高中化學 專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì) 3.3 共價鍵 原子晶體學案 蘇教版選修3-蘇教版高二選修3化學學案

3.3共價鍵原子晶體三點剖析一、共價鍵的形成1.形成共價鍵的條件同種（電負性相同）或不同種非金屬元素（電負性相差很?。以拥淖钔鈱游催_到穩(wěn)定狀態(tài)，當它們的距離適當，引力和斥力平衡時，則原子間通過共用電子對形成共價鍵。2.共價鍵形成的表示方法與用電子式表示離子化合物的形成過程類似，用電子式表示共價分子的形成過程時，“→”的左側(cè)為原子的電子式，同種原子可以合并，右側(cè)為單質(zhì)或化合物分子的電子式。不同的是，因未發(fā)生原子間的電子得失，也沒有形成離子，因此，不需要弧形箭頭，也不能在化合物中出現(xiàn)括號和離子電荷數(shù)。二、共價鍵的本質(zhì)吸引電子能力相近的原子之間通過共用電子對形成共價鍵，兩個成鍵原子為什么能通過共用電子對結(jié)合在一起呢？以H2為例分析共價鍵的形成。1.兩個氫原子電子的自旋方向相反，當它們接近到一定距離時，兩個1s軌道重疊，電子在兩原子核間出現(xiàn)機會較大。核間距減小，電子出現(xiàn)機會增大，體系能量逐漸下降，達到能量最低狀態(tài)；進一步減小時，原子間的斥力使體系能量再度上升，由于排斥作用，氫原子又回到平衡位置。（下圖中a曲線）2.兩個氫原子核外電子的自旋方向相同，相互接近時，排斥作用總是占主導地位，這樣的兩個氫原子不能形成氫氣分子。（上圖中b曲線）。通過上述分析可知共價鍵形成的本質(zhì)：當成鍵原子相互接近時，原子軌道發(fā)生重疊，自旋方向相反的未成對電子形成共用電子對，兩原子核間的電子密度增加，體系的能量降低。三、共價鍵的類型共價鍵的分類1.按共用電子對數(shù)目分類：單鍵（如Cl—Cl）、雙鍵（如O==C==O）、叁鍵（如）。2.按共用電子對是否偏移分類：非極性共價鍵（如Cl—Cl）、極性共價鍵（如H—Cl）。3.按提供電子對的方式分類：正常共價鍵（如Cl—Cl）、配位鍵。4.按電子云重疊方式分類：σ鍵、π鍵等等。四、共價鍵的特征1.飽和性在共價鍵的形成過程中，一個原子中的一個未成對電子與另一個原子中的一個未成對電子配成鍵后，一般來說就不能再與其他原子的未成對電子配成鍵，即每個原子所能形成共價鍵的數(shù)目或以單鍵連接的原子數(shù)目是一定的，飽和性決定了原子形成分子時相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系。2.方向性形成共價鍵時，原子軌道重疊愈多，電子在核間出現(xiàn)的概率愈大，所形成的共價鍵就愈牢固，因此共價鍵將盡可能地沿著電子概率出現(xiàn)最大的方向形成，這就是共價鍵的方向性。方向性決定了分子的空間構(gòu)型。五、共價鍵的鍵能與化學反應(yīng)熱1.鍵能（1）概念：在101.3kPa、298K條件下，斷開1molAB(g)分子中的化學鍵，使其分別生成氣態(tài)A原子和氣態(tài)B原子所吸收的能量稱為A—B鍵的鍵能。（2）表示方式：EA—B，單位為kJ·mol-1。(3)鍵能大小決定化學鍵的強弱程度。鍵能越大，共價鍵越牢固，含有該鍵的分子越穩(wěn)定。2.鍵長(1)概念：兩個成鍵原子之間的核間距離叫鍵長。（2）原子核間的鍵長越短，化學鍵越強，鍵越牢固。3.鍵角(1)概念：多原子分子中，兩個化學鍵之間的夾角叫鍵角。(2）常見物質(zhì)的鍵角：CO2：180°(直線形)；H2O：104.5°(V形)；NH3：107.3°(三角錐形)，共價鍵的鍵能和鍵長反映了共價鍵的強弱程度，鍵長和鍵角常被用來描述分子的空間構(gòu)型。六、原子晶體1.定義：相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成的具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體稱為原子晶體。注意關(guān)鍵字眼：①“相鄰”指直接相鄰；②“原子間”指形成原子晶體的粒子是原子，而不是離子、分子。原子晶體中無分子；③“以共價鍵相結(jié)合”指出形成原子晶體的原子之間的作用力為共價鍵,它包括極性共價鍵和非極性共價鍵。如金剛石中C—C鍵為非極性鍵。SiO2晶體中Si—O鍵為極性鍵，原子晶體熔化時，要破壞共價鍵；④原子晶體的結(jié)構(gòu)為“空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)”。