3.3共價鍵共價晶體第2課時課件高二下學(xué)期化學(xué)選擇性必修2

第2課時共價鍵鍵參數(shù)共價晶體課程目標(biāo)1．理解鍵長、鍵能等鍵參數(shù)的概念。2．能運用鍵參數(shù)說明簡單分子的某些性質(zhì)。3．掌握共價晶體的概念及共價晶體的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)特點。圖說考點基礎(chǔ)知識技能素養(yǎng)形成性自評基礎(chǔ)知識[新知預(yù)習(xí)]一、共價鍵鍵能與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱1．共價鍵的鍵能共價鍵的鍵能是在101kPa、298K條件下，

..

.的過程中所

的能量，稱為AB間共價鍵的鍵能。其單位為

。如斷開1molH—H鍵吸收的能量為436kJ，即H—H鍵的鍵能為

。鍵能越大，形成化學(xué)鍵時放出的能量

，意味著化學(xué)鍵越

，越不容易被

。2．鍵長_____________________叫做該共價鍵的鍵長。一般而言，化學(xué)鍵的鍵長越短，鍵能越_____，化學(xué)鍵越______，鍵越________。當(dāng)兩個原子形成共價鍵時，原子軌道發(fā)生重疊，重疊程度越大，鍵長越短，鍵能越________。1mol氣態(tài)AB分子生成1mol氣態(tài)A原子和1mol氣態(tài)B原子吸收436kJ·mol－1越多穩(wěn)定破壞kJ·mol－1兩個原子核間的平均間距大強牢固大3．鍵能與化學(xué)反應(yīng)過程中的能量關(guān)系(1)化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是____________斷裂和____________形成的過程。(2)舊化學(xué)鍵斷裂________能量，新化學(xué)鍵形成________能量?；瘜W(xué)反應(yīng)過程中，舊化學(xué)鍵斷裂所吸收的總能量大于新化學(xué)鍵形成所放出的總能量，反應(yīng)為________反應(yīng)，否則，反應(yīng)為________反應(yīng)。反應(yīng)熱(ΔH)＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能。(3)反應(yīng)物和生成物的化學(xué)鍵的強弱決定著化學(xué)反應(yīng)過程中的________變化。舊化學(xué)鍵新化學(xué)鍵吸收放出吸熱放熱能量

共價鍵原子共價鍵444個共價單鍵684．共價晶體的物理性質(zhì)熔點____，硬度____，_____導(dǎo)電，____溶于一般溶劑。5．常見的共價晶體(1)某些非金屬單質(zhì)，如晶體硼(B)、晶體____(________)和________等。(2)某些非金屬化合物，如________(________)、________(________)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。高大不難硅Si

金剛石金剛砂SiC

二氧化硅SiO2

[即時性自測]1．參考下表中化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)，分析下列分子中受熱時最穩(wěn)定的是(

)A.H2

B．HFC．HID．HCl化學(xué)鍵H—HH—FH—ClH—BrH—I鍵能/kJ·mol－1436565431368297解析：共價鍵的鍵能越大，則共價鍵越牢固，含有該鍵的分子越穩(wěn)定。答案：B2．下列說法中正確的是(

)A．分子中鍵能越大，鍵長越短，則分子越穩(wěn)定B．只有非金屬原子之間才能形成共價鍵C．水分子可表示為H—O—H，分子中鍵角為180°D．H—O鍵鍵能為463kJ·mol－1，即18g水分子生成H2和O2時，放出能量為(2×463)kJ解析：在分子中鍵能越大，結(jié)合力就越強，鍵長應(yīng)越短，分子越穩(wěn)定，所以A正確；B中有些不活潑金屬形成的化學(xué)鍵可能是共價鍵；C中水分子的兩個O—H鍵的鍵角小于180°，其分子結(jié)構(gòu)式雖為H—O—H，但不能表示分子結(jié)構(gòu)的真正空間構(gòu)型；D中給出H—O鍵的鍵能是破壞1molH—O鍵所吸收的能量，在H2O分子中有兩個H—O鍵，應(yīng)吸收能量2×463kJ，而當(dāng)H、O形成H2和O2在成鍵時需放出能量，應(yīng)是其鍵能及其化學(xué)計量數(shù)的乘積，所以反應(yīng)放出的能量應(yīng)是它們的代數(shù)和，故D錯誤。答案：A3．氣態(tài)N4分子結(jié)構(gòu)如圖所示。已知斷裂1molN—N鍵吸收167kJ熱量，生成1molN≡N鍵放出942kJ熱量，根據(jù)以上信息和數(shù)據(jù)，判斷下列說法正確的是(

