專題3　第三單元　第2課時　共價鍵鍵能　共價晶體 學(xué)案 高二上學(xué)期化學(xué)蘇教版（2019）+選擇性必修2

第2課時共價鍵鍵能共價晶體［核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)］1.知道共價鍵鍵能、鍵長的概念，掌握共價鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化之間的關(guān)系，促進宏觀辨識與微觀探析學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。2.能辨識常見的共價晶體，理解晶體中微粒間相互作用對共價晶體性質(zhì)的影響，了解常見共價晶體的晶體結(jié)構(gòu)。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（1）概念：在101kPa、298K條件下，1mol氣態(tài)AB分子生成的過程中所的能量，稱為AB間共價鍵的鍵能。其單位為。

（2）應(yīng)用①判斷共價鍵的穩(wěn)定性當(dāng)兩個原子形成共價鍵時，原子軌道重疊的程度，共價鍵的鍵能越大，共價鍵越。

②判斷分子的穩(wěn)定性一般來說，結(jié)構(gòu)相似的分子，共價鍵的鍵能越大，分子越。

③利用鍵能計算反應(yīng)熱ΔH=的總鍵能-的總鍵能。

2.共價鍵的鍵長（1）概念：形成共價鍵的兩個原子核間的。因此決定共價鍵的鍵長，越小，共價鍵的鍵長越短。

（2）應(yīng)用：共價鍵的鍵長越短，往往鍵能越，這表明共價鍵越，反之亦然。

1.碳和硅的有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如表所示，簡要分析和解釋下列有關(guān)事實：化學(xué)鍵C—CC—HC—O鍵能/（kJ·mol-1）348413358化學(xué)鍵Si—SiSi—HSi—O鍵能/（kJ·mol-1）226323368（1）通常條件下，穩(wěn)定性：CH4（填“<”“>”或“=”）SiH4，原因是

。

（2）硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多，原因是

。

（3）SiH4的穩(wěn)定性較弱，Si更易生成氧化物，原因是

。

2.見課本學(xué)以致用第3題。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.下列分子中，最難分裂成原子的是（）A.HF B.HClC.HBr D.HI2.下表是從實驗中測得的不同物質(zhì)中的鍵長和鍵能數(shù)據(jù)：O—OOOO2O鍵長/（10-12m）149128121112鍵能/（kJ·mol-1）xya=494b=628其中x、y的鍵能數(shù)據(jù)尚未測定，但可根據(jù)規(guī)律推導(dǎo)鍵能大小的順序是b>a>y>x，該規(guī)律性是（）A.成鍵時，電子數(shù)越多，鍵能越大B.鍵長越短，鍵能越大C.成鍵所用的電子數(shù)越少，鍵能越小D.成鍵時電子對越偏移，鍵能越大3.某些化學(xué)鍵的鍵能（單位：kJ·mol-1）如表所示：化學(xué)鍵H—HCl—ClBr—BrI—IH—ClH—BrH—I鍵能436243193151431366298（1）1molH2在2molCl2中燃燒，放出熱量kJ。

（2）在一定條件下，1molH2與足量的Cl2、Br2、I2分別反應(yīng)，放出熱量由多到少的順序是（填字母）。

a.Cl2>Br2>I2 b.I2>Br2>Cl2c.Br2>I2>Cl2預(yù)測1molH2在足量F2中燃燒比在Cl2中燃燒放熱（填“多”或“少”）。

定性判斷鍵長的方法（1）根據(jù)原子半徑進行判斷。在其他條件相同時，成鍵原子的半徑越小，鍵長越短。（2）根據(jù)共用電子對數(shù)判斷。就相同的兩原子形成的共價鍵而言，當(dāng)兩個原子形成雙鍵或者三鍵時，由于原子軌道的重疊程度增大，原子之間的核間距減小，鍵長變短，故單鍵鍵長>雙鍵鍵長>三鍵鍵長。二、共價晶體1.共價晶體（1）概念晶體中所有原子通過結(jié)合，形成具有結(jié)構(gòu)的晶體。

