2019-2020学年高中化学 专题3 第3单元 共价键 原子晶体 第2课时 共价键的键能 原子晶体

专题3第三单元共价键原子晶体1.知道共价键键能、键长的概念，掌握共价键的键能与化学反应过程中能量变化之间的关系，促进宏观辨识与微观探析学科核心素养的发展。2.能辨识常见的原子晶体，理解晶体中微粒间相互作用对原子晶体性质的影响，了解常见原子晶体的晶体结构。核心素养发展目标达标检测检测评价达标过关新知导学启迪思维探究规律内容索引NEIRONGSUOYIN新知导学XINZHIDAOXUE01一、共价键的键能与化学反应的反应热1.共价键的键能(1)键能：在101kPa、298K条件下，1mol气态AB分子生成的过程中所的能量，称为AB间共价键的键能。其单位为。(2)应用：共价键H—FH—ClH—BrH—I键能/kJ·mol－1567431366298①若使2molH—Cl键断裂为气态原子，则发生的能量变化是的能量。②表中共价键最难断裂的是，最易断裂的是。③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，说明四种分子的稳定性依次，即最稳定的是，最不稳定的是。气态A原子和B原子吸收kJ·mol－1吸收862kJH—FH—I减小减弱HFHI2.共价键的键长(1)概念：形成共价键的两个原子核间的，因此决定化学键的键长，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，这表明共价键越，反之亦然。平均间距原子半径原子半径大稳定归纳总结共价键强弱的判断(1)由原子半径和共用电子对数判断：成键原子的原子半径越小，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。(2)由键能判断：共价键的键能越大，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。(3)由键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。(4)由电负性判断：元素的电负性越大，该元素的原子对共用电子对的吸引力越大，形成的共价键越稳定。例1(2018·郑州期中)下列事实不能用键能的大小来解释的是A.氮元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定B.稀有气体一般难发生反应C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱D.HF比H2O稳定√解析由于N2分子中存在叁键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，没有化学键；卤族元素从F到I，原子半径逐渐增大，其氢化物中化学键的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性HFHClHBrHI；由于H—F键的键能大于H—O键，所以稳定性HFH2O。例2下表列出部分化学键的键能：化学键Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—CCl—Cl键能/kJ·mol－1460360436431176347243据此判断下列说法正确的是A.表中最稳定的共价键是Si—Si键B.Cl2(g)―→2Cl(g)ΔH＝－243kJ·mol－1C.H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH＝－183kJ·mol－1D.根据表中数据能计算出SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(l)的ΔH√解析键能越大形成的化学键越稳定，表中键能最大的是Si—O键，则最稳定的共价键是Si—O键，A错误；氯气变为氯原子吸收的能量等于氯气中断裂化学键需要的能量，Cl2(g)―→2Cl(g)ΔH＝243kJ·mol－1，B错误；依据键能计算反应焓变＝反应物键能总和－生成物键能总和，ΔH＝436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1－2×431kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH＝－183kJ·mol－1，C正确；HCl(g)===HCl(l)的ΔH未告知，故无法计算SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(l)的ΔH，D错误。二、原子晶体1.概念及组成(1)概念：相邻原子间以相结合形成的具有空间立体网状结构的晶体，称为原子晶体。(2)构成微粒：原子晶体中的微粒是，原子与原子之间的作用力是。共价键原子共价键①在晶体中每个碳原子以对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成结构，这些正四面体向空间发展，构成彼此联结的立体结构。②晶体中相邻碳碳键的夹角为109.5°。③最小环上有个碳原子，晶体中C原子个数与C—C键数之比为。④每个金刚石晶胞中含有个碳原子。4个共价单键正四面体网状2.两种典型原子晶体的结构(1)金刚石的晶体结构模型如图所示。回答下列问题：1∶268相关视频(2)二氧化硅晶体结构模型如图所示。回答下列问题：①每个硅原子都以个共价单键与个氧原子结合，每个氧原子与个硅原子结合，向空间扩展，构成空间网状结构。②晶体中最小的环为个硅原子、个氧原子组成的元环，硅、氧原子个数比为。③每个二氧化硅晶胞中含有个硅原子和个氧原子。4266121∶281643.特性由于原子晶体中原子间以较的共价键相结合，故原子晶体：①熔、沸点，②硬度，③一般导电，④溶于溶剂。4.常见的原子晶体常见的非金属单质，如金刚石(C)、硼(B)、晶体硅(Si)等；某些非金属化合物，如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiO2)等。