)

A．N4屬于一種新型的化合物B．N4分子中存在非極性鍵C．N4分子中N—N鍵角為109°28′D．1molN4轉(zhuǎn)變成N2將吸收882kJ熱量解析：N4是由氮元素形成的一種單質(zhì)，A錯誤；氮元素為活潑非金屬元素，氮元素與氮元素之間形成的是非極性鍵，B正確；N4是正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角為60°，C錯誤；已知斷裂1molN—N鍵吸收167kJ熱量，生成1molN≡N鍵放出942kJ熱量，則1molN4轉(zhuǎn)變成N2將放出882kJ熱量，D錯誤。答案：B4．下表是某些共價晶體的熔點和硬度：分析表中的數(shù)據(jù)，判斷下列敘述正確的是(

)①構(gòu)成共價晶體的原子種類越多，晶體的熔點越高②構(gòu)成共價晶體的原子間的共價鍵鍵能越大，晶體的熔點越高③構(gòu)成共價晶體的原子的半徑越大，晶體的硬度越大④構(gòu)成共價晶體的原子的半徑越小，晶體的硬度越大A．①②B．③④C．①③D．②④共價晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/℃390030002700171014101211硬度109.59.576.56.0解析：共價晶體的熔點和硬度與構(gòu)成共價晶體的原子間的共價鍵鍵能有關(guān)，而原子間的共價鍵鍵能與原子半徑的大小有關(guān)。答案：D5．根據(jù)下表中的H—X鍵的鍵能回答下列問題：(1)若使2molH—Cl鍵斷裂為氣態(tài)原子，則發(fā)生的能量變化是____________________。(2)表中共價鍵最難斷裂的是______，最易斷裂的是__________。(3)由表中鍵能數(shù)據(jù)的大小說明鍵能與分子穩(wěn)定性的關(guān)系：________________________________________________________________________________________________________________________共價鍵H—FH—ClH—BrH—I鍵能/(kJ·mol－1)567431366298吸收862kJ的能量H—FH—I

HF、HCl、HBr、HI的鍵能依次減小，說明四種分子的穩(wěn)定性依次減弱，即HF分子最穩(wěn)定，最難分解，HI分子最不穩(wěn)定，易分解技能素養(yǎng)提升點一鍵參數(shù)及其應(yīng)用[例1]

Ⅰ.已知氫分子的形成過程示意圖如圖所示，請據(jù)圖回答問題。(1)H—H鍵的鍵長為________，①～⑤中，體系能量由高到低的順序是__________。核間距過小時，原子核間排斥力增強。(2)下列說法正確的是________(填字母)。A．氫分子中含有一個π鍵B．由①到④，電子在核間出現(xiàn)的概率增大C．由④到⑤，需要消耗外界的能量D．氫分子中含有一個極性共價鍵74pm①⑤②③④BCⅡ.幾種常見化學(xué)鍵的鍵能如表所示。請回答下列問題：(1)試比較Si—Si鍵與Si—C鍵的鍵能大?。篨________(填“>”“<”或“＝”)226kJ·mol－1。(2)H2被認(rèn)為是21世紀(jì)人類最理想的燃料，而又有科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”“未來的石油”等觀點。試計算每千克H2燃燒(生成水蒸氣)放出的熱量約為________；每摩爾硅完全燃燒放出的熱量約為________(已知1molSi中含2molSi—Si鍵，1molSiO2中含4molSi—O鍵)?；瘜W(xué)鍵Si—OH—O氧氧鍵Si—SiSi—C鍵能/(kJ·mol－1)452462.8497.3226X>120475kJ

