1、第2课时共价键的键参数学业要求素养对接知道键能、键长、键角等键参数的概念，能用键参数说明简单分子的某些性质。微观探析：用键参数说明简单分子的某些性质。知 识 梳 理1. 键参数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. 键参数对物质性质的影响【自主思考】1.试从键长和键能的角度分析卤素氢化物稳定性逐渐减弱的原因。提示卤素原子从F到I原子半径逐渐增大，分别与H原子形成共价键时，按HF、HCl、HBr、HI，键长逐渐增长
2、，键能逐渐减小，故分子的稳定性逐渐减弱。2.是否原子半径越小、键长越短，键能越大，分子就越稳定？提示不一定，电负性大的双原子分子，键长较短的键能不一定大。如F2中氟原子的半径很小，因此键长比较短，而两个氟原子形成共价键时，核间距离很小，排斥力很大，即其键能不大，因此F2的稳定性差。 自 我 检 测1.判断正误，正确的打“”；错误的打“”。(1)键长越短，键能一定越大。()(2)等电子体并不都是电中性的。()(3)双原子分子中化学键键能越大，分子越牢固。()(4)双原子分子中化学键键长越长，分子越牢固。()(5)双原子分子中化学键键角越大，分子越牢固。()(6)同一分子中，键与键的原子轨道重叠程
3、度一样多，只是重叠的方向不同。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是()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.键角的大小与键能的大小无关解析键长越短，键能越大，共价键越稳定。答案C3.HBr气体的热分解温度比HI气体的热分解温度高的原因是()A.HBr分子中的键长比HI分子中的键长短，键能大B.HBr分子中的键长比HI分子中的键长长，键能小C.HBr的相对分子质量比HI的相对分子质量小D.HBr分子间作用力比HI分子间作用力大解析HBr和HI均是共价化合物，含
4、有共价键。由于HBr分子中的键长比HI分子中的键长短，键能大，破坏共价键消耗的能量多，所以HBr气体的热分解温度比HI气体的热分解温度高。答案A学习任务共价键参数与分子的性质【合作交流】键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，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的键长是101 pm，就可以断定NH3分子是三角锥形分子，如图1.根据元素周期律可知NH3的稳定性强于PH3，你能利用键参数加以解释吗？提示键长：NHPH，键能：NHPH，因此NH3更稳定。2.N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强，从
5、键能的角度应如何理解这一化学事实？提示由教材表21中键能的数值可知：HFHOHN，而键长：HFHOHN，说明分子的稳定性：HFH2ONH3，所以N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。3.一般来说，键长越短，键能越大。但为什么FF键键长短，键能小？提示氟原子的半径很小，因此其键长短，而由于键长短，两个氟原子形成共价键时，原子核之间的距离很近，排斥力很大，因此键能不大，F2的稳定性差，很容易与其他物质反应。【点拨提升】1.共价键参数的应用(1)键能的应用表示共价键的强弱键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定。判断分子的稳定性结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。判断化学反
6、应的能量变化在化学反应中，旧化学键断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，因此反应焓变与键能的关系为H反应物键能总和生成物键能总和，H0时，为放热反应；H0时，为吸热反应。(2)键长的应用一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子越稳定。键长的比较方法a.根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。b.根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长双键键长三键键长。(3)键角的应用键长和键角决定分子的空间构型常见分子的键角与分子空间构型化学式结构式键角空间构型CO2180直线形NH3107三角锥形H2O105V形BF3120平面三角形CH410928正四面体
7、形2.共价键强弱的判断(1)由原子半径和共用电子对数判断：成键原子的原子半径越小，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。(2)由键能判断：共价键的键能越大，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。(3)由键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。(4)由电负性判断：元素的电负性越大，该元素的原子对共用电子对的吸引力越大，形成的共价键越稳定。特别提醒由分子构成的物质，其熔、沸点与共价键的键能和键长无关。而分子的稳定性，由键长和键能共同决定。【例1】下列说法不正确的是()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
8、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。答案A(1)通过键长、键角可以判断分子的几何构型及多原子分子的极性，一般呈中心对称的分子为非极性分子。(2)键长不是成键两原子半径的和，而是小于其半径和。【变式训练】1.三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子空间构型理由的叙述，正确的是()A.PCl3分子中PCl三个共价键的键长、键角都相等B.PCl3分子中PCl三个共价键键能、键角均相等C.PCl3分子中的PC
