2019版高中化学 第2章 第1节 共价键模型 第2课时学案 鲁科版选修3.doc
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1、1第第 2 2 课时课时 共价键的键参数共价键的键参数学习目标定位 1.知道键能、键长、键角等键参数的概念,能用键参数说明简单分子的某些性质。2.学会键能与反应热相互求算的方法。一、共价键参数1键能(1)键能是在 101.3 kPa、298 K 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。常用EAB表示。键能的单位是 kJmol1。如:断裂 1 mol HH 键吸收的最低能量为 436 kJ,即 HH 键的键能为 436 kJmol1。(2)根据下表中的 HX 键的键能回答下列问题:共价键HFHClHBrHI键能/kJmol156
2、5431363297若使 2 mol HCl 键断裂为气态原子,则发生的能量变化是吸收 862_kJ 的能量。表中共价键最难断裂的是 HF 键,最易断裂的是 HI 键。由表中键能大小数据说明键能与分子稳定性的关系:HF、HCl、HBr、HI 的键能依次减小,说明四种分子的稳定性依次减弱。2键长(1)两个成键原子的原子核间的距离叫做该化学键的键长。(2)键长与共价键的稳定性之间的关系:一般来说,共价键的键长越短,往往键能越大,这表明共价键越稳定,反之亦然。(3)下列三种分子中:H2、Cl2、Br2,共价键的键长最长的是,键能最大的是。3键角(1)键角是指在多原子分子中,两个化学键的夹角。在多原子
3、分子中键角是一定的,这表明共价键具有方向性,因此键角决定着共价分子的空间构型。(2)根据空间构型分析下列分子的键角分子空间构型键角实例109.5CH4、CCl4 正四面体形 60白磷(P4)2平面形120苯、乙烯、BF3等三角锥形107.3NH3V 形104.5H2O直线形180CO2、CS2、CHCH(1)共价键参数与分子性质的关系键能越大,键长越短,分子越稳定。(2)共价键强弱的判断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,共用电子对数越多,则共价键越牢固,含有该共价键的分子越稳定。由键能判断:共价键的键能越大,共价键越牢固。由键长判断:共价键的键长越短,共价键越牢固。由电负性
4、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,形成的共价键越稳定。关键提醒 分子的稳定性与键能和键长有关,而由分子构成的物质的熔、沸点高低与键能和键长无关。(3)键长的判断方法根据原子半径判断:在其他条件相同时,成键原子的半径越小,键长越短。根据共用电子对数判断:相同的两原子形成共价键时,单键键长双键键长叁键键长。例 1 下列叙述中的距离属于键长的是( )A氨分子中两个氢原子间的距离B氯分子中两个氯原子间的距离C金刚石中任意两个相邻的碳原子核间的距离D氯化钠中相邻的氯离子和钠离子核间的距离答案 C解析 键长是指形成共价键的两个原子核间的距离,仅仅说成是原子间的距离是错误的。A项
5、,NH3分子中的两个 H 原子间不存在化学键,错误;B 项,未指出是核间距离,错误;C 项,金刚石中只要两个碳原子相邻,它们之间就有共价键,正确;D 项,NaCl 中的阴、阳离子之间形成离子键,没有键长,错误。3例 2 下列分子中的键角最大的是( )ACO2 BNH3CH2O DCH2=CH2答案 A解析 CO2为直线形分子,键角为 180;NH3为三角锥形结构,键角为 107.3;H2O 分子空间构型为 V 形,键角为 104.5;CH2=CH2为平面结构,键角为 120,故键角最大的是CO2,A 正确。例 3 碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:化学键CCCHCOS
6、iSiSiHSiO键能/kJmol1347413358226318452回答下列问题:(1)硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是_。(2)SiH4的稳定性小于 CH4,更易生成氧化物,原因是_。答案 (1)CC 键和 CH 键较强,所形成的烷烃稳定,而硅烷中 SiSi 键和 SiH 键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成(2)CH 键的键能大于 CO 键,CH 键比 CO 键稳定,而 SiH 的键能却远小于 SiO 键,所以 SiH 键不稳定而倾向于形成稳定性更强的 SiO 键解析 (1)CC 键和 CH 键的键能比 SiH 键和 SiSi 键都大,因此烷
