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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HFHClHBrHI键能/kJmol1568431.8366298.7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：H2、Cl2、Br2，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正四面体形109.5CH4、CCl460白磷(P4)平面形120苯、乙烯、BF3等三角锥形107.3NH3V形(角形)104.5H2O直线形180CO2、CS2、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，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。(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、243kJmol1、431kJmol1。试通过键能数据估算H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)反应的反应热是183_kJmol1。解析HE(反应物键能之和)E(生成物键能之和)(4362432431) kJmol1183kJmol1。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。活学活用3已知HH键能为436kJmol1，HN键能为391kJmol1，根据化学方程式N23H22NH3,1molN2与足量H2反应放出的热量为92.4kJmol1，则NN键的键能是()A431kJmol1B945.6kJmol1C649kJmol1D896kJmol1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：Q436kJmol13391kJmol1692.4kJmol1，解得Q945.6kJmol1。4氮是地球上极为丰富的元素。(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)1s22s22p6(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349kJmol1。当堂检测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DHCl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，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(kJmol1)键HHBrBrIIClClHClHIHBr键能436193151243431297363(1)1molH2在2molCl2中燃烧，放出的热量为_kJ。(2)在一定条件下，1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是_(填序号)。aCl2Br2I2 bI2Br2Cl2预测1molH2在足量F2中燃烧比在Cl2中放热_。答案(1)183(2)a多40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CCF4、CCl4、CBr4、CI4中CX键的键长、键角均相等DH2O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；H2O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()AN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DF2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OOO2O键长(1012m)149128121112键能(kJmol1)xyz498w628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，O2与O的键能大者键长短。按此规律，O中OO键长比O中的长，所以键能要小。按键长由短而长的顺序为(OO)OO2Ozyx。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(kJmol1)：PP：198PO：360O=O：498，则反应P4(白磷)3O2=P4O6的反应热H为()A1638kJmol1B1638kJmol1C126kJmol1D126kJmol1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(198kJmol16498kJmol13)360kJmol1121638kJmol1。6已知N2O2=2NO为吸热反应，H180kJmol1，其中NN、O=O键的键能分别为946kJmol1、498kJmol1，则NO键的键能为()A1264kJmol1B632kJmol1C316kJmol1D1624kJmol1答案B解析180kJmol1946kJmol1498kJmol12ENO，所以ENO632kJmol1。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()A920kJB557kJC436kJD188kJ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121kJ，所以1molH2与molO2完全燃烧生成1mol水蒸气时放出热量242kJ。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)H242kJmol1时所发生键的变化为断裂1molHH键和molOO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496kJEHH，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(496kJEHH)242kJ，解得EHH436kJ。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：BCO2的分子模型示意图：CCO2的电子式：DN2的结构式：NN答案A解析CO2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()ACH3NCHHNHBCH2SeOCHSeOHCCH4SCHHHSHDCH4SiCHHSiHH答案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。10N2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()AN2分子与CO分子中都含有叁键BN2分子与CO分子中的键并不完全相同CN2分子与CO分子中的价电子总数相等DN2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，N2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；N2分子中的键是由每个N原子各提供两个p电子以“肩并肩”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：)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NH3HCNCO(NH2)2BF3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，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)Cl2243Br2193I2151H2436HF565HCl431HBr363HI297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_。AH2BCl2CBr2DI2(2)下列氢化物中，最稳定的是_。AHFBHClCHBrDHI(3)X2H2=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，X2分别与H2反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是_。2molCl2在一定条件下与等物质的量的H2反应，放出或吸收的热量是_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)F2366(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XX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，常在火山口附近沉积ZZ和Y同周期，Z的电负性大于YWW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，XY2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)3AHClO4(2)2HClHS(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：1s22s22p2，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)XY2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Ar3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1。
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