强很高大不难归纳总结(1)构成原子晶体的微粒是原子，其相互作用是共价键。(2)原子晶体中不存在单个分子，化学式仅仅表示的是物质中的原子个数比关系，不是分子式。例3最近科学家成功研制成了一种新型的碳氧化物，该化合物晶体与SiO2的晶体的结构相似，晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的空间网状结构。下列对该晶体的叙述错误的是A.该晶体是原子晶体B.该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2C.该晶体中碳原子数与C—O键数之比为1∶2D.该晶体中最小的环由12个原子构成√解析该化合物晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的空间网状结构，则该化合物晶体中不存在分子，属于原子晶体，A项正确；晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，每个氧原子和2个碳原子以共价单键相结合，所以碳、氧原子个数比为1∶2，B项正确；该晶体中每个碳原子形成4个C—O共价键，所以C原子与C—O键数目之比为1∶4，C项错误；该晶体中最小的环由6个碳原子和6个氧原子构成，D项正确。例4下表是某些原子晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是原子晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/℃390030002700171014101211硬度109.59.576.56.0①构成原子晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高②构成原子晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高③构成原子晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大④构成原子晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大A.①②B.③④C.①③D.②④√解析原子晶体的熔、沸点和硬度等物理性质取决于晶体内的共价键，构成原子晶体的原子半径越小，键长越短，键能越大，对应原子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。学习小结返回反应热(ΔH)＝反应物总键能－生成物总键能。达标检测DABIAOJIANCE02123451.正误判断(1)键长是成键原子半径之和()(2)C==C键的键能等于C—C键键能的2倍()(3)双原子分子中，键长越短，分子越牢固()(4)原子晶体中只存在极性共价键，不可能存在其他的化学键()(5)1molSiO2晶体中含有4molSi—O键()6×√××√123452.N—H键键能的含义是A.由N和H形成1molNH3所放出的能量B.把1molNH3中的共价键全部拆开所吸收的热量C.拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的热量D.形成1个N—H键所放出的热量√6解析N—H键的键能是指形成1molN—H键放出的能量或拆开1molN—H键所吸收的能量，不是指形成1个N—H键释放的能量。1molNH3中含有3molN—H键，拆开1molNH3中的N—H键或形成1molNH3中的N—H键吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。123453.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。√6123454.下列有关原子晶体的叙述错误的是A.原子晶体中，只存在共价键B.原子晶体具有空间网状结构C.原子晶体中不存在独立的分子D.原子晶体熔化时不破坏共价键解析A项，原子晶体中原子之间通过共价键相连；B项，原子晶体是相邻原子之间通过共价键结合而成的空间网状结构；C项，原子晶体是由原子以共价键相结合形成的，不存在独立的分子；D项，原子晶体中原子是通过共价键连接的，熔化时需要破坏共价键。√65.碳化硅(SiC)的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子与硅原子的位置是交替的，在下列三种晶体中，它们的熔点从高到低的顺序是①金刚石②晶体硅③碳化硅A.①③②B.②③①C.③①②D.②①③12345√6解析这三种晶体属于同种类型，熔化时需破坏共价键，①金刚石中为C—C键，②晶体硅中为Si—Si键，③SiC中为Si—C键，由原子半径可知Si—Si键键长最大，C—C键键长最短，键长越短共价键越稳定，破坏时需要的热量越多，故熔点从高到低顺序为①③②。6.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：123456化学键C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O键能/kJ·mol－1356413336226318452回答下列问题：(1)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___________________________________________________________________________________________________________。(2)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________。C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定，而Si—H的键能却远小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键返回