9、l键属于极性共价键D.PCl3分子中PCl键的三个键角都是100.1 ，键长相等解析PCl3分子是由PCl极性键构成的极性分子，其结构类似于NH3。答案D2.下列有关化学键知识的比较肯定错误的是()A.键能：CNC=NCNB.键长：IIBrBrClClC.分子中的键角：H2OCO2D.相同元素原子间形成的共价键键能：键键解析C、N原子间形成的化学键，三键键能最大，单键键能最小，A正确；原子半径：IBrCl，则键长：IIBrBrClCl，B正确；H2O分子中键角是105，CO2分子中键角是180，C错误；相同元素原子之间形成的键的键能比键的大，D正确。答案C3.能够用键能的大小作为主要依据来解释
10、的是()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。答案D4.能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是()A.任意两个键的夹角为120B.BF键是非极
11、性共价键C.三个BF键的键能相同D.三个BF键的键长相等解析本题考查共价键键参数的运用。当键角为120时，BF3的空间构型为平面三角形，故分子中四个原子共面。答案A分层训练基础练1.下列说法正确的是()A.分子的结构是由键角决定的B.共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定C.CF4、CCl4、CBr4、CI4中CX(X=F、Cl、Br、I)键的键长、键角均相等D.H2O分子中两个OH键的键角为180解析分子的结构是由键参数键角、键长决定的，A项错误；由于F、Cl、Br、I的原子半径不同，故CX(X=F、Cl、Br、I)键的键长不相等，C项错误；H2O分子中两个OH键的键角为10
12、5，D项错误。答案B2.根据键的成键特征判断C=C的键能与CC键能的数量关系()A.双键的键能等于单键的键能的2倍B.双键的键能大于单键的键能的2倍C.双键的键能小于单键的键能的2倍D.无法确定解析由于键的键能比键键能小，双键中有一个键和一个键，所以双键的键能小于单键的键能的2倍。答案C3.下列事实不能用键能的大小来解释的是()A.氮元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定B.稀有气体一般难发生反应C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱D.HF比H2O稳定解析由于N2分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，没有化学键；卤族元
13、素从F到I，原子半径逐渐增大，其氢化物中化学键的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性HFHClHBrHI；由于HF键的键能大于HO键，所以稳定性HFH2O。答案B4.下列有关共价键的键参数的说法不正确的是()A.CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小D.分子中共价键的键能越大，分子的熔、沸点越高解析三者的键角分别为10928、120、180，依次增大，A选项正确。因为F、Cl、Br的原子半径依次增大，故与H形成共价键的键长依次增长，B选项正确。O、S、Se的原子半径依次增大，故与H形成共价键的键
14、长依次增长，键能依次减小，C选项正确。分子的熔、沸点与分子间作用力有关，与共价键的键能无关，D选项错误。答案D5.下列有关性质的比较中，正确的是()A.微粒半径：O2FNaLiB.第一电离能：HeNeArC.分子中的键角：CH4H2OCO2D.共价键的键能：CCC=CCC解析Li的电子层数最少，所以离子半径最小，其余三种离子的电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，所以O2FNaLi，A错误；稀有气体元素的第一电离能随电子层数的增多而减小，所以HeNeAr，B错误；甲烷分子为正四面体形，键角是10928，水为V形分子，键角是105，二氧化碳为直线形分子，键角为180，所以二氧化碳分子中的键
15、角最大，C错误；键长：CCC=CCC，所以键能：CCC=CCC，D正确。答案D6.从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据如下表：OO键数据OOO2O键长/1012m149128121112键能/kJmol1xyz494w628其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为wzyx。该规律性是()A.成键时电子数越多，键能越大B.键长越短，键能越大C.成键所用的电子数越少，键能越小D.成键时电子对越偏移，键能越大解析观察表中数据发现，O2与O的键能大者键长短，据此可得O中OO键的键长比O中的长，所以键能要小。按键长由短到长的顺序为(OO键)OO2Ozyx。答案B7.N2
16、的分子结构可以表示为，CO的分子结构可以表示为，其中椭圆框表示键，下列说法中不正确的是()A.N2分子与CO分子中都含有三键B.N2分子与CO分子中的键并不完全相同C.N2与CO键能不同D.N2与CO的化学性质相同解析从题图可以看出，N2分子与CO分子中均含有1个键和2个键，所以二者都含有三键，A项正确。N2分子中的2个键是由每个N原子各提供2个p电子以“肩并肩”的方式重叠形成的，而CO分子中的2个键，其中1个键，成键电子完全由氧原子提供，B项正确。由于不同元素形成的三键，键能不同，C项正确、D项错误。答案D8.下表为元素周期表前4周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确
17、的是()A.W、R元素单质分子内都存在非极性键B.X、Z元素都能形成双原子分子C.键长WHWHD.键长XHWH，键能XHY，故键长WHYH，电负性WWH，C错误；原子半径WX，故键长WHXH，键长越短，键能越大，故键能WHXH，D错误。答案B9.已知氢分子的形成过程示意图如图所示，请据图回答问题。(1)HH键的键长为_，中，体系能量由高到低的顺序是_。(2)下列说法中正确的是_(填字母)。A.氢分子中含有一个键B.由到，电子在核间出现的概率增大C.由到，必须消耗外界的能量D.氢分子中含有一个极性共价键.几种常见化学键的键能如下表所示。化学键SiOHOO=OSiSiSiC键能/(kJmol1)4
