第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)共價鍵

課時2一、鍵能一、鍵能概念：氣態(tài)分子中1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量。單位:kJ/mol意義：鍵能越大，化學(xué)鍵越牢固，物質(zhì)越穩(wěn)定。獲得數(shù)據(jù):HHH-H(g)HHH(g)H(g)+?H=+436.0kJ?mol-1298.15K、101kPa條件下的標(biāo)準(zhǔn)值。①實驗測定，②蓋斯定律計算。【思考】甲烷分子中C-H鍵的鍵能一樣大嗎？共價鍵鍵能（kJ/mol）CH4

→·CH3

＋H·439.3·CH3

→·CH2＋H·442·CH2

→·CH＋H·442·CH→·C·＋H·338.6········415鍵能通常是一個平均值提示：斷開CH4中的4個C-H，所需能量并不相等，因此，CH4中的C-H只能是平均值，而表2-1中的C-H鍵能是更多分子中的C-H鍵能的平均值。一、鍵能鍵鍵能（kJ·mol－1）鍵鍵能（kJ·mol－1）H-H436.0F-F157N-O176Cl-Cl242.7N=O607Br-Br193.7O-O142I-I152.7O=O497.3C-C347.7C-H413.4C=C615N-H390.8C≡C812O-H462.8C-O351H-F568C=O745H-Cl431.8N-N193H-Br366N=N418H-I298.7N≡N946【思考】你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律呢？鍵能規(guī)律：成鍵原子相同，單鍵鍵能＜雙鍵鍵能＜三鍵鍵能

碳碳鍵：σ鍵鍵能＞π鍵鍵能

氮氮鍵：σ鍵鍵能＜π鍵鍵能（特例：氮氣中π鍵比σ鍵穩(wěn)定）【思考】碳碳雙鍵鍵能不等于單鍵鍵能的兩倍，碳碳叁鍵不等于碳碳單鍵的三倍，說明了什么？【思考】氮氮雙鍵鍵能不等于單鍵鍵能的兩倍，氮氮叁鍵不等于氮氮單鍵的三倍，說明了什么？一、鍵能應(yīng)用①判斷共價鍵的穩(wěn)定性（鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定）從鍵能的定義可知，破壞1mol化學(xué)鍵所需能量越多，即共價鍵的鍵能越大，則共價鍵越穩(wěn)定。②判斷分子的穩(wěn)定性（結(jié)構(gòu)相似的分子中，鍵能越大，分子越穩(wěn)定）【例1】

鍵能：H-FH-ClH-BrH-I穩(wěn)定性：HFHClHBrHI

＞＞＞＞＞＞③估算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=反應(yīng)物的總鍵能﹣生成物的總鍵能

/ΔH

=（斷-成）同一化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量與氣態(tài)原子結(jié)合形成化學(xué)鍵所釋放的能量在數(shù)值上是相等的，故根據(jù)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)可計算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱

。一、鍵能④通過鍵能判斷物質(zhì)的反應(yīng)活性。如：已知N-N、N=N和N≡N的鍵能之比為1.00∶2.17∶4.90，而C-C、C=C、C≡C的鍵能之比為1.00∶1.77∶2.34。如何用這些數(shù)據(jù)理解氮分子不容易發(fā)生加成反應(yīng)而乙烯和乙炔容易發(fā)生加成反應(yīng)？