858.7kJ

狀元隨筆斷鍵吸熱，成鍵放熱，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能。

[提升1]下表是一些鍵能數(shù)據(jù)(單位：kJ·mol－1)：由上表中數(shù)據(jù)能否得出這樣的結(jié)論：(1)半徑越小的原子形成的共價鍵越牢固(即鍵能越大)。________(填“能”或“不能”)。(2)非金屬性越強的原子形成的共價鍵越牢固。________(填“能”或“不能”)。(3)能否從數(shù)據(jù)中找出一些規(guī)律，請寫出一條：_____________________________________________________________。(4)試預(yù)測C－Br鍵的鍵能范圍：__________<C－Br鍵鍵能<__________。

鍵能

鍵能

鍵能

鍵能H—H436Cl—Cl242.7H—Cl431.8H—O462.8S===S255H—S339C—F427C—O351C—Cl330C—I218H—F568

不能不能

能，同主族元素與相同原子結(jié)合形成共價鍵時，原子半徑越小，共價鍵越強218kJ·mol－1330kJ·mol－1解析：根據(jù)表中的有關(guān)數(shù)據(jù)及元素周期律知識分析可知氯原子的原子半徑小于硫原子的原子半徑，且硫元素的非金屬性較氯元素的非金屬性弱，但硫硫鍵的鍵能大于氯氯鍵的鍵能，因此不能說半徑越小的原子形成的共價鍵越牢固，也不能說非金屬性越強的原子形成的共價鍵越牢固。根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析可以得出如下規(guī)律：同主族元素與相同原子結(jié)合形成共價鍵時，原子半徑越小，共價鍵越強；根據(jù)此規(guī)律可知C－Br鍵的鍵能介于C－Cl鍵的鍵能和C－I鍵的鍵能之間，即218kJ·mol－1～330kJ·mol－1。狀元隨筆非金屬性強弱主要由原子結(jié)構(gòu)決定，而共價鍵強弱則與原子半徑、共用電子對多少有關(guān)。[關(guān)鍵能力]共價鍵參數(shù)與分子的性質(zhì)1．一般來講，形成共價鍵的兩原子半徑之和越小，共用電子對數(shù)越多，則共價鍵越牢固，含有該共價鍵的分子越穩(wěn)定。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用電子對數(shù)相同(1對)，因F、Cl、Br、I的原子半徑依次增大，故共價鍵牢固程度H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，因此，穩(wěn)定性HF＞HCl＞HBr＞HI。2．鍵長越短，往往鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定。3．鍵能與鍵長是衡量共價鍵穩(wěn)定性的參數(shù)，鍵角是描述分子立體結(jié)構(gòu)的參數(shù)。一般來說，如果知道分子中的鍵角，這個分子的立體構(gòu)型就確定了。4．鍵能與化學(xué)反應(yīng)的能量變化關(guān)系：(1)化學(xué)反應(yīng)過程中，舊鍵斷裂吸收的總能量大于新鍵形成所放出的總能量，則反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，吸熱反應(yīng)使反應(yīng)體系的能量增加，故規(guī)定反應(yīng)的熱量變化ΔH為“＋”。化學(xué)反應(yīng)過程中，舊鍵斷裂所吸收的總能量小于新鍵形成放出的總能量，則反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)使反應(yīng)體系的能量降低，故規(guī)定反應(yīng)的熱量變化ΔH為“－”。(2)利用鍵能計算反應(yīng)的熱量變化：ΔH＝反應(yīng)物的鍵能總和－生成物的鍵能總和。狀元隨筆認(rèn)識鍵參數(shù)的幾個誤區(qū)(1)鍵長和鍵角共同決定分子的空間結(jié)構(gòu)。(2)鍵長不是成鍵兩原子的原子半徑之和，而是小于其半徑之和。(3)鍵能越大，一般鍵長越短，分子越穩(wěn)定。提升點二共價晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[例2]金剛砂(SiC)與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)(如下圖所示)，在金剛砂的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，碳原子、硅原子交替以共價單鍵相結(jié)合。試回答：(1)金剛砂屬于______晶體，金剛砂的熔點比金剛石的熔點________。(2)在金剛砂的結(jié)構(gòu)中，一個硅原子周圍結(jié)合了___個碳原子，其鍵角是________。(3)金剛砂的結(jié)構(gòu)中含有共價鍵形成的原子環(huán)，其中最小的環(huán)上有________個硅原子。共價低4

