高中第一节 共价键优秀学案

这是一份高中第一节 共价键优秀学案，共9页。学案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，课前预习，课中探究，学生活动，对应训练1，对应训练2等内容，欢迎下载使用。

第二课时 键参数-键能、键长与键角
【学习目标】1. 理解键能、键长和键角等键参数的含义，能利用键参数解释物质的某些性质
2. 通过共价键理论模型的发展过程，初步体会不同理论模型的价值和局限
【学习重点】用键能、键长和键角等键参数解释物质的某些性质
【学习难点】键能、键长和键角等键参数的应用
【课前预习】
旧知回顾：
氢气与氟气、氯气、溴蒸气、碘单质反应的难易程度：
由易到难依次为：氟气、氯气、溴蒸气、碘单质
2、HF、HCl、HBr、HI的稳定性强弱：稳定性：HF>HCl>HBr>HI
3、焓变的计算方法：
宏观：ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量
微观：ΔH=断键吸收的能量-成键释放的能量
ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和
同周期、同主族元素原子半径的递变规律：
同周期元素原子半径从左到右依次减小
同主族元素原子半径从上到下依次增大
5、H2、HCl、CH4、H2O、CO2的分子结构：
H2：直线型 HCl：直线型 CH4：正四面体型 H2O：V型 CO2：直线型
新知预习：
1、键能的定义、测定条件、测定方法？
键能的定义：气态分子中1ml化学键解离成气态原子所吸收的能量称为键能
测定条件：键能通常是298.15K、101kPa条件下的标准值
测定方法：键能可通过实验测定，更多的却是推算获得的平均值
2、键长的定义、测定方法？
键长的定义：构成化学键的两个原子的核间距叫做该化学键的键长。由于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
测定方法：可通过晶体的X射线衍射实验获得
3、键角的定义、测定方法？
键角的定义：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角
测定方法：键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得
【课中探究】
情景探究：播放氢气与氯气，氢气与溴蒸气反应的视频。1m1H2分别与1mlCl2,、1 ml Br2(蒸气)反应，分别形成2ml HCl和2 ml HBr,哪一个反应释放的能量更多？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？请同学们结合选择性必修一学过的热化学反应的知识，并利用教材P37表2-1的数据进行计算。
计算焓变，利用相关数据进行解题。生成2ml HCl和2 ml HBr分别放出184.9kJ和102.3kJ的热量，生成HCl放热更多，所以HCl比HBr更易生成，更难分解
一、键能
任务一、探究键能的相关知识
【学生活动】阅读教材P37第一、二自然段及表2-1，回答下列问题：
键能的定义？
气态分子中1ml化学键解离成气态原子所吸收的能量称为键能
键能的测定条件？
键能通常是298.15K、101kPa条件下的标准值
键能的单位？
kJ·ml-1
键能的测定方法？
键能可通过实验测定，更多的却是推算获得的平均值
同种类型的共价键，键能大小关系，例如：E(C-C) E(C=C) E(C≡C)
同种类型的共价键，键能大小为：单键<双键<三键
同主族元素氢化物键能的变化规律？（例如：H-F、H-Cl、H-Br、H-I）
同主族元素氢化物键能的变化规律：从上往下，键能依次减小
同周期元素氢化物键能的变化规律？（例如：C-H、N-H、O-H、F-H）
同周期元素氢化物键能的变化规律：从左往右，键能依次增大
键能的应用？
计算反应热：△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和
【对应训练1】根据键能数据(H-Cl 431kJ·ml-1,H-I 297kJ∙ml-1),可得出的结论是（ ）
A.溶于水时，HI比HCl更容易电离，所以氢碘酸是强酸
B.HI比HCl的熔、沸点高
C.HI比HCl稳定
D.断裂等物质的量的HI和HCl中的化学键，HI消耗的能量多
【答案】A
【解析】键能越小越容易发生电离，H-Cl的键能大于H-I,所以HI分子比HCl更容易电离，氢碘酸是强酸，故A正确；由分子构成的物质，熔沸点与化学键强弱无关，故B错误；化学键的键能越大，化学键越稳定，越不易发生电离、不易发生分解反应，H-Cl的键能大于H-I,说明HCl的稳定性大于HI,故C错误；键能越大，拆开相同物质的量的化学键时消耗能量越多，拆开相同物质的量的HI分子比HCl消耗的能量小，故D错误。