只有具備了以上4個條件的晶體才能稱為原子晶體。2.常見原子晶體及結(jié)構(gòu)：原子晶體中的原子以共價鍵相連接，由于共價鍵有方向性和飽和性，所以原子不遵循緊密堆積原則，而是形成一種排列比較松散的結(jié)構(gòu)。（1）原子晶體的物理性質(zhì)：原子晶體中，原子間用較強的共價鍵相結(jié)合，要使物質(zhì)熔化和汽化就要克服共價鍵作用，需要很多的能量。因此，原子晶體一般都具有很高的熔點和沸點。硬度大，難溶于水，固態(tài)時一般不導電。如金剛石的熔點高達3350℃,沸點4827℃。（2）原子晶體的熔沸點變化規(guī)律：原子晶體的熔點高低與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。對結(jié)構(gòu)相似的原子晶體來說，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔沸點越高。各個突破【例1】下列關(guān)于化學鍵的敘述正確的是（）A.化學鍵既存在于相鄰原子之間，又存在于相鄰分子之間B.兩個原子之間的相互作用叫化學鍵C.化學鍵通常指的是相鄰的兩個或多個原子之間強烈的相互作用D.陰陽離子之間有強烈的吸引作用而沒有排斥作用，所以離子鍵的核間距相當小解析：化學鍵的定義強調(diào)兩個方面：一是“相鄰的兩個或多個原子之間”；二是“強烈相互作用”。選項A、B中都沒有正確說明這兩點，所以不正確。選項D只強調(diào)離子鍵中陰、陽離子之間的吸引作用而沒有排斥作用，所以不正確。只有C正確。答案：C類題演練1下列過程中，共價鍵被破壞的是（）A.碘升華 B.溴蒸氣被木炭吸附C.酒精溶于水 D.HCl氣體溶于水解析：A、B、C只破壞了分子間作用力，沒破壞化學鍵。HCl溶于水后，完全電離為H+和Cl-，HCl鍵被破壞。答案：D【例2】下列電子式中正確的是（）A.B.C.D.解析：NH4Cl的正確電子式為：;NH4Br的正確電子式為：;CaCl2的正確電子式為：。答案：C點撥：判斷電子式是否正確主要從兩個方面分析：一是共用電子對形成的方式是否正確；二是離子中電子是如何得失的。同時注意各原子的最外層電子數(shù)是否得到滿足及電荷、方括號是否標正確。類題演練2下列分子中所有原子都滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)的是…（）A.光氣（COCl2）B.六氟化硫C.二氟化氙D.三氟化硼解析：考慮原子是否為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，要善于聯(lián)系學過的相應(yīng)化學物質(zhì)及每個原子最外層的電子數(shù)和原子間結(jié)合的數(shù)目綜合去判斷?，F(xiàn)給出的四種物質(zhì)均為共價化合物，原子間以共用電子對相結(jié)合。A項可由CO2結(jié)構(gòu)聯(lián)想，符合題意；而SF6中S定有6個共用電子對，不會是8電子結(jié)構(gòu)；XeF2中Xe有兩個共用電子對，多于8電子結(jié)構(gòu)；D中B與3個F原子形成三個共用電子對后僅有6個電子，故答案為A。答案：A變式提升（2005廣東）下列反應(yīng)過程中，同時有離子鍵、極性共價鍵和非極性共價鍵的斷裂和形成的反應(yīng)是（）A.NH4ClNH3↑+HCl↑B.NH3+CO2+H2ON====H4HCO3C.2NaOH+Cl2====NaCl+NaClO+H2OD.2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2解析：A、B項中無非極性鍵的斷裂和形成，C項中有非極性鍵(Cl－Cl)的斷裂但無非極性鍵的形成，故選D。D項中Na2O2既有離子鍵又有非極性共價鍵，CO2中有極性共價鍵，O2中有非極性共價鍵。答案：D【例3】下列化合物中只含有一個π鍵的是（）A.C2H2 B.H2O2 C.CH2CH2 D.HCl解析：兩原子間形成的共價單鍵必定是σ鍵；形成的共價雙鍵中有一個σ鍵和一個π鍵；形成的共價叁鍵中有一個σ鍵和兩個π鍵。四組選項的化合物中的化學鍵用短線表示出來為：A.B.H—O—O—HC.D.H—Cl答案：C類題演練3下列分子中，既含有σ鍵又含有π鍵的是（）A.CH4 B.HCl C.CH2CH2 D.F2 解析：乙烯分子中碳原子發(fā)生sp2雜化，其中碳碳原子和碳原子與氫原子之間分別以“頭對頭”重疊形成σ鍵，由于每個碳原子上均有一個垂直于雜化平面的p軌道，兩個p軌道間通過“肩并肩”的重疊方式形成π鍵。