1、第二课时共价键的键参数等电子原理学习目标1.通过数据认识键能、键长、键角等键参数的概念，树立数据观。2能利用键能、键长、键角三个键参数推断某些简单分子的性质。3了解等电子原理及其常见应用。一、键参数1键能(1)概念：键能是气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。键能取正值，单位kJmol1。(2)意义：键能是衡量共价键稳定性的重要参数。键能越大，形成化学键时放出的能量越多，意味着这个化学键越稳定，越不容易被打断。2键长(1)概念：键长是指形成共价键的两个原子之间的核间距。(2)意义：键长是衡量共价键稳定性的另一个重要的参数，共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。3键角(1)
2、概念：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。(2)常见分子中共价键的键角CO2分子键角为180，结构式为O=C=O，H2O分子中HOH键角为105，是一种角(或V)形分子。BF3分子中键角为120，其为平面正三角形分子。白磷(P4)分子的键角为60，其为正四面体形分子。(3)键角是描述分子立体结构的重要参数。多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。二、等电子原理具有相同的原子总数和价电子总数的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相似的。此原理称为等电子原理。满足等电子原理的分子称为等电子体。知识点一键参数与分子性质1一般来讲，形成共价键的两原子半径之和越小，共用电子对
3、数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度HFHClHBrHI，因此，稳定性HFHClHBrHI。2键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。3键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键角是描述分子立体结构的参数。一般来说，如果知道分子中的键长和键角，这个分子的空间结构就确定了。如NH3分子的HNH键角是107，NH键的键长是1011012 m，就可以断定NH3分子是三角锥形分子，如上图。4FF键键长短，键能小的解释：F原子的半径很小，因此其键长短，而由于键长短，两F原子形成共价键时
4、，原子核之间的距离很近，排斥力很大，因此键能小，F2的稳定性差，很容易与其他物质反应。(1)通过键长、键角可以判断分子的立体构型。,(2)键长不等于成键两原子半径的和，而是小于其半径的和。,(3)键能与键长反映键的强弱程度，键长和键角用来描述分子的立体结构。,(4)有机物分子中碳原子与碳原子形成的共价键的键长规律如下：CCC=CCC。1.熟记六种常见物质类型。【点拨】180直线形105V形107三角锥形10928正四面体形120平面三角形60正四面体形2如何理解反应热(H)与键能的关系？【点拨】H反应物的键能总和生成物的键能总和，其中，H0时，为吸热反应。例如，1 mol H2和1 mol C
5、l2反应生成2 mol HCl的反应热(H)的计算。已知EHH436 kJmol1，EClCl243 kJmol1，EHCl432 kJmol1，则HEHHEClCl2EHCl436 kJmol1243 kJmol12432 kJmol1185 kJmol1ZYX。该规律性是()A.成键时电子数越多，键能越大B键长越长，键能越小C成键所用的电子数越少，键能越大D成键时电子对越偏移，键能越大【提示】首先明确：键长越长键能越小；共价键的本质是自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对，原子轨道发生重叠。其次注意：利用题中提供的信息，去伪存真找到正确的规律是学习中应着力训练的能力。【解析】电子数由多到少
6、的顺序为：OOO2O，键能大小顺序为WZYX，A项错误；这些微粒都是O成键，无偏移，D项错误；关于C项，对于这些微粒在成键时所用电子情况，题中无信息，已有的知识中也没有，说明这不是本题考查的知识点。【答案】B(多选)关于键长、键能和键角，下列说法中不正确的是(CE)A键角是描述分子立体结构的重要参数B键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关C键能越大，键长越长，共价化合物越稳定D键角的大小与键长、键能的大小无关EC=C键的键能等于CC键键能的2倍F因为HO键的键能小于HF键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强解析：键角是描述分子立体结构的重要参数，如H2O分子中2个HO键的键角为10
7、5，故H2O为V形(角形)分子，A正确；键长的大小与成键原子的半径有关，如Cl原子的半径小于I原子的半径，所以ClCl键的键长小于II键的键长。此外，键长还和成键数目有关，如乙烯分子中C=C键的键长比乙炔分子中CC键的键长要长，B正确；键能越大，键长越短，共价键越强，共价化合物越稳定，C错误；键角的大小取决于成键原子轨道的夹角，与键长、键能无关，D正确；C=C键的键能为615 kJ/mol，CC键的键能为347.7 kJ/mol，二者并不是2倍的关系，E错误；HO键的键能为462.8 kJ/mol，HF键的键能为568 kJ/mol，HO键的键能小于HF键的键能，意味着形成这些键时放出的能量依
