人教版 (2019)选择性必修2第一节 共价键第2课时学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修2第一节 共价键第2课时学案，共8页。学案主要包含了学习目标，自主预习，参考答案，效果检测，合作探究，核心归纳，典型例题，随堂检测等内容，欢迎下载使用。
1.理解键能、键长、键角等键参数的概念。
2.能应用键参数——键能、键长、键角说明简单分子的结构和性质。
【自主预习】
一、键能
1.含义: 中 化学键解离成 所吸收的能量。键能的单位是 。
2.条件:键能通常是 条件下的标准值。
3.应用
(1)判断共价键的稳定性
从键能的定义可知,破坏1 ml化学键所需能量越多,即共价键的键能越大,则共价键越 。
(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 。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= 。
二、键长
1.定义:构成化学键的两个原子的 。
2.应用
(1)判断共价键的稳定性
键长越短,往往键能越大,表明共价键越 。
(2)判断分子的空间结构
三、键角
1.定义:在多原子分子中,两个 之间的夹角。
2.常见分子的键角
3.意义:键角可反映分子的空间结构,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 。
【参考答案】一、1.气态分子 1 ml 气态原子 kJ·ml-1
K、101 kPa 3.(1)牢固 (2)稳定 > > (3)反应物中化学键键能之和-生成物中化学键键能之和
二、1.核间距 2.稳定
三、1.相邻共价键 3.方向性
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)原子轨道在空间都具有方向性。( )
(2)σ键是轴对称而π键是镜像对称。( )
(3)键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关。( )
(4)键能越大,键长越长,共价化合物越稳定。( )
(5)在分子中,两个原子间的距离叫键长。( )
(6)非极性键的键能大于极性键的键能。( )
(7)键能越大,表示该分子越容易受热分解。( )
(8)H—Cl的键能为431.8 kJ·ml-1,H—I的键能为298.7 kJ·ml-1,这可说明HCl分子比HI分子稳定。( )
【答案】(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)√
2.三个键参数中,哪些参数决定化学键的稳定性?
【答案】键能和键长。
3.如何判断键能大小?
【答案】一般来说,键长越短,键能越大,即成键原子间的核间距越短或成键原子的原子半径越小,键能越大。
【合作探究】
任务1：键能及其应用
情境导入 1.说起温室气体,大家最先想到的是二氧化碳。其实还有一个比二氧化碳影响更大的气体——甲烷。有研究证明,以单位分子数而言,甲烷导致温室效应的效果相当于二氧化碳的25倍。
2.硅烷在常温下是一种无色、能与空气反应、并会引起窒息的气体。该气体通常与空气接触会引起燃烧并放出很浓的白色的无定型二氧化硅烟雾。
问题生成
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:
1.通常条件下,比较CH4和SiH4的稳定性谁强谁弱?
【答案】因为C—H的键能大于Si—H的键能,所以CH4比SiH4稳定。
2.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,原因是什么?
【答案】C—C和C—H的键能比Si—H和Si—Si的键能都大,因此烷烃比较稳定,而硅烷中Si—Si和Si—H的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成。
3.SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是什么?
【答案】C—H的键能大于C—O,C—H比C—O稳定,而Si—H的键能却小于Si—O,所以Si—H不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O。
4.N2与H2在常温下很难发生化学反应,必须在高温下才能发生化学反应,而Cl2与H2很容易发生化学反应,为什么?
