学习k12精品化学新导学笔记人教选修三讲义:第二章 第一节 共价键 第2课时
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第二課時教學目標:1、認識鍵能、鍵長、鍵角等鍵參數的概念2、能用鍵參數――鍵能、鍵長、鍵角說明簡單分子的某些性質3、知道等電子原理,結合實例說明“等電子原理的應用”教學難點、重點:鍵參數的概念,等電子原理教學過程:創設問題情境N2與H2在常溫下很難反應,必須在高溫下才能發生反應,而F2與H2在冷暗處就能發生化學反應,為什麼?學生討論小結:引入鍵能的定義板書二、鍵參數1、鍵能①概念:氣態基態原子形成1mol化學鍵所釋放出的最低能量。
②單位:kJ/mol[生閱讀書33頁,表2-1]回答:鍵能大小與鍵的強度的關係?(鍵能越大,化學鍵越穩定,越不易斷裂)鍵能化學反應的能量變化的關係?(鍵能越大,形成化學鍵放出的能量越大)①鍵能越大,形成化學鍵放出的能量越大,化學鍵越穩定。
[過渡]2、鍵長①概念:形成共價鍵的兩原子間的核間距②單位:1pm(1pm=10-12m)③鍵長越短,共價鍵越牢固,形成的物質越穩定[設問]多原子分子的形狀如何?就必須要瞭解多原子分子中兩共價鍵之間的夾角。
3、鍵角:多原子分子中的兩個共價鍵之間的夾角。
例如:CO2 結構為O=C=O,鍵角為180°,為直線形分子。
H2O鍵角105°V形CH4鍵角109°28′正四面體[小結]鍵能、鍵長、鍵角是共價鍵的三個參數鍵能、鍵長決定了共價鍵的穩定性;鍵長、鍵角決定了分子的空間構型。
[板書]三、等電子原理1、等電子體:原子數相同,價電子數也相同的微粒。
如:CO和N2,CH4和NH4++2、等電子體性質相似[閱讀課本表2-3][小結]師與生共同總結本節課內容。
[練習]1、下列說法中,錯誤的是A.鍵長越長,化學鍵越牢固B.成鍵原子間原子軌道重疊越多,共價鍵越牢固C.對雙原子分子來講,鍵能越大,含有該鍵的分子越穩定D.原子間通過共用電子對所形成的化學鍵叫共價鍵2、能夠用鍵能解釋的是A.氮氣的化學性質比氧氣穩定B.常溫常壓下,溴呈液體,碘為固體C.稀有氣體一般很難發生化學反應D.硝酸易揮發,硫酸難揮發3、與NO3-互為等電子體的是A.SO3B.BF3C.CH4D.NO24、根據等電子原理,下列分子或離子與SO42-有相似結構的是A.PCl5B.CCl4C.NF3D.N25、根據課本中有關鍵能的數據,計算下列反應中的能量變化:N2(g)+3H2(g)====2NH3(g);△H=2H2(g)+O2(g)===2H2O(g);△H=。
第一节共价键第1课时共价键的特征与类型[学习目标定位] 1.熟知共价键的概念与形成,知道共价键的特征——具有饱和性和方向性。
2.能够从不同的角度对共价键分类,会分析σ键和π键的形成及特点。
一、共价键的形成与特征1.共价键的形成(1)概念:原子间通过共用电子对所形成的相互作用,叫做共价键。
(2)成键的粒子:一般为非金属原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。
(3)本质:原子间通过共用电子对(即电子云重叠)产生的强烈作用。
(4)形成条件:非金属元素的原子之间形成共价键,大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。
2.共价键的特征(1)饱和性①按照共价键的共用电子对理论,一个原子有几个未成对电子,便可和几个自旋状态相反的电子配对成键,这就是共价键的“饱和性”。
②用电子排布图表示HF分子中共用电子对的形成如下:③由以上分析可知,F原子与H原子间只能形成1个共价键,所形成的简单化合物为HF。
同理,O原子与2个H原子形成2个共用电子对,2个N原子间形成3个共用电子对。
(2)方向性除s轨道是球形对称外,其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。
在形成共价键时,原子轨道重叠的愈多,电子在核间出现的概率越大,所形成的共价键就越牢固,因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成,所以共价键具有方向性。
共价键的特征及应用(1)共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。
(2)共价键的方向性决定了分子的立体构型,并不是所有共价键都具有方向性,如两个s电子形成共价键时就没有方向性。
例1下列不属于共价键成键因素的是()A.共用电子对在两原子核之间高概率出现B.共用的电子必须配对C.成键后体系能量降低,趋于稳定D.两原子体积大小要适中【考点】共价键的形成与特征【题点】共价键的形成与判断答案 D解析两原子形成共价键时,电子云发生重叠,即电子在两核之间出现的概率更大;两原子电子云重叠越多,键越牢固,体系的能量也越低;原子的体积大小与能否形成共价键无必然联系。
章末重难点专题突破[学习目标定位] 1.了解共价键分类的依据及成键特点,会判断分子中σ键和π键的个数。
2.能利用价层电子对理论和原子轨道杂化理论判断、解释分子(离子)的立体构型,中心原子的杂化类型。
3.理解等电子原理,会利用等电子原理判断等电子体并解释相关性质。
4.理解物质物理性质的综合影响因素。
一、σ键和π键个数的判断例1甲、乙、丙三种有机物的结构如下:甲:乙:COCl2()丙:CH2==CHCN(1)甲分子中有______个σ键,______个π键,______(填“有”或“没有”)非极性键。
(2)乙分子中碳原子形成________个σ键,________个π键。
(3)丙分子中σ键与π键的数目之比为________。
【考点】共价键的类型【题点】分子中σ键和π键的存在及个数的判断答案(1)82有(2)31(3)2∶1解析(1)甲分子中有3个C—Hσ键,2个C—Cσ键,2个C—Oσ键,1个O—Hσ键;C==C 和C==O中分别有1个π键;有C==C、C—C非极性键。
(2)乙分子中C与O原子之间形成1个σ键和1个π键,C与两个Cl原子之间分别形成1个σ键。
