1、版化学新导学笔记人教选修三讲义第二章 第一节 共价键 第2课时第2课时共价键的键参数与等电子原理学习目标定位1.知道键能、键长、键角等键参数的概念，能用键参数说明简单分子的某些性质。2.知道等电子原理的含义，学会等电子体的判断和应用。一、共价键参数1.键能(1)概念：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。键能的单位是kJmol1。如：形成1 mol HH键释放的最低能量为436.0 kJ，即HH键的键能为436.0 kJmol1。(2)应用：共价键HFHClHBrHI键能/kJmol1568431.8366298.7若使2 mol HCl键断裂为气态原子，则发生的能量变化是吸收863
2、.6 kJ的能量。表中共价键最难断裂的是HF，最易断裂的是HI。由表中键能大小数据说明键能与分子稳定性的关系：HF、HCl、HBr、HI的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即最稳定的是HF，最不稳定的是HI。2.键长(1)概念：形成共价键的两个原子之间的核间距，因此原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。(2)应用：共价键的键长越短，往往键能越大，这表明共价键越稳定，反之亦然。3.键角(1)概念：在多原子分子中，两个共价键之间的夹角。(2)应用：在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角决定着共价分子的立体构型。(3)试根据立体构型填写下列分子的键
3、角分子立体构型键角实例正四面体形10928CH4、CCl4平面形120苯、乙烯、BF3等三角锥形107NH3V形(角形)105H2O直线形180CO2、CS2、CHCH例1NH键键能的含义是()A.由N和H形成1 mol NH3所放出的能量B.把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的热量C.拆开约6.021023个NH键所吸收的热量D.形成1个NH键所放出的热量【考点】共价键的键参数【题点】键能、键长和键角的概念答案C解析NH键的键能是指形成1 mol NH键放出的能量或拆开1 mol NH键所吸收的能量，不是指形成1个NH 键释放的能量。1 mol NH3中含有3 mol NH键，拆开
4、1 mol NH3或形成1 mol NH3吸收或放出的能量应是1 mol NH键键能的3倍。例2下列分子中的键角最大的是()A.CO2 B.NH3C.H2O D.CH2=CH2【考点】共价键的键参数【题点】键角与分子的立体构型答案A解析CO2为直线形分子，键角为180；NH3为三角锥形结构，键角为107；H2O分子立体构型为V形，键角为105；CH2=CH2为平面结构，键角为120，故键角最大的是CO2，A正确。例3实验测得四种结构相似的单质分子的键能、键长的数据如下：AABBCCDD键长/1010ma0.74c1.98键能/kJmol1193b151d已知D2分子的稳定性大于A2，则a_；d
5、_；比较a、c的大小_；比较b、d的大小_。【考点】共价键的键参数【题点】键长、键能与分子稳定性的关系答案1.98193ad解析结构相似的单质分子中，键长越短，键能越大，分子越稳定。二、等电子原理1.比较N2和CO的结构、性质，填写下表空格：分子N2CO结构原子数22电子数1414价电子数1010立体构型直线形直线形性质沸点/195.81191.49熔点/210.00205.05液体密度/gcm30.7960.7932.分析比较N2和CO的结构和性质，得出的结论是CO分子和N2分子具有相同的原子总数、相同的价电子数，其性质相近。3.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
6、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互称为等电子体。常见的等电子体类型实例立体构型双原子10电子的等电子体N2、CO、NO、C、CN直线形三原子16电子的等电子体CO2、CS2、N2O、NO、N、BeCl2(g)直线形三原子18电子的等电子体NO、O3、SO2V形四原子24电子的等电子体NO、CO、BO、CS、BF3、SO3(g)平面三角形五原子32电子的等电子体SiF4、CCl4、BF、SO、PO正四面体形例41919年，Langmuir提出等电子原理：原子总数相同、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
