鲁科版高中化学选修 物质结构与性质：共价键模型-课件1.ppt

1、共价键模型共价键模型键参数就是反映化学键键参数就是反映化学键(共价键共价键)_及空间分布的物理及空间分布的物理量。量。化学反应中的能量变化与旧化学键的化学反应中的能量变化与旧化学键的_和新化学键的和新化学键的_密切相关。当原子形成分子即形成化学键时密切相关。当原子形成分子即形成化学键时_能能量，分子分解成原子即断裂化学键时量，分子分解成原子即断裂化学键时_能量。能量。在在_kPa，_条件下，断开条件下，断开1 mol AB(g)分子中的分子中的化学键，使其分别生成化学键，使其分别生成_和和_所所_的能量称为的能量称为AB键的键能，常用键的键能，常用EAB表示。表示。笃学笃学一一键能、键长、键角

2、三种键参数键能、键长、键角三种键参数1.强弱强弱2断裂断裂形成形成释放释放吸收吸收3101.3298K气态气态A原子原子气态气态B原子原子吸收吸收键能的大小可定量地表示化学键的强弱程度。键能愈大，键能的大小可定量地表示化学键的强弱程度。键能愈大，断开时需要的能量断开时需要的能量_，这个化学键就愈，这个化学键就愈_；反之键；反之键能愈小，断开时需要的能量就能愈小，断开时需要的能量就_，这个化学键就愈，这个化学键就愈_。键长：两个成键原子的键长：两个成键原子的_叫做该化学键的叫做该化学键的键长。键长。一般而言，化学键的键长愈一般而言，化学键的键长愈_，键能愈，键能愈_，化学键愈，化学键愈_，键愈，

3、键愈_。键长是影响键长是影响_的因素之一。的因素之一。键角：在多原子分子中，两个化学键之间的夹角叫键角：在多原子分子中，两个化学键之间的夹角叫_。键角也常用于描述多原子分子的键角也常用于描述多原子分子的_。4愈多愈多牢固牢固愈小愈小不牢固不牢固5原子核间的距离原子核间的距离6短短大大强强牢固牢固7分子空间构型分子空间构型8键角键角空间构型空间构型CO2分子的电子式分子的电子式_，结构式，结构式_，它的键角为它的键角为_，分子为，分子为_形。水分子的结构式形。水分子的结构式_，键角为，键角为_，分子为，分子为_形。氨分子中任形。氨分子中任意意2个个NH键的夹角均为键的夹角均为_，氨分子是，氨分子

4、是_形。形。多原子分子的多原子分子的_一定，表明共价键具有方向性。常见一定，表明共价键具有方向性。常见分子的键角：分子的键角：P4(白磷白磷)60；SO2、BF3、C2H4、CH2O：120；H2O：104.5；NH3：107.3；CH4、CCl4(正四正四面体面体)：109.5；CO2、CS2、C2H2(直线形直线形)：180；等；等等。等。9O=C=O180直线直线HOH104.5V107.3三角锥三角锥键角键角 研究、学习三种键参数的意义何在？研究、学习三种键参数的意义何在？提示提示(1)键能是衡量共价键稳定性的一个重要参数。键能键能是衡量共价键稳定性的一个重要参数。键能越大，即形成化学

5、键时放出的能量越多，意味着这个化学越大，即形成化学键时放出的能量越多，意味着这个化学键越稳定，越不容易断裂。如键越稳定，越不容易断裂。如N2分子的化学性质稳定就是分子的化学性质稳定就是由于由于NN键的键能大的缘故。又如键的键能大的缘故。又如HF、HCl、HBr、HI键的键能逐渐减小键的键能逐渐减小(依次为依次为568 kJmol1、431.8 kJmol1、366 kJmol1、298.7 kJmol1)，HF、HCl、HBr、HI分子的稳定性逐渐减弱。分子的稳定性逐渐减弱。(要使要使N2发生化学反应发生化学反应或或HX分解，必须拆开分解，必须拆开N2和和HX分子中的共价键，因此分子中的共价键