18、52462.8497.3226X请回答下列问题：(1)试比较SiSi键与SiC键的键能大小：X_(填“”“”或“”)226 kJmol1。(2)H2被认为是21世纪人类最理想的燃料，而又有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”等观点。试计算每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为_；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为_(已知1 mol Si中含有2 mol SiSi键，1 mol SiO2中含有4 mol SiO键)。解析.(1)可以直接从题图中读出有关数据，HH键的键长为74 pm；体系能量由高到低的顺序是。(2)氢分子中含有一个键，A项错误；核间距逐渐减小时，两个氢原子的原子轨道会相
19、互重叠，导致电子在核间出现的概率增大，B项正确；已经达到稳定状态，当改变构成氢分子的两个氢原子的核间距时，必须消耗外界的能量，C项正确；氢分子中含有一个非极性共价键，D项错误。.(1)SiSi键的键长比SiC键的键长长，SiSi键的键能比SiC键的键能小。(2)由题图可知HH键的键能为436 kJmol1，每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为1 000 g2 gmol1(462.8 kJmol12436 kJmol1497.3 kJmol1)120 475 kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为452 kJmol14 mol497.3 kJmol11 mol226 kJmol12 mol8
20、58.7 kJ。答案.(1)74 pm(2)BC.(1)(2)120 475 kJ858.7 kJ10.已知某些共价键的键能、键长数据如表所示：共价键键能/(kJmol1)键长/pmClCl242.7198BrBr193.7228II152.7267HF568HCl431.8HBr366HI298.7HO462.896CC347.7154C=C615133CC812120CH413.4109NH390.8101N=O607OO142O=O497.3(1)下列推断正确的是_(填字母，下同)。A.稳定性：HFHClHBrHIB.氧化性：I2Br2Cl2C.沸点：H2ONH3D.还原性：HIHBrH
21、ClHF(2)下列有关推断正确的是_。A.同种元素原子形成的共价键的稳定性：三键双键单键B.同种元素原子形成的双键的键能一定小于单键的2倍C.键长越短，键能一定越大(3)在HX(XF、Cl、Br、I)分子中，键长最短的是_，最长的是_；OO键的键长_(填“大于”“小于”或“等于”)O=O键的键长。解析(1)根据表中数据知，同主族元素从上至下气态氢化物的键能逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；H2O在常温下为液态，NH3在常温下为气态，则H2O的沸点比NH3的高，C项正确；还原性与失电子能力有关，还原性：H
22、IHBrHClHF，D项正确。(2)键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，由表中碳碳键的数据知A项正确；由OO键、O=O键的键能知，B项错误；CH键的键长大于NH键的键长，但是NH键的键能反而较小，C项错误。答案(1)ACD(2)A(3)HFHI大于素养练11.氮是地球上极为丰富的元素。(1)Li3N中氮元素以N3存在，基态N3的电子排布式为_。(2)NN键的键能为946 kJmol1，NN键的键能为193 kJmol1，说明N2中的_键比_键稳定(填“”或“”)。(3)(CH3)3NH和AlCl可形成离子液体。离子液体由阴、阳离子组成，熔点低于100 ，其挥发性一般比有机溶剂小。两种离子中均
23、存在_键。(4)X中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，则X的元素符号是_，基态原子电子排布式为_。解析(1)基态N3的核外电子数是10，根据核外电子排布规律可知其电子排布式为：1s22s22p6。(2)根据题给数据可知，NN 键的键能为193 kJmol1，NN键的键能为946 kJmol1，其中包含一个键和两个键，则键的平均键能是(946193) kJmol1/2376.5 kJmol1，键能越大，化学键越稳定，由数据可以判断N2中的键比键稳定。(3)阴、阳离子均为原子团，是由原子间通过共价键形成的。(4)已知X中所有电子正好充满K(2个)、L(8个)、M(18个)三个电子层，则其电子总
24、数为28，故X原子的核外电子数是29，所以X的核电荷数是29，为铜元素。答案(1)1s22s22p6(2)(3)共价(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s112.已知某些共价键的键能，如下表，试回答下列问题：共价键键能/kJmol1共价键键能/kJmol1HH436OH462.8ClCl242.7NN946CH413.4HCl431.8(1)HH键的键能为什么比ClCl键的键能大？(2)已知H2O在2 000 时有5%的分子分解，而CH4在1 000 时可能完全分解为C和H2，试解释其中的原因。_(3)试解释氮气为什么能在空气中稳定存在。_解析解答本题可根据键
25、参数与分子性质的关系分析：共价键的键长越短，键能越大，共价键越稳定。答案(1)H原子的半径比Cl原子的半径小，故HH键的键长比ClCl键的键长短，HH键的键能比ClCl键的键能大。(2)HO键的键能比HC键的键能大，故H2O比CH4稳定。(3)N2分子中存在氮氮三键，键能大，结构稳定，故氮气能在空气中稳定存在。13.碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：化学键CCCHCOSiSiSiHSiO键能/kJmol1356413336226318452回答下列问题：(1)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是_。(2)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是_。答案(1)CC键和CH键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中SiSi键和SiH键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成(2)CH键的键能大于CO键，CH键比CO键稳定，而SiH的键能却远小于SiO键，所以SiH键不稳定而倾向于形成稳定性更强的SiO键