1、1第 2 课时 共价键的键参数学习目标定位 1.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。2.学会键能与反应热相互求算的方法。一 共价键参数1键能(1)键能是在 101.3kPa、298K 条件下，断开 1molAB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态 A 原子和气态 B 原子所吸收的能量。常用 EAB 表示。键能的单位是 kJmol1 。如，断裂 1molHH 键吸收的最低能量为 436.0kJ，即 HH 键的键能为 436.0kJmol1 。(2)根据下表中的 HX 键的键能回答下列问题：共价键 HF HCl HBr HI键能/kJmol1 568 431.8
2、 366 298.7若使 2molHCl 键断裂为气态原子，则发生的能量变化是吸收 863.6_kJ 的能量。表中共价键最难断裂的是 HF，最易断裂的是 HI。由表中键能大小数据说明键能与分子稳定性的关系：HF、HCl、HBr、HI 的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即 HF 分子很稳定，最难以分解，HI 分子最不稳定，易分解。2键长(1)键长是指形成共价键的两个原子之间的核间距，因此原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，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，往往键能越大，这表明共价键越稳定，反之亦然。(3)下列三种分子中：H 2、Cl 2、B
3、r 2，共价键的键长最长的是，键能最大的是。3键角(1)键角是指在多原子分子中，两个化学键的夹角。在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角决定着共价分子的立体构型。(2)根据空间构型分析下列分子的键角分子空间构型 键角 实例109.5 CH4、CCl 4正四面体形60 白磷(P 4)平面形 120 苯、乙烯、BF 3等三角锥形 107.3 NH32V 形(角形) 104.5 H2O直线形 180 CO2、CS 2、CHCH归纳总结活学活用1下列说法中正确的是( )A双原子分子中化学键的键能越大，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，
4、分子越稳定D在双键中， 键的键能要小于 键的键能答案 A解析 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 键的重叠程度要大于 键的，故 键的键能要大于 键的键能。2下列说法中正确的是( )A分子中所含共价键的键能越大，键长越短，则分子越稳定B只有非金属原子之间才能形成共价键C水分子可表示为 HOH，分子中键角为 180DHO 键键能为 467kJmol1 ，即 18g 水分子生成 H2和 O2时，放出能量为(2467) kJ答案 A解析 分子中所含共价键键能越大，键长越短，原子间结合力就越强，分子越稳定，所以 A 正确； B 中
5、有些不活泼金属与非金属形成的化学键是共价键；C 中水分子中两个 OH 键间的夹角小于 180，其分子结构式虽为 HOH，但不能表示分子的真正空间构型；D 中给出 HO 键的键能是破坏 1molHO 键所吸收的能量，在 H2O 分子中有两个 HO 键，断开 1molH2O 中化学键应吸收能量(2467) kJ。而生成 H2和 O2，成键时需放出能量，故 D 错误。二 共价键的键能与化学反应热根据已学知识回答下列问题：(1)从化学键的角度分析化学反应的实质是什么？答案 化学反应的实质是反应物分子内旧化学键的断裂和产物分子中新化学键的形成。3(2)化学反应过程中的能量变化与化学键有着怎样的关系？答案
6、 反应物和生成物中的化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，反应为吸热反应，反之则为放热反应。(3)已知 HH、ClCl、HCl 键的键能分别为436kJmol1 、243kJmol 1 、431kJmol 1 。试通过键能数据估算 H2(g)Cl 2(g)=2HCl(g)反应的反应热是 183_kJmol1 。解析 H E(反应物键能之和) E(生成物键能之和)(4362432431) kJmol1 183kJmol 1 。归纳总结1化学反应中的能量变化是 H反应物键能总和生成物键能总和。2反应热 H0 时，为吸热反应。活
