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第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
2.1.2 键参数—键能、键长与键角
【教材分析】
本章比较系统的介绍了分子的结构和性质，内容比较丰富。首先，在第一章有关电子云和原子轨道的基础上，介绍了共价键的主要类型σ键和π键，以及键参数——键能、键长、键角；接着，在共价键概念的基础上，介绍了分子的立体结构，并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释。最后介绍了极性分子和非极性分子、键的极性对化学性质的影响、分子间作用力、氢键等概念，以及它们对物质性质的影响，并从分子结构的角度说明了“相似相溶”规则等。
【课程目标】
课程目标 学科素养
1. .理解键能、键长、键角等键参数的概念。 2.能应用键参数一键能、键长、键角说明简单分子的结构和性质。 a.微观探析：共价键的键参数对物质性质的影响
【教学重难点】
教学重点：通过键参数解释物质的结构与性质
教学难点：通过键参数解释物质的结构与性质
【教学过程】
【新课导入】
如何解释HCl、HBr和HI的稳定性的差异？
【思考交流】
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？
任务一：键参数
【讲授】
共价键的强弱可用键能来衡量。
1.键能
概念：气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。
单位：kJ mol-1
条件：键能可以通过实验测定，但更多的是推算获得的，通常是298.15K、100kPa条件下的标准值，获取平均值。
键能可通过实验测定，更多却是推算获得的。例如，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，而表2-1中的C—H键能是更多分子中的C—H键能的平均值。
【学生活动】
请找出键能数据中的规律。
【讲解】
规律：
成键原子相同的共价键的键能:
单键的键能 ＜ 双键的键能 ＜ 三键的键能
形成共价键的原子的原子半径越大，键能越小。
【讲授】
2.键长
概念：构成化学键的两个原子的核间距。 单位：pm（1 pm＝10-12 m）
原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。
【展示】展示常见化学键的键长。
【学生活动】
请找出数据中的规律。
【讲解】
规律：
同种类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越小。
成键原子相同的共价键的键长:
单键键长 ＞ 双键键长 ＞ 三键键长
一般地，键长越短, 键能越大，共价键越牢固,由此形成的分子越稳定。
【思考交流】
F-F不符合“键长越短，键能越大”的规律，为什么？
【讲解】
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。
【思考交流】
同为三原子分子，为什么CO2的空间结构是直线形，而H2O的空间结构是V形（角形）？
【讲授】
3.键角
概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。
【展示】CO2、H2O、NH3分子的键角。
【讲解】
二氧化碳分子键角呈180°，分子呈现直线形；水分子键角呈105°，分子呈现V形，氨分子键角是107°，分子呈现三角锥形。键角可反映分子的空间构型，是描述分子结构的重要参数，多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。
【讲授】
键参数的应用
1、键能的应用
①判断共价键的稳定性
从键能的定义可知，破坏1mol化学键所需能量越多，即共价键的键能越大，则共价键越牢固。
②判断分子的稳定性
一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。如分子的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。
③估算化学反应的反应热
同一化学键解离成气态原子所吸收的能量与气态原子结合形成化学键所释放的能量在数值上是相等的，故根据化学键的键能数据可计算化学反应的反应热，
即ΔH=反应物中化学键键能之和﹣生成物中化学键键能之和。
【思考交流】
N2 、O2 、F2分别与H2的能力依次增强,从键能的角度应如何理解这一化学事实？
【讲解】
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。
【讲授】
键参数的应用
2、键长的应用
（1）键长越小,一般键能越大,共价键越稳定,含该共价键的分子越稳定。
（2）键长判断方法
①根据原子半径判断
其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。
如键长：H－I > H－Cl>H－F；Br－Br>Cl－Cl>F－F；Si－Si>Si－C>C－C。
②根据共用电子对数目判断
对于相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子间形成双键、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。如键长：C－C > C=C > C≡C。
3、键角的应用
①键长和键角决定分子的空间结构。
②常见分子中的键角与分子空间结构。
【课堂练习】略
【拓展提升】
利用下表数据说明乙烷、乙烯和乙炔的反应活性。
【讲解】
1、虽然键长C≡C＜C=C＜C－C，键能C≡C＞C=C＞C－C，乙烷、乙烯和乙炔中碳碳键的键能大小之比不是1∶2∶3。但乙烯、乙炔中π键不如σ键牢固，容易发生加成反应。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)，即共价键部分断裂。
【课堂练习】
略
【课堂小结】
键参数对分子性质的影响

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