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(3)一般来说,键长越短,键能越大。但F—F键键长(141 pm)比Cl—Cl 键键长(198 pm)小,而F—F键键能(157 kJ·mol-1)却比Cl—Cl键键能 (242.7 kJ·mol-1)小,为什么? 提示:氟原子的半径小导致F—F键键长小,由于键长小,两个氟原子 形成共价键时,原子核之间的距离较小,两原子核之间排斥力较大, 导致F—F键键能不大,F2的稳定性较差,容易与其他物质发生反应。
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2.键参数的应用
(1)分子的热稳定性。
参照教材37页表2-1中的键能数据。计算1 mol H2分别与1 mol Cl2、 1 mol Br2(蒸气)反应生成2 mol HCl和2 mol HBr时,分别放出(填“放 出”或“吸收”)184.9 kJ和放出(填“放出”或“吸收”)102.3 kJ的热量。
则2 mol HBr分解需要吸收的能量比2 mol HCl低(填“高”或“低”),故
HBr更易分解。
(2)反应能力比较。
N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强,其原因是N≡N键、O=O键、 F—F键的键能依次为946 kJ·mol-1、497.3 kJ·mol-1、157 kJ·mol-1,键
能越来越小,共价键越来越容易断裂。
(3)键长越小,键能越大,分子的化学性质越不活泼(填“越活泼”或“越
不活泼”)。
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【微思考】根据元素周期律可知,NH3的稳定性强于PH3,你能利用 键参数进行解释吗?
提示:N原子的半径比P原子的半径小,故键长N—H键比P—H键小,
则N—H键的键能比P—H键的键能大,N—H键更难被破坏,NH3更 难分解。
第二课时 键参数——键能、键长与键角
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1.通过认识共价键的键能、键长和键角,从微观角度模型化解 释分子的空间结构。 素养 2.结合共价键的键长、键能和键角等数据,理解分子的性质与 目标 键参数的关系,培养证据推理与模型认知的核心素养。 3.掌握用共价键的强弱解释物质稳定性的方法。
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(2)键长的应用。 ①键长越小,一般键能越大,共价键越稳定,含该共价键的分子越稳 定。 ②键长的比较方法。 a.根据成键原子的原子半径比较。同类型的共价键,成键原子的原 子半径越小,键长越小。 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。
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(3)键角。
键角是指在多原子分子中,两个相邻共价键之间的夹角。如CO2的
结构式为
,键角为180°,是一种直线形分子;H2O分子
中的H—O—H键角是105°,是一种V形(或称角形)分子。多原子分
子中的键角一定,表明共价键具有方向性。
键长和键角的数值可以通过晶体的X射线衍射实验获得。
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(3)键角的应用。 ①键长和键角决定分子的空间结构。 ②常见分子中的键角与分子空间结构。
化学式 CO2 NH3
结构式
键角 180° 107°
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深化拓展 1.共价键键参数的应用 (1)键能的应用。 ①表示共价键的强弱。 键能越大,断开化学键需要吸收的能量越多,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判断化学反应中的能量变化。 在化学反应中,断裂旧化学键吸收能量,形成新化学键释放能量,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。
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1.键角是描述分子空间结构的重要参数。 ( ) 2.键长是成键两原子半径的和。( ) 3.C=C键的键能等于C—C键键能的2倍。( ) 4.键长越小,键能一定越大,分子就一定越稳定。( ) 5.因为O—H键的键能小于H—F键的键能,所以O2、F2与H2反应的 能力依次减弱。( ) 答案:1.√ 2.× 3.× 4.× 5.×
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键参数的应用 问题探究 根据下图所示回答相关问题。
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(1)根据上图判断H2与Cl2反应生成HCl是放热反应还是吸热反应? 如何利用键能计算反应的反应热ΔH? 提示:反应中断裂旧键吸收436.0 kJ+242.7 kJ=678.7 kJ热量,形成新 键放出431.8 kJ·mol-1×2 mol=863.6 kJ热量,放热值大于吸热值,故 该反应是放热反应。 ΔH=反应物总键能-生成物总键能 (2)根据元素周期律可知,HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强,请 利用键参数加以解释。 提示:键长H—F<H—Cl<H—Br<H—I;键能H—F>H—Cl>H— Br>H—I,故HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强。
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1.甲烷分子为正四面体结构,键角是109°28'。
2.F、Cl、Br、I原子半径逐渐增大,F2、Cl2、Br2、I2与氢气反应越 来越难,HF、HI、HBr、HI的稳定性逐渐减弱。
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1.键参数——键能、键长与键角 (1)键能。 键能是气态分子中断裂1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。 键能可用于估算化学反应的热效应,如H—H键、F—F键、H—F键 的键能分别为436 kJ·mol-1、157 kJ·mol-1、568 kJ·mol-1,则H2与F2 反应是放热反应(填“放热”或“吸热”)。 (2)键长。 键长是指形成共价键的两个原子之间的核间距。化学键的键长与 键能是相关的。例如,C—C键、C=C键、C≡C键的键长分别为154 pm、133 pm、120 pm,键长越来越小,它们的键能分别为347.7 kJ·mol-1、615 kJ·mol-1和812 kJ·mol-1,越来越大。