7、学活用3已知 HH 键能为 436kJmol1 ，HN 键能为 391kJmol1 ，根据化学方程式N23H 2 2NH3,1molN2与足量 H2反应放出的热量为 92.4kJmol1 ，则 NN 键的高 温 、 高 压 催 化 剂键能是( )A431kJmol 1 B945.6kJmol 1C649kJmol 1 D896kJmol 1答案 B解析 本题与热化学反应方程式有关，NN、HH 的断裂需要吸收能量，而 NH 的形成要放出能量，根据能量守恒可得如下关系式：Q436kJmol 1 3391kJmol 1 692.4kJmol 1 ，解得 Q945.6kJmol 1 。4氮是地球上极为
8、丰富的元素。(1)Li3N 晶体中氮以 N3 形式存在，基态 N3 的电子排布式为_。(2)NN 的键能为 945kJmol1 ，NN 单键的键能为 247kJmol1 ，计算说明 N2中的_键比_键稳定(填“”或“”)。答案 (1)1s 22s22p6 (2) 解析 (1)由 Li3N 晶体中氮以 N3 形式存在，则 N3 的最外层应达到 8 电子，即电子排布式为 1s22s22p6。(2)NN 中有两个 键和一个 键，而 NN 键为 键，键能为 247kJmol1 ，由NN 的键能为 945kJmol1 ，则 键键能为4349kJmol 1 。945kJmol 1 247kJmol 12当
9、堂检测1下列说法中，错误的是( )A原子间通过共用电子形成的化学键叫共价键B对双原子分子来说，键能愈大，断开时需要的能量愈多，该化学键愈不牢固C一般而言，化学键的键长愈短，化学键愈强，键愈牢固D成键原子间原子轨道重叠愈多，共价键愈牢固答案 B解析 键能愈大，断开时需要的能量愈多，该化学键愈牢固。2根据 键的成键特征，判断 C=C 键的键能和 CC 键的键能的关系是( )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无法确定答案 C解析 根据碳碳双键中含有 1 个 键，由于 键电子云重叠程度小，不如 键稳定，所以双键的键能小于单键键
10、能的 2 倍，选项 C 正确。3能说明 BF3分子的 4 个原子在同一平面的理由是( )A任意两个键之间的夹角为 120BBF 键为非极性共价键C3 个 BF 键的键能相同D3 个 BF 键的键长相等答案 A解析 键能与分子的立体构型无关，键间夹角是 120决定了 BF3分子中的 4 个原子在同一平面内，选项 A 符合题意。4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即为键长5DHCl 的键能为 431.8kJmol1 ，HBr 的键能为 366kJmol1 ，这可以说明 HCl分子比 HBr 分子稳定答案 D解析 键能越大
11、，分子越稳定，分子越难分解，A 错，D 对；ss 键无方向性，B 错；在分子间，两个成键的原子核之间的距离称为键长，C 错。5某些化学键的键能如下表(kJmol 1 )键 HH BrBr II ClCl HCl HI HBr键能 436 193 151 243 431 297 363(1)1molH2在 2molCl2中燃烧，放出的热量为_kJ。(2)在一定条件下，1molH 2与足量的 Cl2、Br 2、I 2分别反应，放出热量由多到少的顺序是_(填序号)。aCl 2Br2I2 bI 2Br2Cl2预测 1molH2在足量 F2中燃烧比在 Cl2中放热_。答案 (1)183 (2)a 多40
12、 分钟课时作业基础过关一、共价键参数及其应用1关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是( )A键角是描述分子空间构型的重要参数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 键能越大，键长越短，共价化合物越稳定。2下列说法中正确的是( )A在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长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CCF 4、CCl 4、CBr 4、CI 4中 CX 键的键长、键角均相等DH 2O 分子中两个 OH 键的键角为 180答案 B解析 形成共价键的两个原子之间的核间距叫键长，故 A 项
13、错误；由于 F、Cl、Br、I的原子半径不同，故 CX 键的键长不相等，C 项错误；H 2O 分子中的键角为 104.5，故D 项也错。3下列事实不能用键能的大小来解释的是( )6AN 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CHF、HCl、HBr、HI 的稳定性逐渐减弱DF 2比 O2更容易与 H2反应答案 B解析 本题主要考查键参数的应用。由于 N2分子中存在叁键，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
