1、第二章 分子结构与性质第一节 共价键第二课时 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。课时作业01课前自主学习02课堂互动探究03随堂基础巩固一、键参数1键能(1)概念：键能是原子形成 1 mol 化学键释放的能量。键能取正值，单位 kJmol1。(2)意义：键能是衡量共价键的重要参数。键能越大，形成化学键时放出的能量，意味着这个化学键越，越不容易被打断。气态基态最低稳定性越多稳定2键长(1)概念：键长是指形成共价键的两个原子之间的。(2)意义：键长是
2、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)概念：在原子数超过 2 的分子中，之间的夹角称为键角。核间距两个共价键(2)常见分子中共价键的键角CO2 分子键角为 180，结构式为，H2O 分子中 HOH 键角为 105，是一种形分子。BF3 分子中键角为 120，其为形分子。白磷(P4)分子的键角为 60，其为形分子。(3)键角是描述分子的重要参数。多原子分子的键角一定，表明共价键具有。O=C=O角(或 V)平面正三角正四面体体结构方向性二、等电子原理的 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
3、电子原理的分子称为等电子体。具有相同的原子总数和价电子总数知识点一 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
4、 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，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 105 V 形 107 三角锥
5、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 Cl2 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
6、偏移，键能越大B【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】电子数由多到少的顺序为：O22 O2 O2O2，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。(多选)关于键长、键能和键角，下列说法中不正确的是()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，
7、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CE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 105，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，
8、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
9、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
10、与 CO、N3 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 N3 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、物理性质相近。根据上述原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是()ASO2 与 O3 BCO2 与 NO2CCS2 与 NO2DPCl3 与 BF3A【提示】本题抓住题目中所给的关系“等电子体”信息，原子
11、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。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，互为等电子体的是和；和。(2)此后，等电子原理又有发展。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
12、2 互 为 等 电 子 体 的 分 子有：。N2COCO2N2OSO2、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()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C解析：NH 键的键能是指形成 1 mol NH 键放出的能量
13、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()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。C3下列说法正确的是()A键能越大，表
14、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D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()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D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
15、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)。(填“能”或“不能”)。(2)非金属性越强的原子形成的共价键越牢固。(填“能”或“不能”)。(3)能否从数据中找出一些规律，请写出一条：。(4)试预测 CBr 键的键能范围：CBr键键能SSiN2O4第四周期B 族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：(分子或离子)。每个分子或离子中含个 键，个 键。N2、CO、CN12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 C2O24 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。温示提馨请 做：课时作业 6PPT文稿（点击进入）