6、，因此N2的的化学稳定性和化学稳定性和HX分子的热稳定性是由共价键的键能所决分子的热稳定性是由共价键的键能所决定的定的)。【慎思慎思】(2)原子轨道的重叠程度越大，则键长越短，键能越大，共原子轨道的重叠程度越大，则键长越短，键能越大，共价键越稳定。键能和键长共同决定键的稳定性和分子的性价键越稳定。键能和键长共同决定键的稳定性和分子的性质。质。注意注意：键长与原子半径密切相关，：键长与原子半径密切相关，一般而言，具有相似一般而言，具有相似性的元素的原子成键时，原子半径越大，键长越长。如性的元素的原子成键时，原子半径越大，键长越长。如FF、ClCl、BrBr、II键的键长逐渐变长，键的键长逐渐变长

7、，CH、NH、OH、FH键的键长逐渐变短。键的键长逐渐变短。(3)一般来说，如果知道某个分子中的一般来说，如果知道某个分子中的键长和键角数据，那么这个分子的几键长和键角数据，那么这个分子的几何构型就确定了。如何构型就确定了。如NH3分子键角是分子键角是107.3，NH键长是键长是101.9pm，就可，就可以判断以判断NH3分子是三角锥形分子，如分子是三角锥形分子，如图。图。(4)键能、键长对分子的化学性质的影响。键能、键长对分子的化学性质的影响。一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越一般地，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，其化学性质越稳定。稳定

8、，含有该键的分子越稳定，其化学性质越稳定。例如，同主族元素的气态氢化物的稳定性从上到下依次减例如，同主族元素的气态氢化物的稳定性从上到下依次减弱，就是因为共价键的键长逐渐增大，键能逐渐减小的缘弱，就是因为共价键的键长逐渐增大，键能逐渐减小的缘故。如故。如HF、HCl、HBr、HI键的键长依次增大，键的键长依次增大，键能依次减小，所以键能依次减小，所以HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次的稳定性依次减弱。减弱。(5)键能与反应热的关系。键能与反应热的关系。定性关系：化学反应中发生旧化学键断裂和新化学键形定性关系：化学反应中发生旧化学键断裂和新化学键形成，如果化学反应中旧化学键断裂所吸收的总能量

9、大于新成，如果化学反应中旧化学键断裂所吸收的总能量大于新化学键形成所放出的总能量，则该化学反应为吸热反应；化学键形成所放出的总能量，则该化学反应为吸热反应；反之，该化学反应为放热反应。反之，该化学反应为放热反应。定量关系：能量变化反应物键能总和生成物键能总定量关系：能量变化反应物键能总和生成物键能总和，即和，即HE反应物反应物E生成物生成物。例如，例如，EHH436 kJmol1，EClCl243 kJmol1，EHCl432 kJmol1，则对于反应，则对于反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)，H(4362432432)kJmol1185 kJmol1，即，即1 mol H2(g)和和

10、1 mol Cl2(g)反应生成反应生成2 mol HCl(g)放出放出185 kJ的热量。的热量。定义定义：像：像“键能键能”、“键长键长”这样一些表明化学键性质的物理这样一些表明化学键性质的物理量，通常称为量，通常称为“键参数键参数”。特别提醒特别提醒：共价键的键参数主要有键能、键长、键角和键：共价键的键参数主要有键能、键长、键角和键的极性。的极性。键能键能(1)定义：在定义：在101.3 kPa、298 K条件下，断开条件下，断开1 mol AB(g)分分子中的化学键，使其分别生成气态子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态原子和气态B原子所原子所吸收的能量称为吸收的能量称为AB键的键

11、能。键的键能。要点一要点一|键参数键参数1(2)表示方法：表示方法：EAB(A和和B分别表示成键的两个原子，可以分别表示成键的两个原子，可以相同，也可以不同相同，也可以不同)(3)特点：定量地表示化学键的强弱程度。键能愈大，断开特点：定量地表示化学键的强弱程度。键能愈大，断开时需要的能量愈多，这个化学键就愈牢固；反之，键能愈时需要的能量愈多，这个化学键就愈牢固；反之，键能愈小，断开时需要的能量就愈小，这个化学键就愈不牢固。小，断开时需要的能量就愈小，这个化学键就愈不牢固。(4)可以判断分子的相对稳定性。可以判断分子的相对稳定性。如：如：EHI297 kJmol1，而，而EHCl431 kJmo