7、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微粒，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NO互为等电子体的分子有_、_。答案(1)N2COCO2N2O(2)SO2O3解析(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如：N2与CO电子总数均为14，CO2与N2O电子总数均为22。(2)依题意，只要原子总数相同，价电子总数也相同，即可互称为等电子体，NO为三原子，其价电子总数为(5621)18，SO2、O3也为
8、三原子，价电子总数均为6318。1.共价键的三个键参数，键长、键能可用来判断共价键的稳定性，键角可用于判断分子的立体构型。2.等电子体原子总数相同，价电子总数相同，但组成原子的核外电子总数不一定相同。1.下列说法不正确的是()A.键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂B.成键的两原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定C.破坏化学键时消耗能量，而形成化学键时释放能量D.键能、键长只能定性地分析化学键的强弱【考点】共价键的键参数【题点】键长、键能与共价键及分子稳定性的关系答案A解析键能越大，断开该键所需的能量越多，化学键越牢固，性质越稳定，故A错误；B、C、D均正确。2.下列说法中能说明B
9、F3分子中的4个原子位于同一平面的是()A.任意两个BF键间的夹角相等B.3个BF键键能相等C.3个BF键键长相等D.任意两个BF键间的夹角为120【考点】共价键的键参数【题点】键角与分子的立体构型答案D解析键参数中，键能和键长是用于判断共价键稳定性的依据，而键角是判断分子立体构型的依据。任意两个BF键间的夹角均为120时，正好构成一个以B原子为中心的平面结构，因此4个原子共平面。3.下列物质属于等电子体的一组是()A.CH4和NHB.B3H6N3和C8H8C.F和MgD.H2O和CH4【考点】等电子原理【题点】等电子体的书写和判断答案A解析等电子体要具备两个条件：一是微粒的原子总数相同，二是
10、微粒的价电子总数相同。分析可知A项正确，C项中F和Mg的价电子总数不同，B、D项中的原子总数不相同。4.已知CN与N2互为等电子体，可推算出HCN分子中键与键的数目之比为()A.13 B.21C.11 D.12答案C解析CN与N2互为等电子体，二者结构相似，C原子与N原子之间形成三键，则HCN分子的结构式为HCN，三键中含有1个键、2个键，单键属于键，故HCN分子中键与键的数目之比为2211。5.碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：化学键CCCHCOSiSiSiHSiO键能/kJmol1356413336226318452回答下列问题：(1)通常条件下，比较CH4和Si
11、H4的稳定性强弱：_。(2)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是_。(3)SiH4比CH4更易生成氧化物的原因是_。【考点】共价键的键参数【题点】键长、键能与共价键及分子稳定性的关系答案(1)CH4比SiH4稳定(2)CC键和CH键的键能较高，所形成的烷烃稳定，而硅烷中SiSi键和SiH键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成(3)CH键的键能大于CO键，CH键比CO键稳定，而SiH键的键能却远小于SiO键的键能，所以SiH键不稳定而倾向于形成稳定性更强的SiO键对点训练题组一共价键参数及其应用1.下列叙述中的距离属于键长的是()A.氨分子中两个氢原子间的距
12、离B.氯分子中两个氯原子间的距离C.金刚石中任意两个相邻的碳原子核间的距离D.氯化钠中相邻的氯离子和钠离子核间的距离【考点】共价键的键参数【题点】键能、键长和键角的概念答案C解析键长是指形成共价键的两个原子核间的距离，仅仅说成是原子间的距离是错误的。A项，NH3分子中的两个H原子间不存在化学键，错误；B项，未指出是核间距离，错误；C项，金刚石中只要两个碳原子相邻，它们之间就有共价键，正确；D项，NaCl中的阴、阳离子之间形成离子键，没有键长。2.关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是()A.键角是描述分子立体构型的重要参数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
13、价化合物越稳定D.键角的大小与键长、键能的大小无关【考点】共价键的键参数【题点】共价键参数的综合答案C解析键能越大，键长越短，共价化合物越稳定。3.下列说法正确的是()A.键角决定了分子的结构B.共价键的键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定C.CH4、CCl4中的键长相等，键角不同D.C=C键的键能是CC键的键能的两倍【考点】共价键的键参数【题点】共价键参数的综合答案B解析分子结构是由键角和键长共同决定的，A项错误；CH4、CCl4分子均为正四面体，它们的键角相同，键长不等，C项错误；C=C双键由一个键和一个键构成，通常而言，键的键能大于键的键能，故C=C键的键能应小于CC键的键能的两