14、渐减弱；由于 HF 的键能大于 HO，所以更容易生成 HF。4从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据：OO 键数据 O22 O 2O2O 2键长(10 12 m) 149 128 121 112键能(kJmol 1 ) x y z498 w628其中 x、 y 的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为 wzyx；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，键能越小D成键时电子对越偏移，键能越大答案 B解析 研究表中数据发现，O 2与 O 的键能大者键长短。按此规律，O 中 OO 键 2 22长比 O 中的长，所以键能要小。按键长
15、由短而长的顺序为(OO)O zyx。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。二、键能与反应热的互求方法5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(kJmol 1 )：PP：198 PO：360 O= =O：498，则反应 P4(白磷)3O 2=P4O6的反应热 H 为( )7A1638kJmol 1 B1638kJmol 1C126kJmol
16、 1 D126kJmol 1答案 A解析 反应中的键能包括：断裂 1molP4和 3molO2分子中共价键吸收的能量和形成1molP4O6分子中共价键放出的能量。由各物质的分子结构知 1molP4含 6molPP 键，3molO2含 3molO=O 键，化学反应的反应热 H反应物的总键能生成物的总键能。故 H(198kJmol 1 6498kJmol 1 3)360kJmol 1 121638kJmol 1 。6已知 N2O 2=2NO 为吸热反应， H180kJmol 1 ，其中 NN、O= =O 键的键能分别为 946kJmol1 、498kJmol 1 ，则 NO 键的键能为( )A12
17、64kJmol 1 B632kJmol 1C316kJmol 1 D1624kJmol 1答案 B解析 180kJmol 1 946kJmol 1 498kJmol 1 2 ENO ，所以ENO 632kJmol 1 。7已知 1g 氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量 121kJ，且氧气中 1molO=O 键完全断裂时吸收热量 496kJ，水蒸气中 1molHO 键形成时放出热量 463kJ，则氢气中 1molHH键断裂时吸收热量为( )A920kJ B557kJ C436kJ D188kJ答案 C解析 本题考查化学反应的能量变化与化学键的能量变化。因为 1g 氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量
18、121kJ，所以 1molH2与 molO2完全燃烧生成 1mol 水蒸气时放出热量12242kJ。而化学反应中之所以存在能量的变化是因为在化学反应过程中存在旧键的断裂与新键的形成，其中旧键的断裂需要吸收能量而新键的形成需要放出能量。发生上述反应 H2(g) O2(g)=H2O(g) H 242kJmol1 时所发生键的变化为断裂 1molHH 键和 molOO12 12键、形成 2molOH 键，因此在此反应过程中断裂旧键需要吸收的能量为 496kJ EHH，12形成新键释放的能量为 2463kJ926kJ，因为该反应为放热反应，所以有926kJ( 496kJ EHH)242kJ，解得 EH
19、H436kJ。12三、共价键的表示方法8下列各项中表述正确的是( )AF 的离子结构示意图：8BCO 2的分子模型示意图：CCO 2的电子式： O C O DN 2的结构式： NN 答案 A解析 CO 2应为直线形分子，三个原子在一条直线上，故 B 错；C 中碳原子与每个氧原子形成两对共用电子对，正确的表示应为 C ，故 C 错；D 中每个氮原子有O O 两个电子未成键，在书写结构式时不用画出，即正确的书写方法应为 NN，故 D 错。9下列化学式及结构式中成键情况，不合理的是( )ACH 3N CHHNHBCH 2SeO CHSeOHCCH 4S CHHHSHDCH 4Si CHHSiHH答案
