1、第2课时共价键的键参数与等电子体激趣入题情境呈现在研究分子结构时发现，CO分子与N2分子结构非常相似，它们的分子中价电子总数都是10，键能都较大，物理性质也非常相似，你知道为什么吗？新知预习自主探究一、键参数键能、键长与键角1概念和特点：概念特点键能_气态基态_原子形成1 mol化学键_释放_的最低能量键能越大，键越_稳定_键长形成共价键的两个原子之间的_核间距_键长越短，键能_越大_，键越_稳定_键角分子内两个_共价键_之间的夹角表明共价键有_方向性_，决定分子的_立体结构_2对物质性质的影响；二、等电子体1等电子原理：_原子总数_相同、_价电子总数_相同的分子具有相似的_化学键特征_，它们
2、的许多性质是相近的。2等电子体：满足等电子原理的分子称为等电子体。如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体，它们的许多性质相似。预习自测初试牛刀1反映共价键强弱的物理量是(B)A键能B键能、键长C键能、键长、键角D键长、键角解析：键能可看做是断开共价键所需的能量，键能越大，断开键时所需的能量越多，含该键的分子就越稳定，键长越长键能反而越小，故反映键的强弱的物理量是键能和键长，故选B。2从键长的角度来判断下列共价键中最稳定的是(A)AHFBNHCCHDSH解析：HF、HN、CH、SH，它们都是与氢原子形成的共价键，所以只需要判断其他原子的半径大小，电子层越多半径越大，电子层
3、数相同的原子，原子序数越大半径越小，所以4种原子中F的半径最小，HF核间距最小，共价键最稳定，故选A。3NH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3 mol NH键，拆开1 mol NH3或形成1 mol NH3吸收或放出的能量是1 mol NH键键能的3倍，故选C。4下列说法中能说明BF3分子中的4个
4、原子位于同一平面的是(D)A任意两个BF键间的夹角相等B3个BF键键能相等C3个BF键键长相等D任意两个BF键间的夹角为120解析：键参数中，键能和键长是用于判断共价键稳定性的依据，而键角是判断分子立体构型的依据。3个BF键间的夹角均为120时，正好构成一个以B原子为中心的平面结构，因此4个原子共平面。5根据等电子原理，下列分子或离子与其他选项不属于同一类的是(D)APFBSiOCSODSiH4解析：A、B、C三项为等电子体。四个选项均为5个原子构成的微粒，其中A、B、C三项的价电子总数均为32个，而D项只有8个，故D项不符合。本题考查等电子体的概念，解答时把握两点；原子数相同，价电子总数相等
5、。6下列说法不正确的是(A)A键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂B成键的两原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定C破坏化学键时消耗能量，而形成化学键时释放能量D键能、键长只能定性地分析化学键的强弱解析：键能越大，断开该键所需的能量越多，化学键越牢固，性质越稳定，故A错误；B、C、D均正确。课堂探究疑难解惑知识点一键参数及其应用问题探究_1什么是键能？通常为正值还是负值？键能越大，化学键越稳定吗？2什么是键长？键长越长，物质越稳定吗？3什么是键角？CO2和H2O的键角分别是多少？分子的立体构型是什么形状？探究提示_1提示键能是气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。通常为正值
6、。键能越大，即形成化学键时放出的能量越多，意味着这个化学键越稳定，越不容易被破坏。2提示键长是衡量共价键稳定性的另一个参数，是形成共价键的两个原子之间的核间距。键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。3提示在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。CO2、H2O的键角分别是180、104.5；CO2是直线形分子，水是V形分子。知识总结_1键参数与分子性质的关系分子的键参数与分子的立体构型和分子性质之间的关系可以表示如下：(1)共价键强弱的判断由原子半径和共用电子对数判断。一般来说，形成共价键的两原子半径之和越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如HF、HC
7、l、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，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。由键能判断。共价键的键能越大，表示破坏共价键消耗的能量越多，则共价键越牢固。由键长判断。 共价键键长越短，破坏共价键消耗的能量越多，则共价键越牢固。(2)键长和键角是描述分子立体构型的参数。一般来说，如果知道分子中的键长和键角，这个分子的几何构型就确定了。如NH3分子的HNH键角是107，NH键的键长是101 pm，就可以断定NH3分子是三角锥形分子。如图：2共价键的键能与化学反应热(1)化学反应的实质：化学反应的实质就是反应物分子
8、内旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。(2)化学反应过程有能量变化：(3)反应热(H)与键能的关系：H反应物的键能总和生成物的键能总和注意：H0时，为吸热反应。典例剖析_典例1 关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是(C)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、键能的大小无关解析：键长和键角常被用来描述分子的空间结构，键角是描述分子立体结构的重要参数，A正确；形成共价键的两原子半径之和越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，键长越短，B正确；键能越大，键长越短，共价化合物越稳定，C错误；在原子数
