高中化学第2章化学键与分子间作用力第1节第2课时共价键的键参数学案鲁科版Word格式文档下载.docx

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实例

正四面体形

109.5°

CH4、CCl4

60°

白磷（P4）

平面形

120°

苯、乙烯、BF3等

三角锥形

107.3°

NH3

V形（角形）

104.5°

H2O

直线形

180°

CO2、CS2、CH≡CH

[归纳总结]

[活学活用]

1．下列说法中正确的是（　　）

A．双原子分子中化学键的键能越大，分子越稳定

B．双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定

C．双原子分子中化学键键角越大，分子越稳定

D．在双键中，σ键的键能要小于π键的键能

答案　A

解析　在双原子分子中没有键角，故C项错；

当其键能越大，键长越短时，分子越稳定，故A项对，B项错；

D项中σ键的重叠程度要大于π键的，故σ键的键能要大于π键的键能。

2．下列说法中正确的是（　　）

A．分子中所含共价键的键能越大，键长越短，则分子越稳定

B．只有非金属原子之间才能形成共价键

C．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°

D．H—O键键能为467kJ·

mol－1，即18g水分子生成H2和O2时，放出能量为（2×

467）kJ

解析　分子中所含共价键键能越大，键长越短，原子间结合力就越强，分子越稳定，所以A正确；

B中有些不活泼金属与非金属形成的化学键是共价键；

C中水分子中两个O—H键间的夹角小于180°

，其分子结构式虽为H—O—H，但不能表示分子的真正空间构型；

D中给出H—O键的键能是破坏1molH—O键所吸收的能量，在H2O分子中有两个H—O键，断开1molH2O中化学键应吸收能量（2×

467）kJ。

而生成H2和O2，成键时需放出能量，

故D错误。

二　共价键的键能与化学反应热

根据已学知识回答下列问题：

（1）从化学键的角度分析化学反应的实质是什么？

答案　化学反应的实质是反应物分子内旧化学键的断裂和产物分子中新化学键的形成。

（2）化学反应过程中的能量变化与化学键有着怎样的关系？

答案　①反应物和生成物中的化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。

②化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，反应为吸热反应，反之则为放热反应。

（3）已知H—H、Cl—Cl、H—Cl键的键能分别为436kJ·

mol－1、243kJ·

mol－1、431kJ·

试通过键能数据估算H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）反应的反应热是－183_kJ·

解析　ΔH＝E（反应物键能之和）－E（生成物键能之和）＝（436＋243－2×

431）kJ·

mol－1＝－183kJ·

1．化学反应中的能量变化是ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和。

2．反应热ΔH<

0时，为放热反应；

ΔH>

0时，为吸热反应。

3．已知H—H键能为436kJ·

mol－1，H—N键能为391kJ·

mol－1，根据化学方程式N2＋3H2

2NH3,1molN2与足量H2反应放出的热量为92.4kJ·

mol－1，则N≡N键的键能是（　　）

A．431kJ·

mol－1B．945.6kJ·

C．649kJ·

mol－1D．896kJ·

答案　B

解析　本题与热化学反应方程式有关，N≡N、H—H的断裂需要吸收能量，而N—H的形成要放出能量，根据能量守恒可得如下关系式：

Q＋436kJ·

mol－1×

3－391kJ·

6＝－92.4kJ·

mol－1，解得Q＝945.6kJ·

4．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）N≡N的键能为945kJ·

mol－1，N—N单键的键能为247kJ·

mol－1，计算说明N2中的________键比____________________________________________________________

键稳定（填“σ”或“π”）。

答案　

（1）1s22s22p6　

（2）π　σ

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≡N中有两个π键和一个σ键，而N—N键为σ键，键能为247kJ·