(3)丙分子中含有1个C==C键,1个C≡N键,3个C—H键和1个C—C键,故丙分子中共有6个σ键和3个π键。
方法规律——σ键、π键存在的规律(1)共价单键全部是σ键。
(2)共价双键中,一个是σ键、一个是π键。
(3)共价三键中,一个是σ键、两个是π键。
二、配位键与配合物综合考查例2(2017·石家庄一中高二月考)配位化合物在生产生活中有重要应用,请根据要求回答下列问题:(1)光谱证实单质铝与强碱性溶液反应有[Al(OH)4]-生成,则[Al(OH)4]-中存在____(填字母)。
a.共价键b.非极性键c.配位键d.σ键e.π键(2)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,已知Co3+的配位数是6,为确定钴的配合物的结构,现对两种配合物进行了如下实验:在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,产生白色沉淀,在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,则无明显现象。
第2课时共价键的键参数与等电子原理[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.知道等电子原理的含义,学会等电子体的判断和应用。
一、共价键参数1.键能(1)概念:气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。
键能的单位是kJ·mol-1。
如:形成1 mol H—H键释放的最低能量为436.0 kJ,即H—H键的键能为436.0 kJ·mol-1。
(2)应用:①若使2 mol H—Cl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。
②表中共价键最难断裂的是H—F,最易断裂的是H—I。
③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,即最稳定的是HF,最不稳定的是HI。
2.键长(1)概念: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)应用: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.键角(1)概念:在多原子分子中,两个共价键之间的夹角。
(2)应用: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。
(3)试根据立体构型填写下列分子的键角例1N—H键键能的含义是()A.由N和H形成1 mol NH3所放出的能量B.把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的热量C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的热量D.形成1个N—H键所放出的热量【考点】共价键的键参数【题点】键能、键长和键角的概念答案 C解析N—H键的键能是指形成1 mol N—H键放出的能量或拆开1 mol N—H键所吸收的能量,不是指形成1个N—H 键释放的能量。
1 mol NH3中含有3 mol N—H键,拆开1 mol NH3或形成1 mol NH3吸收或放出的能量应是1 mol N—H键键能的3倍。
例2下列分子中的键角最大的是()A.CO2B.NH3C.H2OD.CH2==CH2【考点】共价键的键参数【题点】键角与分子的立体构型答案 A解析CO2为直线形分子,键角为180°;NH3为三角锥形结构,键角为107°;H2O分子立体构型为V形,键角为105°;CH2==CH2为平面结构,键角为120°,故键角最大的是CO2,A正确。
例3实验测得四种结构相似的单质分子的键能、键长的数据如下:已知D2分子的稳定性大于A2,则a>______;d>________;比较a、c的大小__________;比较b、d的大小__________。
【考点】共价键的键参数【题点】键长、键能与分子稳定性的关系答案 1.98193a<c b>d解析结构相似的单质分子中,键长越短,键能越大,分子越稳定。
二、等电子原理1.比较N2和CO的结构、性质,填写下表空格:2.分析比较N2和CO的结构和性质,得出的结论是CO分子和N2分子具有相同的原子总数、相同的价电子数,其性质相近。
3.等电子原理是指原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征,它们的许多性质(主要是物理性质)是相近的。
满足等电子原理的分子互称为等电子体。
常见的等电子体例41919年,Langmuir提出等电子原理:原子总数相同、电子总数相同的分子,互称为等电子体。
等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理,仅由第二周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是________和________;________和__________。
(2)此后,等电子原理又有所发展。
例如,由短周期元素组成的微粒,只要其原子总数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体,它们也具有相似的结构特征。
在短周期元素组成的物质中,与NO-2互为等电子体的分子有________、________。
答案(1)N2CO CO2N2O(2)SO2O3解析(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中,即C、N、O、F组成的共价分子,如:N2与CO电子总数均为14,CO2与N2O电子总数均为22。
(2)依题意,只要原子总数相同,价电子总数也相同,即可互称为等电子体,NO-2为三原子,其价电子总数为(5+6×2+1)=18,SO2、O3也为三原子,价电子总数均为6×3=18。