【对应训练2】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、磷酸是不挥发性酸
C.稀有气体一般难于发生化学反应
D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定
【答案】D
【解析】A项，取决于分子间的作用力的大小，与分子内共价键的键能无关；B项，物质的挥发性与分子内键能的大小无关；C项，稀有气体是单原子分子，无化学键，难于发生化学反应的原因是它们的价电子已形成稳定结构；D项，氮气比氧气稳定是由于N2分子中共价键的键能(946kJ·ml-1)比O2分子中共价键的键能(497.3kJ/ml)大，在化学反应中更难于断裂。
【对应训练3】下列能用键能大小来解释的是（ ）
A.N2的化学性质比O2更稳定 B.相同状况下，氯气的密度比空气的大
C.稀有气体一般难发生化学反应 D.HI的沸点比HCl的沸点高
【答案】A
【解析】N2分子中存在N≡N键，O2分子中存在O=O键，由于三键的键能大于双键，故N2的化学性质比O2更稳定，A项符合题意；氯气的摩尔质量大于空气的平均摩尔质量，故相同状况下，氯气的密度比空气的大，与键能大小无关，B项不符合题意；稀有气体是单原子分子，没有化学键，C项不符合题意；键能影响物质的稳定性，与物质的沸点高低无关，D项不符合题意。
二、键长
任务二、探究键长的相关知识
【学生活动】阅读教材P37第三自然段及表2-2，P38第一、三自然段，P39资料卡片，小组讨论，回答下列问题：
1、键长的定义？
构成化学键的两个原子的核间距叫做该化学键的键长。由于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、键长的测定方法？
可通过晶体的X射线衍射实验获得
3、键长与键能关系？
键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定
4、键长与共价半径的关系？
在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短
5、同种元素构成的不同共价键键长的关系？例如：单键 双键 三键
相同的两原子形成共价键时，单键键长>双键键长>三键键长
6、键长与分子空间构型的关系？
键长是影响分子空间结构的因素之一
【对应训练1】下列说法正确的是（ ）
A.氯化氢的分子式是HCl而不是H2Cl,是由共价键的方向性决定的
B.CH4分子的空间结构是正四面体形，是由共价键的饱和性决定的
C.电子云在两个原子核间重叠后，电子在两核间出现的概率增大
D.分子中共价键键长越长，键能越大，则分子越稳定
【答案】C
【解析】氯化氢的分子式是HCl而不是H2Cl,与共价键的饱和性有关，故A错误；CH4分子的空间结构是正四面体形，与共价键的方向性有关，而与饱和性无关，故B错误；电子云在两个原子核间重叠后，电子出现概率增大，体系能量降低，形成稳定物质，所以C选项是正确的；分子中共价键键长越长，键能越小，分子越不稳定，故D错误。
【对应训练2】氰气的化学式为(CN)2,结构式为N≡C-C≡N,性质与卤素相似。下列叙述正确的是（ ）
分子中既有极性键，又有非极性键
分子中N≡C键的键长大于C-C键的键长
分子中含有2个σ键和4个π键
D.不和氢氧化钠溶液发生反应
【答案】A
【解析】分子中N≡C键是极性键，C—C键是非极性键，A项正确；成键原子半径越小，键长越短，N原子半径小于C原子半径，故N≡C键比C—C键的键长短，B项错误；(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键，C项错误；由于(CN)2与卤素性质相似，故其可以和氢氧化钠溶液反应。
【对应训练3】下列说法中正确的是（ ）
A.键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂
B.两个成键原子的原子核越近，键长越长，化学键越牢固，性质越稳定
C.破坏化学键时，消耗能量，而形成新的化学键时，则释放能量
D.键能、键长只能定性地分析化学键的特性
【答案】C
【解析】键能越大，表示化学键越牢固，越难以断裂，A错误；两个成键原子的原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定，B错误；破坏化学键时，消耗能量，而形成新的化学键时，则释放能量，C正确；键能、键长能定量分析化学键的特性，D错误。
三、键角
任务三、探究键角的相关知识
【学生活动】阅读教材P38第二自然段，回答以下问题：
1、键角的概念？
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角
2、键角的意义?