12、l1，所以，所以碘化氢分子较不稳定，易分解，氯化氢分子则较稳定，难碘化氢分子较不稳定，易分解，氯化氢分子则较稳定，难以分解。以分解。特别提醒特别提醒：键能的概念是为对比键的强度提出来的，是从：键能的概念是为对比键的强度提出来的，是从能量角度来衡量共价键强度的物理量。能量角度来衡量共价键强度的物理量。键长键长(1)定义：两个成键原子的原子核间的距离叫做该化学键的定义：两个成键原子的原子核间的距离叫做该化学键的键长。键长。如：在氯分子中，两个氯原子的原子核间的距离如：在氯分子中，两个氯原子的原子核间的距离(简称核简称核间距间距)就是就是ClCl键的键长。同样，在氯化氢分子中，氢键的键长。同样，在氯

13、化氢分子中，氢原子与氯原子的核间距，就是原子与氯原子的核间距，就是HCl键的键长。键的键长。(2)特点：化学键的键长愈短，化学键愈强，键愈牢固。特点：化学键的键长愈短，化学键愈强，键愈牢固。(3)意义：键长是影响分子空间构型的因素之一。意义：键长是影响分子空间构型的因素之一。2特别提醒特别提醒：同一种键在不同分子中的键长不同，通常所用：同一种键在不同分子中的键长不同，通常所用的数据是一种统计平均值即平均键长作为该键的键长。例的数据是一种统计平均值即平均键长作为该键的键长。例如，如，CC单键的键长在金刚石中为单键的键长在金刚石中为154.2 pm，在乙烷中，在乙烷中为为153.3 pm，在丙烷中

14、为，在丙烷中为154 pm，在环己烷中为，在环己烷中为153 pm，因此将因此将CC单键的键长定为单键的键长定为154 pm。就相同的两原子形。就相同的两原子形成的键而言，单键键长成的键而言，单键键长双键键长双键键长叁键键长。叁键键长。键角键角(1)定义：在多原子分子中，两个化学键之间的夹角叫做键定义：在多原子分子中，两个化学键之间的夹角叫做键角。角。(2)意义：键角常用于描述多原子分子的空间构型。意义：键角常用于描述多原子分子的空间构型。例如：二氧化碳分子中两个碳氧键例如：二氧化碳分子中两个碳氧键(CO)间的夹角为间的夹角为180，所以，所以CO2分子是直线型；水分子中两个氢氧键分子是直线型

15、；水分子中两个氢氧键(HO)间的夹角为间的夹角为104.5，所以，所以H2O分子不是直线形而分子不是直线形而是是V形。氨分子中每两个氮氢键形。氨分子中每两个氮氢键(NH)间的夹角均为间的夹角均为107.3，所以，所以NH3分子是三角锥形。分子是三角锥形。3 (2012福建宁德高二检测福建宁德高二检测)已知下表中的数据是破坏已知下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量物质中的化学键所消耗的能量(kJ)。根据表中数据回答问题：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下列物质本身具有的能量最低的是_。AH2 BCl2 CBr2 DI2(2)下列氢化物中，最稳定的是下列

16、氢化物中，最稳定的是_。AHF BHCl CHBr DHI【例例1】物质物质Cl2Br2I2H2HFHClHBrHI能量能量/kJ 243193151436565431363297(3)X2H2=2HX(X代表代表F、Cl、Br、I，下同，下同)的反应是的反应是吸热反应还是放热反应？吸热反应还是放热反应？_。相同条件。相同条件下，下，X2分别与分别与H2反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是或吸收的热量最多的是_。2 mol Cl2在一在一定条件下与等物质的量的定条件下与等物质的量的H2反应，放出或吸收的热量是反应，放出或吸收的热量是_kJ

