課題
《分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》
單元
2
學科
化學
年級
高二
教材
分析
本章內(nèi)容比較系統(tǒng)地介紹了分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，內(nèi)容比較豐富。首先，在第一章有關電子云和原子軌道等概念的基礎上，介紹了共價鍵的主要類型δ鍵和π鍵，以及鍵參數(shù)——鍵能、鍵長、鍵角；接著，在共價鍵概念的基礎上，介紹了分子的立體結(jié)構(gòu)，并根據(jù)價層電子對互斥理論和雜化軌道理論對簡單共價分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復雜性進行了解釋；最后，介紹了極性分子和非極性分子、分子間作用力、氫鍵等概念，以及它們對物質(zhì)性質(zhì)的影響，并從分子結(jié)構(gòu)的角度說明了“相似相溶“規(guī)則、無機含氧酸分子的酸性等。本節(jié)教學內(nèi)容是人教版高中化學選擇性必修第二冊第二章《分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》第一節(jié)《共價鍵》第二課時。這一課時的教學內(nèi)容主要是鍵參數(shù)——鍵能、鍵長、鍵角的概念以及應用。
本節(jié)安排了“鍵參數(shù)——鍵能、鍵長、鍵角”這部分內(nèi)容。學生通過學習這部分知識，理解鍵能、鍵長、鍵角的概念；了解鍵參數(shù)的應用；通過理解鍵參數(shù)的概念，能根據(jù)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)預測物質(zhì)在特定條件下可能具有的性質(zhì)。學生能夠在分子水平上，從分子結(jié)構(gòu)的視角認識物質(zhì)的性質(zhì)，進一步形成有關物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本觀念；學生的學習興趣能得到有效保持，學生的科學素養(yǎng)能得到進一步提高。
教學目標與核心素養(yǎng)
宏觀辨識與微觀探析：通過對鍵能、鍵長、鍵角等概念的學習，能根據(jù)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)預測物質(zhì)在特定條件下可能具有的性質(zhì)。
科學精神與社會責任：在以往的基礎知識的基礎上，通過了解鍵參數(shù)的應用，認識到科學是在不斷發(fā)展的，培養(yǎng)求真務實、不斷進步的科學精神與社會責任感。
重點
難點
鍵參數(shù)——鍵能、鍵長、鍵角
教學過程
教學環(huán)節(jié)
教師活動
學生活動
設計意圖
導入新課
【思考】共價鍵的強弱用什么來衡量？我們?nèi)绾斡没瘜W語言來描述不同分子的空間結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性？