答案：C【例4】原子間形成分子時，決定各原子相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系的是（）A.共價鍵的方向性B.共價鍵的飽和性C.共價鍵原子的大小D.共價鍵的穩(wěn)定性解析：原子間形成分子時，形成了共價鍵，共價鍵具有飽和性和方向性，方向性決定分子的立體構(gòu)型，飽和性則決定原子形成分子時相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系。答案：B類題演練4六氧化四磷的分子結(jié)構(gòu)中只含有單鍵，且每個原子的最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu)，則該分子中含的共價鍵的數(shù)目是（）A.10 B.12 C.24 D.28解析：P4O6結(jié)構(gòu)如圖，含PO共價鍵數(shù)為6×2=12。故選B。答案：B【例5】從實驗測得不同物質(zhì)中氧—氧之間的鍵長和鍵能的數(shù)據(jù)：O—O鍵數(shù)據(jù)鍵長/10-12149128121112鍵能/kJ·mol-1xyz=494w=628其中x,y的鍵能數(shù)據(jù)尚未測定，但可根據(jù)規(guī)律性推導鍵能的大小順序為w＞z＞y＞x。該規(guī)律性是（）A.成鍵所用的電子數(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.成鍵時電子對越偏移，鍵能越大解析：觀察表中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，O2與的鍵能大者鍵長短，按此中O—O鍵長比O-2中的長，所以鍵能要小。按鍵長由短而長的順序為（O—O）＜O2＜＜,鍵能則應(yīng)w＞z＞y＞x。答案：AB類題演練5能夠用鍵能的大小作為主要依據(jù)來解釋的是（）A.常溫常壓下氯單質(zhì)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.稀有氣體一般難發(fā)生化學反應(yīng)D.氮氣的化學性質(zhì)比氧氣穩(wěn)定解析：本題考查化學鍵和分子間作用力這兩個不同概念。氯、溴單質(zhì)，硝酸、硫酸和磷酸固態(tài)時都屬分子晶體，熔沸點的高低由分子間作用力的大小決定。稀有氣體由于核外電子已達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以難發(fā)生化學反應(yīng)。氮氣分子中N的鍵能比氧氣中O的鍵能強，故化學性質(zhì)比氧氣穩(wěn)定。故D選項正確。答案：D【例6】有關(guān)晶體中下列說法正確的是（）A.晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定B.原子晶體中共價鍵越強，熔點越高C.冰融化時水分子中共價鍵發(fā)生斷裂D.氯化鈉熔化時離子鍵未被破壞解析：本題是對基本概念理論的考查。分子的穩(wěn)定性是由分子中原子間化學鍵的強弱決定的，如：HF的穩(wěn)定性強于HCl，是由于H—F鍵強于H—Cl鍵的緣故，A錯誤；冰是分子晶體，冰融化時破壞了分子間作用力和部分氫鍵，化學鍵并未被破壞，C錯誤；離子晶體熔化時，離子鍵被破壞而電離產(chǎn)生自由移動的陰陽離子而導電，這是離子晶體的特征，D錯誤；不同晶體的熔沸點由不同因素決定，離子晶體的熔沸點主要由離子半徑和離子所帶電荷數(shù)（離子鍵強弱）決定，分子晶體的熔沸點主要由相對分子質(zhì)量的大小決定，原子晶體的熔沸點由晶體中共價鍵的強弱決定，且共價鍵越強，熔點越高。B正確。答案：B類題演練6下列物質(zhì)的熔沸點高低順序中，正確的是（）A.金剛石>晶體硅>碳化硅B.CCl4>CBr4>CCl4>CH4C.MgO>H2O>O2>N2D.金剛石>生鐵>純鐵>鈉解析：對于A選項，同屬于原子晶體，熔沸點高低，主要看共價鍵的強弱，顯然對鍵能而言，晶體硅<碳化硅，錯誤；B選項，同為組成結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，熔沸點高低要看相對分子質(zhì)量大小，正確；C選項，對于不同晶型熔沸點高低一般為：原子晶體>離子晶體>分子晶體，