17、。(4)若无上表中的数据，你能正确回答出问题若无上表中的数据，你能正确回答出问题(3)的第二问的第二问吗？吗？_；你的理由是；你的理由是_。解析解析能量越低越稳定，破坏其中的化学键需要的能量就能量越低越稳定，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。越多，形成其中的键时放出的能量也越多。答案答案(1)A(2)A(3)放热反应放热反应F2366(4)能生成能生成物越稳定，放出的热量就越多，在物越稳定，放出的热量就越多，在HX中，中，HF最稳定最稳定(1)利用原子半径的相对大小判断组成相似的共价键利用原子半径的相对大小判断组成相似的共价键键长的大小，进一步定性判断键能的大小

18、，分子的键长的大小，进一步定性判断键能的大小，分子的稳定性；同时注意共价分子构成的物质的熔、沸稳定性；同时注意共价分子构成的物质的熔、沸点、挥发性都是物理性质，与共价键强弱无关，稳点、挥发性都是物理性质，与共价键强弱无关，稳定性是化学性质，与共价键的强弱有关。定性是化学性质，与共价键的强弱有关。(2)分析分子空间构型时才会用到键角。分析分子空间构型时才会用到键角。(3)只有共价键才存在键长，离子键没有键长。只有共价键才存在键长，离子键没有键长。能够用键能的大小作为主要依据来解释的是能够用键能的大小作为主要依据来解释的是 ()。A常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液态常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液

19、态B硝酸是挥发性酸，而硫酸、磷酸是不挥发性酸硝酸是挥发性酸，而硫酸、磷酸是不挥发性酸C稀有气体一般难于发生化学反应稀有气体一般难于发生化学反应D空气中氮气的化学性质比氧气稳定空气中氮气的化学性质比氧气稳定【体验体验1】解析解析共价分子构成物质的状态取决于分子间作用力的大共价分子构成物质的状态取决于分子间作用力的大小，与分子内共价键的键能无关；物质的挥发性与分子内小，与分子内共价键的键能无关；物质的挥发性与分子内键能的大小无关；稀有气体是单原子分子，无化学键，难键能的大小无关；稀有气体是单原子分子，无化学键，难于发生化学反应的原因是它们的价电子已形成稳定结构；于发生化学反应的原因是它们的价电子已

20、形成稳定结构；氮气比氧气稳定是由于氮气比氧气稳定是由于N2分子中共价键的键能分子中共价键的键能(946 kJmol1)比比O2分子中共价键的键能分子中共价键的键能(497.3 kJmol1)大，在化学大，在化学反应中更难于断裂。反应中更难于断裂。答案答案D能说明能说明BF3分子的分子的4个原子在同一平面的理由是个原子在同一平面的理由是 ()。A任意两个键之间夹角均为任意两个键之间夹角均为120BBF键为非极性共价键键为非极性共价键C3个个BF键的键能相同键的键能相同D3个个BF键的键长相等键的键长相等【体验体验2】解析解析BF3分子中存在分子中存在3个个“BF”键，键角是键，键角是120，那么

21、，那么它的空间构型为它的空间构型为 平面正三角形，平面正三角形，B在正三角形在正三角形的中心。的中心。B、C、D三项均不能说明三项均不能说明BF3分子中各原子的空分子中各原子的空间分布情况。间分布情况。答案答案A已知白磷和已知白磷和P4O6的分子结构如图所示。的分子结构如图所示。现提供以下化学键的键能现提供以下化学键的键能(kJmol1)：PP：198，PO：360，OO：498。则反应。则反应P4(白磷白磷)3O2=P4O6的反应热的反应热H为为 ()。A1 638 kJmol1 B1 638 kJmol1C126 kJmol1 D126 kJmol1【体验体验3】解析解析由反应方程式知，该

22、反应的能量变化包括由反应方程式知，该反应的能量变化包括1mol P4和和3 mol O2断键吸收的能量和断键吸收的能量和1mol P4O6成键放出的能量。由成键放出的能量。由各物质的分子结构知，各物质的分子结构知，1 mol P4含含6 mol PP键，键，3 mol O2含含3 mol OO键，键，1 mol P4O6含含12 mol PO键，故键，故H(198 kJmol16498 kJmol13)360 kJmol1121 638 kJmol1。答案答案A 判断分子结构中各原子的最外层电子是否满足判断分子结构中各原子的最外层电子是否满足8电子稳定电子稳定结构结构分子中含有氢元素，则氢原子

