新课标高中化学选修3第一节共价键的键参数

第2课时共价键的键参数学业要求素养对接知道键能、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。

微观探析：用键参数说明简单分子的某些性质。

[知识梳理]1. 键参数概念和特点概念特点键能气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量键能越大，键越稳定键长形成共价键的两个原子之间的核间距键长越短，键能越大，键越稳定键角分子内两个共价键之间的夹角表明共价键有方向性，决定分子的立体结构2. 键参数对物质性质的影响【自主思考】1.试从键长和键能的角度分析卤素氢化物稳定性逐渐减弱的原因。

提示卤素原子从F到I原子半径逐渐增大，分别与H原子形成共价键时，按H—F、H—Cl、H—Br、H—I，键长逐渐增长，键能逐渐减小，故分子的稳定性逐渐减弱。

2.是否原子半径越小、键长越短，键能越大，分子就越稳定？提示不一定，电负性大的双原子分子，键长较短的键能不一定大。

如F2中氟原子的半径很小，因此键长比较短，而两个氟原子形成共价键时，核间距离很小，排斥力很大，即其键能不大，因此F2的稳定性差。

[自我检测]1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。

(1)键长越短，键能一定越大。

()(2)等电子体并不都是电中性的。

()(3)双原子分子中化学键键能越大，分子越牢固。

()(4)双原子分子中化学键键长越长，分子越牢固。

()(5)双原子分子中化学键键角越大，分子越牢固。

()(6)同一分子中，σ键与π键的原子轨道重叠程度一样多，只是重叠的方向不同。

()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)×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.键角的大小与键能的大小无关解析键长越短，键能越大，共价键越稳定。

答案 C3.HBr气体的热分解温度比HI气体的热分解温度高的原因是()A.HBr分子中的键长比HI分子中的键长短，键能大B.HBr分子中的键长比HI分子中的键长长，键能小C.HBr的相对分子质量比HI的相对分子质量小D.HBr分子间作用力比HI分子间作用力大解析HBr和HI均是共价化合物，含有共价键。

由于HBr分子中的键长比HI分子中的键长短，键能大，破坏共价键消耗的能量多，所以HBr气体的热分解温度比HI气体的热分解温度高。

答案 A学习任务共价键参数与分子的性质【合作交流】键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键长和键角是描述分子立体构型的参数。

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。

如NH3分子的H—N—H键角是107°，N—H的键长是101 pm，就可以断定NH3分子是三角锥形分子，如图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？提示键长：N—H＜P—H，键能：N—H＞P—H，因此NH3更稳定。

2.N2、O2、F2与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？提示由教材表2－1中键能的数值可知：H—F>H—O>H—N，而键长：H—F＜H—O＜H—N，说明分子的稳定性：HF＞H2O＞NH3，所以N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。

3.一般来说，键长越短，键能越大。

但为什么F—F键键长短，键能小？提示氟原子的半径很小，因此其键长短，而由于键长短，两个氟原子形成共价键时，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，很容易与其他物质反应。

【点拨提升】1.共价键参数的应用(1)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，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，ΔH＜0时，为放热反应；ΔH＞0时，为吸热反应。

(2)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a.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。

b.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。

(3)键角的应用①键长和键角决定分子的空间构型②常见分子的键角与分子空间构型化学式结构式键角空间构型CO2180°直线形NH3107°三角锥形H2O 105°V形BF3120°平面三角形CH4109°28′正四面体形2.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多。

(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多。

(4)由电负性判断：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。

特别提醒由分子构成的物质，其熔、沸点与共价键的键能和键长无关。

而分子的稳定性，由键长和键能共同决定。

【例1】下列说法不正确的是()A.键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂B.成键的两原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定C.破坏化学键时消耗能量，而形成化学键时释放能量D.键能、键长只能定性地分析化学键的强弱解析键能越大，断开该键所需的能量越多，化学键越牢固，性质越稳定，故A 错误；B、C、D均正确。

