第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)共價(jià)鍵第2課時(shí)鍵參數(shù)——鍵能、鍵長(zhǎng)與鍵角課程標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)目標(biāo)1.了解共價(jià)鍵鍵參數(shù)的含義，能用鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角說(shuō)明簡(jiǎn)單分子的某些性質(zhì)。2.通過認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵的鍵參數(shù)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響，探析微觀結(jié)構(gòu)對(duì)宏觀性質(zhì)的影響。1．通過對(duì)原子間成鍵方式的研究，“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的學(xué)科素養(yǎng)。2．通過研究鍵參數(shù)對(duì)分子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響，培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”的學(xué)科素養(yǎng)。一、鍵能1．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。它通常是298.15K、100kPa條件下的標(biāo)準(zhǔn)值，單位是kJ·mol－1。2．應(yīng)用(1)判斷共價(jià)鍵的穩(wěn)定性原子間形成共價(jià)鍵時(shí)，原子軌道重疊程度越大，釋放能量越多，所形成的共價(jià)鍵鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定。(2)判斷分子的穩(wěn)定性一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)相似的分子，共價(jià)鍵的鍵能越大，分子越穩(wěn)定。(3)利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能二、鍵長(zhǎng)和鍵角1．鍵長(zhǎng)(1)概念：構(gòu)成化學(xué)鍵的兩個(gè)原子的核間距，因此原子半徑?jīng)Q定共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)，原子半徑越小，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短。(2)應(yīng)用：共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短，往往鍵能越大，表明共價(jià)鍵越穩(wěn)定，反之亦然。2．鍵角(1)概念：在多原子分子中，兩個(gè)相鄰共價(jià)鍵之間的夾角。(2)應(yīng)用：在多原子分子中鍵角是一定的，這表明共價(jià)鍵具有方向性，因此鍵角影響著共價(jià)分子的空間結(jié)構(gòu)。(3)試根據(jù)空間結(jié)構(gòu)填寫下列分子的鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)鍵角實(shí)例正四面體形109°28′CH4、CCl4平面形120°苯、乙烯、BF3等三角錐形107°NH3V形(角形)105°H2O直線形180°CO2、CS2、CH≡CH(4)部分鍵角圖解探究一共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)的判斷1．為什么F—F鍵長(zhǎng)比Cl—Cl鍵長(zhǎng)短，但鍵能卻比Cl—Cl鍵能小？【提示】氟原子的半徑很小，因而F—F鍵長(zhǎng)比Cl—Cl鍵長(zhǎng)短，但也是由于F—F鍵長(zhǎng)短，兩個(gè)氟原子在形成共價(jià)鍵時(shí)，原子核之間的距離就小，排斥力大，因此鍵能比Cl—Cl鍵能小。2．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？【提示】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′。(1)鍵長(zhǎng)與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系：鍵長(zhǎng)是影響分子空間結(jié)構(gòu)的因素之一。如CH4分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體，而CH3Cl只是四面體而不是正四面體，原因是C—H和C—Cl的鍵長(zhǎng)不相等。