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教案苏教版选修32.docx
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1、第2课时共价键的键能原子晶体核心素养发展目标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。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分子生成气态A原子和B原子的过程中所吸收的能量,称为AB间共价键的键能。其单位为kJmol1。(2)应用:共价键HFHClHBrHI键能/kJmol1567431366298若使2molHCl键断裂为气态原子,则发生的能量
2、变化是吸收862_kJ的能量。表中共价键最难断裂的是HF,最易断裂的是HI。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的键能依次减小,说明四种分子的稳定性依次减弱,即最稳定的是HF,最不稳定的是HI。2共价键的键长(1)概念:形成共价键的两个原子核间的平均间距,因此原子半径决定化学键的键长,原子半径越小,共价键的键长越短。(2)应用:共价键的键长越短,往往键能越大,这表明共价键越稳定,反之亦然。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,
3、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CHF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱DHF比H2O稳定答案B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
4、长,键能逐渐变小,所以稳定性HFHClHBrHI;由于HF键的键能大于HO键,所以稳定性HFH2O。例2下表列出部分化学键的键能:化学键SiOSiClHHHClSiSiSiCClCl键能/kJmol1460360436431176347243据此判断下列说法正确的是()A表中最稳定的共价键是SiSi键BCl2(g)2Cl(g)H243kJmol1CH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H183kJmol1D根据表中数据能计算出SiCl4(g)2H2(g)=Si(s)4HCl(l)的H答案C解析键能越大形成的化学键越稳定,表中键能最大的是SiO键,则最稳定的共价键是SiO键, A错误;氯气变为氯
5、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)H243 kJmol1,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,H436 kJmol1243 kJmol12431 kJmol1183 kJmol1,H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H183 kJmol1,C正确; HCl(g)=HCl(l)的H未告知,故无法计算SiCl4(g)2H2(g)=Si(s)4HCl(l)的H,D错误。二、原子晶体1概念及组成(1)概念:相邻原子间以共价键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,原子与原子之间的作用力是共
6、价键。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:在晶体中每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合,形成正四面体结构,这些正四面体向空间发展,构成彼此联结的立体网状结构。晶体中相邻碳碳键的夹角为109.5。最小环上有6个碳原子,晶体中C原子个数与CC键数之比为12。每个金刚石晶胞中含有8个碳原子。(2)二氧化硅晶体结构模型如图所示。回答下列问题:每个硅原子都以4个共价单键与4个氧原子结合,每个氧原子与2个硅原子结合,向空间扩展,构成空间网状结构。晶体中最小的环为6个硅原子、6个氧原子组成的12元环,硅、氧原子个数比为12。每个二氧化硅晶胞中含有8个硅
7、原子和16个氧原子。3特性由于原子晶体中原子间以较强的共价键相结合,故原子晶体:熔、沸点很高,硬度大,一般不导电,难溶于溶剂。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。(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
8、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12C该晶体中碳原子数与CO键数之比为12D该晶体中最小的环由12个原子构成答案C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12,B项正确;该晶体中每个碳原子形成4个CO共价键,所以C原子与CO键数目之比为14,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
9、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109.59.576.56.0构成原子晶体的原子种类越多,晶体的熔点越高构成原子晶体的原子间的共价键的键能越大,晶体的熔点越高构成原子晶体的原子半径越大,晶体的硬度越大构成原子晶体的原子半径越小,晶体的硬度越大ABCD答案D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。反应热(H)反应物总键能生成物总键能。1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CC键
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