8、次增大，化学键越来越稳定，因此O2、F2跟H2反应的能力依次增强，F正确。故选CE。知识点二等电子原理的应用1应用：等电子体的许多性质是相近的，空间构型是相同的。利用等电子体可以：(1)判断一些简单分子或离子的立体构型；(2)利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；(3)利用等电子原理针对某物质找等电子体。2常见等电子体(1)等电子体的价电子总数相同，而组成原子的核外电子总数不一定相同，如CO2和CS2。(2)可将等电子原理扩大到离子，应用更为广泛。(3)应用等电子原理的前提是原子总数必须相同，其次是价电子总数相同。对主族元素来说，必须是最外层电子数相同而不是总电子数相同，如CO2和CS2是等
9、电子体，而CH4和NH3不是等电子体。如何判断等电子体？【点拨】要互为等电子体，就是要求粒子中原子总数和各原子价电子总数均相等，其解决方法通常为：1将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n1,2等)的原子，如N2与CO、N和CNO均互为等电子体。2将粒子中一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素的带n个单位电荷的阳离子(或阴离子)，如N2O和N互为等电子体。3同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中原子换成同主族元素原子，如O3和SO2互为等电子体。【例2】由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相
10、近。根据上述原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是()ASO2与O3BCO2与NO2CCS2与NO2 DPCl3与BF3【提示】本题抓住题目中所给的关系“等电子体”信息，原子数相同，价电子总数相同即可顺利求解。【解析】由题中信息可知，只要算出分子中各原子最外层电子数之和即可判断。B的最外层电子数为3；C的最外层电子数为4；N、P的最外层电子数为5；O、S的最外层电子数为6。【答案】A等电子原理：原子数相同、最外层电子总数相同的分子互称为等电子体。等电子体的结构、物理性质均相似。(1)根据以上原理，仅由第二周期元素组成的共价化合物分子中，互为等电子体的是N2和CO；CO2和N2O。(2)此后，等
11、电子原理又有发展。例如：由短周期元素组成的粒子，只要其原子总数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有：SO2、O3。解析：给定分子或离子写等电子体时，应依据原子和价电子数分别相等的原则写出。第二周期元素中，B、C、N、O、F等可形成共价型分子，如N2与CO互为等电子体，在此基础上增加同种元素的原子可得其他的等电子体，如CO2和N2O。1NH键键能的含义是(C)A由N和H形成1 mol NH3所放出的能量B把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的热量C拆开约6.021023个NH键所吸收的热量D形
12、成1个NH键所放出的热量解析：NH键的键能是指形成1 mol NH键放出的能量或拆开1 mol NH键所吸收的能量，不是指形成1个NH键释放的能量。1 mol NH3中含有3 mol NH键，拆开1 mol NH3或形成1 mol NH3吸收或放出的能量应是1 mol NH键键能的3倍。2在白磷(P4)分子中，4个P原子分别处在正四面体的四个顶点，结合有关P原子的成键特点，下列有关白磷的说法正确的是(C)A白磷分子的键角为10928B分子中共有4对共用电子对C白磷分子的键角为60D分子中有6对孤电子对解析：白磷的空间结构为，键角为60，分子中共有6对共用电子对，有4对孤电子对。3下列说法正确的
13、是(D)A键能越大，表示该分子越容易受热分解B共价键都具有方向性C在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长DHCl的键能为431.8 kJmol1，HBr的键能为366 kJmol1，说明HCl比HBr分子稳定解析：键能越大，分子越稳定，A项错，D项正确。HH键没有方向性，B项错。形成共价键的两个原子之间的核间距叫做键长，C项错。4能够用键能的大小作为主要依据来解释的是(D)A常温常压下，氯气呈气态，而溴单质呈液态B硝酸是挥发性酸，而硫酸、磷酸是不挥发性酸C稀有气体一般难以发生化学反应D空气中氮气的化学性质比氧气稳定解析：共价分子构成物质的状态取决于分子间作用力的大小，与分子内共价键的键能无关；
14、物质的挥发性与分子内键能的大小无关；稀有气体是单原子分子，无化学键，难于发生化学反应的原因是它们已形成稳定结构；氮气比氧气稳定是由于N2分子中形成的共价键键能比O2分子中共价键键能大，在化学反应中更难以断裂。5下表是一些键能数据/(kJmol1)：由上表中数据能否得出这样的结论：(1)半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)。不能(填“能”或“不能”)。(2)非金属性越强的原子形成的共价键越牢固。不能(填“能”或“不能”)。(3)能否从数据中找出一些规律，请写出一条：能，同主族元素与相同原子结合形成共价键时，原子半径越小，共价键越强。(4)试预测CBr键的键能范围：218_kJmol1C
15、Br键键能SSi。(2)C2O和N2O4是等电子体，C2O离子具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是第四周期B族，外围电子排布式为3d54s2。(3)两原子14个电子的等电子体的共同特点是物质中都具有共价三键，请举出相应的3个例子：N2、CO、CN(分子或离子)。每个分子或离子中含1个键，2个键。解析：(1)三种粒子均为四原子24价电子微粒，属于等电子体。(2)寻找C2O的等电子体，首先想到将C替换为N，然后凑足价电子总数，此微粒可以是N2O4。(3)两原子14个电子的微粒首先应想到N2，然后以N2为基础，尝试替换为C原子和O原子，使价电子总数相等即可。