第二章分子結構與性質第一節(jié)共價鍵

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目標第2課時共價鍵的鍵參數(shù)PART01PART02PART03通過認識共價鍵的鍵能、鍵長和鍵角,從微觀角度模型化解釋分子的空間結構。結合共價鍵的鍵長、鍵能和鍵角等數(shù)據(jù),理解分子的性質與鍵參數(shù)的關系,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知的核心素養(yǎng)。掌握用共價鍵的強弱解釋物質穩(wěn)定性的方法。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】共價鍵的三個鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角氣態(tài)分子中1mol化學鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量，kJ?mol-11.鍵能二、鍵參數(shù)

(1)概念：共價鍵的強弱可用鍵能來衡量。鍵能是指氣態(tài)分子中1mol化學鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量;鍵能通常是298.15K101kPa條件下的標準值。鍵能可通過實驗測定，更多的卻是推算獲得的。例如，斷開CH4中的4個C一H所需能量并不相等，因此，CH4中的C一H鍵能只是平均值，而表2-1中的C-H鍵能是更多分子中的C-H鍵能的平均值。例如:斷開1molN≡N鍵吸收的最低能量為946kJ，形成lmolN≡N鍵釋放的最低能量為946kJ，這些能量就是相應化學鍵的鍵能，通常取正值。(2)鍵能規(guī)律：：1.鍵能二、鍵參數(shù)

①相同原子間的鍵能：

碳碳鍵：σ鍵鍵能＞π鍵鍵能

氮氮鍵：σ鍵鍵能＜π鍵鍵能（特例：氮氣中π鍵比σ鍵穩(wěn)定）C-H＜O-H＜F-HN-H反常如鍵能：

Cl-Cl>Br-Br>I-I

F-F反常②不同原子間的鍵能：一般成鍵原子半徑越大，鍵能越小。單鍵＜雙鍵＜三鍵思考：碳碳雙鍵鍵能不等于碳碳單鍵鍵能的兩倍，碳碳叁鍵不等于碳碳單鍵的三倍，說明了什么？思考：氮氮雙鍵鍵能不等于氮氮單鍵鍵能的兩倍，氮氮叁鍵不等于氮氮單鍵的三倍，說明了什么？1.鍵能二、鍵參數(shù)

(3)應用：①判斷共價鍵的穩(wěn)定性（鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定）從鍵能的定義可知，破壞1mol化學鍵所需能量越多，即共價鍵的鍵能越大，則共價鍵越穩(wěn)定。②判斷分子的穩(wěn)定性（結構相似的分子中，鍵能越大，分子越穩(wěn)定）【例1】

鍵能：H-FH-ClH-BrH-I

穩(wěn)定性：HFHClHBrHI

＞＞＞＞＞＞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

/ΔH

=（斷-成）同一化學鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量與氣態(tài)原子結合形成化學鍵所釋放的能量在數(shù)值上是相等的，故根據(jù)化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)可計算化學反應的反應熱

。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)生加成反應而乙烯和乙炔容易發(fā)生加成反應？二、鍵參數(shù)1.鍵能

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，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。④通過鍵能判斷物質的反應活性。鍵長是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。

鍵長是衡量共價鍵穩(wěn)定性的另一個參數(shù).Cl2中Cl-Cl鍵長二、鍵參數(shù)2.鍵長

(1)概念：(3)鍵長大?。浩っ譸m（1pm=10-12m=10-10cm）(2)單位：原子半徑決定化學鍵的鍵長，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:表2-2某些共價鍵的鍵長二、鍵參數(shù)2.鍵長

(4)鍵長與鍵能的關系：解釋：對于相同的兩原子形成的共價鍵而言，當兩個原子間形成雙鍵、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。鍵長越短，鍵能越大，由該鍵形成的分子越穩(wěn)定。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pmF-F157141H-F56892Cl-Cl242.7198H-Cl431.8127Br-Br193.7228H-Br366142I-I152.7267H-I298.7161C-C347.7154C≡C812120C=C615133F-F不符合“鍵長越短，鍵能越大”的規(guī)律，為什么？【思考與討論】二、鍵參數(shù)2.鍵長

