第二章第一节共价键第二课时.ppt

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1、第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质第一节第一节 共价键共价键 第二课时第二课时二、共价键参数和化学反应热二、共价键参数和化学反应热 键能键能 键长键长 键角键角共价键中两原子核之间的共价键中两原子核之间的平均距离（原子半径）平均距离（原子半径）一般而言，键长越小，键一般而言，键长越小，键能越大，共价键越稳定能越大，共价键越稳定共价键中相邻原子核之间共价键中相邻原子核之间的夹角的夹角一般而言，键角可以决定一般而言，键角可以决定分子的空间形状分子的空间形状 共价键的键能 在在101kPa101kPa、298K298K条件下，条件下，1mol1mol气态气态ABAB分子分子生成气态生成气态A

2、 A原子和原子和B B原子的过程中所吸收的能量，原子的过程中所吸收的能量，叫做叫做ABAB间共价键的键能。单位间共价键的键能。单位:KJ:KJmolmol-1-1H H (g) + H + H (g) H H2 2 (g) H= -436kJ/molH= -436kJ/mol键能越大，键越牢固。键能越大，键越牢固。H H2(g)2(g) H H (g) + H + H (g) H= ?H= ?试比较试比较氯化氢氯化氢与与碘化氢碘化氢的稳定性，解释原因。的稳定性，解释原因。键键键键 键键 能能 kJ/mol-1 键键 能能 kJ/mol-1HHCHClClBr BrI IC COHNHHClH

3、I436243193151348413463393431298 已知：已知：HH：键能为：键能为436kJ/mol,ClCl键能键能为为243kJ/mol,HCl键能为键能为431kJ/mol。通过计。通过计算确定反应：算确定反应：H2（g）+Cl2(g)=2HCl(g)的反应的反应热。热。 拆开拆开化学键要化学键要消耗消耗能量，能量，形成形成化学键会化学键会放出放出能量。能量。化学反应的过程就是旧化学键的断裂，新的化学化学反应的过程就是旧化学键的断裂，新的化学键生成的过程。键生成的过程。如果反应物的键能总和如果反应物的键能总和 生成物的键能总和，生成物的键能总和，则为吸热反应。则为吸热反应。

4、【解题回顾【解题回顾】 结论：结论： H总总=H反应物反应物+H生成物生成物 H反应物反应物、H生成物生成物分别代表反应物、分别代表反应物、生成物键能总和。生成物键能总和。 反应物和生成物的化学键的强弱决定着化反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。学反应过程中的能量变化。 放热反应的放热反应的H总总 为为“”，H0；吸热反应的吸热反应的H总总 为为“+”， H0。 1、共价键具有方向性、饱和性、共价键具有方向性、饱和性.2、原子半径原子半径越小，键长越短，键能越大。越小，键长越短，键能越大。 成键电子数成键电子数越多，键能越大。越多，键能越大。 键的极性键的极性越大，键能

5、越大。越大，键能越大。 3、键角决定分子的空间构型、键角决定分子的空间构型 4、拆开拆开化学键要化学键要消耗消耗能量，能量，形成形成化学键会化学键会放出放出能量。能量。化学反应化学反应的过程就是旧化学键的断裂，新的化的过程就是旧化学键的断裂，新的化学键生成的过程。学键生成的过程。 1、键能：、键能： 气态基态原子形成l mol化学键释放的最低能量。通常取正值。 单位：kJ/mol 如，形成形成l mol HH键释放的最低能量为键释放的最低能量为4360 kJ，则则 HH键能为为4360 kJ/mol 形成形成1 molN三三N键释放的最低能量为键释放的最低能量为946 kJ 则则 N三三N键能

6、为为946 kJ/mol二、键参数二、键参数:键能、键长、键角键能、键长、键角 某些共价键的键能某些共价键的键能观察分析观察分析键能大小与化学键稳定性的关系？键能大小与化学键稳定性的关系？键能越大，化学键越稳定键能越大，化学键越稳定某些共价键键长某些共价键键长2、键长：形成共价键的两个原子之间的核间距、键长：形成共价键的两个原子之间的核间距1pm=1012 m观察分析观察分析键长与键能的关系？键长与键能的关系？一般的说键长越短，键能越大，共价键越稳定。一般的说键长越短，键能越大，共价键越稳定。3、键角：两个共价键之间的夹角称为键角。、键角：两个共价键之间的夹角称为键角。分子的形状有共价键之间的

