| 键参数和等电子原理 |
主编：黄冈中学化学集体备课组
一、键参数
1、键能
（1）概念：气态基态原子形成１mol化学键所释放出的最低能量。
单位：kJ/mol。
思考：①键能大小与键的强度有何关系？
②键能与化学反应的能量变化有何关系？
（2）意义：键能越大，化学键越稳定，越不易断裂，形成化学键放出的能量越大。
2、键长
（1）概念：形成共价键的两原子间的核间距。
单位：pm（１pm＝10-12m）。
（2）意义：键长越短，共价键越牢固，共价键越稳定。
3、键角：多原子分子中的两个共价键之间的夹角。
例如：CO2结构为Ｏ＝Ｃ＝Ｏ，键角为180°，为直线形分子。
H2O的H-O-H键角为105°，为V形分子。
CH4的H-C-H键角109°28′，为正四面体形分子。
小结:
①键能、键长、键角是共价键的三个参数。
②键能、键长决定了共价键的稳定性：键长越短，键能越大，共价键越稳定。
③键长、键角决定了分子的空间结构。
资料卡片：共价半径
思考：
（1）试利用表中的数据进行计算：1molH2分别跟1molCl2、1molBr2(蒸气)反应，分别形成2molHCl分子和2molHBr分子，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算的结果说明HCl分子和HBr分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？
分析：
H－H (436) ；Cl－Cl(242.7) ；Br－Br(193.7) ； H－Cl(431.8) ；H－Br(366)
1molH2跟1molCl2形成2molHCl分子释放的能量：
2×431.8kJ - 1×436kJ - 1×242.7kJ=184.9kJ
1molH2跟1molBr2(蒸汽)反应形成2molHBr分子释放的能量：
2×366kJ - 1×436kJ - 1×193.7kJ=102.3kJ
显然生成HCl释放的能量更多。由于生成HBr释放的能量少，HBr的稳定性比HCl差，HBr分子更容易发生热分解。
（2）N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实？
分析：
N≡N键、O＝O键、F－F键的键能（946kJ/mol、497.3 kJ/mol、157 kJ/mol）依次减小，与H2反应时打破这些键越来越易，同时，N－H键、O－H键、F－H键的键能（390.8 kJ/mol、462.8 kJ/mol、568 kJ/mol）依次增大，形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定。所以N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强。
（3）通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？
分析：
分子的键长越短，键能越大，该分子越稳定。
二、等电子原理
CO和N2的某些性质
分子
熔点/℃
沸点/℃
在水中的溶解度（室温）
分子离解能
（kJ·mol－1）
分子的价电子总数
CO
-205.05
-191.19
2.3mL
1075
10
N2
-210.00
-195.81
1.6mL
946
10
1、等电子原理：原子总数相同，价电子总数相同的分子（微粒），具有相似的化学键特征，性质相似。
2、等电子体：原子总数相同，价电子总数相同的分子（微粒）。
等电子体结构相似，性质相似。
如：CO和N2，CH4和NH4+，CO2和CS2。
（板书有误：此处视频中分子离解能单位为kJ·mol－1，误写成了“kJ·mol”。）
课堂练习：
1．下列分子中，两核间距最大，键能最小的是（ ）
A．H2 B．Br2
C．Cl2 D．I2
答案：D
2．下列说法中，错误的是（ ）
A．键长越长，化学键越牢固
B．成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固
C．对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分子越稳定
D．原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键
答案：A
3．能够用键能解释的是（ ）
A．氮气的化学性质比氧气稳定
B．常温常压下，溴呈液体，碘为固体
C．稀有气体一般很难发生化学反应
D．硝酸易挥发，硫酸难挥发
答案：A
4．与NO3-互为等电子体的是（ ）
A．SO3 B．BF3
C．CH4 D．NO2
答案：AB
5．根据等电子原理，下列分子或离子与SO42－有相似结构的是（ ）
A．PCl5 B．CCl4
C．NF3 D．N2
答案：B
6．下列物质性质的变化规律，与共价键的键能大小有关的是（ ）
A．F2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C．金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅
D．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低
答案：BC
7．H－H的键能为436kJ/mol，它所表示的意义是________。如果要使１molH2分解为2molＨ原子，你认为是吸收能量还是放出能量？________。能量数值________。当两个原子形成共价键时，原子轨道重叠的程度越大，共价键的键能________，两原子核间的平均距离――键长________。
答案：
(每2mol气态Ｈ原子形成1mol H2释放出436 kJ能量 吸收能量 436 kJ 越大 越短)
8．根据课本中有关键能的数据，计算下列反应中的能量变化：
（1）N2（g）+3H2（g）＝2NH3（g）
（2）2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）
答案：
（1）△H=-90.8kJ/mol；（2）△H=-481.9 kJ/mol 。
（板书有误：此处视频解析中键能单位为kJ·mol－1，误写成了“J·mol”。）
9．由N2和H2每生成1molNH3放热46kJ，而每生成1molNH2-NH2却吸收96.1kJ，又知H-H键键能为436.0kJ/mol，N≡N三键键能为940.0kJ/mol，
试求：（1）N-H键的键能。（2）N-N单键的键能。
答案：
（1）390 （2）191
10、1919年，Langmuir提出等电子原理、原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
（1）根据上述原理，仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是__________和__________；__________和__________。
（2）此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO2-互为等电子体的分子有__________、__________。
答案：
（1）CO N2 CO2 N2O （2）O3 SO2
高一全科点睛班课程 高一全科强化班课程 高二全科全年强化班 高三全科强化班课程 初一全科强化班课程 初一全科点睛班课程 初二全科强化班视频 初二全科点睛班课程 初三全科强化班 全科巨无霸同步提高课程 小学全年全科强化班
- 返回 -