(2)定性判斷鍵長(zhǎng)的方法①根據(jù)原子半徑進(jìn)行判斷。在其他條件相同時(shí)，成鍵原子的半徑越小，鍵長(zhǎng)越短。②根據(jù)共用電子對(duì)數(shù)判斷。就相同的兩原子形成的共價(jià)鍵而言，當(dāng)兩個(gè)原子形成雙鍵或者三鍵時(shí)，由于原子軌道的重疊程度增大，原子之間的核間距減小，鍵長(zhǎng)變短，故單鍵鍵長(zhǎng)＞雙鍵鍵長(zhǎng)＞三鍵鍵長(zhǎng)?！纠?】(2023·山西省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期末)下表是從實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的不同物質(zhì)中的鍵長(zhǎng)和鍵能數(shù)據(jù)：O—O鍵Oeq\o\al(2－,2)Oeq\o\al(－,2)O2Oeq\o\al(＋,2)鍵長(zhǎng)/(10－12m)149128121112鍵能/(kJ·mol－1)xya＝494b＝628其中x、y的鍵能數(shù)據(jù)尚未測(cè)定，但可根據(jù)規(guī)律推導(dǎo)鍵能大小的順序是b>a>y>x，該規(guī)律性是()A．成鍵時(shí)，電子數(shù)越多，鍵能越大B．鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大C．成鍵所用的電子數(shù)越少，鍵能越小D．成鍵時(shí)電子對(duì)越偏移，鍵能越大【答案】B【解析】觀察表中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，測(cè)定的化學(xué)鍵都是O—O，因此不存在成鍵時(shí)電子數(shù)多少的問題，也不存在電子對(duì)偏移的問題，但是O2與Oeq\o\al(＋,2)比較，鍵能大的對(duì)應(yīng)的鍵長(zhǎng)短，據(jù)此分析Oeq\o\al(2－,2)的鍵長(zhǎng)比Oeq\o\al(－,2)的鍵長(zhǎng)長(zhǎng)，所以O(shè)eq\o\al(2－,2)中O—O的鍵能比Oeq\o\al(－,2)的小。若按照此規(guī)律，鍵長(zhǎng)由短到長(zhǎng)的順序?yàn)镺eq\o\al(＋,2)＜O2＜Oeq\o\al(－,2)＜Oeq\o\al(2－,2)，鍵能大小的順序應(yīng)為b＞a＞y＞x，與題意吻合，所以B項(xiàng)正確。1.(2023·湖北襄樊五中高二期末)已知某些共價(jià)鍵的鍵能、鍵長(zhǎng)數(shù)據(jù)如表所示：共價(jià)鍵Cl—ClBr—BrI—IH—FH—ClH—BrH—IH—O鍵能/(kJ·mol－1)242.7193.7152.7568431.8366298.7462.8鍵長(zhǎng)/pm19822826796共價(jià)鍵C—CC=CC≡CC—HN—HN=OO—OO=O鍵能/(kJ·mol－1)347.7615812413.4390.8607142497.3鍵長(zhǎng)/pm154133120109101(1)下列推斷正確的是________(填字母)。A．熱穩(wěn)定性：HF>HCl>HBr>HIB．氧化性：I2>Br2>Cl2C．沸點(diǎn)：H2O>NH3D．還原性：HI>HBr>HCl>HF(2)在HX(X＝F、Cl、Br、I)分子中，鍵長(zhǎng)最短的是______，最長(zhǎng)的是________；O—O的鍵長(zhǎng)________(填“大于”“小于”或“等于”)O=O的鍵長(zhǎng)?！敬鸢浮?1)ACD(2)HFHI大于【解析】(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，同主族元素從上至下氣態(tài)氫化物的鍵能逐漸減小，熱穩(wěn)定性逐漸減弱，A項(xiàng)正確；從鍵能看，氯氣、溴單質(zhì)、碘單質(zhì)的熱穩(wěn)定性逐漸減弱，由原子結(jié)構(gòu)知，氧化性也逐漸減弱，B項(xiàng)錯(cuò)誤；H2O在常溫下為液態(tài)，NH3在常溫下為氣態(tài)，則H2O的沸點(diǎn)比NH3的高，C項(xiàng)正確；還原性與得失電子能力有關(guān)，還原性：HI>HBr>HCl>HF，D項(xiàng)正確。1．（2023·湖南省懷化一中高二月考）下列關(guān)于鍵長(zhǎng)、鍵角和鍵能的說(shuō)法中，不正確的是A．鍵角是描述分子立體結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)B．鍵長(zhǎng)的大小與成鍵原子的半徑和成鍵數(shù)目有關(guān)C．鍵能越大，鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，共價(jià)化合物越穩(wěn)定D．