7、夹角决定分子的形状有共价键之间的夹角决定如：三原子分子CO2的结构式为OCO，它的键角为180，是一种直线形分子；如，三原子分子H20的HOH键角为105，是一种 V形分子。多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。键角是描述分子立体结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。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。1 1、试利用表、试利用表2 2l l的数据进行计算，的数据进行计算，1 mo1 H1 mo1 H2 2分分别跟别跟l molCll molCl2 2、lmolBrlmolBr2 2( (蒸气蒸气) )反应，分别形成反应

8、，分别形成2 2 mo1HClmo1HCl分子和分子和2molHBr2molHBr分子，哪一个反应释放的能分子，哪一个反应释放的能量更多量更多? ?如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化如何用计算的结果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？氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？2 2N N2 2、0 02 2、F F2 2跟跟H H2 2的反应能力依次增强，从键能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的角度应如何理解这一化学事实? ?3 3通过上述例子，你认为键长、键能对分子的通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？化学性质有什么影响

9、？思考与交流思考与交流1 1、形成、形成2 mo1HCl2 mo1HCl释放能量：释放能量：2 2431.8 kJ 431.8 kJ (436.0kJ+242.7kJ)= 184.9 kJ(436.0kJ+242.7kJ)= 184.9 kJ形成形成2 mo1HBr2 mo1HBr释放能量：释放能量：2 2366kJ 366kJ (436.0kJ+193.7kJ)= 102.97kJ(436.0kJ+193.7kJ)= 102.97kJHClHCl释放能量比释放能量比HBrHBr释放能量多释放能量多, ,因而生成的因而生成的HClHCl更稳定更稳定, ,即即HBrHBr更容易发生热分解生成相应

10、的单质更容易发生热分解生成相应的单质. .2 2、键能大小是：、键能大小是：F-HO-HN-HF-HO-HN-H3 3、键长越长，键能越小，键越易断裂，化学性、键长越长，键能越小，键越易断裂，化学性质越活泼。质越活泼。汇报汇报 COCO分子和分子和NN2 2分子的某些性质分子的某些性质 三、等电子原理：三、等电子原理：原子总数相同、价电子总数相同的分子具有原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的的 判断方法：原子总数相同，价电子总数相同的分子为等电子体 应用：利用等电子体的性质相似，空间构型相同，可运用来预测分子空间的

11、构型和性质练习：P30 4-1等电子体的判断和利用等电子体的判断和利用科学视野：科学视野： 用质谱仪测定分子结构用质谱仪测定分子结构 现代化学常利用质谱仪测定分子的结构。它的基本现代化学常利用质谱仪测定分子的结构。它的基本原理是在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子原理是在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的分子离子、碎片离离子和碎片离子等粒子。由于生成的分子离子、碎片离子具有不同的相对质量，它们在高压电场加速后，通过子具有不同的相对质量，它们在高压电场加速后，通过狭缝进入磁场分析器得到分离，在记录仪上呈现一系列狭缝进入磁场分析器得到分离，在记录仪上呈现

12、一系列峰，化学家对这些峰进行系统分析，便可得知样品分子峰，化学家对这些峰进行系统分析，便可得知样品分子的结构。例如，图的结构。例如，图2 27 7的纵坐标是相对丰度的纵坐标是相对丰度( (与粒子的与粒子的浓度成正比浓度成正比) )，横坐标是粒子的质量与电荷之比，横坐标是粒子的质量与电荷之比(m(me)e)，简称质荷比。化学家通过分析得知，简称质荷比。化学家通过分析得知，m me e9292的峰是的峰是甲苯分子的正离子甲苯分子的正离子(C(C6 6H H5 5CHCH3 3) )，m me e9191的峰是丢失一的峰是丢失一个氢原子的的个氢原子的的C C6 6H H5 5CHCH2 2 ，m m

