新教材适用2023-2024学年高中化学专题3微粒间作用力与物质性质第3单元共价键共价晶体第2课时共价键键能与化学反应的反应热共价晶体课件苏教版选择性必修2

第2课时共价键键能与化学反应的反应热

共价晶体专题3第三单元内容索引010203自主预习新知导学合作探究释疑解惑课堂小结课标定位、素养阐释1.知道共价键键能、键长的概念,能用键能、键长等说明简单分子的某些性质。2.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。3.能辨识常见的共价晶体,理解晶体中微粒间相互作用对共价晶体性质的影响,知道常见共价晶体的晶体结构。自主预习新知导学一、共价键键能与化学反应的反应热1.共价键的键能。2.键长。(1)键长是指形成共价键的两个原子核间的平均间距。(2)键长与共价键的稳定性之间的关系:共价键的键长越短,往往键能越大,表明共价键越稳定。【自主思考1】

下列三种分子中:①H2、②Cl2、③Br2,共价键的键长最长的是哪种物质?键能最大的是哪种物质?提示：Br2中共价键的键长最长,H2中共价键的键能最大。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二、共价晶体1.定义:晶体中所有原子通过

共价键

结合,形成空间网状结构,这样的晶体叫做共价晶体。2.构成微粒及作用力。3.常见的共价晶体。(1)某些非金属单质,如晶体硼(B)、晶体

硅(Si)

和

金刚石

等。(2)某些非金属化合物,如

金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)

、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。4.共价晶体的熔、沸点。(1)共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合,所以共价晶体具有

很高

的熔、沸点和很大的硬度。(2)结构相似的共价晶体,键长越长,键能越

小

,晶体的熔点、沸点越

低

,硬度越

小

。【自主思考2】

共价晶体中存在独立的分子吗?提示：共价晶体是由原子以共价键相结合形成的,不存在独立的分子。【效果自测】

1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)H—O键键能的含义是形成一个O—H键所放出的能量。(

)(2)金刚石晶体中的最小碳环由6个碳原子构成。(

)(3)根据H+HH2同时放出436kJ·mol-1的热量,可以说明氢原子比氢分子稳定。(

)(4)具有共价键的晶体叫做共价晶体。(

)×××√2.下列物质中,属于共价晶体的化合物是(

)。A.无色水晶B.晶体硅C.金刚石

D.干冰答案：A解析：无色水晶是共价晶体,属于化合物;晶体硅、金刚石是单质;干冰是由分子构成的化合物。3.①H—Cl、②H—Br、③H—I的键长、键能和稳定性的大小顺序分别是

、

、

。

答案：①<②<③

①>②>③

①>②>③合作探究释疑解惑探究任务1键能与化学反应的反应热【问题引领】

1.根据元素周期律可知NH3的稳定性强于PH3,你能利用键参数加以解释吗?提示：键长:N—H<P—H,键能:N—H>P—H,因此NH3更稳定。2.N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强,从键能的角度应如何理解这一化学事实?提示：由教材表3-4中键能的数值可知:H—F>H—O>H—N,而键长:H—F<H—O<H—N,说明分子的稳定性:HF>H2O>NH3,所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。3.已知N—N、N55N和N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90,而C—C、CC、C≡C键能之比为1.00∶1.77∶2.34。如何用这些数据理解氮分子不容易发生加成反应而乙烯和乙炔容易发生加成反应?提示：键能数据表明,N≡N键的键能大于N—N键的键能的三倍,NN键的键能大于N—N键的键能的两倍;而C≡C键的键能却小于C—C键的键能的三倍,CC键的键能小于C—C键的键能的两倍。说明乙烯和乙炔中的π键不牢固,故易发生加成反应,而氮分子中N≡N键非常牢固,所以氮气分子不易发生加成反应。【归纳提升】

1.键能的应用。

2.化学键的键能与反应热的定量关系。ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和。ΔH>0,为吸热反应,反应体系能量增加;ΔH<0,为放热反应,反应体系能量降低。旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的,缺少任何一个过程都不是化学变化。素养提升由分子构成的物质,其熔、沸点与共价键的键能和键长无关。而分子的稳定性,由键长和键能决定。【典型例题】

【例题1】

从实验测得不同物质中氧氧之间的键长和键能的数据:其中x、y的数据尚未测定,但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>x。该规律性是(

)。A.成键的电子数越多,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.成键时电子对越偏移,键能越大B归纳总结

共价键强弱判断的三个方法

【变式训练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答案：D解析：共价分子构成的物质的状态与分子内共价键键能的大小无关;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原子已形成稳定结构;氮气比氧气稳定是由于N2分子中的共价键键能(946

kJ·

mol-1)比O2分子中的共价键键能(498

kJ·

mol-1)大,在化学反应中更难以断裂。【问题引领】

探究任务2常见共价晶体的结构磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复单元,其中每个原子最外层均满足8电子稳定结构。根据信息分析磷化硼的化学式怎样书写?属于哪种晶体类型?提示：由磷化硼的晶胞结构可知,P位于顶点和面心,晶胞中含有P的数目为

,B位于晶胞内,晶胞中含有B的数目为4,故磷化硼的化学式为BP。磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,所以磷化硼晶体属于共价晶体。【归纳提升】

1.共价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。2.三种典型共价晶体的结构。(1)金刚石晶体。

①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。②晶体中C—C—C夹角为109°28'。③最小环上有6个碳原子。④晶体中C原子个数与C—C键数之比为

。⑤每个碳原子为12个六元环所共有。⑥每个金刚石晶胞中分摊8个碳原子。(2)晶体硅。若以硅原子代替金刚石晶体结构中的碳原子,可得到晶体硅的结构,晶体硅中每个硅原子也与4个硅原子以共价键结合,最小环上也有6个硅原子。(3)二氧化硅。

①在二氧化硅晶体里,硅原子和氧原子交替排列,不会出现Si—Si键和O—O键,而只有Si—O键,即1个硅原子与4个氧原子形成4个共价键,每个氧原子与2个硅原子形成2个共价键。②每个硅原子与相邻的4个氧原子以共价键相结合构成正四面体结构,硅原子在正四面体的中心,4个氧原子在正四面体的4个顶点,则每个正四面体占有1个完整的硅原子、2个氧原子。因此,二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数比为,化学式为SiO2。③在SiO2晶体中,最小的环为6个硅原子和6个氧原子组成的十二元环。④每nmolSiO2中,Si—O键为4nmol,即1molSi可以形成4molSi—O【典型例题】

【例题2】

(1)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以

相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献

个原子。

(2)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。请回答下列问题。①金刚砂属于

晶体,金刚砂的熔点比金刚石的熔点

。

②在金刚砂的结构中,一个硅原子周围结合了

个碳原子,其键角是

。

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。

④设金刚砂晶胞边长为acm,密度为bg·cm-3,则阿伏加德罗常数可表示为

(用含a、b的式子表示)。

答案：(1)共价键3

(2)①共价低②4

109°28’

③3【变式训练2】

在碳原子的研究上我国科学家通过理论计算出三维碳结构T-碳。T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由四个