7、烃比较稳定,而硅烷中 SiSi 键和 SiH 键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成。(2)CH 键的键能大于 CO 键,CH 键比 CO 键稳定,而 SiH 键的键能却远小于 SiO键,所以 SiH 键不稳定而倾向于形成稳定性更强的 SiO 键。二、键能与反应焓变的关系根据已学知识回答下列问题:(1)化学反应的实质是反应物分子中旧化学键的断裂和生成物分子中新化学键的形成。(2)化学反应过程中,旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量,反应为吸热反应,反之则为放热反应。(3)已知 HH、ClCl、HCl 键的键能分别为 436 kJmol1、243 kJmol1、431 kJmol
8、1。试通过键能数据估算 H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)反应的反应热是183_kJmol1。4(1)化学反应中的能量变化是 H反应物键能总和生成物键能总和。(2)反应热 H0 时,为吸热反应。例 4 已知 1 g H2(g)完全燃烧生成水蒸气时放出热量 121 kJ,且 O2(g)中 1 mol O=O 键完全断裂时吸收热量 496 kJ,H2O(g)中 1 molHO 键形成时放出热量 463 kJ,则 H2(g)中 1 mol HH 键断裂时吸收热量为( )A920 kJ B557 kJ C436 kJ D188 kJ答案 C解析 因为 1 g H2(g)完全燃烧生成 H2O(g)时
9、放出热量 121 kJ,所以 1 mol H2(g)与 mol 1 2O2(g)完全燃烧生成 1 mol H2O(g)时放出热量 242 kJ,即 H2(g) O2(g)=H2O(g) 1 2H242 kJmol1。所发生键的变化为断裂 1 mol HH 键和 mol O=O 键、形成 2 1 2mol HO 键,反应过程中断裂旧键需要吸收的热量为 496 kJQHH,形成新键释放的能1 2量为 2463 kJ926 kJ,所以 926 kJ( 496 kJQHH)242 kJ,解得QHH436 1 2kJ。例 5 氟在自然界中常以 CaF2的形式存在。F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物
10、,例如 ClF3、BrF3等。已知反应 Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g) H313 kJmol1,FF 键的键能为 159 kJmol1,ClCl 键的键能为 242 kJmol1,则 ClF3中 ClF 键的平均键能为_kJmol1。答案 172解析 根据 H与键能的关系可得:242 kJmol1159 kJmol13EClF6313 kJmol1,解得 ClF 键的平均键能EClF172 kJmol1。易错提醒利用键能计算化学反应的 H时,要准确计算每摩尔各物质中含有的共价键的数目。51下列说法正确的是( )A键角决定了分子的结构BCH4、CCl4中键长相等,键角不同CC=C 键
11、的键能是 CC 键的键能的两倍D共价键的键能越大,共价键越牢固,含有该键的分子越稳定答案 D解析 分子结构是由键角和键长共同决定的,A 项错;CH4、CCl4分子均为正四面体形,它们的键角相同,键长不等,B 项错;C=C 双键由一个 键和一个 键构成,通常而言 键键能大于 键键能,故 C=C 键键能应小于 CC 键键能的两倍,C 项错。2下列分子最难分裂为原子的是( )AHCl BHI CH2S DPH3答案 A解析 元素的电负性越大,元素原子吸引共用电子对的能力越强,键能越大,分子越稳定,分子越难分解,Cl 元素的电负性最大,所以 HCl 最难分裂为原子。3下列说法中正确的是 ( )A在分子
