【课件】键参数(键能、键长与键角课件2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

学习目标1.了解共价键具有饱和性和方向性。2.能根据原子轨道的重叠方式知道共价键可分为键和键等类型；3.知道共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。2.1共价键键参数(键能、键长与键角)教材内容：P34-39新课导入 问题与讨论钠、氯通过得失电子形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键？你能从元素的电负性差别来理解吗？填写下表。知识回顾 元素NaClHClCO电负性电负性差值教材:P36 0.9 3.0 2.1 3.0 2.5 3.52.1 0.9 1 电负性的差值1.7Na和Cl的电负性的差值2.1H和Cl的电负性的差值0.9非极性键0 0元素相互化合，分子内相邻的原子之间的强烈相互作用力。化学键：离子键离子键共价键共价键概念概念成键微粒成键微粒成键条件成键条件存在存在（举例）（举例）分类分类类型类型比较比较阴、阳离子间通过阴、阳离子间通过静电静电作用作用所形成的化学键所形成的化学键阴、阳离子阴、阳离子得失电子得失电子(电负性之差大电负性之差大于于1.1.1.1.7 7 7 7)金金+非非:如如NaCl，NaOH原子间通过共用电子对原子间通过共用电子对所形成的化学键。所形成的化学键。原子原子电子对共用电子对共用(电负性之差电负性之差小于小于1.1.1.1.7 7 7 7)非非+非非:如如HCl，NaOH极性键和非极性键极性键和非极性键知识回顾 特例：特例：AlCl3(金金+非非)不含离子键不含离子键;铵盐铵盐(非非+非非)含离子键含离子键表示方法离子化合物，用电子式表示：(1)用电子式表示:用小黑点(或)表示原子最外层电子。(2)用结构式表示:用一条短线表示一对共用电子(见下表)。现代价键理论的基本要点：a.电子配对原理：b.最大重叠原理：两原子各自提供一个自旋方向相反的电子彼此配对。两原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。二.共价键的特征 按照现代价键理论中的电子配对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键，这就是共价键的;如果原子没有未成对电子，则不能形成共价键。1.饱和性HHH:H1S1S 3s23p5H ClH+Cl所以只能有H2、HCl、Cl2、等而不可能有H3、H2Cl、Cl3等1s1共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。一.共价键的实质：原子间形成共用电子对从电子云角度理解成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋相反的未成对电子形成共用电子对。任务一：共价键 2.方向性共价键的方向性决定了共价化合物的立体构型。CH4 NH3 H2O CO2 正四面体形三角锥形V形直线形 除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都有一定是的分布特点，按照现代价键理论中的最大重叠原理，两原子在形成共价键时将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键有方向性。（注意：s-s轨道重叠无方向性）HHHH1S1S三.共价键的类型HH的的 s-s键的形成键的形成(两个两个s s轨道重叠）轨道重叠）电子云电子云s-s s-s 键键s轨道呈球形对称，s-s轨道重叠时没有方向性。H原子只有一个未成对电子，一旦配对，就不能再与其它原子结合了。按照原子轨道重叠方式分类1.键两个原子轨道沿着键轴方向（两核间联线）方向以“头碰头”方式靠拢后相互重叠形成的共价键。s-s 键HClHCl1s1 1s22s22p63s23p5HCl的形成的电子云描述 s-p 键 s轨道呈球形对称，p轨道呈哑铃形，只有当沿着键轴方向以“头碰头”靠拢后重叠，才能实现原子轨道最大重叠。HCl的的 s-p 键的形成键的形成(一个s轨道与一个p轨道重叠）s-p 键两个3p轨道沿着键轴方向以“头碰头”靠拢后重叠，形成PP 键用原子轨道描述2个氯原子形成Cl2分子的过程。1s22s22p63s23p5ClClClCl p-p 键p-p 键ClCl的的 p-p 键的形成键的形成（一个p轨道与一个p轨道重叠）键：沿键轴以“头碰头”的方式靠拢后发生轨道的重叠。HHHHHH：s-s 键HClHCl：s-p 键键轴(轴对称)ClClClCl：p-p 键键特征：以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键的电子云的图形不变，这种特征称为轴对称轴对称，可绕轴旋转.任何一个原子均可以旋转，旋转时并不破坏键的结构。