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新授课
第二章 分子结构与性质
课时2 键参数
【学习目标】
1.理解键能的含义，并能用其解释物质的某些性质。 2.理解键长、键角等键参数的含义，并能应用键参数解释物质的某些性质。
【学习活动】
学习任务
目标一：理解键能的含义，并能用其解释物质的某些性质。 任务1：阅读教材p37前两段内容，回答下列问题。 1.共价键的强弱用什么来衡量？ 参考答案：共价键的强弱可用键能来衡量。键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。 2.某些共价键的键能 ①N2、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事实？ 参考答案：由于N≡N、O=O、F—F的键能依次减小，N—H、O—H、H—F的键能依次为390.8 kJ mol-1、462.8 kJ mol-1、568 kJ mol-1，键能依次增加，分子的稳定性增强，故N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强。 ②氮元素和氯元素的电负性相同，二者对应单质的活泼性是否相同？ 参考答案：不同。N2中存在N≡N，氮氮三键的键能比较大，断开氮氮三键需要较高的能量，故单质的活泼性：N2P，为什么N2的化学性质非常稳定，而白磷P4的化学性质非常活泼？ 参考答案：因为N2分子中存在N≡N键，该键键能大，破坏该共价键需要很大的能量；而P4分子中的P—P键的键能较小，破坏该共价键所需能量较小，化学性质较活泼。 任务2: 1.N≡N键的键能为946 kJ·mol－1，N—N键的键能为193 kJ·mol－1，计算说明N2分子中的σ键和π键谁更稳定？ 参考答案：π键比σ键稳定。N≡N键中有一个σ键和两个π键，其中σ键的键能约是193 kJ·mol－1，则π键平均键能＝kJ·mol－1＝376.5 kJ·mol－1，键能越大，共价键越稳定，故N≡N键中π键比σ键稳定。 2.已知N—N、N===N和N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C—C，C===C、C≡C键能之比为1.00∶1.77∶2.34，如何利用这些数据理解氮分子不容易发生加成反应，而乙烯和乙炔容易发生加成反应？ 参考答案：由键能数据可知，N≡N键能大于N—N键能的三倍，N===N键能大于N—N键能的2倍，而C≡C键能小于C—C键能的3倍，C===C键能小于C—C键能的2倍。说明乙烯、乙炔分子中的π键键能小，易断裂，故容易发生加成反应，而N≡N键中的π键键能大，不易断裂，所以N2分子不易发生加成反应。
目标二：理解键长、键角等键参数的含义，并能应用键参数解释物质的某些性质。 任务1：阅读教材p37最后一段内容至p38内容，回答下列问题。 1．什么是键长？什么是键角？什么键参数和分子空间结构有关，什么键参数与分子中共价键稳定性有关？ 参考答案： 键长是构成化学键的两个原子的核间距， 键角是指在多原子分子中，两个相邻化学键之间的夹角。 分子的空间结构与键长和键角有关。共价键的稳定性与键能和键长有关。 2.运用衍射谱、光谱等物理方法能够测定分子和晶体中原子间的距离、立体构型以及分子中化学键的强度等。一般而言，借助于数学和量子力学方法，可将衍射谱或光谱信息通过简单的计算转换为键参数。而后据此也可推断分子的相关特性。如NH3分子的H—N—H键角是107°，N—H的键长是101 pm。试推断NH3分子的空间结构，画出简易球棍模型？ 参考答案：NH3分子是三角锥形分子 任务2：根据“目标一”中某些共价键的键能及下表中某些共价键的键长，完成下列问题。 1.解释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。 参考答案：由于C-H和C-Cl 的键长不相等，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。可见键长可以判断分子的空间结构。 2.①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？ 参考答案：由于键长：N—H＜P—H，因此键能：N—H＞P—H，因此NH3更稳定。 ②元素的非金属性N>P，为什么N2的化学性质非常稳定，而白磷P4的化学性质非常活泼？ 参考答案：因为N2分子中存在N≡N键，该键键能大，破坏该共价键需要很大的能量；而P4分子中的P—P键的键能较小，破坏该共价键所需能量较小，化学性质较活泼。 3.①一般来说，键长越短，键能越大。但F—F键键长比Cl—Cl键键长小，而F—F键键能(157 kJ·mol－1)却比Cl—Cl键键能(242.7 kJ·mol－1)小，为什么？ 参考答案：氟的原子半径小，导致F—F键的键长小，由于F—F键的键长小，两个氟原子形成共价键时，原子核之间的距离较小，两原子核之间的排斥力较大，导致F—F键的键能小，F2的稳定性较差，容易与其他物质发生化学反应。 ②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。 你能比较出HF、HCl、HBr、HI稳定性大小吗？ 参考答案：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，H—F、H—Cl、H—Br、H—I的键长逐渐增长，键能逐渐减小，故分子的稳定性逐渐减弱 4.