新教材適用2023-2024學(xué)年高中化學(xué)專題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)第3單元共價(jià)鍵共價(jià)晶體第2課時(shí)共價(jià)鍵鍵能與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱共價(jià)晶體課件蘇教版選擇性必修2

第2課時(shí)共價(jià)鍵鍵能與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱

共價(jià)晶體專題3第三單元內(nèi)容索引010203自主預(yù)習(xí)新知導(dǎo)學(xué)合作探究釋疑解惑課堂小結(jié)課標(biāo)定位、素養(yǎng)闡釋1.知道共價(jià)鍵鍵能、鍵長的概念,能用鍵能、鍵長等說明簡單分子的某些性質(zhì)。2.掌握共價(jià)鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化之間的關(guān)系。3.能辨識(shí)常見的共價(jià)晶體,理解晶體中微粒間相互作用對(duì)共價(jià)晶體性質(zhì)的影響,知道常見共價(jià)晶體的晶體結(jié)構(gòu)。自主預(yù)習(xí)新知導(dǎo)學(xué)一、共價(jià)鍵鍵能與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱1.共價(jià)鍵的鍵能。2.鍵長。(1)鍵長是指形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子核間的平均間距。(2)鍵長與共價(jià)鍵的穩(wěn)定性之間的關(guān)系:共價(jià)鍵的鍵長越短,往往鍵能越大,表明共價(jià)鍵越穩(wěn)定。【自主思考1】

下列三種分子中:①H2、②Cl2、③Br2,共價(jià)鍵的鍵長最長的是哪種物質(zhì)?鍵能最大的是哪種物質(zhì)?提示：Br2中共價(jià)鍵的鍵長最長,H2中共價(jià)鍵的鍵能最大。3.鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系。E1、E2分別表示反應(yīng)物和生成物的鍵能二、共價(jià)晶體1.定義:晶體中所有原子通過

共價(jià)鍵

結(jié)合,形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),這樣的晶體叫做共價(jià)晶體。2.構(gòu)成微粒及作用力。3.常見的共價(jià)晶體。(1)某些非金屬單質(zhì),如晶體硼(B)、晶體

硅(Si)

和

金剛石

等。(2)某些非金屬化合物,如

金剛砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)

、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。4.共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)。(1)共價(jià)晶體由于原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合,所以共價(jià)晶體具有

很高

的熔、沸點(diǎn)和很大的硬度。(2)結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體,鍵長越長,鍵能越

小

,晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越

低

,硬度越

小

?！咀灾魉伎?】

共價(jià)晶體中存在獨(dú)立的分子嗎?提示：共價(jià)晶體是由原子以共價(jià)鍵相結(jié)合形成的,不存在獨(dú)立的分子?！拘Ч詼y】

1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)H—O鍵鍵能的含義是形成一個(gè)O—H鍵所放出的能量。(

)(2)金剛石晶體中的最小碳環(huán)由6個(gè)碳原子構(gòu)成。(

)(3)根據(jù)H+HH2同時(shí)放出436kJ·mol-1的熱量,可以說明氫原子比氫分子穩(wěn)定。(

)(4)具有共價(jià)鍵的晶體叫做共價(jià)晶體。(

)×××√2.下列物質(zhì)中,屬于共價(jià)晶體的化合物是(

)。A.無色水晶B.晶體硅C.金剛石

D.干冰答案：A解析：無色水晶是共價(jià)晶體,屬于化合物;晶體硅、金剛石是單質(zhì);干冰是由分子構(gòu)成的化合物。3.①H—Cl、②H—Br、③H—I的鍵長、鍵能和穩(wěn)定性的大小順序分別是

、

、

。

答案：①<②<③

①>②>③

①>②>③合作探究釋疑解惑探究任務(wù)1鍵能與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱【問題引領(lǐng)】