提示：

鍵能數(shù)據(jù)表明，N≡N的鍵能大于N-N鍵能的三倍，N=N的鍵能大于N-N鍵能的兩倍；而C≡C的鍵能卻小于C-C鍵能的三倍，C=C的鍵能小于C-C的鍵能的兩倍，說明乙烯和乙炔中的π鍵不牢固，易發(fā)生加成反應(yīng)，而N2分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易發(fā)生加成反應(yīng)。應(yīng)用一、鍵能二、鍵長構(gòu)成化學(xué)鍵的兩個原子的核間距。概念：分子中的原子始終處于不斷振動之中，鍵長只是振動著的原子處于平衡位置時的核間距。單位:皮米pm（1pm=10-12m=10-10cm）鍵長是衡量共價鍵穩(wěn)定性的另一個參數(shù)。原子半徑?jīng)Q定化學(xué)鍵的鍵長，一般原子半徑越小，共價鍵的鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定二、鍵長鍵長某些共價鍵的鍵能和鍵長鍵鍵能（kJ·mol-1）鍵長pm鍵鍵能（kJ·mol-1）鍵長pmF-F157141H-F56892Cl-Cl242.7198H-Cl431.8127Br-Br193.7228H-Br366142I-I152.7267H-I298.7161C-C347.7154C≡C812120C=C615133規(guī)律1：同種類型的共價鍵，成鍵原子的原子半徑越小，鍵長越小。規(guī)律2：成鍵原子相同的共價鍵的鍵長：單鍵鍵長＞雙鍵鍵長＞三鍵鍵長規(guī)律3：一般地，鍵長越短,鍵能越大，共價鍵越牢固,由此形成的分子越穩(wěn)定。鍵長與鍵能的關(guān)系鍵長越短，鍵能越大。二、鍵長某些共價鍵的鍵能和鍵長鍵鍵能（kJ·mol-1）鍵長pm鍵鍵能（kJ·mol-1）鍵長pmF-F157141H-F56892Cl-Cl242.7198H-Cl431.8127Br-Br193.7228H-Br366142I-I152.7267H-I298.7161C-C347.7154C≡C812120C=C615133F-F不符合“鍵長越短，鍵能越大”的規(guī)律，為什么？原因：由于F原子半徑太小，因此F-F的鍵長太短，而由于鍵長太短，兩個F原子形成共價鍵時，原子核之間的距離太小，排斥力大，因此鍵能比Cl-Cl鍵小。（物極必反）二、鍵長鍵長的應(yīng)用①判斷共價鍵的穩(wěn)定性鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定。②影響分子的空間結(jié)構(gòu)如CH4分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，而CH3Cl分子的空間結(jié)構(gòu)是四面體形而不是正四面體形，原因是C-H和C-Cl的鍵長不相等。二、鍵長由計算結(jié)果可知：生成2molHCl比生成2molHBr釋放的能量多。生成的HBr分子中H-Br的鍵能比HCl分子中H-Cl的鍵能小，說明H-Br比H-Cl容易斷裂，所以HBr分子更容易發(fā)生熱分解生成相應(yīng)的單質(zhì)。(1)試?yán)帽?-1數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，1molH2分別跟1molCl2、1molBr2（蒸氣）反應(yīng)，分別生成2molHCl和2molHBr分子，哪個反應(yīng)放出的能量更多？如何用計算結(jié)果說明氯化氫和溴化氫哪個更容易發(fā)生熱分解生成相應(yīng)的單質(zhì)？二、鍵長化學(xué)鍵N≡NO=OF－F鍵能946kJ/mol497.3kJ/mol157kJ/mol化學(xué)鍵N－HO－HF－H鍵能390.8kJ/mol462.8kJ/mol568kJ/mol（2)N2、O2、F2與H2的反應(yīng)能力依次增強(qiáng)，從鍵能的角度如何理解這一化學(xué)事實。(利用課本P37表2-1的相應(yīng)數(shù)據(jù)分析)提示：從表2-1的數(shù)據(jù)可知，N-H、O-H與H-F的鍵能依次增大，意味著形成這些鍵時放出的能量依次增大，化學(xué)鍵越來越穩(wěn)定。所以N2、O2、F2與H2的反應(yīng)能力依次增強(qiáng)。N2、O2、F2的鍵能依次減小，說明了化學(xué)鍵的牢固度依次減弱。C-H＜O-H＜F-HN-H反常二、鍵長(3)通過上述例子，你認(rèn)為鍵長、鍵能對分子的化學(xué)性質(zhì)有什么影響？