14、倍，D项错误。4.从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据如下：OO键数据OOO2O键长/1012 m149128121112键能/kJmol1xyz494w628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wzyx；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，键能越大D.成键时电子对越偏移，键能越大【考点】共价键的键参数【题点】键长、键能与共价键及分子稳定性的关系答案B解析共用一对共用电子对形成一个共价键，所以成键电子数越多，共价键数越多，但键能不一定大，A错误；键长越长，说明轨道的重合程度越小，越容易断裂，键能越小，
15、B正确；成键电子数越多，键能越大，C错误；电子对越偏移说明极性越大，和键能没有必然关系，D错误。题组二键能与反应热的相互计算5.已知N2O2=2NO为吸热反应，H180 kJmol1，其中NN、O=O键的键能分别为946 kJmol1、498 kJmol1，则NO键的键能为()A.1 264 kJmol1 B.632 kJmol1C.316 kJmol1 D.1 624 kJmol1【考点】共价键的键参数【题点】键能与反应热相互换算答案B解析180 kJmol1946 kJmol1498 kJmol12E(NO)，所以E(NO)632 kJmol1。6.化学反应可视为旧键的断裂和新键的形成过程
16、。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(kJmol1)：PP：198PO：360O=O：498，则反应P4(白磷)3O2=P4O6的反应热H为()A.1 638 kJmol1 B.1 638 kJmol1C.126 kJmol1 D.126 kJmol1【考点】共价键的键参数【题点】键能与反应热相互换算答案A解析反应中的键能包括：断裂1 mol P4和3 mol O2分子中共价键吸收的能量和形成1 mol P4O6分子中共价键放出的能量。由各物质的分子结构知1 mol P4含6 mol PP键，3 mol O2含3 mol O=O键
17、，化学反应的反应热H反应物的总键能生成物的总键能。故H(198 kJmol16498 kJmol13)360 kJmol1121 638 kJmol1。题组三等电子原理及应用7.等电子体之间结构相似，物理性质也相近。根据等电子原理可知，由短周期元素组成的粒子，只要其原子总数和价电子总数相同，均可互称为等电子体。下列各组粒子不能互称为等电子体的是()A.CO和NO B.O3和SO2C.CO2和NO D.SCN和N【考点】等电子原理【题点】等电子体的书写和判断答案C8.已知原子总数和价电子总数相同的离子或分子结构相似，如SO3、NO都是平面三角形。那么下列分子或离子中与SO有相似结构的是()A.P
18、Cl5 B.CCl4 C.NF3 D.N【考点】等电子原理【题点】等电子原理的应用答案B解析SO的价电子数为32个，CCl4的原子数为5，价电子数为44732，故与SO有相似结构(均为正四面体形)；PCl5分子中价电子数为57540，NF3分子中价电子数为57326，N的价电子数为53116。9.N2的结构可以表示为，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示键，下列说法中不正确的是()A.N2分子与CO分子中都含有三键B.CO分子与N2分子中的键并不完全相同C.N2与CO互为等电子体D.N2与CO的化学性质相同答案D解析从题图中可以看出，N2分子与CO分子中均有一个键和两个键，所以二者都含有三键，
19、A正确；N2分子中的两个键是由每个氮原子各提供两个p轨道以“肩并肩”的方式形成的，而CO分子中的一个键是氧原子单方面提供电子对形成的，B正确；N2与CO的原子总数和价电子总数均相同，为等电子体，性质相似，但并不完全相同，C正确，D错误。10.(2017黑龙江高二月考)下列关于等电子体的说法中，正确的是()A.N2与CO不互为等电子体，故它们的熔沸点、溶解度相差较大B.PO与SO不互为等电子体，故结构不相似C.NO与O3互为等电子体，故NO为O3的同素异形体D.苯与硼氮苯互为等电子体，故硼氮苯中含有大键【考点】等电子原理【题点】等电子原理的应用答案D解析N2与CO原子数目相等，价电子总数相等，互