（2）結(jié)構(gòu)（3）結(jié)構(gòu)特點①由于共價鍵的性和性，使每個中心原子周圍排列的原子數(shù)目是固定的。

②由于所有原子間均以共價鍵相結(jié)合，所以晶體中不存在單個。

2.共價晶體的性質(zhì)（1）特性由于共價晶體中原子間以較的共價鍵相結(jié)合，故共價晶體：①熔、沸點，②硬度，③一般不導(dǎo)電，④難溶于溶劑。

（2）影響共價晶體熔、沸點和硬度的因素對于結(jié)構(gòu)相似的共價晶體而言，共價鍵的鍵長越長，鍵能就，晶體的熔、沸點，硬度。

3.常見共價晶體的結(jié)構(gòu)（1）金剛石金剛石晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示。①在晶體中每個碳原子以對稱地與相鄰的4個碳原子結(jié)合，形成結(jié)構(gòu)，這些正四面體向空間發(fā)展，構(gòu)成彼此聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)。

②晶體中相鄰碳碳鍵的夾角為109°28'。③最小環(huán)上有個碳原子，晶體中C原子個數(shù)與C—C鍵個數(shù)之比為。

④每個金剛石晶胞中含有個碳原子。

⑤晶胞邊長a與碳原子半徑r的關(guān)系。

（2）晶體硅若以硅原子代替金剛石晶體結(jié)構(gòu)中的碳原子，便可得到晶體硅的結(jié)構(gòu)，晶體硅中的硅原子，與其他4個硅原子以共價鍵結(jié)合。不同的是Si—Si鍵鍵長>C—C鍵鍵長。（3）二氧化硅晶體二氧化硅晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示。①每個硅原子都以個共價單鍵與個氧原子結(jié)合，每個氧原子與個硅原子結(jié)合，向空間擴展，構(gòu)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

②晶體中最小的環(huán)為個硅原子、個氧原子組成的元環(huán)。晶體中硅、氧原子個數(shù)比為，Si原子與Si—O鍵的個數(shù)比為。

③每個二氧化硅晶胞中含有個硅原子和個氧原子。

1.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（）共價晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/℃390030002600171014151211摩氏硬度1099776.0①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)成共價晶體的原子半徑越大，晶體的硬度越大④構(gòu)成共價晶體的原子半徑越小，晶體的硬度越大A.①② B.③④C.①③ D.②④2.下列事實能說明剛玉（Al2O3）是一種共價晶體的是（）①Al2O3是兩性氧化物②硬度很大③它的熔點為2045℃④幾乎不溶于水⑤自然界中的剛玉有紅寶石和藍(lán)寶石A.①②③ B.②③④ C.④⑤ D.②⑤3.下列屬于共價晶體的化合物的是（）A.晶體硅 B.H3PO4C.金剛石 D.SiO24.二氧化硅晶體是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列關(guān)于二氧化硅晶體的說法不正確的是（）A.晶體中每個硅原子與4個氧原子相連B.晶體中硅、氧原子個數(shù)比為1∶2C.晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為8D.晶體中硅、氧原子最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu)5.碳化硅的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅類似。碳化硅晶體中硅原子與Si—C鍵的數(shù)目之比為（）A.1∶4 B.1∶3C.1∶2 D.1∶16.鐵氮化合物是磁性材料領(lǐng)域研究中的熱點課題之一。晶體中鐵的堆積方式為面心立方堆積，氮原子位于體心，沿z軸投影如圖所示，已知阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，F(xiàn)e（Ⅰ）、Fe（Ⅱ）原子最近距離為apm。（1）結(jié)構(gòu)中原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)A為（0，0，0），氮原子為（12，12，12（2）計算該晶體密度為