109°28′

3解析：由于金剛砂是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子和硅原子交替以共價單鍵結(jié)合，所以金剛砂是共價晶體；硅原子的半徑比碳原子的半徑大，所以金剛砂的熔點比金剛石的低。硅和碳是同主族元素，所以硅原子周圍同樣有4個碳原子，鍵角為109°28′。構(gòu)成的六元環(huán)中，有3個碳原子、3個硅原子。[提升2]單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下列數(shù)據(jù)：(1)晶體硼的晶體類型屬于_________，理由是________________________________________________。晶體金剛石晶體硅晶體硼熔點/K大于382016832573沸點/K510026282823摩氏硬度107.09.5共價晶體晶體硼的熔、沸點和硬度都介于共價晶體金剛石和晶體硅之間(2)晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元是由硼原子構(gòu)成的正二十面體(如圖所示)，各正二十面體之間以B—B鍵相互結(jié)合，在每個正二十面體中有二十個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂角，每個頂點各有一個硼原子。通過觀察圖形及推算，得出此基本結(jié)構(gòu)單元是由________個硼原子構(gòu)成，其中B—B鍵之間的鍵角是________。(3)晶體硼的熔點小于金剛石的原因1260°由于原子半徑B＞C，故鍵長B—B＞C—C，鍵能B—B＜C—C，故B熔點低于金剛石

狀元隨筆共價晶體的穩(wěn)定性共價晶體具有不同的結(jié)構(gòu)類型，對于結(jié)構(gòu)相似的共價晶體來說，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的穩(wěn)定性就越高。從物理性質(zhì)方面來說，共價晶體的穩(wěn)定性表現(xiàn)在熔點很高，硬度很大。以金剛石、碳化硅、硅、鍺為例，從碳到鍺，電子層數(shù)增多，原子半徑依次增大，C—C鍵、C—Si鍵、Si—Si鍵、Ge—Ge鍵的鍵長依次增長，鍵長越長，共價鍵越不穩(wěn)定，因此鍵的穩(wěn)定性：C—C鍵>C—Si鍵>Si—Si鍵>Ge—Ge鍵，故金剛石、碳化硅、硅、鍺的熔點和硬度依次下降。[關(guān)鍵能力]判斷分子晶體和共價晶體的方法(1)依據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的相互作用判斷組成共價晶體的微粒是原子，微粒間的相互作用是共價鍵；組成分子晶體的微粒是分子，微粒間的相互作用是分子間作用力。(2)依據(jù)物質(zhì)的分類判斷常見的共價晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見的共價晶體化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等；大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼外)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、酸、絕大多數(shù)有機物(除有機鹽外)都是分子晶體。(3)依據(jù)晶體的熔點判斷共價晶體的熔點更高，常在1000℃至幾千攝氏度；分子晶體的熔點低，常在數(shù)百攝氏度以下甚至更低溫度。(4)依據(jù)導(dǎo)電性判斷共價晶體一般為非導(dǎo)體；分子晶體為非導(dǎo)體，分子晶體中的電解質(zhì)(主要是酸和非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂形成自由移動的離子也能導(dǎo)電。(5)依據(jù)硬度和機械性能判斷共價晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆。狀元隨筆比較共價晶體和分子晶體熔、沸點遵循如下規(guī)律：形成性自評1．下列說法中，不正確的是(

)A．金屬元素與非金屬元素也可能形成共價鍵B．成鍵原子間原子軌道重疊的越多，共價鍵越牢固C．對雙原子分子來說，鍵能越大，含有該鍵的分子越穩(wěn)定D．鍵長越長，化學(xué)鍵越牢固解析：金屬原子與非金屬原子之間的化學(xué)鍵可能是離子鍵，如氯化鈉，也可能是共價鍵，如氯化鋁，A項正確；原子軌道重疊越多，電子在核間出現(xiàn)的概率就越大，所形成的共價鍵就越牢固，B項正確；鍵能越大，斷裂時吸收的能量越多，則越難以斷裂，分子越穩(wěn)定，C項正確；共價鍵的鍵長越短，鍵能越大，鍵越牢固，鍵長越長，化學(xué)鍵越不牢固，D項錯誤。答案：D2．如圖是某共價晶體A空間結(jié)構(gòu)的一個單元。A與某物質(zhì)B反應(yīng)生成C，其實質(zhì)是在每個A—A鍵中間插入一個B原子。則C物質(zhì)的化學(xué)式為(