“头碰头”靠拢后重叠符合原子轨道最大重叠原理：轨道重叠越多，两核间电子云密度越大，共价键越牢固，键能越大。共价单键均为键无方向性有方向性有方向性主要类型：p-p键的形成2.键特征：特征：镜面对称，镜面对称不能绕键轴旋转；任意一个原子不能单独旋转，若单独旋转则会破坏键;一般情况下轨道重叠程度小，容易断裂。一般来说，键比键稳定，特例：N2分子中的键比键稳定。每个键的电子云有两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称 以“肩并肩”的方式靠拢后发生原子轨道的重叠。NN 2P3轨道zzyyxN2的成键(含键)过程p-p键p-p键p-p键 N2分子中含1个 键和2个键10O2 中 的成键(含键)过程p-p键p-p键两对孤对电子对电子云2P4轨道2023/3/27 O2分子中含1个 键和1个键提示:水分子中的共价键是由O原子与H原子形成的键;共价键的方向性导致水分子中的三个原子不在一条直线上。水分子的空间充填模型过氧化氢分子的空间充填模型水分子中的共价键是哪些原子形成的哪类共价键?为什么水分子中的三个原子不在一条直线上?共价键的特征:具有方向性思维拓展 键类型键类型 键键 键键原子轨道重叠方式原子轨道重叠方式电子云形状电子云形状原子轨道重叠程度原子轨道重叠程度牢固程度牢固程度成键判断规律：成键判断规律：沿键轴方向沿键轴方向 头碰头头碰头沿键轴沿键轴方向方向平行平行肩并肩肩并肩轴对称，可旋转轴对称，可旋转镜像对称，不可旋转镜像对称，不可旋转键强度大键强度大,不易断裂，不活泼。不易断裂，不活泼。键强度较小键强度较小,容易断裂，活泼。容易断裂，活泼。共价单键是键；共价双键中一个是键,另一个是键；共价三键中一个是键,另两个为键较大较大较小较小 键和键和键的比较键的比较s-s电子、s-p电子只形成键；p-p电子既形成键，又形成键；且 p-p电子先形成键，后形成键。归纳总结 共价键的类型按照不同的分类方法,可将共价键分为不同的类型:归纳总结 乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个键和几个键组成？乙炔分子中由3个键和2个键组成。乙烷分子中由7个键组成；乙烯分子中由5个键和1个键组成；教材:P36探究探究问题与预测 (1)所有共价键都有方向性和饱和性。()(2)N2分子中键与键的个数比是21。()(3)CO2分子中有一个键和一个键。()(4)一般来说,键比键强度大,更稳定。()(5)键和键都只存在于共价分子中。()(6)形成共价键后体系的能量降低，趋于稳定。()(7)共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的。()(8)共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系。()(9)共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的。()(10)形成Cl2分子时,p轨道的重叠方式可以为 ()正误判断:对点训练 (3)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的键的是_。(4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的键的是_。有以下物质：HF，Cl2，H2O，N2，C2H4，C2H6，H2，H2O2，HCN(HCN)。(1)只有键的是_(填序号，下同)；既有键又有键的是_。(2)含有由两个原子的s轨道重叠形成的键的是_。对点训练 1.气体单质分子中，一定含有键或键吗？不是。单原子分子（稀有气体）不含共价键2.是不是所有的共价键都有方向性？s-s 键无方向性3.乙烯中碳碳双键的键能是否是碳碳单键的两倍？若是反应先断键还是先断键？双键键能小于单键键能的两倍。反应先断键知识回顾 1.概念：气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。2.单位：kJmol-13.条件：通常是298.15K、100kPa条件下的标准值。4.测定：键能可以通过实验测定，更多的是推算获得，是平均值。如CH4中的CH。5.意义：衡量共价键的强弱。一.键能任务二：键参数键能、键长与键角 CH4中C-H 键的键能：断开CH4中的4个C-H，所需能量并不相等，因此，CH4中C-H键的键能是平均值。(1)判断共价键的稳定性判断共价键的稳定性键能越大键能越大，断开化学键需要吸收的能量越多断开化学键需要吸收的能量越多，化学键越稳定。化学键越稳定。(2)判断分子的稳定性判断分子的稳定性结构相似的分子中结构相似的分子中,共价键的键能越大共价键的键能越大,分子越稳定。分子越稳定。(3)判断化学反应中的能量变化判断化学反应中的能量变化6.键能的应用如分子的稳定性：如分子的稳定性：HFHClHBrHI。