鍵角的大小與鍵長(zhǎng)、鍵能的大小無(wú)關(guān)【答案】C【解析】A．鍵角是描述分子立體結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，如CO2中的2個(gè)C=O鍵的夾角為180，故分子為直線形分子，A正確；B．鍵長(zhǎng)的大小與成鍵原子的半徑有關(guān)，如Cl原子半徑小于I原子半徑，ClCl鍵的鍵長(zhǎng)小于II鍵的鍵長(zhǎng)，此外，鍵長(zhǎng)還和成鍵數(shù)目有關(guān)，成鍵數(shù)目越多，鍵長(zhǎng)越短，B正確；C．鍵能越大，鍵長(zhǎng)越短，共價(jià)鍵越強(qiáng)，共價(jià)化合物越穩(wěn)定，C錯(cuò)誤；D．鍵角的大小取決于成鍵原子軌道的夾角，與鍵長(zhǎng)、鍵能的大小無(wú)關(guān)，D正確；故選C。2．（2023·遼寧省朝陽(yáng)一中高二月考）下列有關(guān)共價(jià)鍵的鍵參數(shù)的說(shuō)法不正確的是A．、、分子中的鍵角依次增大B．HF、、分子中的鍵長(zhǎng)依次增長(zhǎng)C．、、分子中的鍵能依次減小D．分子中共價(jià)鍵的鍵能越大，分子的熔、沸點(diǎn)越高【答案】D【解析】A．三者的鍵角分別為、、，依次增大，A正確；B．因?yàn)镕、Cl、Br的原子半徑依次增大，故與H形成的共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)依次增長(zhǎng)，B正確；C．O、S、Se的原子半徑依次增大，故與H形成的共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)依次增長(zhǎng)，鍵能依次減小，C正確；D．分子的熔、沸點(diǎn)與分子間作用力有關(guān)，與共價(jià)鍵的鍵能無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤；故選D。3．（2023·山西省朔州一中高二月考）鍵長(zhǎng)是描述共價(jià)鍵的物理量之一，下列各項(xiàng)中的距離屬于鍵長(zhǎng)的是A．水分子中兩個(gè)氫原子核之間的距離B．氯氣分子中兩個(gè)氯原子核之間的距離C．氬氣中兩個(gè)相鄰氬原子核間的距離D．分子中兩個(gè)氧原子核之間的距離【答案】B【解析】A．鍵長(zhǎng)是成鍵原子間的核間距，水分子中兩個(gè)氫原子不成鍵，A錯(cuò)誤；B．氯氣分子中兩個(gè)氯原子間形成共價(jià)鍵，兩個(gè)氯原子核之間的距離屬于鍵長(zhǎng)，B正確；C．氬氣中兩個(gè)相鄰氬原子不成鍵，C錯(cuò)誤；D．分子中兩個(gè)氧原子不成鍵，D錯(cuò)誤；故選B。4．（2023·黑龍江省大慶一中高二月考）下列事實(shí)不能用鍵能的大小來(lái)解釋的是A．元素的電負(fù)性較大，但的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定B．比沸點(diǎn)高C．、、、的穩(wěn)定性逐漸減弱D．比更容易與反應(yīng)【答案】B【解析】A．由于分子中存在鍵，鍵能較大，故的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，A不符合題意；B．分子間存在氫鍵，導(dǎo)致比沸點(diǎn)高，與鍵能無(wú)關(guān)，B符合題意；C．鹵族元素從到，原子半徑逐漸增大，其氫化物中化學(xué)鍵的鍵長(zhǎng)逐漸變長(zhǎng)，鍵能逐漸變小，所以穩(wěn)定性逐漸減弱，C不符合題意；D．由于鍵的鍵能大于鍵，所以更容易與反應(yīng)生成，D不符合題意；故選B。5．（2023·湖北省武漢二中高二月考）氰氣的化學(xué)式為，結(jié)構(gòu)式為，其性質(zhì)與鹵素氣體單質(zhì)相似，氰氣可用于有機(jī)合成、制農(nóng)藥，也可用作消毒、殺蟲的熏蒸劑等。下列敘述正確的是A．在所有氣體單質(zhì)分子中，一定有鍵，可能有鍵B．氰氣分子中鍵的鍵長(zhǎng)大于鍵的鍵長(zhǎng)C．1個(gè)氰氣分子中含有3個(gè)鍵和4個(gè)鍵D．不能與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)【答案】C【解析】A．稀有氣體為單原子分子，不存在化學(xué)鍵，A錯(cuò)誤；B．成鍵原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，氮原子半徑小于碳原子半徑，故鍵比鍵的鍵長(zhǎng)短，B錯(cuò)誤；C．單鍵為σ鍵、三鍵為1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，氰氣的結(jié)構(gòu)式為，1個(gè)氰氣分子中含有3個(gè)σ鍵和4個(gè)π鍵，C正確；D．