鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 共价键模型第2课时学案设计

这是一份鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 共价键模型第2课时学案设计
第2课时　键　参　数必备知识·自主学习一、键参数1.键长(1)概念:两个成键原子的原子核间的距离。(2)意义:键长愈短,化学键愈强,键愈牢固。2.键角(1)概念:在多原子分子中,两个化学键的夹角。(2)意义:可以描述多原子分子的空间结构。3.键能(1)概念:在1×105 Pa、298 K条件下,断开1 molAB(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。 (2)意义:表示共价键的强弱,键能愈大,键愈牢固。(1)(教材二次开发)教材P41表2-1-1给出了常见的共价键的键长,根据表中的有关数据,判断HF、HCl和HBr的稳定性。提示:由于键长大小的关系是HBr>HCl>HF,因为键长越长,键越不稳定,越易断裂,故三者的稳定性的关系是HF>HCl>HBr。(2)从键能的角度出发,推测N2、O2、F2跟H2反应能力的强弱顺序。提示:由教材中表2-1-2中键能的数值可知:H—F>H—O>H—N,而键长:H—F< H—OH2O>NH3,所以N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。二、键参数对物质性质的影响和分子光谱1.键参数对物质性质的影响2.分子光谱(1)分子的空间结构是由哪些键参数决定的?提示:分子的空间结构是由键长和键角共同决定的。(2)(情境思考)已知紫外光的光子所具有的能量约为399 kJ·mol-1。已知蛋白质中主要化学键的键能信息如表所示:据此回答,人体长时间照射紫外光后皮肤易受伤害的原因是什么?提示:蛋白质分子中主要的化学键有C—C、C—N和C—S,紫外光具有的能量比蛋白质分子中这些化学键的键能都大,紫外光的能量足以使这些化学键断裂,从而破坏蛋白质分子。关键能力·合作学习　 知识点　共价键的键参数 1.共价键键参数与分子性质的关系 键能越大,键长越短,分子越稳定。2.共价键强弱的判断 (1)由原子半径和共用电子数判断:成键原子的原子半径越小,共用电子数越多,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。 (3)由键长判断:共价键的键长越短,共价键越牢固。 (4)由电负性判断:元素的电负性差别越大,该元素的原子对共用电子的吸引力越大,形成的共价键越稳定。键能、键长和键角的应用(1)键能的应用①表示共价键的强弱键能的大小可以定量地表示化学键的强弱程度。键能愈大,断开时需要的能量就愈多,化学键就愈牢固。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判断物质在化学反应过程中的能量变化在化学反应中,旧化学键的断裂吸收能量,新化学键的形成放出能量,因此反应焓变与键能的关系为ΔH=∑E反应物-∑E生成物。(2)键长的应用①键长与键的稳定性有关。一般来说,键长愈短,化学键愈强,键愈牢固。②键长与分子空间构型有关。③键长的判断方法a.根据原子半径判断:在其他条件相同时,成键原子的半径越小,键长越短。b.根据共用电子对数判断:相同的两原子形成共价键时,单键键长>双键键长>三键键长。(3)键角的应用键角常用于描述多原子分子的空间构型。(1)(思维升华)键长、键能对分子的化学性质有什么影响? 提示:一般地,形成的共价键的键能越大,键长越短,共价键越稳定,含有该键的分子越稳定,化学性质越稳定。 (2)(情境应用)氮气是大气中的一种气体,在空气中约占75%,氮气的性质非常稳定。已知,N≡N键的键能为945 kJ·mol-1,N—N键的键能为160 kJ·mol-1。据此回答:N2中的 “σ”键和“π”键谁更稳定?提示:N≡N键中有一个σ键和两个π键,其中σ键的键能约是160 kJ·mol-1,则π键键能=392.5 kJ·mol-1,键能越大,共价键越稳定,故N≡N键中π键比σ键稳定。【典例】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的稳定性谁强谁弱?提示:因为C—H键的键能大于Si—H键的键能,所以CH4比SiH4稳定。(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,原因是什么?提示:C—C键和C—H键的键能比Si—H键和Si—Si键的键能都大,因此烷烃比较稳定,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)SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是什么?提示:C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定,而Si—H的键能却小于Si—O键,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。(2021·河北选择考节选)KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器,填补了国家战略空白。已知有关氮、磷的单键和三键的键能(kJ·mol-1)如表:从能量角度看,氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示为)形式存在的原因是___________。【解析】根据表中的相关共价键的键能可知,若6 mol N形成类似白磷分子结构的N4分子,可以释放出的能量为193 kJ×6=1 158 kJ;若6 mol N形成N2分子,则可释放的能量为946 kJ×2=1 892 kJ,则形成N2分子放出的能量更多,故在N数目相同的条件下,N2具有更低的能量,能量越低越稳定。同理,若6 mol P形成P4分子,可以释放出的能量为197 kJ×6=1 182 kJ;若6 mol P形成P2分子,则可释放的能量为489 kJ×2=978 kJ,显然,形成P4分子放出的能量更多,故在P数目相同的条件下,P4具有更低的能量,能量越低越稳定。答案:在原子数目相同的条件下,N2比N4具有更低的能量,而P4比P2具有更低的能量,能量越低越稳定三言两语话重点1.掌握“三个概念”:键能、键长和键角。2.明白两个“决定”:键能和键长决定分子的稳定性;键长和键角决定分子的空间结构。课堂检测·素养达标1.