復習舊知
通過問題，引發(fā)學生思考，提高學生學習積極性。
講授新課
第一節(jié) 共價鍵
第二課時 鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角
一、鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角
1.鍵能
①鍵能是氣態(tài)分子中斷裂1 ml化學鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量?；驓鈶B(tài)基態(tài)原子形成1 ml化學鍵釋放的最低能量。
②鍵能通常取正值，單位是kJ/ml。
③鍵能通常是298.15 K、101 kPa條件下的標準值。
【講解】鍵能可通過實驗測定，更多卻是推算獲得的。例如，斷開CH4中的4個C—H，所需能量并不相等，因此，CH4中的C—H只能是平均值，而表2-1中的C—H鍵能是更多分子中的C—H鍵能的平均值。
鍵能可用于估算化學反應的熱效應。
【思考】某一化學反應是吸熱反應還是放熱反應？
可以從鍵能數(shù)據(jù)表里查出相關化學鍵的鍵能，通過計算便可得知。如H—H鍵、F—F鍵、H—F鍵的鍵能分別為436 kJ·ml-1、157 kJ·ml-1、568 kJ·ml-1,則H2與F2反應是放熱反應。
2.鍵長
鍵長是衡量共價鍵強弱的另一個重要參數(shù)。簡單地說，鍵長是構(gòu)成化學鍵的兩個原子的核間距。不過，分子中的原子始終處于不斷振動之中，鍵長只是振動著的原子處于平衡位置時的核間距。
規(guī)律：原子半徑?jīng)Q定化學鍵的鍵長，原子半徑越小，共價鍵的鍵長越短。
化學鍵的鍵長與鍵能是相關的。
例如,C—C鍵、C=C鍵、C≡C鍵的鍵長分別為154 pm、133 pm、120 pm,鍵長越來越小,它們的鍵能分別為347.7 kJ·ml-1、615 kJ·ml-1和812 kJ·ml-1,越來越大。
共價鍵的鍵長越短，往往鍵能越大，表明共價鍵越穩(wěn)定。
3.鍵角：
在多原子分子中，兩個相鄰共價鍵之間的夾角稱為鍵角。
例如，三原子分子CO2的結(jié)構(gòu)式為O=C=O，它的鍵角為180°，是一種直線型分子。 H2O分子中的H—O—H鍵角是105°,是一種V形(或稱角形)分子。多原子分子中的鍵角一定,表明共價鍵具有方向性。
鍵長和鍵角的數(shù)值可以通過晶體的X射線衍射實驗獲得。
二、鍵參數(shù)的應用
1.鍵能的應用
（1）判斷共價鍵的穩(wěn)定性：鍵能越大,斷開化學鍵需要吸收的能量越多,化學鍵越穩(wěn)定。
（2）判斷分子的穩(wěn)定性：結(jié)構(gòu)相似的分子中,共價鍵的鍵能越大,分子越穩(wěn)定。
（3）判斷化學反應中的能量變化
在化學反應中,斷裂舊化學鍵吸收能量,形成新化學鍵釋放能量,因此反應焓變與鍵能的關系為ΔH=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和。ΔH0時,為吸熱反應。
化學反應的反應熱?H＝反應物鍵能總和 － 生成物鍵能總和
【思考與討論】
（1）試利用表2-1的數(shù)據(jù)進行計算，1mlH2分別與1mlCl2、 1mlBr2（蒸氣）反應，分別形成2ml HCl和2ml HBr，哪一個反應釋放的能量更多？如何用計算的結(jié)果說明氯化氫分子和溴化氫分子哪個更容易發(fā)生熱分解生成相應的單質(zhì)？
答：①H2 ＋ Cl2 ＝ 2HCl
ΔH＝436.0kJ·ml－1 ＋ 242.7kJ·ml－1 －2×431.8kJ·ml－1
＝ －184.9kJ/ml
②H2 ＋ Br2 ＝ 2HBr
ΔH＝436.0kJ·ml － 1 ＋ 193.7kJ·ml － 1 －2×366kJ·ml － 1 ＝ －102.3kJ/ml
通過計算1 ml H2與1 ml Cl2反應生成2 ml HCl時，放出184.9 kJ的熱量；1 ml H2與1 ml Br2(蒸氣)反應生成2 ml HBr時,放出102.3 kJ的熱量。說明2 ml HBr分解需要吸收的能量比2 ml HCl低,故HBr更易分解。
（2） N2 、O2 、F2分別與H2的能力依次增強,從鍵能的角度應如何理解這一化學事實？
N2、O2、F2與H2的反應能力依次增強,其原因是N≡N鍵、O=O鍵、F—F鍵的鍵能依次為946 kJ·ml-1、497.3 kJ·ml-1、157 kJ·ml-1,鍵能越來越小,共價鍵越來越容易斷裂。
二、鍵參數(shù)的應用
2.鍵長的應用
（1）鍵長越小,一般鍵能越大,共價鍵越穩(wěn)定,含該共價鍵的分子越穩(wěn)定。
（2）鍵長的比較方法
①根據(jù)成鍵原子的原子半徑比較。同類型的共價鍵,成鍵原子的原子半徑越小,鍵長越小。
②根據(jù)共用電子對數(shù)比較,相同的兩個原子間形成共價鍵時,單鍵鍵長>雙鍵鍵長>三鍵鍵長。
2.鍵長的應用
共價半徑：相同原子的共價鍵鍵長的一半稱為共價半徑。
（3）通過上述例子，你認為鍵長、鍵能對分子的化學性質(zhì)有什么影響？
答案：鍵長越小,鍵能越大,分子的化學性質(zhì)越不活潑。
3.鍵角的應用
①鍵長和鍵角決定分子的空間結(jié)構(gòu)。
②常見分子中的鍵角與分子空間結(jié)構(gòu)。
【課堂練習】
1．判斷正誤(對的在括號內(nèi)打“√”，錯的在括號內(nèi)打“×”。)
(1)只有非金屬原子之間才能形成共價鍵( )
(2)兩個原子之間形成共價鍵時，至少有一個σ鍵( )
(3)σ鍵和π鍵都只能存在于共價化合物中( )
(4)雙原子分子中，鍵長越短，分子越牢固 ( )
答案：× √ × √
2.從鍵長的角度判斷,下列共價鍵中最穩(wěn)定的是( )
A.H—F B.N—H C.C—H D.S—H
答案：A
3．能夠用鍵能解釋的是( )
A.氮氣的化學性質(zhì)比氧氣穩(wěn)定
B.常溫常壓下，溴呈液體，碘為固體
C.稀有氣體一般很難發(fā)生化學反應
D.硝酸易揮發(fā)，硫酸難揮發(fā)
答案：A
4.關于鍵長、鍵能和鍵角,下列說法不正確的是( )
A.鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)
B.鍵長的大小與成鍵原子的半徑和成鍵數(shù)目有關
C.鍵能越大,鍵長越大,共價化合物越穩(wěn)定
D.鍵角的大小與鍵長、鍵能的大小無關
答案：D
5.N—H鍵鍵能的含義是( )
A.由N和H形成1 ml NH3所放出的能量
B.把1 ml NH3中的共價鍵全部拆開所吸收的熱量
C.拆開約6.02×1023個N—H鍵所吸收的熱量
D.形成1個N—H鍵所放出的熱量
答案：C
6.有關碳和硅的共價鍵鍵能如下表所示:
簡要分析和解釋下列有關事實。
(1)比較通常條件下,CH4和SiH4的穩(wěn)定性強弱: 。
(2)硅與碳同族,也有系列氫化物,但硅烷在種類和數(shù)量上都遠不如烷烴多,原因是________________________________。
(3)SiH4的穩(wěn)定性小于CH4,硅更易生成氧化物,原因是 。
答案：（1）CH4比SiH4穩(wěn)定
（2）C—C鍵和C—H鍵鍵能較大,所形成的烷烴較穩(wěn)定,而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較小,易斷裂,導致長鏈硅烷難以生成
（3）C—H鍵的鍵能大于C—O鍵,C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定,而Si—H的鍵能卻遠小于Si—O鍵,所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強的Si—O鍵

認真思考
思考
思考討論
主動探究
檢測反饋
知道鍵能、鍵角、鍵長的含義。
理解鍵參數(shù)的應用
進一步理解鍵參數(shù)的概念并學會應用
課堂小結(jié)
鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角
一、鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角
二、鍵參數(shù)的應用
板書
鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角
一、鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角
二、鍵參數(shù)的應用

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第一節(jié) 共價鍵

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修2

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