资源简介

(共29张PPT)
2.1.2 键参数
核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：
学生能够从宏观物质的性质，诸如稳定性、熔沸点、化学反应活性等现象出发，深入探究其与微观层面键参数（键能、键长、键角）之间的内在联系。
2.证据推理与模型认知：
基于实验数据，像对不同分子的键能测定数据、利用光谱分析得到的键长和键角信息等，推理出共价键的稳定性、分子的空间结构等特征。构建以键参数为基础的分子结构与性质的认知模型，运用该模型解释分子的稳定性、反应活性等化学现象。
3.科学态度与社会责任：
培养学生严谨认真、实事求是的科学态度，在研究键参数的过程中，尊重实验事实和数据，不随意篡改和歪曲。
学习重难点
学习重点
1.理解键能、键长、键角的概念。
2.掌握键参数对分子性质的影响。
3. 学会运用键参数判断分子的稳定性、空间结构等性质。
学习难点
1.从微观层面理解键参数的形成原因和影响因素。
2.综合运用键参数解释复杂分子的性质和反应行为。
3.理解键参数与分子光谱之间的关系。
新课导入
这几种分子都是由共价键组成的，但是它们的性质却有很大差别。甲烷比较稳定，乙烯可以发生加成反应，乙炔的反应活性似乎更高。那么是什么决定了这些共价键在性质上的不同呢？
这就涉及到我们今天要学习的共价键键参数啦，通过它们可以帮我们更好地理解这些分子中化学键的奥秘。
键参数
PART 01
1.键长
键长是衡量共价键强弱的一项重要参数：
一般来说，化学键的键长愈短，化学键就愈强，键就愈牢固。
键长
简单来说，键长是构成化学键的两个原子的核间距。
但是，分子中的原子始终处于不断振动之中，键长只是振动着的原子处于平衡位置时的核间距。
1.键长
键长是影响分子间结构的因素之一。键长的数值可以通过晶体X射线衍射实验进行测定，也可以通过理论计算求得。
②在其他条件相同时,成键原子的半径越小,键长越短。
①相同的两原子形成共价键时,单键键长>双键键长>三键键长。
1.键长
键长与分子空间结构的关系
比如说，CH4分子的空间结构为正四面体形，而CH3Cl分子的空间结构是四面体形而不是正四面体形，原因是C—H和C—Cl的键长不相等。
2.键能
1×105Pa、298K条件下分解1mol所需能量
H2 436KJ
HCl 431KJ
HI 297KJ
根据表格所给数据，我们发现，在1×105Pa、298K条件下，分解1mol物质所需能量
H2＞HCl＞HI
这说明不同原子对键合电子的吸引能力是不同的，因此，破坏共价键（共用电子对）所需要的能量也是不同的，意味着：
不同原子之间形成的共价键的稳定性不同
2.键能
化学键的断裂需要吸收能量。
定义：在298 K、1×105 Pa条件下，断开1 mol AB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B键的键能。
表示方式：EA-B（A和B分别表示成键的
两个原子，可以相同，也可以不同
在相同条件下的同一化学键，断裂时所吸收的能量＝形成时所释放的能量。
键能可通过实验测定，但更多的却是靠推算获得的
2.键能
键能的应用
判断共价键的稳定性 共价键的键能越大，共价键越难被破坏，共价键越牢固
判断结构相似的分子的稳定性 一般来说，对于结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。
如键能：H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，则分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI
估算化学反应热效应 根据化学键的键能数据可计算化学反应的焓变：△H＝反应物中化学键键能之和—生成物中化学键键能之和
2.键能
甲烷分子中C-H键的键能一样大吗？
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，而平时所讲的C-H键能是更多分子中的C-H键能的平均值。
共价键 键能（kJ·mol-1）
CH4 → ·CH3 ＋H· 439.3
·CH3 → ·CH2＋H· 442
·CH2 → ·CH ＋H· 442
·CH → ·C· ＋H· 338.6
415
2.键能
某些共价键的键能
键 键能 （kJ mol-1） 键 键能 （kJ mol-1） 键 键能
（kJ mol-1）
H-H 436.0 C-O 315 O=O 497.3
F-F 157 C=O 745 C-H 413.4
Cl-Cl 242.7 N-N 193 O-H 462.8
Br-Br 193.7 N=N 418 N-H 390.8
I-I 152.7 NN 946 H-F 568
C-C 347.7 N-O 176 H-Cl 431.8
C=C 615 N=O 607 H-Br 366
CC 812 O-O 142 H-l 298.7
2.键能
结合键能和键长，你能发现什么？
2.键能
根据上表，相同类型的化学键：原子半径越大，键长越长，键能越小（F除外）
想一想：为什么F—F的键长比Cl—Cl的键长短，但F—F的键能却比Cl—Cl的键能小？
因为氟原子的半径很小，两个氟原子在形成共价键时，原子核之间的距离很小，排斥力很大，因此F—F的键能比Cl—Cl的键能小。因为F—F的键能小，所以F2的稳定性差，很容易与其他物质反应。
2.键能
再看这张表，你还能发现什么？
相同原子形成的化学键：键长：三键>双键>单键，键长越长，键能越小