12、中,两个原子间的距离叫键长B非极性键的键能大于极性键的键能C键能越大,表示该分子越容易受热分解DHCl 键的键能为 431 kJmol1,HI 键的键能为 297 kJmol1,这可说明 HCl 分子比 HI 分子稳定答案 D解析 形成共价键的两个原子核间的距离为键长,A 项不正确;键能的大小取决于成键原子的电负性,与键的极性无必然联系,B 项不正确;键能越大,分子越稳定,C 项不正确,D项正确。4下列事实不能用键能的大小来解释的是( )AN2的化学性质很稳定B稀有气体一般难发生反应CHF、HCl、HBr、HI 的稳定性逐渐减弱DF2比 O2更容易与 H2反应答案 B解析 由于 N2分子中存在
13、 NN 键,键能很大,破坏共价键需要很大的能量,所以 N2的化学性质很稳定;稀有气体都为单原子分子,分子内部没有化学键;卤族元素从 F 到 I 原子半径逐渐增大,其氢化物中的键长逐渐变长,键能逐渐变小,所以稳定性逐渐减弱;由于 HF键的键能大于 HO 键的键能,所以更容易生成 HF。65能说明 BF3分子的 4 个原子在同一平面的理由是( )A任意两个 BF 键之间的夹角为 120BBF 键为极性共价键C3 个 BF 键的键能相同D3 个 BF 键的键长相等答案 A解析 BF3分子中键能、键长与分子的空间构型无关,只有键间夹角是 120 决定了 BF3分子中的 4 个原子在同一平面内,A 项符
14、合题意。6某些共价键的键能数据如下表所示(单位:kJmol1):共价键HHClClBrBrHCl键能436243193431共价键IINNHOHN键能151945463391(1)由表中所列化学键所形成的分子中,最稳定的是_,最不稳定的是_(写化学式)。(2)把 1 mol I2(g)分子中化学键断裂为气态原子时,需要_(填“吸收”或“放出”)_ kJ 能量。已知反应 2HI(g)=H2(g)I2(g)的 H为 11 kJmol1,则 1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_ kJ。(3)试通过键能数据估算下列反应的反应热 H2(g)Cl2(g)=2HCl(g) H_。答案 (
15、1)N2 I2 (2)吸收 151 299 (3)183 kJmol1解析 (1)比较这些共价键键能的数值可知,NN 键的键能最大,II 键的键能最小,所以N2分子最稳定,I2分子最不稳定。(2)根据键能的定义可知把 1 mol I2(g)分解为 I(g)原子需吸收 151 kJ 能量,根据 H反应物总键能生成物总键能知:2EHI436 kJmol1151 kJmol111 kJmol1,EHI299 kJmol1。(3)在反应 H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)中,有 1 mol HH 键和 1 mol ClCl 键断裂,共吸收能量 436 kJ243 kJ679 kJ,形成 2 mol
16、 HCl 键共放出能量 431 kJ2862 kJ。放出的能量大于吸收的能量,所以该反应为放热反应,H679 kJmol1862 kJmol1183 kJmol1。对点训练7题组 1 共价键参数及其应用1能够用键能的大小作为主要依据来解释的是( )A常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液态B硝酸是挥发性酸,而硫酸、磷酸是难挥发性酸C稀有气体一般难发生化学反应D空气中氮气的化学性质比氧气稳定答案 D解析 共价键构成物质的状态与分子内共价键的键能无关;物质的挥发性与分子内键能的大小无关;稀有气体是单原子分子,无化学键,难发生化学反应的原因是它们的价电子已达稳定结构;氮气比氧气稳定是由于 N2分子中共价键
17、的键能(945 kJmol1)比 O2分子中共价键的键能(498 kJmol1)大,在化学反应中更难断裂。2下列说法中正确的是( )A分子中所含共价键键能越大,键长越短,则分子越稳定B只有非金属原子之间才能形成共价键C水分子可表示为 HOH,分子中键角为 180DHO 键键能为 467 kJmol1,即 18 g 水分子生成 H2和 O2时,放出能量为(2467)kJ答案 A解析 有些金属与非金属形成的化学键是共价键,B 不正确;水分子中两个 OH 键间的夹角为 104.5,其分子结构式虽为 HOH,但不能表示分子的真正空间构型,C 不正确;HO 键的键能是破坏 1 mol HO 键所吸收的能
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