鹵素單質(zhì)能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，氰氣性質(zhì)與鹵素氣體單質(zhì)相似，則氰氣能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，D錯(cuò)誤；故選C。6．（2023·河南省焦作一中高二月考）從實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同物質(zhì)中氧氧之間的鍵長(zhǎng)和鍵能的數(shù)據(jù)：OOO2O鍵長(zhǎng)(1012m)149128121112鍵能(kJ·mol1)xyz=494w=628其中x、y的鍵能數(shù)據(jù)尚未測(cè)定，但可根據(jù)規(guī)律推導(dǎo)鍵能的大小順序?yàn)閣>z>y>x；該規(guī)律是A．成鍵的電子數(shù)越多，鍵能越大 B．鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，鍵能越小C．成鍵所用的電子數(shù)越少，鍵能越小 D．成鍵時(shí)電子對(duì)越偏移，鍵能越大【答案】B【解析】A．成鍵的電子數(shù)越多，形成的共價(jià)鍵越多，但與鍵能大小無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；B．鍵長(zhǎng)O＞O＞O2＞O，而鍵能w＞z＞y＞x，可知鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，鍵能越小，B正確；C．O2和O成鍵所用電子數(shù)均為4個(gè)，但鍵能不同，分別為：494kJ/mol、628kJ/mol，說(shuō)明鍵能與成鍵所用的電子數(shù)無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；D．這些微粒都是由相同的原子組成，電子對(duì)無(wú)偏移，且電子對(duì)偏移程度與鍵能無(wú)關(guān)，而是與原子吸引電子能力的相對(duì)大小有關(guān)，D錯(cuò)誤；故選B。7．（2023下·山西大同一中聯(lián)考）下列說(shuō)法正確的是A．鍵角越大，該分子越穩(wěn)定B．、中鍵長(zhǎng)相等，鍵角不同C．鍵的鍵能是C—C鍵的2倍D．共價(jià)鍵的鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，含有該鍵的分子越穩(wěn)定【答案】D【解析】A．鍵角是描述分子空間構(gòu)型的參數(shù)，與分子的穩(wěn)定性無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；B．鍵長(zhǎng)是兩個(gè)成鍵原子的平均核間距、氯原子半徑大于氫原子半徑，則中鍵鍵長(zhǎng)小于中鍵鍵長(zhǎng)，B錯(cuò)誤；C．鍵含有1個(gè)鍵和1個(gè)鍵，鍵為鍵，鍵的鍵能小于鍵鍵能的2倍，C錯(cuò)誤；D．共價(jià)鍵的牢固程度決定了含有該鍵的分子的穩(wěn)定性。共價(jià)鍵的鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，含有該鍵的分子越穩(wěn)定，D正確；故選D。8．（2023下·江蘇省宿遷一中高二月考）下列有關(guān)化學(xué)鍵知識(shí)的比較肯定錯(cuò)誤的是A．鍵能：C—N＜C=N＜C≡NB．鍵長(zhǎng)：I—I>Br—Br>Cl—ClC．分子中的鍵角：H2O>CO2D．相同元素原子間形成的共價(jià)鍵鍵能：σ鍵>π鍵【答案】C【解析】A．C、N原子間形成的化學(xué)鍵，三鍵鍵能最大，單鍵鍵能最小，A項(xiàng)正確；B．原子半徑：I>Br>Cl，則鍵長(zhǎng)：I—I>Br—Br>Cl—Cl，B項(xiàng)正確；C．H2O分子中鍵角是105°，CO2分子中鍵角是180°，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．相同元素原子之間形成的σ鍵的鍵能比π鍵的大，D項(xiàng)正確；故選C。9．（2023·湖北省宜昌二中高二月考）下列說(shuō)法中正確的是A．乙烯中碳碳雙鍵的鍵能是乙烷中碳碳單鍵的鍵能的2倍B．N—O鍵的鍵長(zhǎng)比C—O鍵的鍵長(zhǎng)長(zhǎng)C．1個(gè)氮?dú)夥肿又泻?個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵D．中4個(gè)N—H鍵的鍵能不同【答案】C【解析】A．在乙烯分子中，碳碳雙鍵鍵能不是碳碳單鍵鍵能的2倍，而是介于單鍵鍵能和2倍單鍵鍵能之間，A錯(cuò)誤；B．N原子半徑比C的小，N—O鍵的鍵長(zhǎng)比C—O鍵的鍵長(zhǎng)短，B錯(cuò)誤；C．