20、 D解析 由共价键的饱和性可知：C、Si 可以形成 4 个共价键；H 形成 1 个共价键；N 形成 3 个共价键；O、S、Se 都形成 2 个共价键。10N 2的结构可以表示为 ，CO 的结构可以表示为 ，其中椭圆框表示 键，下列说法不正确的是( )AN 2分子与 CO 分子中都含有叁键BN 2分子与 CO 分子中的 键并不完全相同CN 2分子与 CO 分子中的价电子总数相等DN 2分子与 CO 分子的化学性质相同答案 D解析 从图示可以看出，N 2分子和 CO 分子中均含有一个 键和两个 键，所以二者都含有叁键，A 项正确；N 2分子中的 键是由每个 N 原子各提供两个 p 电子以“肩并肩”
21、的方式重叠形成，而 CO 分子中的一个 键是 O 原子单方面提供电子形成的，B 项正确；N2与 CO 的原子总数和价电子总数均相同，但性质并不完全相同，C 项正确，D 项错误。能力提升11下列结构图中“ ”代表原子序数从 110 的元素的原子实(原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分)，小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键。(示例： )9根据各图表示的结构特点，写出上述分子的化学式：A：_，B：_，C：_，D：_。答案 NH 3 HCN CO(NH 2)2 BF 3解析 A 图显然是 NH3，它是一个三角锥形分子，且 N 原子有一对电子未参加成键，3个价电子用于形成 3 个单键
22、，而与 N 原子相连的原子只有一个价电子，故只可能是 H 原子。B 图是 HCN，这是因为：第一，它是直线形分子；第二，中间一个原子成 4 个键，所以是 C 原子，左边原子只有一个价电子，故为 H 原子，而右边原子显然是 N 原子。C 图是H2NCONH2，从图可看出，最上面的原子是 O 原子，它用 2 个价电子与 C 原子形成双键，成为羰基，左、右两边与 C 相连的显然是 N 原子，同理与 N 原子相连的两个只含 1 个价电子的原子显然是 H 原子。D 图是 BF3，在 110 号元素中价电子为 7 的只有 F 原子，每个 F 原子各用一个价电子与中间原子形成单键，而中间一个原子只有 3 个
23、价电子，应该是 B 原子，故该分子是平面三角形的 BF3。12已知下表中的数据是破坏 1mol 物质中的化学键所消耗的最低能量(kJ)。物质 能量(kJ)Cl2 243Br2 193I2 151H2 436HF 565HCl 431HBr 363HI 297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_。AH 2 BCl 2 CBr 2 DI 2(2)下列氢化物中，最稳定的是_。AHF BHCl CHBr DHI(3)X2H 2=2HX(X 代表 F、Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应？_。(4)相同条件下，X 2分别与 H2反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的
24、热量最多的是_。2molCl 2在一定条件下与等物质的量的 H2反应，放出或吸收的热10量是_kJ。(5)若无上表中的数据，你能正确回答出问题(4)的第一问吗？_；你的理由是_。答案 (1)A (2)A (3)放热 (4)F 2 366 (5)能 生成物越稳定，放出的热量就越多，在 HX 中，HF 最稳定解析 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。拓展探究13X、Y、Z、W 是元素周期表前四周期中的四种常见元素，其相关信息如下表：元素 相关信息X X 的基态原子核外 3 个能级上有电子，且每个能级上的电子数相等Y 常温常压下，Y 单质是淡黄色固体，常
25、在火山口附近沉积Z Z 和 Y 同周期，Z 的电负性大于 YW W 的一种核素的质量数为 63，中子数为 34(1)Y 位于元素周期表第_周期第_族，Y 和 Z 的最高价氧化物对应的水化物的酸性较强的是_(写化学式)。(2)XY2是一种常用的溶剂，XY 2的分子中存在_个 键。在 HY，HZ 两种共价键中，键的极性较强的是_，键长较长的是_。(3)W 的基态原子核外电子排布式是_。答案 (1)3 A HClO 4 (2)2 HCl HS(3)Ar3d104s1或 1s22s22p63s23p63d104s1解析 由题给信息推出 X 元素基态原子的电子排布式：1s 22s22p2，为碳元素；Y 为硫元素；Z 为氯元素；W 为铜元素。(1) 硫元素位于元素周期表第 3 周期第A 族。(2)XY 2为 CS2，结构式为 S=C=S, 存在 2 个 键；HY 为 HS 键，HZ 键为 HCl 键，S 元素的非金属性弱于Cl 元素，原子半径 SCl，所以键的极性较强的是 HCl 键，键长较长的为HS 键。(3)Cu 原子的核外电子数为 29,3d 电子层全充满状态比较稳定，故基态原子核外电子排布式为Ar3d 104s1或 1s22s22p63s23p63d104s1。