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）思考：為什么F-F的鍵長比Cl-Cl的鍵長短，但鍵能卻比Cl-Cl的鍵能?。挎I長特例：如F-F鍵（比Cl-Cl鍵?。ǚ闯＃倥袛喙矁r鍵的穩(wěn)定性鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定。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。(5)鍵長的應用二、鍵參數(shù)2.鍵長

思考與討論P38由計算結果可知：生成2molHCl比生成2molHBr釋放的能量多。生成的HBr分子中H-Br的鍵能比HCl分子中H-Cl的鍵能小，說明H-Br比H-Cl容易斷裂，所以HBr分子更容易發(fā)生熱分解生成相應的單質。二、鍵參數(shù)(1)試利用表2-1數(shù)據(jù)進行計算，1molH2分別跟1molCl2、1molBr2（蒸氣）反應，分別生成2molHCl和2molHBr分子，哪個反應放出的能量更多？如何用計算結果說明氯化氫和溴化氫哪個更容易發(fā)生熱分解生成相應的單質？思考與討論化學鍵N≡NO=OF－F鍵能946kJ/mol497.3kJ/mol157kJ/mol化學鍵N－HO－HF－H鍵能390.8kJ/mol462.8kJ/mol568kJ/mol（2)N2、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)二、鍵參數(shù)提示：從表2-1的數(shù)據(jù)可知，N-H、O-H與H-F的鍵能依次增大，意味著形成這些鍵時放出的能量依次增大，化學鍵越來越穩(wěn)定。所以N2、O2、F2與H2的反應能力依次增強。(3)通過上述例子，你認為鍵長、鍵能對分子的化學性質有什么影響？思考與討論二、鍵參數(shù)1.鍵能

鍵長越短、鍵能越大，則化學鍵越穩(wěn)定，分子的化學性質越不活潑。反之鍵長越長、鍵能越小，則化學鍵越不穩(wěn)定，分子的化學性質越活潑。【思考與討論】2、再結合課本P37表2-1的數(shù)據(jù)，F(xiàn)-F鍵、Cl-Cl鍵的鍵能大小，討論鍵能與鍵長的關系。3、已知CH4是正四面體結構，CH3Cl是不是也是四面體結構？為什么？1、查看課本P38表2-2的數(shù)據(jù)，C-C、C=C、C≡C的鍵長是否相同？有什么規(guī)律？4、C和Ge是同族元素，為什么C原子間可形成雙鍵、三鍵，但Ge原子間難形成雙鍵或三鍵。

二、鍵參數(shù)2.鍵長

【思考與討論】2、再結合課本P37表2-1的數(shù)據(jù)，F(xiàn)-F鍵、Cl-Cl鍵的鍵能大小，討論鍵能與鍵長的關系.3、已知CH4是正四面體結構，CH3Cl是不是也是四面體結構？為什么？1、查看課本P38表2-2的數(shù)據(jù)，C-C、C=C、C≡C的鍵長是否相同？有什么規(guī)律？4、C和Ge是同族元素，為什么C原子間可形成雙鍵、三鍵，但Ge原子間難形成雙鍵或三鍵.

不同就相同原子形成的共價鍵：單鍵鍵長＞雙鍵鍵長＞三鍵鍵長一般而言，共價鍵鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定CH3Cl分子不是正四面體形，C-H、C-Cl鍵的鍵長不相等Ge原子半徑大，原子間形成的σ鍵鍵長較長，p軌道“肩并肩”重疊程度很小或幾乎不能重疊，難以形成π鍵.二、鍵參數(shù)2.鍵長

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)？CO2H2O直線形V形(角形)二、鍵參數(shù)3.鍵角

