碳三鍵
B．最高價含氧酸的酸性：H2CO3C．微粒半徑：Li+D．鍵角：BF3>CH4>H2O
C
隨堂訓練
3、共價鍵①N≡N　②H—F　③H—O　④N—H　⑤P—H中,鍵能由大到小的順序正確的是(　 　)
A.①②③④⑤　　　　 B.⑤④③②①
C.①⑤④③② D.②③④⑤①
A
隨堂訓練
4、關于鍵能、鍵長和鍵角，下列說法中不正確的是(　　)
A．鍵能可用于估算反應熱
B．鍵長的長短與成鍵原子的半徑和成鍵數目有關
C．一般情況下，鍵長越長，鍵能越大，共價化合物越穩定
D．鍵角的大小與鍵長的長短、鍵能的大小無關
C
隨堂訓練
5、氰氣的化學式為(CN)2，結構式為N≡C－C≡N，性質與鹵素相似。下列說法正確的是
A．不和氫氧化鈉溶液發生反應
B．分子中N≡C的鍵長大于C－C的鍵長
C．分子中含有兩個σ鍵和四個π鍵
D．分子中既有極性鍵又有非極性鍵
D
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