【答案】化学反应包括旧键断裂和新键形成两个过程,N2中存在N≡N,N≡N断裂需要很高的能量,而Cl2中的Cl—Cl断裂需要的能量相对较低,故氯气容易与氢气发生反应。
【核心归纳】
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,则化学键越稳定。
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;ΔH0时,为吸热反应。
4.由键能判断物质的反应能力:如N2、O2、F2与H2反应越来越容易。
【典型例题】
【例1】已知H—H的键能为436 kJ·ml-1,的键能为497.3 kJ·ml-1,Cl—Cl的键能为242.7 kJ·ml-1,N≡N的键能为946 kJ·ml-1。下列叙述正确的是( )。
A.N—N的键能为13×946 kJ·ml-1≈315.3 kJ·ml-1
B.氮气分子中的共价键的键长比氢气分子中的短
C.氧气分子中氧原子之间是以共价单键结合的
D.氮气分子比氯气分子稳定
【答案】D
【解析】N—N的键能不是N≡N键能的13,A项错误;H原子半径在所有原子中是最小的,所以N2分子中的共价键的键长比H2分子中的长,B项错误;O2分子中的O原子之间是以共价双键结合的,C项错误;键能越大,共价键越稳定,N≡N的键能大于Cl—Cl的,所以N2分子比Cl2分子稳定,D项正确。
【例2】某些化学键的键能(kJ·ml-1)如表所示。
(1)1 ml H2在2 ml Cl2中燃烧,放出热量 kJ。
(2)在一定条件下,1 ml H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应,放出热量由多到少的顺序是 (填字母)。
a.Cl2>Br2>I2 b.I2>Br2>Cl2 c.Br2>I2>Cl2
(3)预测1 ml H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热 (填“多”或“少”)。
【答案】(1)184.9 (2)a (3)多
【解析】(1)根据键能数据可得,H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=436 kJ·ml-1+242.7 kJ·ml-1-431.8 kJ·ml-1×2=-184.9 kJ·ml-1,1 ml H2在2 ml Cl2中燃烧,参加反应的H2和Cl2都是1 ml,生成2 ml HCl,故放出的热量为184.9 kJ。
(2)由表中数据计算知1 ml H2在Cl2中燃烧放热最多,在I2中燃烧放热最少;由以上结果分析,生成物越稳定,放出热量越多。
(3)因稳定性:HF>HCl,故1 ml H2在F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热多。

任务2：键长和键角及其应用
情境导入 键能与键长是衡量共价键强弱的参数,键长和键角是描述分子空间结构的参数。一般来说,如果知道分子中的键长和键角,这个分子的几何构型就确定了。
问题生成
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?
【答案】键长:N—HP—H,因此NH3更稳定。
2.如上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?
【答案】不同,白磷分子的键角是指P—P之间的夹角,为60°;而甲烷分子的键角是指C—H的夹角,为109°28'。
3.实验测得BeCl2为共价化合物,两个Be—Cl之间的夹角为180°,键长相同,据此能否判断BeCl2的几何构型?
【答案】确定了分子中的键长和键角,分子的几何构型即可确定,2个Cl—Be的键长相同,Cl—Be—Cl键角为180°,故BeCl2为直线形分子。
4.一般来说,键长越短,键能越大。教材P37~38表2-1、表2-2中的数据显示F—F的键长比Cl—Cl的键长短,而F—F的键能比Cl—Cl的键能小,为什么?
【答案】氟原子的半径很小,两个氟原子形成共价键时,其键长短,原子核之间的距离很近,排斥力很大,因此键能不大,F2的稳定性差而很容易与其他物质反应。
【核心归纳】
1.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
①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。
②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。
2.键角的应用
(1)键长和键角决定分子的空间结构。
(2)常见分子的键角与分子空间结构。
【典型例题】
【例3】烃分子中的化学键都是共价键。下列说法正确的是( )。
A.甲烷及其氯代产物中所有共价键的键角都相等
B.烷烃分子中一个碳原子形成的四个键中每两个键的夹角均为109°28'
C.乙炔分子中,碳碳三键的键能是碳碳单键键能的三倍
D.乙炔分子中,碳碳三键与碳氢键之间的夹角为180°
【答案】D