键角可反映分子的空间结构，是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性
3、常见分子的键角及分子的空间结构填表？
4、键角的测定方法？
键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得
【对应训练1】在下列比较中错误的是（ ）
A.强度：σ键>π键 B.键角：H2OC.键长：H-F>F-F D.键能：C-C>C-Si
【答案】C
【解析】π键比σ键重叠程度小，形成的共价键不稳定，故强度：σ键>π键，选项A正确；H2O为V形结构，CO2为直线形结构，则分子中的键角：H2OC-Si,选项D正确。
【对应训练2】下列关于键长、键能和键角的说法中不正确的是（ ）
A.键角是描述分子空间结构的重要参数
B.键长的大小与成键原子的半径有关
C.多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性
D.键能越大，键长就越长，共价化合物也就越稳定
【答案】D
【解析】键角是多原子分子中两个相邻共价键之间的夹角，是描述分子空间结构的重要参数，A正确；键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关，B正确；多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性，C正确；键能越大，键长越短，共价化合物越稳定，D错误。
【对应训练3】下列有关共价键键参数的比较中，不正确的是（ ）
A.键能：C-NBr-Br>Cl-Cl
C.分子中的键角：H2O>NH3 D.乙烯分子中碳碳键的键能：σ键>π键
【答案】C
【解析】键能：单键<双键<三键，则键能：C-NBr>Cl,则键长：I-I>Br-Br>Cl-Cl,B正确；H2O分子中键角为105°,NH3分子中键角为107°,故分子中的键角：H2Oπ键，D正确。
【学生活动】探讨教材P38，【思考与讨论】，回答相关问题：
(2)N2、O2、F2跟H2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？
由于N≡N,O=O、F-F的键能依次减小，而N-H、O-H、F-H的键能依次增大，所以，N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。
(3)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？
一般来说，分子中共价键的键长越小，键能越大，共价键越稳定。
【课后巩固】
1.（易）人们常用HX表示卤化氢(X代表F、C1、Br、I),下列说法中，正确的是（ ）
A.形成共价键的两个原子之间的核间距叫做键长
B.H-F的键长是H-X中最长的
C.H-F是p-p σ键
D.H-F的键能是H-X中最小的
【答案】A
【解析】X原子半径越大，H-X键的键长越长，则H-I键的键长最长， B错误；H-F键是H原子的1s轨道和F原子的2p轨道重叠形成的，应是s-pσ键，C错误；一般情况下键长越短，键能越大，H-F的键长是H-X中最短的，故H-F的键能是H-X中最大的，D错误。
2.（易）下列说法中，错误的是（ ）
A.键能是衡量化学键稳定性的参数之一，键能越大，则化学键就越牢固
B.键长与共价键的稳定性没有关系
C.键角是两个相邻共价键之间的夹角，说明共价键有方向性
D.共价键是通过原子轨道重叠并共用电子对而形成的，所以共价键有饱和性
【答案】B
【解析】一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，B错误。
3.（易）NH3的空间结构是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，解释该事实的充分理由是（ ）
A.NH3内N-H键是极性键
B.分子内3个N-H键的键长相等，键角相等
C.NH3内3个N-H键的键长相等，3个键角都等于107°
D.NH3内3个N-H键的键长相等，3个键角都等于120°
【答案】C
【解析】N—H键为极性键不能说明NH3为三角锥形，A项错误；三个N—H键键能与键长分别相同，键角相等仍有可能为正三角形，B项错误；D项事实说明NH3的空间结构为平面三角形。
4.（易）关于键长、键能和键角，下列说法中错误的是（ ）
A.键角是描述分子空间结构的重要参数
B.键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关
C.C=C键的键能等于C—C键键能的2倍
D.因为O—H键的键能小于H-F键的键能，所以F2比O2更容易与H2反应
【答案】C