2.键能
（1）乙烯、乙炔比乙烷的原因：虽然键长C三C＜C=C＜C—C，键能C三C＞C=C＞C—C，但乙烯、乙炔在发生加成反应时，只有π键断裂（π键的键能一般小于σ键的键能）。
（2）由于分子中的原子始终处于不断振动之中，故键长只是振动着的原子处于平衡位置时的核间距，这个距离增大或减小，分子的稳定性都将减弱。
2.键能
参照教材表2-1-2中的键能数据。计算1 mol H2分别与1 mol Cl2、1 mol Br2(蒸气)反应生成 2 mol HCl和 2 mol HBr 时，哪一个释放出的能量更多？如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子那个更容易发生热分解生成相应的单质？
解析：对于反应H2(g)＋Cl2(g)==2HCl(g)　
ΔH＝（436.0＋242.7 －2×431.8） kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1。
对于反应H2(g)＋Br2(g) ===2HBr(g)　
ΔH＝（436.0 ＋193.7 －2×366 ）kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1。
通过计算 1 mol H2与 1 mol Cl2反应生成 2 mol HCl时，放出184.9 kJ 的热量；1 mol H2与 1 mol Br2(蒸气)反应生成 2 mol HBr时,放出 102.3 kJ 的热量。说明 2 mol HBr 分解需要吸收的能量比 2 mol HCl低,故HBr更易分解。
2.键能
N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强,从键能的角度应如何理解这一化学事实
N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强,其原因是N≡N键、O=O键、F—F键的键能依次为946 kJ·mol-1、497.3 kJ·mol-1、157 kJ·mol-1,键能越来越小,共价键越来越容易断裂。而N-H、O-H、F-H键的键能依次为390.8kJ·mol-1、462.8kJ·mol-1、568kJ·mol-1键能越来越大，共价键越来越容易生成。
如何理解常温下N2化学性质稳定，而乙炔和乙烯化学性质活泼？
　键能数据表明，N≡N的键能大于N—N的键能的三倍，N=N的键能大于N—N的键能的两倍；而C≡C的键能却小于C—C的键能的三倍，C=C的键能小于C—C的键能的两倍，说明乙烯和乙炔中的π键不牢固，易发生加成反应，而N2分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应。
3.键角
（1）定义：在多原子分子中，两个化学键的夹角叫作键角。
双原子分子中不存在键角
PS：
①多原子分子的键角是一定的，表明共价键具有方向性。
②键角可通过晶体X射线衍射实验测定。
（2）应用：键角常用于描述多原子分子的空间结构。
（3）常见分子中的键角：如图所示，CO2中O=C=O键角为108°，所以CO2呈直线形；H2O中H—O—H键角为105°，所以H2O呈V形（或角形）；NH3中H—N—H键角均为107°，所以NH3呈三角锥形。
分子光谱
PART 02
1.分子光谱
CO分子轨道能级图
能量
(1)定义：分子从一种能级改变到另一种能级时吸收或发射的光谱。
(2)影响因素：键长、键角和电荷分布等。
(3)应用：测定和鉴别分子结构。
分子光谱和分子内部的运动密切相关，涉及分子运动方式主要为：①分子的转动，吸收或发射的光处在远红外区或微波区，称为远红外光谱或微波谱；②分子中原子间的振动，通常振动光谱在近红外区和中红外区，一般称为红外光谱；③分子中电子在不同能级的分子轨道间跃迁，得到紫外一可见光谱。
1.分子光谱
例如，C-C键、C=C键、C≡C键的键长依次缩短、键能依次加强，化学键的伸缩振动频率升高，在红外光谱中对应吸收峰值的频率依次增加。
因此，基于红外光谱中吸收峰值的频率可以推测分子中存在的官能团，进而为推测分子结构提供证据。
随堂训练
1、关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是（ ）
A．键长越长，键能越大，共价化合物越稳定
B．通过反应物和生成物分子中键能数据可以粗略预测反应热的大小
C．键角是确定多分子立体结构的重要参数
D．同种原子间形成的共价键键长：三键＜双键＜单键
A
随堂训练
2、下列描述不正确的是（ ）
A．碳碳键键长：碳碳单键>碳碳双键>碳碳三键
B．最高价含氧酸的酸性：H2CO3C．微粒半径：Li+D．键角：BF3>CH4>H2O
C
随堂训练
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
随堂训练
4、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
随堂训练
5、氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C－C≡N，性质与卤素相似。下列说法正确的是
A．不和氢氧化钠溶液发生反应
B．分子中N≡C的键长大于C－C的键长
C．分子中含有两个σ键和四个π键
D．分子中既有极性键又有非极性键
D
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