)

A．AB

B．A5B4C．AB2D．A2B5解析：A空間結(jié)構(gòu)的一個單元中含有5個A原子，由圖可知，每個A可與其周圍的4個A形成A—A鍵，平均每個A可形成2個A—A鍵。每個A—A鍵中插入一個B原子，5個A原子最多可形成10個A—A鍵，所以可插入10個B原子，所以該單元中含有5個A原子10個B原子，所以A、B原子個數(shù)比是1∶2，所以其化學(xué)式是AB2，故選C。答案：C3．下列說法中正確的是(

)A．在分子中，兩個原子間的距離叫鍵長B．非極性鍵的鍵能大于極性鍵的鍵能C．鍵能越大，表示該分子越容易受熱分解D．H—Cl的鍵能為431.8kJ·mol－1，H—I的鍵能為298.7kJ·mol－1，這可說明HCl分子比HI分子穩(wěn)定解析：形成共價鍵的兩個原子核間的距離為鍵長，A錯誤；鍵能的大小取決于成鍵原子的電負(fù)性，與鍵的極性無必然聯(lián)系，B錯誤；鍵能越大，越難斷裂化學(xué)鍵，分子越穩(wěn)定，C錯誤，D正確。答案：D4．從實驗測得不同物質(zhì)中氧—氧之間的鍵長和鍵能數(shù)據(jù)(如下表)：其中X、Y的鍵能數(shù)據(jù)尚未測定，但可根據(jù)規(guī)律性推導(dǎo)鍵能的大小順序為W＞Z＞Y＞X。該規(guī)律性是(

)A.成鍵時電子數(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．成鍵的電子對越偏移，鍵能越大

答案：B5．二氧化硅晶體是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。關(guān)于二氧化硅的下列說法中，不正確的是(

)A.晶體中Si、O原子個數(shù)比為1∶2B．晶體中最小原子環(huán)上的原子數(shù)為8C．晶體中最小原子環(huán)上的原子數(shù)為12D．晶體中Si、O原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

答案：B6．已知白磷(P4)和六氧化四磷(P4O6)的分子結(jié)構(gòu)如圖所示?，F(xiàn)提供以下化學(xué)鍵的鍵能：P—P鍵為198kJ·mol－1、P—O鍵為360kJ·mol－1、氧分子內(nèi)氧原子間的鍵能為498kJ·mol－1，則P4＋3O2===P4O6的反應(yīng)熱ΔH為(

)A．＋1638kJ·mol－1B．－1638kJ·mol－1C．－126kJ·mol－1

D．＋126kJ·mol－1解析：由圖可知：1個P4分子中含有6個P—P鍵，1個P4O6分子中含有12個P—O鍵。1molP4和3molO2完全反應(yīng)生成1molP4O6，所以反應(yīng)P4＋3O2===P4O6的反應(yīng)熱ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能＝6×198kJ·mol－1＋3×498kJ·mol－1－12×360kJ·mol－1＝－1638kJ·mol－1，故選B。答案：B7．某些共價鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表(單位：kJ·mol－1)：(1)把1molCl2(g)分解為氣態(tài)原子時，需要________(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。(2)由表中所列化學(xué)鍵形成的單質(zhì)分子中，最穩(wěn)定的是________，最不穩(wěn)定的是________；形成的化合物分子中最穩(wěn)定的是________。(3)試通過鍵能數(shù)據(jù)估算下列反應(yīng)的反應(yīng)熱：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝______________。共價鍵H—HCl—ClBr—BrH—ClH—I鍵能436243193432298共價鍵I—IN≡NH—OH—N

鍵能151946463393

吸收243

N2

I2

H2O－185kJ·mol－1解析：(1)鍵能是指氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵釋放的最低能量。新鍵形成釋放能量，則舊鍵斷裂吸收能量，根據(jù)能量守恒定律，斷開1molCl—Cl鍵吸收的能量等于形成1molCl—Cl鍵釋放的能量。(2)鍵能越大，化學(xué)