高中化学(人教版,选修3)第二章 分子结构与性质 2.1.2

第2课时键参数等电子体

[目标要求] 1.掌握键能、键长、键角的概念。2.会用键参数说明简单分子的某些性质。

3.知道等电子体、等电子原理的含义。

一、键参数

1．键能

(1)定义：键能是指____________形成________ mol化学键释放的________能量。

(2)键能与共价键的稳定性之间的关系：化学键的键能越大，化学键________，越不容易______________。

2．键长

(1)定义：键长是指形成共价键的两个原子之间的________，因此____________决定化学键的键长，____________越小，共价键的键长越短。

(2)键长与共价键的稳定性之间的关系：共价键的键长越短，往往键能________，这表明共价键____________，反之亦然。

3．键角

定义：是指________________________。在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有________性，因此键角决定着共价分子的__________。

二、等电子原理

1．等电子原理是指__________相同、________________相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质(主要是物理性质)是________的。

2．仅第二周期元素组成的共价分子中，为等电子体的是：____________、

________________。

1．下列说法中正确的是()

A．双原子分子中化学键键能越大，分子越稳定

B．双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定

C．双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定

D．在双键中，σ键的键能要小于π键的键能

2．根据π键的成键特征判断CC的键能与键能的关系是()

A．双键的键能等于单键的键能的2倍

B．双键的键能大于单键的键能的2倍

C．双键的键能小于单键的键能的2倍

D．无法确定

3．下列说法正确的是()

A．键能越大，表示该分子越容易受热分解

B．共价键都具有方向性

C．在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长

D．H—Cl的键能为431.8 kJ·mol－1，H—Br的键能为366 kJ·mol－1，这可以说明HCl比HBr分子稳定

4．已知H—H键能为436 kJ·mol－1，H—N键能为391 kJ·mol－1，根据化学方程式N2＋

3H22NH3,1 mol N2与足量H2反应放出的热量为92.4 kJ·mol－1，则N≡N键的键能是()

A．431 kJ·mol－1B．945.6 kJ·mol－1

C．649 kJ·mol－1D．896 kJ·mol－1

5．依据等电子体原理在下表中填出相应的化学式。

CH4CO2－3C2O2－4

NH＋4N2H2＋6NO＋2N2

练基础落实

知识点1键参数及其应用

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．金刚石晶体中任意两个相邻的碳原子核间的距离

D．氯化钠晶体中相邻的氯离子和钠离子的核间距离

2．关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是()

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

3．已知通常分子中所含的键能越大，分子越稳定。参考下表中化学键的键能数据，判断

化学键H—H H—Cl H—Br H—I

键能kJ·mol－1436.0 431.8 366 298.7

A.氢气

C．溴化氢D．碘化氢

4．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．稀有气体一般难发生化学反应

D．空气中氮气的化学性质比氧气稳定

知识点2等电子原理及应用

5．根据等电子原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是()

A．SO2与O3B．CO2与NO2

C．CS2与NO2D．PCl3与BF3

6．通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是()

A．CH4和NH＋4是等电子体，键角均为60°

B．NO－3和CO2－3是等电子体，均为平面正三角形结构

C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构

D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道

练方法技巧

键能与反应热的互求方法

7．化学反应可视为旧键的断裂和新键的形成过程。化学键的键能是形成化学键时释放的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：P—P：198 P—O：360O===O：498，则反应P4(白磷)＋3O2===P4O6的反应热ΔH为()

A．－1 638 kJ·mol－1B．＋1 638 kJ·mol－1

C．－126 kJ·mol－1D．＋126 kJ·mol－1

8．已知N2＋O2===2NO为吸热反应，ΔH＝＋180 kJ·mol－1，其中N≡N、O===O键的键能分别为946 kJ·mol－1、498 kJ·mol－1，则N—O键的键能为()

A．1 264 kJ·mol－1B．632 kJ·mol－1

C．316 kJ·mol－1D．1 624 kJ·mol－1

运用键能比较分子性质的技巧

9．从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据：

O—O键

O2－2O－2O2O＋2

数据

键长(10－12m) 149 128 121 112

键能(kJ·mol－1) x y z＝494 w＝628 其中x、y>z>y>x；该规律性是()

A．成键的电子数越多，键能越大

B．键长越长，键能越小

C．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

练综合拓展

10．下列说法中正确的是()

A．分子的结构是由键角决定的

B．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

C．CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X键的键长、键角均相等

D．H2O分子中两个O—H键的键角为180°

11．下列事实不能用键能的大小来解释的是()

A．N元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定

B．稀有气体一般难发生反应

C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱

D．F2比O2更容易与H2反应

12.某些化学键的键能如下表所示。(单位kJ·mol－1)

键H—H Br—Br I—I Cl—Cl H—Cl H—I H—Br

键能436.0 193.7 152.7 242.7 431.8 298.7 366

22

(2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的是________。

A．Cl2>Br2>I2B．I2>Br2>Cl2

预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在足量Cl2中燃烧放热________。

13．1919年，Langmuir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。等电子体的结构相似、物理性质相近。

(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：________和________；________和__________。

(2)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中，与NO－2互为等电子体的分子有：________、________。

14.