在多原子分子中，兩個相鄰化學鍵之間的夾角。二、鍵參數(shù)3.鍵角

(1)概念：鍵長和鍵角的數(shù)值可通過晶體的X射線衍射實驗獲得。

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

。

（2）意義：—鍵角決定分子的空間構型鍵長和鍵角決定分子的空間結構。常見分子中的鍵角與分子空間結構?；瘜W式結構式鍵角空間結構CO2180°直線型H2O105°V型NH3107°三角錐形BF3120°平面三角形CH4109°28′正四面體型(3)鍵角的應用：二、鍵參數(shù)3.鍵角

思考與討論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？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′。二、鍵參數(shù)3.鍵角

歸納總結返回共價鍵穩(wěn)定性強弱的判斷方法(1)根據(jù)原子半徑和共用電子對數(shù)目判斷：成鍵原子的原子半徑越小，共用電子對數(shù)越多，共價鍵越牢固，含有該共價鍵的分子越穩(wěn)定。(2)根據(jù)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(jù)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。二、鍵參數(shù)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)決定決定二、鍵參數(shù)小結從表中可以看出，CO分子與N2分子在許多性質上十分相似。這些相似性，可以歸結為它們具有相等的價電子總數(shù)，導致它們具有相似的性質。CO和N2的某些性質分子熔點/℃水中溶解度(室溫)分子解離能(kJ/mol)分子的價電子總數(shù)CO-205.052.3

mL10N2沸點/℃-210.00-190.49-195.811.6

mL107594610三、等電子體思考：為何CO和N2的各性質如此相似？

等電子體具有相似的化學鍵特征，它們的結構相近，物理性質相似。

原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的分子（或離子）互為等電子體。①預測分子或離子的立體構型（如已知SO2的空間構型是V形，則可以判斷NO2－、O3也是V形）②利用等電子體在性質上的相似性制造新材料；③利用等電子原理針對某物質找等電子體。（3）應用：：如N2與CO、O3與SO2、N2O與CO2、CH4與NH4+等。1.等電子體

三、等電子體(1)概念：(2）等電子體特征：(4)等電子體的推斷確定方法:根據(jù)等電子原理的定義和條件判斷——二同(等)

借助周期表知識進行等電子體的判定①同主族變換，如CO2與CS2、CF4與CCl4的等電子體。②左右移位補償，如N2與CO，CO32－、NO3－與SO3是等電子體。如果是陰離子，判斷價電子總數(shù)時應用各原子價電子數(shù)之和加上陰離子所帶的電荷數(shù)；（例：CO32－價電子總數(shù)為24）如果是陽離子，判斷價電子總數(shù)時應用各原子價電子數(shù)之和減去陽離子所帶的電荷數(shù)。（例：NH4＋價電子總數(shù)為8）1.等電子體

三、等電子體（5）一些常見的等電子體：1.等電子體

三、等電子體等電子體類型實例空間構型2原子10e－的等電子體N2、CO、CN－、C22－、NO+直線形3原子16e－的等電子體CO2、CS2、N2O、CNO－、N3－、NO2+、SCN－、BeCI2直線形3原子18e－的等電子體NO2－、O3、SO2V形4原子24e－的等電子體NO3－、CO32－、BF3、SO3(g)、BO33－、CS32－平面三角形5原子8e－的等電子體CH4、NH4+、SiH4正四面體形5原子32e－的等電子體SiF4、CCI4、SO42-、PO43-正四面體形練習1.可以反映共價鍵強弱的物理量是(

)

A.鍵能

B.鍵能、鍵長

C.鍵能、鍵長、鍵角

D.鍵長、鍵角2.從鍵長的角度判斷，下列共價鍵中最穩(wěn)定的是(

)

A.H—F

B.N—HC.C—H

D.S—HBA二、鍵參數(shù)練習3.二氯化二硫(S2Cl2)，非平面結構，常溫下是一種黃紅色液體，有刺激性惡臭，熔點：－80℃，沸點：137.1℃。下列對于二氯化二硫敘述正確的是（

）A.二氯化二硫的電子式為B.分子中既有極性鍵又有非極性鍵C.分子