【解析】CH4分子中4个C—H之间的夹角相等,但其氯代产物中共价键的键角不一定都相等,A项错误;甲烷是正四面体形结构,甲烷分子中的4个C—H之间的夹角都相等,每两个键的夹角均为109°28',但一些烷烃分子中每个碳原子形成的四个键不完全相同,故不是每两个键的夹角都为109°28',B项错误;乙炔分子的碳碳三键中,一个是σ键,两个是π键,碳碳三键的键能不是碳碳单键键能的三倍,C项错误;乙炔是直线形分子,分子中碳碳三键与碳氢键之间的夹角为180°,D项正确。
【例4】实验测得四种结构相似的单质分子的键长、键能的数据如下:
已知D2分子的稳定性大于A2,则a (填“>”或“ > < >
【解析】结构相似的单质分子中,键长越短,键能越大,分子越稳定。
方法技巧：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,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。
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大。
3.由键长判断:共价键的键长越短,共价键越牢固,破坏共价键消耗的能量越大。
4.由电负性判断:元素的电负性越大,该元素的原子对键合电子的吸引力越大,与其他元素形成的共价键越稳定。
【随堂检测】
课堂基础
1.下列关于键长、键角和键能的说法中,不正确的是( )。
A.键角是描述分子立体结构的重要参数
B.键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关
C.键能越大,键长越长,共价化合物越稳定
D.键角的大小与键长、键能的大小无关
【答案】C
【解析】键角是描述分子立体结构的重要参数,如CO2中的2个的夹角为180°,故分子为直线形结构,A项正确;键长的大小与成键原子的半径有关,如Cl原子半径小于I原子半径,Cl—Cl的键长小于I—I的键长,此外,键长的大小还和成键数目有关,成键数目越多,键长越短,B项正确;键能越大,键长越短,共价键越强,共价化合物越稳定,C项错误;键角的大小取决于成键原子轨道的夹角,与键长、键能的大小无关,D项正确。
2.下列比较正确的是( )。
A.键长:C—O>Si—O
B.键长:
C.键能:C—OC,故键长:Si—O>C—O;B项,由于键长:单键>双键>三键,故键长:C—C>;C、D两项,一般来说键长越短,键能越大,故键能:C—O>Si—O、>C—C。
3.已知H·+H·H··H+437.6 kJ(表示放出的能量)。下列说法正确的是( )。
A.氢原子比氢分子更稳定
B.氢分子能量比氢原子能量低
C.1 ml氢分子离解成2 ml氢原子要放出437.6 kJ能量
D.氢原子还原性比氢分子弱
【答案】B
【解析】氢原子之间形成共价键变成氢分子时放热,说明氢分子的能量比氢原子的低,氢分子比氢原子更稳定。
4.下列能说明BF3分子中4个原子在同一平面的理由是( )。
A.任意两个键的夹角为120°
B.B—F是非极性共价键
C.3个B—F的键能相等
D.3个B—F的键长相等
【答案】A
【解析】本题考查共价键键参数的运用。当键角为120°时,BF3的空间结构为,故分子中4个原子共面,呈平面三角形。
对接高考
5.(2021·河北卷,17节选)KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器,填补了国家战略空白。已知有关氮、磷的单键和三键的键能(kJ·ml-1)如表:
从能量角度看,氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示为)形式存在的原因是 。
【答案】1 ml N≡N键能大于3 ml N—N键能之和,而1 ml P≡P键能小于3 ml P—P键能之和,键能越大物质越稳定,故氮以N2形式存在,而白磷以P4形式存在
键
键长/pm
键
键长/pm
H—H
74
C≡C
120
F—F
141
C—H
109
Cl—Cl
198
O—H
96
Br—Br
228
N—H
101
I—I
267
N≡N
110
C—C
154
Si—Si
235
CC
133
Si—O
162
分子式
键角
分子空间结构
CO2
180°
直线形
H2O
105°
V形
NH3
107°
三角锥形
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/
(kJ·ml-1)
348
413
351
226
323
368
化学键
键能/(kJ·ml-1)
H—H
436
Cl—Cl
242.7
Br—Br
194
I—I
153
H—Cl
431.8
H—Br
366
H—I
299
化学式
结构式
键角
空间结构
CO2
OCO
180°
直线形
NH3
107°
三角锥形
H2O
105°
V形
BF3
120°
平面三角形
CH4
109°28'
正四面体形
键
A—A
B—B
C—C
D—D
键长/(10-10 m)
a
0.74
c
1.98
键能/(kJ·ml-1)
193
b
151
d
N—N
N≡N
P—P
P≡P
193
946
197
489