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-1-第二课时共价键的键参数与等电子体-2-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页学习目标思维脉络1.认识键能、键长、键角等键参数的概念。2.能用键参数——键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。3.了解等电子原理及其应用。-3-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页一二一、键参数概念作用键能气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量键能越大,键越稳定,越不易断裂键长形成共价键的两个原子之间的核间距键长越短,键能越大,键越稳定键角两个共价键之间的夹角表明共价键有方向性,决定分子的立体结构-4-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页一二二、等电子原理等电子原理是指原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征,它们的许多性质(主要是物理性质)是相近的。满足等电子原理的分子称为等电子体。练一练1下列说法中正确的是()A.双原子分子中化学键键能越大,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键的键能解析:双原子分子中化学键键能越大,键长越短时,分子越稳定,故B项错误;在双原子分子中没有键角,故C项错误;在双键中,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,D项错误。答案:A-5-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页一二练一练2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,可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理,下列各对粒子中,立体结构相似的是()A.SO2与O3B.CO2与NO2C.CS2与NO2D.PCl3与BF3解析:各项中原子数均相同,最外层电子数分别为A项,18和18;B项,16和17;C项,16和17;D项,26和24。答案:A-6-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页探究一探究二键参数及其应用问题导引1.氢气和氯气相比,哪一种物质更稳定?为什么?提示H2更稳定。H—H键的键能比Cl—Cl键的键能大。-7-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页探究一探究二2.1molH2与1molCl2反应生成2molHCl是放热反应还是吸热反应?化学反应的反应热与键能有何关系?提示反应中断裂旧键吸收678.7kJ热量,形成新键放出863.6kJ热量,放热值大于吸热值,故该反应是放热反应。ΔH=E反应物总键能-E生成物总键能-8-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页探究一探究二名师精讲1.键参数与分子性质的关系分子的键参数与分子的立体构型和分子性质之间的关系可以表示如下:(1)共价键强弱的判断:①由原子半径和共用电子对数判断。一般来说,形成共价键的两原子半径之和越小,共用电子对数越多,则共价键越牢固,含有该共价键的分子越稳定。如HF、HCl、HBr、HI中,分子的共用电子对数相同(1对),因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大,故共价键牢固程度H—FH—ClH—BrH—I,因此,稳定性HFHClHBrHI。-9-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页探究一探究二②由键能判断。共价键的键能越大,表示破坏共价键消耗的能量越多,则共价键越牢固。③由键长判断。共价键键长越短,破坏共价键消耗的能量越多,则共价键越牢固。(2)键长和键角是描述分子立体构型的参数。一般来说,如果知道分子中的键长和键角,这个分子的几何构型就确定了。如NH3分子的H—N—H键角是107°,N—H键的键长是101pm,就可以断定NH3分子是三角锥形分子。如图:-10-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页探究一探究二2.共价键的键能与化学反应热(1)化学反应的实质:化学反应的实质就是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。(2)化学反应过程有能量变化:反应物分子原子生成物分子(3)反应热(ΔH)与键能的关系:ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和注意:ΔH0时,为放热反应;ΔH0时,为吸热反应。-11-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页探究一探究二例题1已知H—H键的键能为436kJ·mol-1,N—H键的键能为391kJ·mol-1,根据化学方程式:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,则N≡N键的键能是()A.431kJ·mol-1B.946kJ·mol-1C.649kJ·mol-1D.896kJ·mol-1-12-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页探究一探究二解析:化学反应的本质是反应物分子旧键断裂(吸收能量),生成物分子新键形成(放出能量),反应热等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和。设N≡N的键能为E(N≡N),则有1mol·E(N≡N)+3mol×436kJ·mol-1-2mol×3×391kJ·mol-1=-92.4kJ·mol-1×1mol解得E(N≡N)≈946kJ·mol-1。答案:B-13-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页探究一探究二变式训练1下列说法中正确的是()A.分子的结构是由键角决定的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:分子的结构是由键角和键长决定的,故A项错误;由于F、Cl、Br、I的原子半径不同,故C—X的键长不相等,C项错误;H2O分子中两个O—H键的键角为105°,故D项错误。答案:B-14-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页探究一探究二等电子原理问题导引分子N2CO结构原子数电子数价电子数立体结构直线形直线形性质沸点/℃-195.81-191.49熔点/℃-210.00-205.05液体密度(g·cm-3)0.7960.793-15-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页探究一探究二1.完成上表中有关空白。提示分子N2CO结构原子数22电子数1414价电子数10102.根据等电子原理,试举出几种等电子体。提示H2O与H2S、SO2与O3、CO2与CS2等。-16-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页探究一探究二名师精讲1.等电子原理的基本观点原子总数相同且价电子数相等的分子或离子具有相同的化学键类型,它们的许多性质相近,立体构型相同。N2为同核双原子分子,CO为异核双原子分子,但它们具有相等的价电子总数(N2为2×5=10,CO为4+6=10),由此导致它们具有相似的结构特征,表现出许多相似的性质,如下表所示:分子熔点/℃沸点/℃在水中的溶解度(室温)分子解离能(kJ·mol-1)分子的价电子总数CO-205.05-191.492.3mL107510N2-210.00-195.811.6mL946102.应用:等电子体的许多性质是相近的,立体构型是相同的。利用等电子体可以:(1)判断一些简单分子或离子的立体构型。(2)利用等电子体在性质上的相似性制造新材料。(3)利用等电子原理针对某物质找等电子体。-17-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页探究一探究二3.常见的等电子体类型实例立体构型二原子10价电子的N2、CO、C22-、CN-直线形三原子16价电子的CO2、CS2、N3-、BeCl2直线形三原子18价电子的NO2-、O3、SO2V形四原子24价电子的NO3-、CO32-、BF3、SO3平面三角形五原子32价电子的SiF4、CCl4、SO42-、PO43-四个σ键,正四面体形注意:等电子体的价电子总数相同,而组成原子的核外电子总数不一定相同。-18-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页探究一探究二例题21919年,美国物理化学家朗缪尔(Langmuir,1881—1957)提出等电子体原理:原子总数相同、价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,仅由第二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,只要其原子总数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称等电子体,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、。解析:(1)仅由第二周期元素组成的共价分子,即C、N、O、F组成的共价分子中,N2与CO均有10个价电子,CO2与N2O均有16个价电子。(2)依题意,只要原子总数相同,各原子最外层电子数之和也相同,可互称等电子体,NO2-为三原子,各原子最外层电子数之和为5+6×2+1=18,SO2、O3也为三原子,各原子最外层电子数之和为6×3=18。-19-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页探究一探究二答案:(1)N2COCO2N2O(2)SO2O3方法技巧等电子体的换算方法(1)将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n=1,2等)的原子,如N2与CO、N3-和CNO-互为等电子体。(2)将粒子中的一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素带n个单位电荷的阳离子(或阴离子),如N2O和N3-互为等电子体。(3)同主族元素最外层电子数相等,故可将粒子中的元素原子换成同主族元素原子,如O3和SO2互为等电子体。-20-第二课时共价键的键参数与等电子体XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测ZHONGNANTANJIU重难探究首页探究一探究二变式训练2等电子体原理是指两个或两个以上的分子(或离子),它们的原子数相同,分子(或离子)中价电子数也相同,等电子体具有相似的电子结构、几何构型和性质。(1)SiO32-、SO3、NO3-三种粒子是等电子体,其中Si、S、N三种基态原子的第一电离能从大到小的顺序为。(2)C2O42-和是等电子体,C2O42-具有较强的还原性,它能使酸性KMnO4溶液褪色,Mn在元素周期表中的位置是,