下列分子最难分裂为原子的是(　　)A.HCl　　　　B.HI　　　　C.H2S　　　　D.PH3【解析】选A。元素的电负性越大,元素原子吸引共用电子对的能力越强,键能越大,分子越稳定,分子越难分裂,Cl元素的电负性最大,所以HCl最难分裂为原子。2.(2021·天津高二检测)下列说法中正确的是(　　)A.分子的结构是由键角决定的B.H2O分子中两个O—H键的键角为180°C.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D.CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X键的键长、键角均相等【解析】选C。键角是描述分子空间结构的主要参数,而分子的结构不仅仅由键角决定,还与键长等有关系,A不正确;H2O分子中两个O—H键的键角为104.5°,B不正确;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,C正确;CF4、CCl4、CBr4、CI4均是正四面体形结构,C—X键的键角均相等,由于F、CI、Br、I的原子半径不同,所以键长不相等,D不正确。【易错提醒】键参数的应用认识误区(1)对键能的概念把握不准,容易忽略键能概念中的前提条件——气态基态原子。(2)一般来讲,物质的稳定性可由键能决定,键能越大,物质的稳定性越强。(3)键能与反应热有关。因为化学反应过程是断旧键成新键的过程,根据这两个过程的能量的差值即可判断。3.(双选)下表是一些共价键的键能(kJ·mol-1)数据,以下表达中肯定正确的是(　　)A.H2(g)→2H(g)　ΔH=+436 kJ·mol-1B.键长越长,共价键越牢固C.相同条件下CH3F比CH3Cl更易发生水解反应D.相同条件下,H2S比H2Se更稳定【解析】选A、D。H—H的键能为436 kJ·mol-1,所以H2(g)→2H(g)　ΔH=+436 kJ·mol-1,故A正确;原子半径越小,原子间形成的共价键的键长越短,键能越大,共价键越牢固,故B错误; C—F的键能比C—Cl大,C—F比C—Cl更稳定,所以相同条件下CH3Cl比CH3F更易发生水解反应,故C错误;由于H—S键键能比H—Se键键能大,故H2S比H2Se更稳定,D正确。【补偿训练】　　防晒霜之所以能有效地减轻紫外线对人体的伤害,是因为它所含的有效成分的分子中含有π键,这些有效成分的分子中的π电子可在吸收紫外线后被激发,从而阻挡部分紫外线对皮肤的伤害。下列物质中没有防晒效果的是(　　)A.氨基苯甲酸　　　　　 B.羟基丙酮C.肉桂酸(C6H5—CH＝CH—COOH) D.乙醇【解析】选D。氨基苯甲酸结构简式为H2N—C6H4—COOH中含有C＝O,含有π键,具有防晒效果,故A不选; 羟基丙酮HO—CH2COCH3中含有C＝O双键,含有π键,具有防晒效果,故B不选; 肉桂酸C6H5—CH＝CH—COOH,含有C＝C、C＝O,含有π键,具有防晒效果,故C不选;乙醇结构简式CH3—CH2—OH只有单键,不存在π键,不具有防晒效果,故D选。4.(2021·惠州高二检测)用“>”或“N＝N;(2)键长越短,键能越大,双键的键能大于单键但小于单键键能的2倍,即2E(C—C)>E(C＝C);(3)二氧化碳为直线形结构,键角为180°,二氧化硫为角形结构,键角:CO2>SO2;(4)非金属性N>C,则键的极性:C—H　(2)>　(3)>　(4)< 【易错提醒】本题考查了共价键的键参数,要注意键参数与键的极性和分子的稳定性的关系,键长越短,键能越大;非金属性越强,键的极性越强。素养新思维5.(2021·福州高二检测)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)NH3为三角锥形分子,N—H键键能的含义是________(填字母)。 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能量C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的能量D.形成1个N—H键所放出的能量(3)计算反应3Cl2+2NH3===N2+6HCl(EN—H=391 kJ·mol-1,EH—Cl=432 kJ·mol-1,ECl—Cl=243 kJ·mol-1,EN≡N=945 kJ·mol-1)的反应热ΔH=________kJ·mol-1。 (4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如:ClF3、BrF3等,已知反应Cl2(g)+3F2(g)===2ClF3(g)　 ΔH=-313 kJ·mol-1,F—F键的键能为159 kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为243 kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能约为______kJ·mol-1。 【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)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分子中含有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N—H键键能的3倍。(3)ΔH=3ECl-Cl+6EN—H-EN≡N-6EH—Cl=3×243 kJ·mol-1+6×391 kJ·mol-1-945 kJ·mol-1-6×432 kJ·mol-1=-462 kJ·mol-1。(4)设Cl—F键的平均键能为x,ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=243 kJ·mol-1+159 kJ·mol-1×3-6x=-313 kJ·mol-1,则x≈172 kJ·mol-1。答案:(1)1s22s22p6　(2)C　(3)-462　(4)172 新课程标准学业质量目标1.理解键能、键长、键角等键参数的相关概念。2.能应用键参数说明简单分子的某些性质。认识共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。(证据推理与模型认知)共价键C—CC—NC—S键能/(kJ·mol-1 )347305259化学键C-CC-HC-OSi-SiSi-HSi-O键能(kJ·mol-1)347413358226323368N—NN≡NP—PP≡P193946197489共价键键能共价键键能H—H436H—F565C—F427H—S339C—Cl330H—Se314