【解析】键角是描述分子空间结构的重要参数，如H2O中两个H—O键的键角为105°,故H2O为V形分子，A正确；键长的大小与成键原子的半径有关，如Cl的原子半径小于I的原子半径，Cl-Cl键的键长小于I-I键的键长，此外，键长还和成键数目有关，如乙烯分子中C=C键的键长比乙炔分子中C≡C键的键长要大，B正确；C=C键的键能为615kJ·ml-1,C-C键的键能为347.7kJ·ml-1,二者不是2倍的关系，C错误；O—H键的键能为462.8kJ·ml-1,H—F键的键能为568kJ·ml-1,O—H键与H—F键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定，故F2比O2更容易与H2反应，D正确。
5.（中）从实验测得不同物质中O—O键的键长和键能的数据如下表：
其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导键能的大小顺序为z>y>x。该规律是（ ）
A.成键时电子数越多，键能越大 B.键长越短，键能越大
C.成键所用的电子数越少，键能越小 D.成键时电子对越偏移，键能越大
【答案】B
【解析】由题表中数据可知，成键时电子数越多，键能越小，A不符合题意；由题表中数据可知，键长越短，键能越大，B符合题意；由题表中数据无法判断成键所用的电子数与键能的关系，C不符合题意；电子对偏移程度与键能无关，D不符合题意。
6.（中）下表为元素周期表前4周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是（ ）
A.W、R元素单质分子内都存在非极性键
B.X、Z元素都能形成双原子分子
C.键长W-HW-H
D.键长X-H【答案】B
【解析】由元素在周期表中的位置可知，X为N、W为P、Y为S、R为Ar、Z为Br。磷元素形成的白磷单质中存在非极性键，但稀有气体分子为单原子分子，分子中没有化学键，A错误；氮气、溴单质都是双原子分子，B正确；原子半径W>Y,故键长W-H>Y-H,电负性WW-H,C错误；原子半径W>X,故键长W-H>X-H,键长越短，键能越大，故键能W-H7.（易）正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键的3倍和2倍。（ ）
(2)键长等于成键两原子的半径之和。（ ）
【答案】(1) × (2) ×
【解析】（1）C≡C键的键能为812 kJ·ml-1,C=C键的键能为615kJ·ml-1,C-C键的键能为347.7kJ·ml-1,三者不是3倍和2倍的关系。
（2）键长的定义为构成化学键的两个原子的核间距叫做该化学键的键长。由于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。所以键长不是简单的等于成键两原子的半径之和。
8．（易）某些化学键的键能如下表：
根据表中数据回答问题：
(1)下列物质本身具有的能量最低的是 (填字母，下同)。
A.H2 B.Cl2 C.Br2 D.I2
(2)下列氢化物中，最稳定的是 。
A.HF B.HCl C.HBr D.HI
(3)X2+H2=2HX(X代表F、Cl、Br、I,下同)的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(4)1 ml Cl2在一定条件下与等物质的量的H2反应，放出的热量是 kJ。相同条件下，X2分别与H2反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出的热量最多的是 。
【答案】(1)A (2)A (3)放热 (4)185 F2
【解析】能量越低越稳定，破坏其中的化学键需要的能量就越多，形成其中的键时放出的能量也越多。
9.（易）怎样理解Cl2、Br2、I2的键能依次下降，键长依次增大？
【答案】键能和键长都能描述共价键的强弱，从C1到I,原子半径依次增大，可得出从Cl2到I2 其X-X键长依次增大，键能依次下降。
【解析】从键能和键长的角度回答
10.（易）查出HC1、HBr和HI的键长、键能的数据和热分解温度，考察它们之间的相关性。通过这个例子说明分子的结构如何影响分子的化学性质。
【答案】
以上数据说明：通常键长越小，键能越大，共价键越稳定
【解析】从键能和键长的角度回答
分子
键角
空间结构
CO2
（O=C=O）180°
直线形
H2O
（H-O）105°
V形(或称角形)
NH3
（N-H）107°
三角锥形
CH4
（C-H）109º28´
正四面体形
P4
（P-P）60º
正四面体形
O-O键/数据
O22-
O2—
O2
O2+
键长/10-12m
149
128
121
112
键能/(kJ∙ml-1)
x
y
z=494
w=628
键
H-H
H-I
H-F
H-Cl
H-Br
I-I
Cl-Cl
Br-Br
键能
436
299
568
432
366
153
243
194