2020新突破化学选修三人教版第2章第一节第2课时共价键的键参数Word版含解析

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 C 3.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 CO2 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

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 D 2.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≡N B.键长：I—I＞Br—Br＞Cl—Cl C.分子中的键角：H2O＞CO2 D.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 C 3.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 D 4.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 B 2.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 C 3.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 B 4.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 D 5.下列有关性质的比较中，正确的是( ) A.微粒半径：O2－＜F－＜Na＋＜Li＋