氮?dú)夥肿又泻腥I，則1個(gè)分子中有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，C正確；D．中4個(gè)N—H鍵的鍵能相同，D錯(cuò)誤；故選C。10．（2023·吉林省四平一中高二月考）反映共價(jià)鍵強(qiáng)弱的物理量是A．鍵能 B．鍵能、鍵長(zhǎng)C．鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角 D．鍵長(zhǎng)、鍵角【答案】B【解析】鍵能可看作是斷開共價(jià)鍵所需的能量，鍵能越大，則斷開共價(jià)鍵時(shí)所需的能量就越大，含該鍵的分子就越穩(wěn)定；鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)鍵能反而越小，故反映鍵的強(qiáng)弱的物理量是鍵能和鍵長(zhǎng)，故選B。11．（2023·浙江省麗水一中高二月考）下列說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是A．鍵能是衡量化學(xué)鍵穩(wěn)定性的參數(shù)之一，鍵能越大，則化學(xué)鍵就越牢固B．鍵長(zhǎng)與共價(jià)鍵的穩(wěn)定性沒有關(guān)系C．鍵角是兩個(gè)相鄰共價(jià)鍵之間的夾角，說(shuō)明共價(jià)鍵有方向性D．共價(jià)鍵是通過原子軌道重疊并共用電子對(duì)而形成的，所以共價(jià)鍵有飽和性【答案】B【解析】A．鍵能指氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵釋放的最低能量，鍵能越大，意味著化學(xué)鍵越穩(wěn)定，越不容易被打斷，A正確；B．鍵長(zhǎng)是形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子之間的核間距，鍵長(zhǎng)越短，往往鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，B錯(cuò)誤；C．相鄰兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角稱為鍵角，多原子分子的鍵角一定，說(shuō)明共價(jià)鍵具有方向性，C正確；D．元素的原子形成共價(jià)鍵時(shí)，當(dāng)一個(gè)原子的所有未成對(duì)電子和另一些原子中自旋方向相反的未成對(duì)電子配對(duì)成鍵后，就不再跟其它原子的未成對(duì)電子配對(duì)成鍵，例如H2O分子中，O原子有兩個(gè)未成對(duì)電子，它只能跟兩個(gè)H原子的未成對(duì)電子配對(duì)，因此，共價(jià)鍵具有飽和性，D正確；故選B。12．（2023·安徽省蕪湖一中高二月考）人們常用表示鹵化氫(X代表F、、、I)，下列說(shuō)法中，正確的是A．形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子之間的核間距叫做鍵長(zhǎng)B．的鍵長(zhǎng)是中最長(zhǎng)的C．是鍵D．的鍵能是中最小的【答案】A【解析】A．形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子之間的核間距叫做鍵長(zhǎng)，A正確；B．F、、、I中F原子半徑最小，的鍵長(zhǎng)是中最短的，B錯(cuò)誤；C．是H的1s軌道與F的2p軌道“頭碰頭”成鍵，是鍵，C錯(cuò)誤；D．鍵長(zhǎng)越短鍵能越大，的鍵長(zhǎng)是中最短的，鍵能是中最大的，D錯(cuò)誤；故選A。13．（2023下·四川成都七中期中）鍵長(zhǎng)、鍵角和鍵能是描述共價(jià)鍵的三個(gè)重要參數(shù)，下列敘述正確的是A．在分子中，兩個(gè)成鍵原子間的距離叫做鍵長(zhǎng)B．型分子的鍵角均為180°C．C—C鍵的鍵能為347.7，但C=C鍵的鍵能小于D．H—Cl鍵的鍵能為431.8，故HCl分解成1mol和1mol時(shí)，消耗的能量為863.6kJ【答案】C【解析】A．鍵長(zhǎng)是指兩個(gè)原子核間的平均間距，故A錯(cuò)誤；B．型分子可能是直線型如二氧化碳，鍵角為，也可能使V型，如OF2，鍵角約為104°，故B錯(cuò)誤；C．C—C鍵為鍵，C=C中有一個(gè)是鍵、一個(gè)π鍵，π鍵鍵能小于鍵能，故C=C鍵的鍵能小于，故C正確；D．H—Cl鍵的鍵能為431.8，2molHCl分解成2mol和2mol時(shí)，消耗的能量為863.6kJ，故D錯(cuò)誤；故選C。14．（2023下·廣東省珠海一中期中）能夠用鍵能的大小解釋的是A．常溫常壓下，氯氣呈氣態(tài)而溴單質(zhì)呈液態(tài)B．硝酸是揮發(fā)性酸，硫酸是難揮發(fā)性的酸C．稀有氣體一般難