1994年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧做出贡献的化学家。臭氧能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3分子的结构如图：呈V形，两个O—O键的夹角为116.5°。三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键(虚线内部)——三个O原子均等地享有这4个电子。请回答：

(1)题中非极性共价键是________键，特殊的化学键是________键。

(2)臭氧与氧气的关系是____________________。

(3)下列分子中与O3分子的结构最相似的是()

A．H2O B．CO2C．SO2D．BeCl2

(4)分子中某原子有一对或几对没有跟其他原子共用的价电子叫孤对电子，那么O3分子有______对孤对电子。

(5)O3具有强氧化性，它能把PbS氧化为PbSO4而O2不能，试配平：

________PbS＋________O3===________PbSO4＋________O2，生成1 mol O2，转移电子的物质的量为________mol。

第2课时键参数等电子体

基础落实

一、

1．(1)气态基态原子1最低(2)越稳定被打断或断裂

2．(1)核间距原子半径原子半径(2)越大越稳定

3．两个共价键之间的夹角方向空间构型

二、

1．原子总数价电子总数相近

2．N2和CO CO2和N2O

课堂练习

1．A[在双原子分子中没有键角，故C项错；当其键能越大，键长越短时，分子越稳定，故A项对，B项错；D项中σ键的重叠程度要大于π键的，故σ键的键能要大于π键的键能。] 2．C[由于π键的键能比σ键键能小，因此双键中有一个π键和一个σ键，所以双键的键能小于单键键能的2倍。]

3．D[键能越大，分子越稳定，A项错，D项正确；H—H键没有方向性，B项错；形成共价键的两个原子之间的核间距叫键长，C项错。]

4．B[本题与热化学反应方程式有关，N≡N、H—H的断裂需要吸收能量，而N—H的形成需要放出能量，根据能量守恒可得如下关系式：Q＋436 kJ·mol－1×3－391 kJ·mol－1×6＝－92.4 kJ·mol－1，解得Q＝945.6 kJ·mol－1。]

5．(从左到右)C2H6NO－3CO2N2O4CO

解析通过对CH4和NH＋4的比较可知，由于C的原子序数比N的原子序数小1，所以C 原子的电子数与N＋的电子数相等，因此只要C、N原子数相等且其他元素种类和原子总数相同即符合题意，不要忘了所带的电荷数。如N2H2＋6和C2H6。

课时作业

1．C

2．C[键长越短，键能越大，共价化合物越稳定，C项不正确。]

3．D

4．D[共价分子构成物质的状态取决于分子间作用力的大小，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形成稳定结构；氮气比氧气稳定，是由于N2分子中共价键的键能(946 kJ·mol－1)比O2分子中共价键的键能(497.3 kJ·mol－1)大，在化学反应中更难断裂。] 5．A[由题中信息可知，只要算出分子中各原子的最外层电子数之和即可判断。B的最外层电子数为3；C的最外层电子数为4；N、P的最外层电子数为5；O、S的最外层电子数

为6。]

6．B[CH4和NH＋4都是正四面体结构，键角均为109°28′，A项不正确；NO－3和CO2－3是等电子体，均为平面正三角形结构，B项正确；H3O＋和PCl3价电子总数不相等，不是等电子体，C项不正确；B3N3H6结构与苯相似，也存在“肩并肩”式重叠的轨道，D项不正确。故答案为B项。]

7．A[反应中的键能包括：断裂1 mol P4和3 mol O2分子中共价键吸收的能量和形成1 mol P4O6中共价键放出的能量。由各物质的分子结构知1 mol P4含6 mol P—P键，3 mol O2含3 mol O===O键，化学反应的反应热ΔH＝反应物的总键能—生成物的总键能。故ΔH＝(198 kJ·mol－1×6＋498 kJ·mol－1×3)－360 kJ·mol－1×12＝－1 638 kJ·mol－1。]

8．B[180 kJ·mol－1＝946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2E N－O，所以E N－O＝632 kJ·mol －1。]

9．B[研究表中数据发现，O2与O＋2的键能大者键长短。按此规律，O2－2中O—O键长比O－2中的长，所以键能要小。按键长由短而长的顺序为(O—O)O＋2z>y>x。故B正确，A不正确。这些微粒都是由相同的原子组成，电子对无偏移，D项错误；对于这些微粒，在成键时所用电子情况，题中无信息，已有的知识中也没有，说明这不是本题考查的知识点，故不选C项。]

10．B[分子的结构是由键参数——键角、键长决定的，故A项错误；由于F、Cl、Br、I的原子半径不同，故C—X键的键长不相等，C项错误；H2O分子中的键角为105°，故D项也错。]

11．B[本题主要考查键参数的应用。由于N2分子中存在三键，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H—F键的键能大于H—O键的键能，所以二者更容易生成HF。] 12．(1)184.9(2)A多

解析由题中数据和由键能求反应热公式可知：

H2＋Cl2===2HCl

ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋242.7 kJ·mol－1－2×431.8 kJ·mol－1＝－184.9 kJ·mol－1

H2＋Br2===2HBr

ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋193.7 kJ·mol－1－2×366 kJ·mol－1＝－102.3 kJ·mol－1

H 2＋I22HI

ΔH＝436.0 kJ·mol－1＋152.7 kJ·mol－1－

2×298.7 kJ·mol－1＝－8.7 kJ·mol－1。

13．(1)N2CO CO2N2O(2)SO2O3

解析(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如：N2与CO电子总数均为14，CO2与N2O电子总数均为22。

(2)依题意，只要原子数相同，价电子总数也相同，即可互称为等电子体，NO－2为三原子，其价电子总数为：(5＋6×2＋1)，SO2、O3也为三原子，各分子价电子总数均为6×3＝18。

14．(1)σ大π(2)同素异形体(3)C(4)5

(5)1414 2

解析同种原子之间形成的共价键是非极性键，特殊共价键是中间O原子提供的2个电子，和旁边两个O原子各提供的一个电子，形成一个三原子四电子大π键。O2与O3是同素异形体。等电子体的分子结构相似，O3与SO2是等电子体。O3分子的两端的原子各有2对孤对电子，中间的原子有一对孤对电子，共有5对孤对电子。可以删除编辑的word文档温馨提示：

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