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共价键参数
第二章 分子结构与性质
共价键的强弱用什么来衡量？我们如何用化学语言来描述不同分子的空间结构和稳定性？
卤化氢 在1000℃分解的百分数/%
HCl 0.0014
HBr 0.5
HI 33
说明：卤化氢的稳定性大小比较为HCl＞HBr ＞ HI
1.了解共价键键参数的含义，能用键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。
2.通过认识共价键的键参数对物质性质的影响，探析微观结构对宏观性质的影响。
一、键能
气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
2.意义：
键能越大，断键吸收的能量越多，化学键越牢固，物质越稳定。
键能可通过实验测定，更多却是推算获得的（如盖斯定律），是平均值。
如断开CH4中的4个C—H，所需能量并不相等，因此，CH4中的C—H只能是平均值，故C—H键能是更多分子中的C—H键能的平均值。
1.概念：
通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值，通常取正值，单位是kJ/mol。
键 键能（kJ·mol-1）
N-O 176.0
N=O 607.0
O-O 142.0
O=O 497.3
C-C 347.7
C=C 615.0
C≡C 812.0
某些共价键的键能
键 卤素原子半径（pm） 键能（kJ·mol-1）
H-F 71 568.0
H-Cl 99 431.8
H-Br 114 366.0
H-I 133 298.7
3.共价键键能规律：
（1）成键原子相同时，键能强弱比较：单键键能＜双键键能＜三键键能。
（2）形成共价键的原子的半径越大，键能越小。
4、应用
（1）判断共价键的稳定性
键能越大，断开化学键需要吸收的能量越多，化学键越稳定。
（2）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。
（3）判断化学反应中的能量变化
ΔH=反应物总键能-生成物总键能
N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一化学事实。
从表2-1的数据可知，N≡N、O=O、F-F的键能依次减小，而N-H、O-H与H-F的键能依次增大。即旧键易断裂，新键形成后很稳定。所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。
键 N≡N O=O F-F N-H O-H F-H
键能（kJ/mol） 946 497.3 157 390.8 462.8 568
二、键长
定义：构成化学键的两个原子之间的核间距。
单位：pm（1 pm＝10-12 m）
Cl2中Cl-Cl键长
(1)键长与分子空间结构的关系：键长是影响分子空间结构的因素之一。如CH4分子的空间结构是正四面体，而CH3Cl只是四面体而不是正四面体，原因是C—H和C—Cl的键长不相等。
(2)定性判断键长的方法
①根据原子半径进行判断。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。
②根据共用电子对数判断。就相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子形成双键或者三键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，键长变短，故单键键长＞双键键长＞三键键长。
归纳总结
键 键长（pm） 键能（kJ·mol-1）
H-F 92 568
H-Cl 127 431.8
H-Br 142 366
H-I 161 298.7
键 键长（pm） 键能（kJ·mol-1）
Cl-Cl 198 242.7
Br-Br 228 193.7
I-I 267 152.7
键 键长（pm） 键能（kJ·mol-1）
C-C 154 347.7
C=C 133 615
C≡C 120 812
通过观察共价键的键长和键能的数据，你能发现键长和键能之间的关系吗？
F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律，为什么？
F-F 141
157.0
关系：键长越短，键能越大
键 键长（pm） 键能（kJ·mol-1）
H-F 92 568
H-Cl 127 431.8
H-Br 142 366
H-I 161 298.7
键 键长（pm） 键能（kJ·mol-1）
Cl-Cl 198 242.7
Br-Br 228 193.7
I-I 267 152.7
键 键长（pm） 键能（kJ·mol-1）
C-C 154 347.7
C=C 133 615
C≡C 120 812
F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律，为什么？
F-F 141
157.0
F原子半径很小，因此F-F的键长短，而由于键长短，两个F原子形成共价键时，原子核之间的距离小，排斥力大，因此键能小。
键长的应用：
（1）判断共价键的稳定性
键长越短，键能越大，表明共价键越稳定。
（2）分子的空间结构
键长是影响分子空间结构的因素之一。
解题规律：键长越短→键能越大→键越牢固→分子越稳定
三、键角
键角是指在多原子分子中,两个相邻共价键之间的夹角。
键长和键角的数值可以通过晶体的X射线衍射实验获得。
分子的空间结构 键角 实例
正四面体形 _________ CH4、CCl4
平面形 _____ 苯、乙烯、BF3等
三角锥形 107° NH3
V形(角形) _____ H2O
直线形 _____ CO2、CS2、CH≡CH
试根据空间结构填写下列分子的键角
109°28′
120°
105°
180°
如图白磷和甲烷均为正四面体结构，它们的键角是否相同，为什么？
不同，白磷分子的键角是指P—P之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指C—H的夹角，为109°28′。
键能
键长
共价键的稳定性
一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。
键角
分子的空间结构
决定分子的性质
键参数
决定
决定
1、N—H的键能的含义是(　　)
A．由N和H形成1 mol NH3所放出的能量
B．把1 mol NH3中的共价键全部解离所吸收的能量
C．解离约6.02×1023个N—H所吸收的能量
D．形成1个N—H所放出的能量
C
2、关于键能、键长和键角，下列说法中不正确的是(　　)
A、键能可用于估算反应热
B、键长的长短与成键原子的半径和成键数目有关
C、一般情况下，键长越长，键能越大，共价化合物越稳定
D、键角的大小与键长的长短、键能的大小无关
C
3、共价键①N≡N　②H—F　③H—O　④N—H　⑤P—H中，键能由大到小的顺序正确的是(　 )
A、①②③④⑤　　　　
B、⑤④③②①
C、①⑤④③②
D、②③④⑤①
A
4、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C-X的键长、键角均相等
D、NH3分子中两个N-H的键角为120°
B

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