鍵長越短、鍵能越大，則化學(xué)鍵越穩(wěn)定，分子的化學(xué)性質(zhì)越不活潑。反之鍵長越長、鍵能越小，則化學(xué)鍵越不穩(wěn)定，分子的化學(xué)性質(zhì)越活潑。二、鍵長觀察上述分子構(gòu)型并思考：為什么CO2的空間結(jié)構(gòu)是直線形，而H2O的空間結(jié)構(gòu)是V形(角形)？CO2H2O直線形V形(角形)三、鍵角三、鍵角—鍵角決定分子的空間構(gòu)型概念：在多原子分子中，兩個相鄰化學(xué)鍵之間的夾角。180°CO2直線形104.5°H2OV形107.3°NH3三角錐形109°28′CH4正四面體

109°28′意義：多原子分子的鍵角一定，表明共價鍵具有方向性。鍵角是描述分子結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，分子的許多性質(zhì)都與鍵角有關(guān)

。

鍵長和鍵角的數(shù)值可通過晶體的X射線衍射實驗獲得。三、鍵角【思考】如圖白磷和甲烷均為正四面體結(jié)構(gòu)，它們的鍵角是否相同，為什么？不同，白磷分子的鍵角是指P—P之間的夾角，為60°；而甲烷分子的鍵角是指C—H的夾角，為109°28′。三、鍵角防曬霜的防曬原理波長為300nm的紫外光的光子所具有的能量約為399kJ?mol-1，這一能量比蛋白質(zhì)分子中重要的化學(xué)鍵C一C鍵、C-N鍵和C—S鍵的鍵能都大。因此，紫外光的能量足以使這些化學(xué)鍵斷裂，從而破壞蛋白質(zhì)分子。防曬霜之所以能有效地減輕紫外光對人體的傷害，其原因之一是它的有效成分的分子中含有π鍵。這些分子中的π鍵的電子在吸收紫外光后被激發(fā)，從而能阻擋部分紫外光?；瘜W(xué)與生活共價鍵穩(wěn)定性強(qiáng)弱的判斷方法(1)根據(jù)原子半徑和共用電子對數(shù)目判斷：成鍵原子的原子半徑越小，共用電子對數(shù)越多，共價鍵越牢固，含有該共價鍵的分子越穩(wěn)定。(2)根據(jù)鍵能判斷：共價鍵的鍵能越大，共價鍵越牢固，破壞共價鍵消耗的能量越多。(3)根據(jù)鍵長判斷：共價鍵的鍵長越短，共價鍵越牢固，破壞共價鍵所消耗的能量越多。鍵能鍵長共價鍵的穩(wěn)定性一般地，形成的共價鍵的鍵能越大，鍵長越短，共價鍵越穩(wěn)定，含有該鍵的分子越穩(wěn)定，化學(xué)性質(zhì)越穩(wěn)定。鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)決定分子的性質(zhì)鍵參數(shù)決定決定1.可以反映共價鍵強(qiáng)弱的物理量是(

)A.鍵能 B.鍵能、鍵長C.鍵能、鍵長、鍵角 D.鍵長、鍵角2.從鍵長的角度判斷，下列共價鍵中最穩(wěn)定的是(

)A.H—F B.N—HC.C—H D.S—HBA鞏固練習(xí)3.二氯化二硫(S2Cl2)，非平面結(jié)構(gòu)，常溫下是一種黃紅色液體，有刺激性惡臭，熔點：－80℃，沸點：137.1℃。下列對于二氯化二硫敘述正確的是（

）A.二氯化二硫的電子式為B.分子中既有極性鍵又有非極性鍵C.分子中S—Cl的鍵長大于S—S的鍵長D.分子中S—Cl的鍵能小于S—S的鍵能B鞏固練習(xí)6、有關(guān)碳和硅的共價鍵鍵能如下表所示:簡要分析和解釋下列有關(guān)事實。(1)比較通常條件下，CH4和SiH4的穩(wěn)定性強(qiáng)弱:__________________。

(2)硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多，原因是_________________________________________________________________。

(3)SiH4的穩(wěn)定性小于CH4，硅更易生成氧化物