13、e e6565的峰是分子碎片的峰是分子碎片因此，化学家便可推测被测物是甲苯。因此，化学家便可推测被测物是甲苯。例题例题: :质子核磁共振（质子核磁共振（PMRPMR）是研究有机物结构的有力）是研究有机物结构的有力手段之一，在所有研究的化合物分子中，每一结构手段之一，在所有研究的化合物分子中，每一结构中的等性氢原子在中的等性氢原子在PMRPMR中都给出了相应的峰（信中都给出了相应的峰（信号），谱中峰的强度与结构中的等性号），谱中峰的强度与结构中的等性H H原子个成正原子个成正比。例如乙醛的结构简式为比。例如乙醛的结构简式为CHCH3 3CHOCHO，在，在PMRPMR中有两个信号，其强度之比为中

14、有两个信号，其强度之比为3:13:1。（1）结构式为）结构式为 的有机物，在的有机物，在PMR谱上谱上观察峰给出的强度之比为观察峰给出的强度之比为 ；（2）某含氧有机物，它的相对分子质量为）某含氧有机物，它的相对分子质量为46.0，碳的质量分数为碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为，氢的质量分数为13.0%，PMR中只有一个信号，请写出其结构简式中只有一个信号，请写出其结构简式 。（3）实践中可根据）实践中可根据PMR谱上观察到氢原子给出谱上观察到氢原子给出的峰值情况，确定有机物的结构。如分子式为的峰值情况，确定有机物的结构。如分子式为C3H6O2的链状有机物，有的链状有机物，有PMR谱上

15、峰给出的稳定谱上峰给出的稳定强度仅有四种，其对应的全部结构，它们分别为强度仅有四种，其对应的全部结构，它们分别为：3 3 3 2 1 3 1 1 1 2 2 1 1，请分别推断出结构简式：，请分别推断出结构简式： 。（1 1）2 2：2 2：2 2：2 2：2 2或者或者1 1：1 1：1 1：1 1：1 1（2 2）CHCH3 3OCHOCH3 3（3 3）CHCH3 3COOCHCOOCH3 3 CHCH3 3CHCH2 2COOH COOH CHCH3 3CHCH（OHOH）CHO CHO HOCHHOCH2 2CHCH2 2CHOCHO参考答案：参考答案：课堂练习 1、下列说法中正确的

16、是、下列说法中正确的是 A、分子中键能越大，键越长，则分、分子中键能越大，键越长，则分子越稳定子越稳定 B、失电子难的原子获得电子的能力、失电子难的原子获得电子的能力一定强一定强 C、在化学反应中，某元素由化合态、在化学反应中，某元素由化合态变为游离态，该元素被还原变为游离态，该元素被还原 D、电子层结构相同的不同离子，其、电子层结构相同的不同离子，其中经随核电荷数增多而减小中经随核电荷数增多而减小课堂练习 2、能用键能大小来解释的是、能用键能大小来解释的是 A、N2的化学性质比的化学性质比O2更稳定更稳定 B、金刚石的熔点高于晶体硅、金刚石的熔点高于晶体硅 C、情况气体一般难发生化学反应、情

17、况气体一般难发生化学反应 D、通常情况下，、通常情况下，Br2呈液态，碘呈固态呈液态，碘呈固态课堂练习 3、从实验测得不同物质中氧氧之间的键长键能、从实验测得不同物质中氧氧之间的键长键能的数据：的数据： 其中其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为导键能的大小顺序为wzyx。该规律性是。该规律性是 A成键时电子数越多，键能越大成键时电子数越多，键能越大 B键长越长、键能越小键长越长、键能越小 C成键所用的电子数越少，键能越大成键所用的电子数越少，键能越大 D成键时电子对越偏移，键能越大成键时电子对越偏移，键能越大 O22-O2- O2

18、O2+ 键长149128121112键能kJxyZ=494W=628课堂练习 4、1919年，年，Langmuir提出等电子原理：原子数相提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。子体的结构相似、物理性质相近。 (1)根据上述原理，仅由第根据上述原理，仅由第2周期元素组成的共价周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：分子中，互为等电子体的是： 和和 ； 和和 。 (2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与中，与NO2-互为等电子体的分子有：互为等电子体的分子有： 、 。再 见