HE(反应物键能反应物键能)E(生成物键能生成物键能)H0时时，吸热反应吸热反应键键键能键能键键键能键能FF157NO176ClCl242.7NO607BrBr193.7OO142II152.7OO497.3CC347.7CH413.4C=C615NH390.8CC812OH462.8CO351HF568CO745HCl431.8NN193HBr366NN418HI298.7NN946HH436.0某些某些共价键的键能（共价键的键能（kJmol1）7.键能规律：相同原子间的键能：碳碳双键键能小于碳碳单键键能的两倍，碳碳叁键小于碳碳单键的三倍：氮氮双键键能大于氮氮单键键能的两倍，氮氮叁键大于氮氮单键的三倍：特例：单键双键三键 碳碳键：键键能 键键能(一般)氮氮键：键键能 键键能(反常)卤素单质键能：Cl2 Br2I2 F2反常第二周期氢化物键能依次增大，N-H反常1.概念：构成化学键的两个原子的核间距。不过，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。2.键长大小：原子半径决定共价键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。单位：单位：pm（1 pm10-12 m）二.键长共价半径共价半径共价半径共价半径相同原子的共价键键长的一半称为共价半径。相同原子的共价键键长的一半称为共价半径。相同原子的共价键键长的一半称为共价半径。相同原子的共价键键长的一半称为共价半径。键长不是成键两原子半径的和，而是小于其半径和。从以下数据中可以得到什么结论：通常，键能越大，键长越短，共价键越稳定。同种类型的键，成键原子半径越小，键长越短，键能越大，键越牢固。相同的成键原子：单键键长 双键键长 叁键键长特例：如F-F键（比Cl-Cl键小）H-FH-ClH-BrH-I键长（pm）92128141161键能（kJ/mol）5674313662983.键能与键长的关系C-CC=CC CCl-ClF-F154134120198141347598820242.7157原因：由于原子半径小，键长短，但由于键长短，两原子形成共价键时，原子核之间的距离小，排斥力大，键能小键长是衡量共价键强弱的另一重要参数 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：CC C=C CC。根据原子半径判断根据共用电子对数目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：HI HClHF；BrBrClClFF；SiSiSiCCC。4.键长判断方法三.键角1.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。如CO2分子中的O=C=O的键角为 ，H2O中H-O-H的键角为2.特点:多原子分子的键角一定，表明共价键有方向性，键角是描述分子空间结构的重要参数。3.键长、键角的测定：_通过晶体的x射线衍射实验获得CH4 P4 SO2 BF3 直线形180V或角形105三角锥 107正四面体形10928V或角形119.5平面三角形120正四面体形 60小结：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。特别提醒由分子构成的物质,其熔、沸点与共价键的键能和键长无关,而分子的稳定性由键长和键能大小决定。虽然键长CCC=CCC，键能CCC=CCC，但乙烯、乙炔在发生加成反应时，只有键断裂(键的键能一般小于键的键能)，即共价键部分断裂。2.乙烯、乙炔为什么比乙烷活泼？3.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。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思考讨论 1.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PP之间的夹角，为60；而甲烷分子的键角是指CH的夹角，为10928。(1)只有非金属原子之间才能形成共价键。()(2)两个原子之间形成共价键时，至少有一个键。()(3)键和键都只能存在于共价化合物中。()(4)双原子分子中，键长越短，分子越牢固。()(5)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。()(6)NH的键能是很多分子中的NH的键能的平均值。()(7)OH的键能是指在298.15 K、100 kPa下，1 mol气态分子中1 mol OH解离成气态原子所吸收的能量。()(8)C=C的键能等于CC的键能的2倍。()(9)键一定比键牢固。()正误判断:对点训练 用“”或“”填空。(1)比较键能大小：CH_NH_HO；HF_HCl。(2)比较键长大小：CH_NH_HO；HF_HCl。(3)比较键角大小：CO2_NH3；H2O_NH3。对点训练