答案 A(1)通过键长、键角可以判断分子的几何构型及多原子分子的极性，一般呈中心对称的分子为非极性分子。

(2)键长不是成键两原子半径的和，而是小于其半径和。

【变式训练】1.三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子空间构型理由的叙述，正确的是()A.PCl3分子中P—Cl三个共价键的键长、键角都相等B.PCl3分子中P—Cl三个共价键键能、键角均相等C.PCl3分子中的P—Cl键属于极性共价键D.PCl3分子中P—Cl键的三个键角都是100.1 °，键长相等解析PCl3分子是由P—Cl极性键构成的极性分子，其结构类似于NH3。

答案 D2.下列有关化学键知识的比较肯定错误的是()A.键能：C—N＜C===N＜C≡NB.键长：I—I＞Br—Br＞Cl—ClC.分子中的键角：H2O＞CO2D.相同元素原子间形成的共价键键能：σ键＞π键解析C、N原子间形成的化学键，三键键能最大，单键键能最小，A正确；原子半径：I＞Br＞Cl，则键长：I—I＞Br—Br＞Cl—Cl，B正确；H2O分子中键角是105°，CO2分子中键角是180°，C错误；相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的大，D正确。

答案 C3.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解析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。

答案 D4.能说明BF3分子中四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键是非极性共价键C.三个B—F键的键能相同D.三个B—F键的键长相等解析本题考查共价键键参数的运用。

当键角为120°时，BF3的空间构型为平面三角形，故分子中四个原子共面。

答案 A分层训练基础练1.下列说法正确的是()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(X===F、Cl、Br、I)键的键长、键角均相等D.H2O分子中两个O—H键的键角为180°解析分子的结构是由键参数——键角、键长决定的，A项错误；由于F、Cl、Br、I的原子半径不同，故C—X(X===F、Cl、Br、I)键的键长不相等，C项错误；H2O 分子中两个O—H键的键角为105°，D项错误。

答案 B2.根据π键的成键特征判断C===C的键能与C—C键能的数量关系()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.无法确定解析由于π键的键能比σ键键能小，双键中有一个π键和一个σ键，所以双键的键能小于单键的键能的2倍。

答案 C3.下列事实不能用键能的大小来解释的是()A.氮元素的电负性较大，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.HF比H2O稳定解析由于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，没有化学键；卤族元素从F到I，原子半径逐渐增大，其氢化物中化学键的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性HF＞HCl＞HBr＞HI；由于H—F键的键能大于H—O键，所以稳定性HF ＞H2O。

答案 B4.下列有关共价键的键参数的说法不正确的是()A.CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小D.分子中共价键的键能越大，分子的熔、沸点越高解析三者的键角分别为109°28′、120°、180°，依次增大，A选项正确。

因为F、Cl、Br的原子半径依次增大，故与H形成共价键的键长依次增长，B选项正确。

O、S、Se的原子半径依次增大，故与H形成共价键的键长依次增长，键能依次减小，C选项正确。

分子的熔、沸点与分子间作用力有关，与共价键的键能无关，D 选项错误。

答案 D5.下列有关性质的比较中，正确的是()A.微粒半径：O2－＜F－＜Na＋＜Li＋B.第一电离能：He＜Ne＜ArC.分子中的键角：CH4＞H2O＞CO2D.共价键的键能：C—C＜C===C＜C≡C解析Li＋的电子层数最少，所以离子半径最小，其余三种离子的电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，所以O2－＞F－＞Na＋＞Li＋，A错误；稀有气体元素的第一电离能随电子层数的增多而减小，所以He＞Ne＞Ar，B错误；甲烷分子为正四面体形，键角是109°28′，水为V形分子，键角是105°，二氧化碳为直线形分子，键角为180°，所以二氧化碳分子中的键角最大，C错误；键长：C—C＞C===C ＞C≡C，所以键能：C—C＜C===C＜C≡C，D正确。