1.根據(jù)元素周期律可知NH3的穩(wěn)定性強(qiáng)于PH3,你能利用鍵參數(shù)加以解釋嗎?提示：鍵長:N—H<P—H,鍵能:N—H>P—H,因此NH3更穩(wěn)定。2.N2、O2、F2與H2的反應(yīng)能力依次增強(qiáng),從鍵能的角度應(yīng)如何理解這一化學(xué)事實(shí)?提示：由教材表3-4中鍵能的數(shù)值可知:H—F>H—O>H—N,而鍵長:H—F<H—O<H—N,說明分子的穩(wěn)定性:HF>H2O>NH3,所以N2、O2、F2與H2的反應(yīng)能力依次增強(qiáng)。3.已知N—N、N55N和N≡N鍵能之比為1.00∶2.17∶4.90,而C—C、CC、C≡C鍵能之比為1.00∶1.77∶2.34。如何用這些數(shù)據(jù)理解氮分子不容易發(fā)生加成反應(yīng)而乙烯和乙炔容易發(fā)生加成反應(yīng)?提示：鍵能數(shù)據(jù)表明,N≡N鍵的鍵能大于N—N鍵的鍵能的三倍,NN鍵的鍵能大于N—N鍵的鍵能的兩倍;而C≡C鍵的鍵能卻小于C—C鍵的鍵能的三倍,CC鍵的鍵能小于C—C鍵的鍵能的兩倍。說明乙烯和乙炔中的π鍵不牢固,故易發(fā)生加成反應(yīng),而氮分子中N≡N鍵非常牢固,所以氮?dú)夥肿硬灰装l(fā)生加成反應(yīng)。【歸納提升】

1.鍵能的應(yīng)用。

2.化學(xué)鍵的鍵能與反應(yīng)熱的定量關(guān)系。ΔH=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和。ΔH>0,為吸熱反應(yīng),反應(yīng)體系能量增加;ΔH<0,為放熱反應(yīng),反應(yīng)體系能量降低。舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成是同時(shí)進(jìn)行的,缺少任何一個(gè)過程都不是化學(xué)變化。素養(yǎng)提升由分子構(gòu)成的物質(zhì),其熔、沸點(diǎn)與共價(jià)鍵的鍵能和鍵長無關(guān)。而分子的穩(wěn)定性,由鍵長和鍵能決定?！镜湫屠}】

【例題1】

從實(shí)驗(yàn)測得不同物質(zhì)中氧氧之間的鍵長和鍵能的數(shù)據(jù):其中x、y的數(shù)據(jù)尚未測定,但可根據(jù)規(guī)律性推導(dǎo)鍵能的大小順序?yàn)閣>z>y>x。該規(guī)律性是(

)。A.成鍵的電子數(shù)越多,鍵能越大B.鍵長越長,鍵能越小C.成鍵所用的電子數(shù)越少,鍵能越大D.成鍵時(shí)電子對(duì)越偏移,鍵能越大B歸納總結(jié)

共價(jià)鍵強(qiáng)弱判斷的三個(gè)方法

【變式訓(xùn)練1】

能夠用鍵能的大小作為主要依據(jù)來解釋的是(

)。A.常溫常壓下氯氣呈氣態(tài)而溴單質(zhì)呈液態(tài)B.硝酸是揮發(fā)性酸,而硫酸、磷酸是不揮發(fā)性酸C.稀有氣體一般難以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D.空氣中氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)比氧氣穩(wěn)定答案：D解析：共價(jià)分子構(gòu)成的物質(zhì)的狀態(tài)與分子內(nèi)共價(jià)鍵鍵能的大小無關(guān);物質(zhì)的揮發(fā)性與分子內(nèi)鍵能的大小無關(guān);稀有氣體是單原子分子,無化學(xué)鍵,難以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的原因是它們的原子已形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu);氮?dú)獗妊鯕夥€(wěn)定是由于N2分子中的共價(jià)鍵鍵能(946

kJ·

mol-1)比O2分子中的共價(jià)鍵鍵能(498

kJ·

mol-1)大,在化學(xué)反應(yīng)中更難以斷裂?！締栴}引領(lǐng)】

探究任務(wù)2常見共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)磷化硼是一種超硬耐磨涂層材料。如圖為其晶體結(jié)構(gòu)中最小的重復(fù)單元,其中每個(gè)原子最外層均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。根據(jù)信息分析磷化硼的化學(xué)式怎樣書寫?屬于哪種晶體類型?提示：由磷化硼的晶胞結(jié)構(gòu)可知,P位于頂點(diǎn)和面心,晶胞中含有P的數(shù)目為

