2.1.2键参数——键能、键长与键角 学案（含答案）

1、第第 2 2 课时课时 键参数键参数键能、键长与键角键能、键长与键角 学业要求 核心素养建构 1.知道键能、键长、键角等键参数的概念。 2.能用键参数说明简单分子的某些性质。 知识梳理 一、键参数的概念、影响和特点 概念 影响 特点 键能 气态分子中 1 mol 化学键 解离成气态原子所吸收的 能量 衡量共价键强弱 键能越大，键越稳定 键长 构成共价键的两个原子之 间的核间距 衡量共价键强弱 键长越小，键能越大，键 越稳定 键角 多原子分子中两个相邻共 价键之间的夹角 描述分子空间结 构 表明共价键有方向性，决 定分子的空间结构 注：键长和键角的数据可通过晶体的 X 射线衍射实验获得。 微自测

2、 1.反映共价键强弱的物理量是( ) A.键能 B.键能、键长 C.键能、键长、键角 D.键长、键角 解析 键能可看作是断开共价键所需的能量，键能越大，则断开键时所需的能量 就越多，含该键的分子就越稳定；键长越长键能反而越小，故反映键的强弱的物 理量是键能和键长。 答案 B 二、键参数对物质性质的影响 1.键参数对分子性质的影响 2.键能估算化学反应热效应：H反应物的键能总和生成物的键能总和。 微自测 2.下列说法中正确的是( ) A.在分子中，两个原子间的距离叫键长 B.非极性键的键能大于极性键的键能 C.键能越大，表示该分子越容易受热分解 D.HCl 的键能为 431.8 kJ mol 1

3、，HI 的键能为 298.7 kJ mol1，这可说明 HCl 分子比 HI 分子稳定 解析 形成共价键的两个原子核间的距离为键长，A 错误；键能的大小取决于成 键原子的电负性， 与键的极性无必然联系， B 错误； 键能越大， 化学键越难断裂， 分子越稳定，C 错误，D 正确。 答案 D 探究一、键能的应用 从键能对物质性质的影响树立数据观 探究素材 1.键能表示共价键的强弱 键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定。 2.由键能判断分子的稳定性 结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。 3.由键能判断物质反应能力：如 N2、O2、F2跟 H2反应能力依次增强。 探究题目 1

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 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 O 2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 从键能估算反应的热

5、效应树立变化观 探究素材 化学反应过程是原子重新组合的过程， 反应物分子内化学键的断裂需要吸收能量， 生成新物质时形成新的化学键要放出能量。 二者的能量差， 就决定了能量的变化。 1.当 E1E2时，反应吸收能量；当 E1E2时，反应释放能量。 2.H反应物的键能总和生成物的键能总和。 探究题目 2.根据键能数据计算 CH4(g)4F2(g)=CF4(g)4HF(g)的反应热 H 为( ) 化学键 CH CF HF FF 键能/(kJ mol 1) 414 489 565 155 A.1 940 kJ mol 1 B.1 940 kJ mol 1 C.485 kJ mol 1 D.485 kJ

6、 mol 1 解析 由“H反应物键能总和生成物键能总和”可知：H(4144 155448945654)kJ mol 11 940 kJ mol1。 答案 A 探究二、键长、键角的应用 从键长及键的类型发展模型认知 探究素材 1.一般键长越小，键能越大，共价键越稳定，分子越稳定。 2.键长的比较方法 (1)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，键长越小。 (2)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。 探究题目 3.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，键长越小，化学键越牢固，性质

7、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 从键长、键角的应用发展空间结构模型认知 探究素材 分子空间结构的判断 键长和键角是描述分子空间结构的参数。一般来说，如果知道分子中的键长和键 角，这个分子的空间结构就确定了。如 NH3分子的 HNH 键角是 107 ，NH 键的键长是 101 pm，就可以断定 NH3分子是三角锥形分子。 探究题目 4.三氯化磷分子的空间结构是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷 分子空间结构理

8、由的叙述，正确的是( ) A.PCl3分子中 PCl 三个共价键的键长、键角都相等 B.PCl3分子中 PCl 三个共价键键能、键角均相等 C.PCl3分子中的 PCl 键属于极性共价键 D.PCl3分子中 PCl 键的三个键角都是 100.1 ，键长相等 解析 PCl3分子是由 PCl 极性键构成的极性分子，其结构类似于 NH3。 答案 D 综合共价键强弱判断发展证据推理学科素养 探究素材 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

9、消耗的能量越多。 3.由键长判断： 共价键的键长越小， 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。 探究题目 5.从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据如下表： OO 键 数据 O2 2 O 2 O2 O 2 键长/(10 12 m) 149 128 121 112 键能/(kJ mol 1) x y z494 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.成键时电子数越多，键能越大 B.键长越小，键能越大 C.成键所用

10、的电子数越少，键能越小 D.成键时电子对越偏移，键能越大 解析 观察表中数据发现， O2与 O 2的键能大者键长短， 据此可得 O2 2中 OO 键 的键长比 O 2中的长，所以键能要小。按键长由小到大的顺序为(OO 键)O 2 O2O 2zyx。 答案 B 1.判断正误，正确的打“”；错误的打“”。 (1)键长越小，键能一定越大。( ) (2)双原子分子中化学键键能越大，分子越牢固。( ) (3)双原子分子中化学键键长越长，分子越牢固。( ) (4)双原子分子中化学键键角越大，分子越牢固。( ) (5)同一分子中， 键与 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)

11、 (2) (3) (4) (5) 2.下列事实不能用键能的大小来解释的是( ) A.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 解析 由于 N2分子中存在 NN 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 HF 键的键能大于 HO 键的键能，所以更容易生 成 HF。 答案 B 3.下列有关化学键知识的比较肯定错误的是( )

12、A.键能：CNC=NCN B.键长：IIBrBrClCl C.分子中的键角：H2OCO2 D.相同元素原子间形成的共价键键能： 键 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：IBrCl，则键长：IIBrBrClCl，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 键的键能 比 键的大，D 正确。 答案 C 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.BF 键是非极性共价键 C.三个 BF 键的键能相同 D.三个 BF 键的键长相等 解析 本

13、题考查共价键键参数的运用。当键角为 120 时，BF3的空间结构为平面 三角形，故分子中四个原子共面。 答案 A 5.已知某些共价键的键能，如下表，试回答下列问题： 共价键 键能/(kJ mol 1) 共价键 键能/(kJ mol 1) HH 436 OH 462.8 ClCl 242.7 NN 946 CH 413.4 HCl 431.8 (1)HH键的键能比ClCl键的键能大的原因是 _ _。 (2)已知 H2O 在 2 000 时有 5%的分子分解，而 CH4在 1 000 时可能完全分解 为 C 和 H2，试解释其中的原因 _。 (3)氮气能在空气中稳定存在，试解释原因_ _。 解析 解答本题可根据键参数与分子性质的关系分析：共价键的键长越小，键能 越大，共价键越稳定。 答案 (1)H 原子的半径比 Cl 原子的半径小，故 HH 键的键长比 ClCl 键的键 长小，HH 键的键能比 ClCl 键的键能大 (2)HO 键的键能比 HC 键的键 能大，故 H2O 比 CH4稳定 (3)N2分子中存在氮氮三键，键能大，结构稳定，故 氮气能在空气中稳定存在