23、不能满足最外层分子中含有氢元素，则氢原子不能满足最外层8电子稳定电子稳定结构，但它满足结构，但它满足K层为最外层层为最外层2个电子的稳定结构。个电子的稳定结构。分子中若不含有氢元素，则按下述方法逐一进行判断：若分子中若不含有氢元素，则按下述方法逐一进行判断：若某元素化合价绝对值与原子最外层电子数之和等于某元素化合价绝对值与原子最外层电子数之和等于8，则，则该元素的原子最外层满足该元素的原子最外层满足8电子稳定结构，否则将不满电子稳定结构，否则将不满足。如足。如CO2分子中，碳元素的化合价为分子中，碳元素的化合价为4价，碳原子最价，碳原子最外层电子数为外层电子数为4，二者之和为，二者之和为8，则

24、碳原子满足最外层，则碳原子满足最外层8电电子稳定结构；氧元素化合价为子稳定结构；氧元素化合价为2(其绝对值为其绝对值为2)，氧原子，氧原子12最外层电子数为最外层电子数为6，二者之和为，二者之和为8，则氧原子也满足最外层，则氧原子也满足最外层8电子稳定结构，故电子稳定结构，故CO2分子中所有原子都满足最外层分子中所有原子都满足最外层8电电子结构。再如子结构。再如BF3分子中，硼元素化合价为分子中，硼元素化合价为3，硼原子最，硼原子最外层电子数为外层电子数为3，二者之和为，二者之和为6，故硼原子不满足最外层，故硼原子不满足最外层8电子稳定结构。电子稳定结构。下列分子结构中，原子的最外层电子都能满

25、足下列分子结构中，原子的最外层电子都能满足8电子电子稳定结构的是稳定结构的是 ()。AXeF2 BCO2 CPCl5 DHClO解析解析在分子形成的过程中，原子都有趋向最外电子层为在分子形成的过程中，原子都有趋向最外电子层为8的稳定结构的稳定结构(稀有气体的结构稀有气体的结构)。稳定结构有。稳定结构有8电子结构和电子结构和2电子结构两种情况，但也存在能稳定存在的其他结构，如电子结构两种情况，但也存在能稳定存在的其他结构，如对于核电荷数更大的原子，由于周围空间更大，大于对于核电荷数更大的原子，由于周围空间更大，大于8电电子结构。选项子结构。选项A中，氙原子已是中，氙原子已是8电子稳定结构，当它和

26、电子稳定结构，当它和氟原子结合时，最外层电子数必然超过氟原子结合时，最外层电子数必然超过8个；选项个；选项B中，中，碳、氧分别差碳、氧分别差4个电子和个电子和2个电子达到稳定结构，碳原子分个电子达到稳定结构，碳原子分别和两个氧原子形成碳氧双键，每个原子的最外层为别和两个氧原子形成碳氧双键，每个原子的最外层为【案例案例】8电子稳定结构；选项电子稳定结构；选项C中的磷原子，最外层有中的磷原子，最外层有5个电子，个电子，分别和分别和5个氯原子结合，形成个氯原子结合，形成5个共用电子对，磷原子最外个共用电子对，磷原子最外层形成层形成10电子结构；选项电子结构；选项D所指的次氯酸，氢、氯、氧达所指的次氯酸，氢、氯、氧达到稳定结构还差的电子数分别为到稳定结构还差的电子数分别为1、1、2，所以三原子分，所以三原子分别提供别提供1个、个、1个、个、2个电子参与形成共用电子对，氯、氧个电子参与形成共用电子对，氯、氧原子达到原子达到8电子稳定结构，而氢原子仅能达到电子稳定结构，而氢原子仅能达到2电子的稳定电子的稳定结构。本题的正确选项只能是结构。本题的正确选项只能是B。答案答案B