9、超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角，其与分子结构有关，与键长、键能无关，D正确。规律方法指导：(1)键长越短，键能越大，共价键越稳定，共价分子的性质也就越稳定。(2)键长和键角决定分子的立体构型。变式训练_1下列说法中正确的是(D)A分子中键能越大，表示分子拥有的能量越高，共价键越难断裂B分子中键长越长，表示成键原子轨道重叠越大，键越牢固C化学键形成的过程是一个吸收能量的过程D化学键形成的过程是一个放出能量的过程解析：键能越大，表示破坏该键需要的能量越大，并不是分子拥有的能量；键长越长，表示成键的两原子的核间距越长，分子越不稳定；化学键的形成是原子由高能量状态向稳定状态(低能量)转变
10、的过程，所以是一个放热过程。知识点二等电子原理及其应用问题探究_1CO和N2为什么在许多性质上具有相似性？符合什么原理？2什么是等电子体？探究提示_1提示CO和N2具有相等的原子总数、价电子总数，导致它们具有相似的化学结构。符合等电子原理。2提示满足等电子原理的分子称为等电子体。知识总结_1原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。此原理称为等电子原理。满足等电子原理的分子互称为等电子体。提示：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。等电子体原理可以拓展到原子数相同，价电子总数相同的微粒，例如N2与CN互为等电子体。2CO分子和N2分
11、子具有相同的原子总数、相同的价电子数，是等电子体，其性质对比如下：CO分子和N2分子的某些性质分子熔点/沸点/在水中的溶解度(室温)分子的价电子总数CO205.05191.492.3 mL1 07510N2210.00195.811.6 mL946103.常见等电子体类型实例空间构型双原子10价电子的等电子体N2，CO，NO，C，CN直线形三原子16价电子的等电子体CO2，CS2，N2O，NCO，NO，N，NCS，BeCl2(g)直线形三原子18价电子的等电子体NO，O3，SO2V形四原子24价电子的等电子体NO，CO，BO，CS，BF3，SO3(g)平面三角形五原子32价电子的等电子体SiF
12、4，CCl4，BF，SO，PO四个键，正四面体形七原子48价电子的等电子体SF6，PF，SiF，AlF六个键，正八面体形4.等电子原理的应用(1)判断一些简单分子或离子的空间构型。(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。典例剖析_典例2 1919年，美国物理化学家朗缪尔提出等电子原理：原子总数相同、价电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。(1)根据上述原理，仅由第二周期元素的原子构成的共价分子中，互为等电子体的是_N2_和_CO_；_CO2_和_N2O_。(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素原子构成
13、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：(1)仅由第二周期元素原子构成的共价分子中，N2与CO均有10个价电子，CO2与N2O均有16个价电子。(2)依题意，只要原子总数相同，各原子最外层电子数之和也相同，可互称等电子体，NO为三原子，价电子总数为562118，SO2、O3也为三原子，价电子总数为6318。规律方法指导：等电子体的换算方法(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互为等电子体。(2)
14、将粒子中的一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素带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，故可将粒子中的元素原子换成同主族元素原子，如O3和SO2互为等电子体。变式训练_2等电子原理是指两个或两个以上的分子(或离子)，它们的原子数相同，分子(或离子)中价电子数也相同，等电子体具有相似的电子结构、几何构型和性质。(1)C2O和_N2O4_是等电子体，C2O具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn在元素周期表中的位置是_第四周期B族_，外围电子排布图为_。(2)二原子14价电子的等电子体共同特点是物质中都具有共价三键，请举
15、出相应的3个例子_N2、CO、C、CN(任选3个)_(分子或离子)。每个分子或离子中含_1_个键，_2_个键。解析：(1)氮原子比碳原子多一个电子，故N2O4与C2O互为等电子体。(2)一个三键中有一个键和两个键。核心素养专家博客键参数的测定运用衍射谱、光谱等近代物理方法能够测定分子和晶体中原子间的距离、立体构型以及分子中化学键的强度等。一般而言，借助于数学和量子力学方法，可将衍射谱或光谱信息通过简单的计算转换为键参数。例如，利用转动光谱，可以测定异核双原子分子的键长；从双原子分子的振动光谱中，能够分析化学键的相对强度(键能)；利用X射线衍射、电子衍射和中子衍射方法，能够测定晶体中各原子间的相对位置。即时训练_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；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，难发生化学反应的原因是它们的价电子已形成稳定结构；氮气比氧气稳定，是由于N2分子中共价键的键能(946 kJmol1)比O2分子中共价键的键能(497.3 kJmol1)大，在化学反应中更难断裂。