乙烯、乙炔为什么比乙烷活泼？ 参考答案：虽然键长C≡C＜C=C＜C－C，键能C≡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)，即共价键部分断裂。 【知识小结】 1．共价键参数的应用 (1)键能的应用 ①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。 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判断化学反应的能量变化 在化学反应中，旧化学键的断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，因此反应焓变与键能的关系为ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和；ΔH＜0时，为放热反应；ΔH＞0时，为吸热反应。 (2)键长的应用 ①一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子越稳定。 ②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结构 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，两原子间共用电子对数越多，则一般共价键越牢固，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：共价键的键长越小，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，形成的共价键一般越稳定。
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
2新授课
第二章 分子结构与性质
课时2 键参数
【学习目标】
1.理解键能的含义，并能用其解释物质的某些性质。 2.理解键长、键角等键参数的含义，并能应用键参数解释物质的某些性质。
【学习活动】
学习任务
目标一：理解键能的含义，并能用其解释物质的某些性质。 任务1：阅读教材p37前两段内容，回答下列问题。 1.共价键的强弱用什么来衡量？ 2.某些共价键的键能 ①N2、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事实？ ②氮元素和氯元素的电负性相同，二者对应单质的活泼性是否相同？ ③1mol H2分别与1mol Cl2、1mol Br2（蒸气）反应，分别形成2mol HCl 和2mol HBr，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结构说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？ ④元素的非金属性N>P，为什么N2的化学性质非常稳定，而白磷P4的化学性质非常活泼？ 任务2: 1.N≡N键的键能为946 kJ·mol－1，N—N键的键能为193 kJ·mol－1，计算说明N2分子中的σ键和π键谁更稳定？ 2.已知N—N、N===N和N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C—C，C===C、C≡C键能之比为1.00∶1.77∶2.34，如何利用这些数据理解氮分子不容易发生加成反应，而乙烯和乙炔容易发生加成反应？
目标二：理解键长、键角等键参数的含义，并能应用键参数解释物质的某些性质。 任务1：阅读教材p37最后一段内容至p38内容，回答下列问题。 1．什么是键长？什么是键角？什么键参数和分子空间结构有关，什么键参数与分子中共价键稳定性有关？ 2.运用衍射谱、光谱等物理方法能够测定分子和晶体中原子间的距离、立体构型以及分子中化学键的强度等。一般而言，借助于数学和量子力学方法，可将衍射谱或光谱信息通过简单的计算转换为键参数。而后据此也可推断分子的相关特性。如NH3分子的H—N—H键角是107°，N—H的键长是101 pm。试推断NH3分子的空间结构，画出简易球棍模型？ 任务2：根据“目标一”中某些共价键的键能及下表中某些共价键的键长，完成下列问题。 1.解释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。 2.①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？ ②元素的非金属性N>P，为什么N2的化学性质非常稳定，而白磷P4的化学性质非常活泼？ 3.①一般来说，键长越短，键能越大。但F—F键键长比Cl—Cl键键长小，而F—F键键能(157 kJ·mol－1)却比Cl—Cl键键能(242.7 kJ·mol－1)小，为什么？ ②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。 你能比较出HF、HCl、HBr、HI稳定性大小吗？ 4.乙烯、乙炔为什么比乙烷活泼？
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
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