20、为等电子体，A错误；PO与SO原子数目相等，价电子总数相等，互为等电子体，结构相似，B错误；NO与O3互为等电子体，但不互为同素异形体，C错误；苯与硼氮苯互为等电子体，结构相似，苯分子结构中含有大键，则硼氮苯中同样含有大键，D正确。题组四共价键的综合考查11.下列说法中正确的是()A.分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定B.元素周期表中的第A族(除H外)和第A族元素的原子间可能形成共价键C.水分子可表示为HOH，分子中键角为180D.HO键的键能为463 kJmol1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗的能量为2463 J【考点】共价键的键参数【题点】共价键参数的综合答案B12.(2
21、017河南鹤壁高中高二月考)六氟化硫分子呈正八面体结构(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起强温室效应，下列有关六氟化硫的推测正确的是()A.六氟化硫中各原子均为8电子稳定结构B.六氟化硫易燃烧生成二氧化硫C.六氟化硫分子中含极性键、非极性键D.SF键是键，且键长、键能都相等【考点】共价键的综合【题点】共价键的综合答案D解析根据题图知，每个F原子和1个S原子形成1对共用电子对，每个S原子和6个F原子形成6对共用电子对，所以F原子都达到8电子稳定结构，但S原子最外层达到12电子，A错误；六氟化硫中F为1价，S为6价，S元素不能再失去
22、电子，所以不能被氧化，故六氟化硫不易燃烧生成二氧化硫，B错误；同种原子间形成非极性键，不同种原子间形成极性键，六氟化硫分子中的SF键均为极性键，不含非极性键，C错误；六氟化硫分子中的SF键都是键，为正八面体结构，所以键长、键能都相等，D正确。综合强化13.等电子体是指两个或两个以上的分子(或离子)，它们的原子总数相同、分子(或离子)中价电子总数也相同。(1)SiO、SO3、NO三种粒子_(填“是”或“不是”)等电子体，其中Si、S、N三种基态原子的第一电离能的大小关系为_。(2)C2O和_是等电子体，C2O具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是_，价电子
23、排布式为_。【考点】等电子原理【题点】等电子原理的应用答案(1)是NSSi(2)N2O4第四周期B族3d54s2解析(1)三种粒子均为四原子24价电子微粒，属于等电子体。(2)寻找C2O的等电子体，首先想到将C替换为N，然后凑足价电子总数，此微粒可以是N2O4。14.已知键能、键长部分数据如下表：共价键ClClBrBrIIHFHClHBrHIHO键能(kJmol1)242.7193.7152.7568431.8366298.7462.8键长(pm)19822826796共价键CCC=CCCCHNHN=OOOO=O键能(kJmol1)347.7615812413.4390.8607142497.
24、3键长(pm)154133120109101(1)下列推断正确的是_(填字母，下同)。A.稳定性：HFHClHBrHIB.氧化性：I2Br2Cl2C.沸点：H2ONH3D.还原性：HIHBrHClHF(2)下列有关推断正确的是_。A.同种元素形成的共价键，稳定性：三键双键单键B.同种元素形成的双键键能一定小于单键的2倍C.键长越短，键能一定越大D.氢化物的键能越大，其稳定性一定越强(3)在相同条件下，将乙烯、乙炔以同速率通入等体积同浓度的溴的四氯化碳溶液中，下列观察到的现象正确的是_。A.前者和后者同时褪色B.前者后褪色，后者先褪色C.前者先褪色，后者后褪色D.无法判断(4)在HX分子中，键长
25、最短的是_，最长的是_；OO键的键长_(填“大于”“小于”或“等于”)O=O键的键长。【考点】共价键的键参数【题点】共价键参数的综合答案(1)ACD(2)A(3)C(4)HFHI大于解析(1)根据表中数据，同主族气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；还原性与失电子能力有关，还原性：HIHBrHClHF，D项正确。(2)由碳碳键的数据知A项正确；由OO键、O=O键的键能知，B项错误；CH键的键长大于NH键的键长，但是NH键的键能反而较小，C项错误；由CH、NH的键能知，CH4的键能较大
26、，而稳定性较弱，D项错误。(3)乙烯断裂一个键，键能为(615347.7)kJmol1267.3 kJmol1，乙炔断裂2个键总键能为(812347.7)kJmol1464.3 kJmol1，说明乙炔断裂两个键难于乙烯断裂一个键，C项正确。15.(1)CH、CH3、CH都是重要的有机反应的中间体，CH3、CH的电子式分别是_、_；其中CH中四个原子都是共平面的，三个键角相等，则键角应是_。(2)叠氮化合物在化学工业上有重要应用。N叫作叠氮离子，请写出3种由三个原子构成的含有与N的电子数相同的粒子的化学式：_、_、_。(3)NN键的键能为946 kJmol1，NN的键能为247 kJmol1，说明N2中的_键比_键稳定(填“”或“”)。(4)CaC2中的C与O互为等电子体，O的电子式可表示为_；1 mol O中含有的键的数目为_。【考点】共价键的综合【题点】共价键的综合答案(1)120(2)CO2
