2017_2018年高中化学专题3微粒间作用力与物质性质第3单元共价键原子晶体第2课时共价键的键能与55.doc

第2课时共价键的键能与化学反应的反应热原子晶体1.利用键能比较共价键的强弱及共价型分子的稳定性。2.利用键能会计算化学反应的反应热。(重点)3.知道金刚石、二氧化硅晶体的结构特点。(难点)4.会比较原子晶体的熔、沸点高低及硬度大小。(重点)共 价 键 的 键 能 与 化 学 反 应 的 反 应 热基础·初探1.键能(1)定义：在101 kPa、298 K条件下，1 mol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。(2)影响因素：温度和压强。(3)与物质稳定性的关系键能越大共价键越牢固共价型分子越稳定。2.键长(1)定义：两原子间形成共价键时，原子核间的平均间距。(2)与共价键强弱的关系键长越短键能越大共价键越强。3.键能与反应热的关系E1、E2分别表示反应物和生成物的键能HE1E2HCl、HBr、HI的键长、键能和稳定性的大小顺序如何？【提示】键长：HClHBrHI；键能：HClHBrHI；稳定性：HClHBrHI。合作·探究共价键的键能与反应热的关系探究1.键NNN=NNN键能/kJ·mol1159418946(1)由上表数据可知N2分子中，1个键和两个键的键能各是多少？【提示】(1)键：159 kJ·mol1；2个键的键能分别为259 kJ·mol1和528 kJ·mol1。(2)NN、N=N和NN的键长大小顺序如何？【提示】键长：NNN=NNN。2.已知键能：HH：436 kJ/mol、O=O：498 kJ/mol、HO：463 kJ/mol，则2H2(g)O2(g)=2H2O(g)的H为多少？【提示】H2×436 kJ/mol498 kJ/mol2×2×463 kJ/mol482 kJ/mol。核心·突破1.键能的应用(1)表示共价键的强弱键能的大小可定量地表示共价键的强弱程度。在相同温度和压强下，键能越大，断开时需要吸收的能量越多，这个共价键就越牢固；反之，键能越小，断开时需要吸收的能量就越少，这个化学键越不牢固。(2)判断共价型分子或晶体的稳定性在其他条件相同时，共价键键能越大，共价型分子或晶体的化学稳定性就越强；共价键键能越小，共价型分子或晶体的化学稳定性就越弱。(3)判断物质在化学反应过程中的能量变化在物质的化学变化中，旧化学键(反应物中的化学键)的断裂吸收能量，新化学键(生成物中的化学键)的形成放出能量，旧化学键断裂吸收的能量之和(E吸)与新化学键形成放出的能量之和(E放)的相对大小决定着物质化学变化过程中的放热或吸热。2.化学键的键能与反应热的关系(1)定性关系化学反应中发生旧化学键的断裂和新化学键的形成。化学键断裂需要吸收能量，形成化学键要释放出能量。化学反应中的能量变化由旧化学键断裂所吸收的总能量与新化学键形成所释放的总能量的相对大小来决定。如果化学反应中旧化学键断裂所吸收的总能量大于新化学键形成所释放的总能量，该化学反应通常为吸热反应；反之，该化学反应为放热反应。(2)定量关系H反应物键能总和生成物键能总和。H>0，为吸热反应，反应体系能量增加；H<0，为放热反应，反应体系能量降低。题组·冲关题组键能的应用1.能够用键能的大小作为主要依据来解释的是()A.常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液态B.硝酸是挥发性酸，而硫酸、磷酸是不挥发性酸C.稀有气体一般难以发生化学反应D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定【解析】共价分子构成的物质的状态取决于分子间作用力的大小，与分子内共价键的键能无关；物质的挥发性与分子内键能的大小无关；稀有气体是单原子分子，无化学键，难以发生化学反应的原因是它们的价电子已形成稳定结构；氮气比氧气稳定是由于N2分子中形成的共价键键能(946 kJ·mol1)比O2分子中形成的共价键键能(498 kJ·mol1)大，在化学反应中更难以断裂。故选D。【答案】D2.从实验测得不同物质中氧氧键的键长和键能的数据：氧氧键数据OOO2O键长/1012m149128121112键能/kJ·mol1xyz494w628其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为wzyx，该规律性是()A.成键电子数越多，键能越大B.键长越长，键能越小C.成键所用的电子数越少，键能越大D.成键电子对越偏移，键能越大【解析】观察表中数据发现，O2与O的键能大者键长短，按此O中键长比O中的长，所以键能要小。按键长(氧氧键)由短到长的顺序为OO2OO，键能则应wzyx。【答案】B3.从资料上查得：HH、ClCl和HCl键的键能分别为436 kJ·mol1、243 kJ·mol1和431 kJ·mol1，用此数据估计，由Cl2、H2生成1 mol HCl时的热效应为()【导学号：61480032】A.