1.共价键的三个键参数,键长、键能可用来判断共价键的稳定性,键角可用于判断分子的立体构型。
2.等电子体原子总数相同,价电子总数相同,但组成原子的核外电子总数不一定相同。
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【考点】共价键的键参数【题点】键长、键能与共价键及分子稳定性的关系答案 A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。
2.下列说法中能说明BF3分子中的4个原子位于同一平面的是()A.任意两个B—F键间的夹角相等B.3个B—F键键能相等C.3个B—F键键长相等D.任意两个B—F键间的夹角为120°【考点】共价键的键参数【题点】键角与分子的立体构型答案 D解析键参数中,键能和键长是用于判断共价键稳定性的依据,而键角是判断分子立体构型的依据。
任意两个B—F键间的夹角均为120°时,正好构成一个以B原子为中心的平面结构,因此4个原子共平面。
3.下列物质属于等电子体的一组是()A.CH4和NH+4B.B3H6N3和C8H8C.F-和MgD.H2O和CH4【考点】等电子原理【题点】等电子体的书写和判断答案 A解析等电子体要具备两个条件:一是微粒的原子总数相同,二是微粒的价电子总数相同。
分析可知A项正确,C项中F-和Mg的价电子总数不同,B、D项中的原子总数不相同。
4.已知CN-与N2互为等电子体,可推算出HCN分子中σ键与π键的数目之比为()A.1∶3B.2∶1C.1∶1D.1∶2答案 C解析CN-与N2互为等电子体,二者结构相似,C原子与N原子之间形成三键,则HCN分子的结构式为H—C≡N,三键中含有1个σ键、2个π键,单键属于σ键,故HCN分子中σ键与π键的数目之比为2∶2=1∶1。
5.碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:回答下列问题:(1)通常条件下,比较CH4和SiH4的稳定性强弱:______________________________。
(2)硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)SiH4比CH4更易生成氧化物的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【考点】共价键的键参数【题点】键长、键能与共价键及分子稳定性的关系答案(1)CH4比SiH4稳定(2)C—C键和C—H键的键能较高,所形成的烷烃稳定,而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成(3)C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定,而Si—H键的键能却远小于Si—O 键的键能,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键[对点训练]题组一共价键参数及其应用1.下列叙述中的距离属于键长的是()A.氨分子中两个氢原子间的距离B.氯分子中两个氯原子间的距离C.金刚石中任意两个相邻的碳原子核间的距离D.氯化钠中相邻的氯离子和钠离子核间的距离【考点】共价键的键参数【题点】键能、键长和键角的概念答案 C解析键长是指形成共价键的两个原子核间的距离,仅仅说成是原子间的距离是错误的。
A 项,NH3分子中的两个H原子间不存在化学键,错误;B项,未指出是核间距离,错误;C 项,金刚石中只要两个碳原子相邻,它们之间就有共价键,正确;D项,NaCl中的阴、阳离子之间形成离子键,没有键长。
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【考点】共价键的键参数【题点】共价键参数的综合答案 C解析键能越大,键长越短,共价化合物越稳定。
3.下列说法正确的是()A.键角决定了分子的结构B.共价键的键能越大,共价键越牢固,含有该键的分子越稳定C.CH4、CCl4中的键长相等,键角不同D.C==C键的键能是C—C键的键能的两倍【考点】共价键的键参数【题点】共价键参数的综合答案 B解析分子结构是由键角和键长共同决定的,A项错误;CH4、CCl4分子均为正四面体,它们的键角相同,键长不等,C项错误;C==C双键由一个σ键和一个π键构成,通常而言,σ键的键能大于π键的键能,故C==C键的键能应小于C—C键的键能的两倍,D项错误。
4.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: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w>z>y>x;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,键能越大D.成键时电子对越偏移,键能越大【考点】共价键的键参数【题点】键长、键能与共价键及分子稳定性的关系答案 B解析共用一对共用电子对形成一个共价键,所以成键电子数越多,共价键数越多,但键能不一定大,A错误;键长越长,说明轨道的重合程度越小,越容易断裂,键能越小,B正确;成键电子数越多,键能越大,C错误;电子对越偏移说明极性越大,和键能没有必然关系,D错误。
题组二键能与反应热的相互计算5.已知N2+O2===2NO为吸热反应,ΔH=+180 kJ·mol-1,其中N≡N、O==O键的键能分别为946 kJ·mol-1、498 kJ·mol-1,则N—O键的键能为()A.1 264 kJ·mol-1B.632 kJ·mol-1C.316 kJ·mol-1D.1 624 kJ·mol-1【考点】共价键的键参数【题点】键能与反应热相互换算答案 B解析180 kJ·mol-1=946 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-2E(N—O),所以E(N—O)=632 kJ·mol-1。