mol－1，由N≡N的键能为945kJ·

mol－1，则π键键能为

＝349kJ·

当堂检测

1．下列说法中，错误的是（　　）

A．原子间通过共用电子形成的化学键叫共价键

B．对双原子分子来说，键能愈大，断开时需要的能量愈多，该化学键愈不牢固

C．一般而言，化学键的键长愈短，化学键愈强，键愈牢固

D．成键原子间原子轨道重叠愈多，共价键愈牢固

解析　键能愈大，断开时需要的能量愈多，该化学键愈牢固。

2．根据π键的成键特征，判断C===C键的键能和C—C键的键能的关系是（　　）

A．双键的键能等于单键的键能的2倍

B．双键的键能大于单键的键能的2倍

C．双键的键能小于单键的键能的2倍

D．无法确定

答案　C

解析　根据碳碳双键中含有1个π键，由于π键电子云重叠程度小，不如σ键稳定，所以双键的键能小于单键键能的2倍，选项C正确。

3．能说明BF3分子的4个原子在同一平面的理由是（　　）

A．任意两个键之间的夹角为120°

B．B—F键为非极性共价键

C．3个B—F键的键能相同

D．3个B—F键的键长相等

解析　键能与分子的立体构型无关，键间夹角是120°

决定了BF3分子中的4个原子在同一平面内，选项A符合题意。

4．下列说法正确的是（　　）

A．键能越大，表示该分子越容易受热分解

B．共价键都具有方向性

C．在分子中，两个成键的原子间的距离即为键长

D．H—Cl的键能为431.8kJ·

mol－1，H—Br的键能为366kJ·

mol－1，这可以说明HCl分子比HBr分子稳定

答案　D

解析　键能越大，分子越稳定，分子越难分解，A错，D对；

ssσ键无方向性，B错；

在分子间，两个成键的原子核之间的距离称为键长，C错。

5．某些化学键的键能如下表（kJ·

mol－1）

键

H—H

Br—Br

I—I

Cl—Cl

键能

436

193

151

243

431

297

363

（1）1molH2在2molCl2中燃烧，放出的热量为______kJ。

（2）在一定条件下，1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是________（填序号）。

a．Cl2>

Br2>

I2b．I2>

Cl2

预测1molH2在足量F2中燃烧比在Cl2中放热________。

答案　

（1）183　

（2）a　多

40分钟课时作业

[基础过关]

一、共价键参数及其应用

1．关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是（　　）

A．键角是描述分子空间构型的重要参数

B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关

C．键能越大，键长越长，共价化合物越稳定

D．键角的大小与键长、键能的大小无关

解析　键能越大，键长越短，共价化合物越稳定。

A．在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长

B．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．CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X键的键长、键角均相等

D．H2O分子中两个O—H键的键角为180°

解析　形成共价键的两个原子之间的核间距叫键长，故A项错误；

由于F、Cl、Br、I的原子半径不同，故C—X键的键长不相等，C项错误；

H2O分子中的键角为104.5°

，故D项也错。

3．下列事实不能用键能的大小来解释的是（　　）

A．N元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定

B．稀有气体一般难发生反应

C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱

D．F2比O2更容易与H2反应

解析　本题主要考查键参数的应用。

由于N2分子中存在叁键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定；

稀有气体都为单原子分子，分子内部没有化学键；

卤族元素从F到I原子半径逐渐增大，其氢化物中的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性逐渐减弱；

由于H—F的键能大于H—O，所以更容易生成HF。

4．从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据：

O—O键

数据　　　

键长（10－12m）

149

128

121

112

键能（kJ·

z＝498

w＝628

其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>

x；

该规律性是（　　）

A．成键的电子数越多，键能越大

B．键长越长，键能越小

C．成键所用的电子数越少，键能越小

D．成键时电子对越偏移，键能越大

解析　研究表中数据发现，O2与O

的键能大者键长短。

按此规律，O

中O—O键长比O

中的长，所以键能要小。

按键长由短而长的顺序为（O—O）O

O2<

，键能为w>

x。

故B正确，A不正确。

这些微粒都是由相同的原子组成，电子对无偏移，D项错误；

对于这些微粒，在成键时所用电子情况，题中无信息，已有的知识中也没有，说明这不是本题考查的知识点，故不选C项。

二、键能与反应热的互求方法

5．化学反应可视为旧键的断裂和新键的形成过程。

化学键的键能是形成化学键时释放的能量。

已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能（kJ·

mol－1）：

P—P：

198　P—O：

360　O===O：

498，则反应P4（白磷）＋3O2===P4O6的反应热ΔH为（　　）

A．－1638kJ·

mol－1B．1638kJ·

C．－126kJ·

mol－1D．126kJ·

解析　反应中的键能包括：

断裂1molP4和3molO2分子中共价键吸收的能量和形成1molP4O6分子中共价键放出的能量。

由各物质的分子结构知1molP4含6molP—P键，3molO2含3molO===O键，化学反应的反应热ΔH＝反应物的总键能—生成物的总键能。

故ΔH＝（198kJ·

6＋498kJ·

3）－360kJ·

12＝－1638kJ·

6．已知N2＋O2===2NO为吸热反应，ΔH＝180kJ·

mol－1，其中N≡N、O===O键的键能分别为946kJ·

mol－1、498kJ·

mol－1，则N—O键的键能为（　　）

A．1264kJ·

mol－1B．632kJ·

C．316kJ·

mol－1D．1624kJ·

解析　180kJ·

mol－1＝946kJ·

mol－1＋498kJ·

mol－1－2EN－O，所以EN－O＝632kJ·

7．已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ，且氧气中1molO===O键完全断裂时吸收热量496kJ，水蒸气中1molH—O键形成时放出热量463kJ，则氢气中1molH—H键断裂时吸收热量为（　　）

