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3.2 键长

化学键与分子结构 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 键长是指分子中两个成键原子核之间的平衡距离,通常以皮米(pm)或纳米(nm)为单位。

从哪来 本知识点建立在 1.2 周期表结构 之上。通过周期表中元素位置的规律,推导原子半径的变化趋势,进而理解键长的周期性变化规律。

为什么 键长本质上是两个原子核间的距离。当两个原子形成共价键时,原子核间距取决于两个因素:一是原子本身的“大小”(原子半径),二是成键电子对的排斥与吸引平衡。 1. 原子半径主导:原子半径越大,原子核离中心越远,成键时两核间距离自然越长。 2. 周期律关联:在周期表中,同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小(核电荷数增加,对电子吸引增强),因此同类型键的键长逐渐变短;同主族元素从上到下,电子层数增加,原子半径增大,键长逐渐变长。 3. 键级影响:若原子半径相同,键级越高(如三键 vs 双键 vs 单键),电子云密度越大,对原子核的吸引越强,键长越短。

类比法:握手距离** * **适合学生
形象思维强、对抽象概念理解困难的学生。 * 讲解逻辑:把原子想象成两个人,原子半径是人的身高/体型。 * 两个矮个子(小原子,如H、F)握手,手臂短,两人身体中心距离近(键长短)。 * 两个高个子(大原子,如I、Br)握手,手臂长,两人身体中心距离远(键长长)。 * 结论:原子越小,键长越短;原子越大,键长越长。
数据对比法:找规律** * **适合学生
逻辑推理能力强、喜欢通过数据归纳规律的学生。 * 讲解逻辑:列出同主族氢化物键长数据: * H-F: 92 pm * H-Cl: 127 pm * H-Br: 141 pm * H-I: 161 pm * 提问:为什么F到I,键长一直在变? * 引导:回顾周期表,F、Cl、Br、I同主族,从上到下电子层数增加,原子半径增大。 * 结论:原子半径增大导致键长增大。
微观机理法:电子云重叠** * **适合学生
基础扎实、追求深度理解、准备竞赛或高考压轴题的学生。 * 讲解逻辑: * 共价键形成是原子轨道重叠,电子云密度在两核间增大。 * 原子半径小,轨道重叠区域相对更靠近核,静电引力更强,平衡距离更短。 * 原子半径大,轨道延伸远,重叠区域相对分散,平衡距离更长。 * 进阶:引入键级概念。C-C (154pm) > C=C (134pm) > C≡C (120pm)。因为多重键电子云密度更高,对核吸引更强,把原子拉得更近。
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练一道
基础题
比较下列键的键长大小,并说明理由: (1) H-F 与 H-Cl (2) C-C 与 C=C
变式
已知键长数据:Si-H (148 pm), C-H (109 pm), N-H (101 pm)。 请预测 P-H 的键长范围,并解释原因。
试试手自己判
检测题
下列各组微粒中,键长最长的是( ) A. H-F B. H-Cl C. H-Br D. H-I
看答案和判分标准
答案:D
判对标准:
选 D 且能说出“同主族元素从上到下原子半径增大,故 I 原子半径最大,H-I 键长最长” → 完全掌握。
* 选 D 但理由模糊(如“I 最大”) → 基本掌握,需强化周期律与半径的关联。
* 选其他选项 → 未掌握,需重新讲解同主族原子半径变化规律。
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