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:
共价键 H—F H—Cl H—Br H—I
键能/kJ•mol-1 568 431.8 366 298.7
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
分子立体构型 键角 实例
正四面体形 109°28′ CH4、CCl4
平面形 120° 苯、乙烯、BF3等
三角锥形 107° NH3
V形(角形) 105° H2O
直线形 180° CO2、CS2、CH≡CH
例1 N—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.CO2 B.NH3 C.H2O D.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:
A—A B—B C—C D—D
键长/10-10m a 0.74 c 1.98
键能/kJ•mol-1 193 b 151 d
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 1.98 193 a<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。