放热183 kJ·mol1B.放热91.5 kJ·mol1C.吸热183 kJ·mol1D.吸热91.5 kJ·mol1【解析】反应：H2Cl2=2HCl的H436 kJ·mol1243 kJ·mol12×431 kJ·mol1183 kJ·mol1，故生成1 mol HCl时放热91.5 kJ。【答案】B原 子 晶 体基础·初探1.概念所有原子间通过共价键结合形成的晶体。2.常见的原子晶体(1)某些单质，如：晶体硼、晶体硅、晶体Ge、金刚石等。(2)某些化合物，如：金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)等。3.性质原子晶体一般有很高的熔点、沸点和很大的硬度。4.原子晶体的性质比较结构相似的原子晶体，共价键的键长越长，键能越小，晶体的熔沸点越低，硬度越小。“具有共价键的晶体叫做原子晶体”这种说法对吗？为什么？【提示】不对。如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共价键，但它们都不是原子晶体；再如NaOH中既含有共价键又含有离子键，它属于离子晶体；金刚石、晶体Si、SiC、SiO2中都有共价键，它们都是原子晶体；只有相邻原子间以共价键相结合形成空间网状结构的晶体才是原子晶体。核心·突破1.原子晶体的结构(1)结构特点原子晶体是原子间以共价键结合而形成的空间网状结构，因此晶体中不存在单个分子。(2)两种典型原子晶体的结构a.金刚石晶体在晶体中每个碳原子以共价键与相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体。晶体中CCC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1(4×)12。晶胞含有的C原子为8个。b.二氧化硅晶体在晶体中每个硅原子和4个氧原子形成4个共价键；每个氧原子与2个硅原子相结合。故SiO2晶体中硅原子与氧原子按12的比例组成。最小环上有12个原子。2.原子晶体熔、沸点高低及硬度大小比较依据一般来说，原子半径之和越小，形成共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔、沸点越高(如熔点：金刚石碳化硅晶体硅)，硬度越大。题组·冲关题组1原子晶体的空间结构1.下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是()A.存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角B.最小的环上，有3个Si原子和3个O原子C.最小的环上，Si和O原子数之比为12D.最小的环上，有6个Si原子和6个O原子【解析】二氧化硅是原子晶体，结构为空间网状，存在硅氧四面体结构，硅处于中心，氧处于4个顶角，所以A项错误；在SiO2晶体中，每6个Si和6个O形成一个12元环(最小环)，所以D对，B、C都错误。【答案】D2.金刚砂(SiC)与金刚石具有相似的晶体结构(如图所示)，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答：(1)金刚砂属于_晶体。(2)在金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合_个碳原子，其中键角是_。(3)金刚砂的结构中含有共价键形成的原子环，其中最小的环上有_个硅原子。【解析】由于金刚砂的晶体构型是空间网状结构，碳原子、硅原子交替以共价键相结合，故金刚砂是原子晶体；硅和碳电子层结构相似，成键方式相同，硅原子周围有4个碳原子，键角109.5°；组成六元环中，有3个碳原子、3个硅原子。【答案】(1)原子(2)4109.5°(3)3题组2原子晶体的性质判断3.有关原子晶体的叙述，错误的是()A.原子晶体中，原子不遵循紧密堆积原则B.原子晶体的熔、沸点和硬度都较高C.原子晶体中不存在独立分子D.原子晶体熔化时不破坏共价键【解析】原子晶体微粒间以共价键结合，由于共价键的方向性和饱和性决定了原子晶体不可能遵循紧密堆积原则，A项正确；由于原子晶体全部以共价键结合，所以熔、沸点和硬度都较高，B项正确；原子晶体为空间网状结构，所以内部不存在独立的分子，C项正确；原子晶体熔化时要破坏其共价键，所以其熔、沸点较高。【答案】D4.下列三种晶体：金刚石，晶体硅，碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是()【导学号：61480033】A.B.C. .D.【解析】由于碳的原子半径小于硅的原子半径，因此，共价键键长：CC键CSi键SiSi键，而共价键的键长越短，键能越大，所以题中三种物质的熔点从高到低的顺序是金刚石碳化硅晶体硅。【答案】A7