A．920kJB．557kJC．436kJD．188kJ

解析　本题考查化学反应的能量变化与化学键的能量变化。

因为1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ，所以1molH2与

molO2完全燃烧生成1mol水蒸气时放出热量242kJ。

而化学反应中之所以存在能量的变化是因为在化学反应过程中存在旧键的断裂与新键的形成，其中旧键的断裂需要吸收能量而新键的形成需要放出能量。

发生上述反应H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－242kJ·

mol－1时所发生键的变化为断裂1molH—H键和

molOO键、形成2molO—H键，因此在此反应过程中断裂旧键需要吸收的能量为

496kJ＋EH—H，形成新键释放的能量为2×

463kJ＝926kJ，因为该反应为放热反应，所以有926kJ－（

496kJ＋EH—H）＝242kJ，解得EH—H＝436kJ。

三、共价键的表示方法

8．下列各项中表述正确的是（　　）

A．F－的离子结构示意图：

B．CO2的分子模型示意图：

C．CO2的电子式：

D．N2的结构式：

N≡N

解析　CO2应为直线形分子，三个原子在一条直线上，故B错；

C中碳原子与每个氧原子形成两对共用电子对，正确的表示应为

C×

，故C错；

D中每个氮原子有两个电子未成键，在书写结构式时不用画出，即正确的书写方法应为N≡N，故D错。

9．下列化学式及结构式中成键情况，不合理的是（　　）

A．CH3N　CHHNH

B．CH2SeO　CHSeOH

C．CH4S　CHHHSH

D．CH4Si　CHHSiHH

解析　由共价键的饱和性可知：

C、Si可以形成4个共价键；

H形成1个共价键；

N形成3个共价键；

O、S、Se都形成2个共价键。

10．N2的结构可以表示为

，CO的结构可以表示为

，其中椭圆框表示π键，下列说法不正确的是（　　）

A．N2分子与CO分子中都含有叁键

B．N2分子与CO分子中的π键并不完全相同

C．N2分子与CO分子中的价电子总数相等

D．N2分子与CO分子的化学性质相同

解析　从图示可以看出，N2分子和CO分子中均含有一个σ键和两个π键，所以二者都含有叁键，A项正确；

N2分子中的π键是由每个N原子各提供两个p电子以“肩并肩”的方式重叠形成，而CO分子中的一个π键是O原子单方面提供电子形成的，B项正确；

N2与CO的原子总数和价电子总数均相同，但性质并不完全相同，C项正确，D项错误。

[能力提升]

11．下列结构图中“

”代表原子序数从1～10的元素的原子实（原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分），小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键。

（示例：

）

根据各图表示的结构特点，写出上述分子的化学式：

A：

__________，B：

__________，

C：

__________，D：

__________。

答案　NH3　HCN　CO（NH2）2　BF3

解析　A图显然是NH3，它是一个三角锥形分子，且N原子有一对电子未参加成键，3个价电子用于形成3个单键，而与N原子相连的原子只有一个价电子，故只可能是H原子。

B图是H—C≡N，这是因为：

第一，它是直线形分子；

第二，中间一个原子成4个键，所以是C原子，左边原子只有一个价电子，故为H原子，而右边原子显然是N原子。

C图是H2NCONH2，从图可看出，最上面的原子是O原子，它用2个价电子与C原子形成双键，成为羰基，左、右两边与C相连的显然是N原子，同理与N原子相连的两个只含1个价电子的原子显然是H原子。

D图是BF3，在1～10号元素中价电子为7的只有F原子，每个F原子各用一个价电子与中间原子形成单键，而中间一个原子只有3个价电子，应该是B原子，故该分子是平面三角形的BF3。

12．已知下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的最低能量（kJ）。

物质

能量（kJ）

Br2

565

HCl

HBr

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________。

A．H2B．Cl2C．Br2D．I2

（2）下列氢化物中，最稳定的是________。

A．HFB．HClC．HBrD．HI

（3）X2＋H2===2HX（X代表F、Cl、Br、I）的反应是吸热反应还是放热反应？

________。

（4）相同条件下，X2分别与H2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____________。

2molCl2在一定条件下与等物质的量的H2反应，放出或吸收的热量是________kJ。

（5）若无上表中的数据，你能正确回答出问题（4）的第一问吗？

________；

你的理由是________________________________________________________________________。

答案　

（1）A　

（2）A　（3）放热　（4）F2　366　（5）能　生成物越稳定，放出的热量就越多，在HX中，HF最稳定

解析　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。

[拓展探究]

13．X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四种常见元素，其相关信息如下表：

元素