,B位于晶胞內(nèi),晶胞中含有B的數(shù)目為4,故磷化硼的化學(xué)式為BP。磷化硼是一種超硬耐磨涂層材料,所以磷化硼晶體屬于共價(jià)晶體?！練w納提升】

1.共價(jià)晶體是原子間以共價(jià)鍵結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),因此晶體中不存在單個(gè)分子。2.三種典型共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)。(1)金剛石晶體。

①在晶體中每個(gè)碳原子以共價(jià)鍵與相鄰的4個(gè)碳原子相結(jié)合,成為正四面體。②晶體中C—C—C夾角為109°28'。③最小環(huán)上有6個(gè)碳原子。④晶體中C原子個(gè)數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為

。⑤每個(gè)碳原子為12個(gè)六元環(huán)所共有。⑥每個(gè)金剛石晶胞中分?jǐn)?個(gè)碳原子。(2)晶體硅。若以硅原子代替金剛石晶體結(jié)構(gòu)中的碳原子,可得到晶體硅的結(jié)構(gòu),晶體硅中每個(gè)硅原子也與4個(gè)硅原子以共價(jià)鍵結(jié)合,最小環(huán)上也有6個(gè)硅原子。(3)二氧化硅。

①在二氧化硅晶體里,硅原子和氧原子交替排列,不會(huì)出現(xiàn)Si—Si鍵和O—O鍵,而只有Si—O鍵,即1個(gè)硅原子與4個(gè)氧原子形成4個(gè)共價(jià)鍵,每個(gè)氧原子與2個(gè)硅原子形成2個(gè)共價(jià)鍵。②每個(gè)硅原子與相鄰的4個(gè)氧原子以共價(jià)鍵相結(jié)合構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu),硅原子在正四面體的中心,4個(gè)氧原子在正四面體的4個(gè)頂點(diǎn),則每個(gè)正四面體占有1個(gè)完整的硅原子、2個(gè)氧原子。因此,二氧化硅晶體中硅原子和氧原子的個(gè)數(shù)比為,化學(xué)式為SiO2。③在SiO2晶體中,最小的環(huán)為6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子組成的十二元環(huán)。④每nmolSiO2中,Si—O鍵為4nmol,即1molSi可以形成4molSi—O【典型例題】

【例題2】

(1)單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體,其中原子與原子之間以

相結(jié)合,其晶胞中共有8個(gè)原子,其中在面心位置貢獻(xiàn)

個(gè)原子。

(2)金剛砂(SiC)與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)(如圖所示),在金剛砂的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,碳原子、硅原子交替以共價(jià)單鍵相結(jié)合。請(qǐng)回答下列問題。①金剛砂屬于

晶體,金剛砂的熔點(diǎn)比金剛石的熔點(diǎn)

。

②在金剛砂的結(jié)構(gòu)中,一個(gè)硅原子周圍結(jié)合了

個(gè)碳原子,其鍵角是

。

③金剛砂的結(jié)構(gòu)中含有共價(jià)鍵形成的原子環(huán),其中最小的環(huán)上有

個(gè)硅原子。

④設(shè)金剛砂晶胞邊長為acm,密度為bg·cm-3,則阿伏加德羅常數(shù)可表示為

(用含a、b的式子表示)。

答案：(1)共價(jià)鍵3

(2)①共價(jià)低②4

109°28’

③3【變式訓(xùn)練2】

在碳原子的研究上我國科學(xué)家通過理論計(jì)算出三維碳結(jié)構(gòu)T-碳。T-碳的結(jié)構(gòu)是將立方金剛石中的每個(gè)碳原子用一個(gè)由四個(gè)