g·cm-3。晶胞結(jié)構(gòu)投影圖通過三維投影圖可以確定晶胞中各原子在晶胞中的位置，進一步可確定各原子的原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。?？碱}型如下：（1）知道投影圖，確定各原子在晶胞中的位置。（2）知道晶胞，推斷從不同視角得到的投影圖。熟練掌握各典型晶胞的結(jié)構(gòu)特點及良好的空間想象能力是解題的關(guān)鍵。（3）晶胞中不同位置的原子沿z軸投影的規(guī)律。①頂點投在正方形或長方形的頂點；②與z軸垂直面的面心投在正方形或長方形的中心；與z軸平行面的面心投在正方形或長方形的邊的中心。③正四面體空隙上的點投在對角線的14或3④與z軸平行棱上的棱心投在正方形或長方形的頂點；與z軸垂直棱上的棱心投在正方形或長方形的邊的中心。⑤體心投在正方形或長方形的中心。答案精析一、1.（1）1mol氣態(tài)A原子和1mol氣態(tài)B原子吸收kJ·mol-1（2）①越大穩(wěn)定②穩(wěn)定③反應(yīng)物生成物2.（1）平均間距原子半徑原子半徑（2）大穩(wěn)定思考交流1.（1）>C—H鍵的鍵能大于Si—H鍵的鍵能，所以CH4比SiH4穩(wěn)定（2）C—C鍵和C—H鍵的鍵能比Si—H鍵和Si—Si鍵的鍵能都大，因此烷烴比較穩(wěn)定，而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低，易斷裂，導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成（3）Si—H的鍵能小于Si—O鍵，所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強的Si—O鍵2.Cl—Cl鍵的鍵能是243kJ·mol-1。ν=E?=≈6.09×1014s-1，λ=cν=3×108應(yīng)用體驗1.A［一般來說，原子半徑越小，其原子形成的共價鍵鍵長越短，鍵能越大，就越難斷鍵。原子半徑：F<Cl<Br<I，所以鍵長：HF<HCl<HBr<HI，鍵能：E（H—F）>E（H—Cl）>E（H—Br）>E（H—I），即HF最難分裂成原子。］2.B［觀察表中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，測定的化學(xué)鍵都是O—O鍵，因此不存在成鍵時電子數(shù)多少的問題，也不存在電子對偏移的問題，但是O2與O2+比較，鍵能大的對應(yīng)的鍵長短，據(jù)此分析O22?的鍵長比O2?的鍵長長，所以O(shè)22?中O—O鍵的鍵能比O2?的小。若按照此規(guī)律，鍵長由短到長的順序為O2+<O2<O2?3.（1）183（2）a多解析（1）根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)可得，H2（g）+Cl2（g）2HCl（g）ΔH=436kJ·mol-1+243kJ·mol-1-431kJ·mol-1×2=-183kJ·mol-1，1molH2在2molCl2中燃燒，參加反應(yīng)的H2和Cl2都是1mol，生成2molHCl，故放出的熱量為183kJ。（2）由表中數(shù)據(jù)計算知1molH2在Cl2中燃燒放熱最多，在I2中燃燒放熱最少；由以上結(jié)果分析，生成物越穩(wěn)定，放出熱量越多。因穩(wěn)定性：HF>HCl，故1molH2在足量F2中燃燒比在Cl2中燃燒放熱多。二、1.（1）共價鍵空間網(wǎng)狀（2）原子共價鍵（3）①飽和方向②分子2.（1）強很高大（2）越小越低越小3.（1）①4個共價單鍵正四面體空間網(wǎng)狀③61∶2④8⑤2r=34（3）①442②66121∶21∶4③816應(yīng)用體驗1.D［共價晶體的熔、沸點和硬度等物理性質(zhì)取決于晶體內(nèi)的共價鍵，構(gòu)成共價晶體的原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，對應(yīng)共價晶體的熔、沸點越高，硬度越大。］2.B［①指的是Al2O3的分類，⑤指的是剛玉的種類，這兩項都無法說明Al2O3是一種共價晶體。］3.D［晶體硅是單質(zhì)，A錯誤；H3PO4不是共價晶體，B錯誤；金剛石是單質(zhì)，C錯誤；SiO2是共價晶體，且屬于化合物，D正確。］4.C［由二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)圖可知，每個硅原子形成4個氧原子，每個氧原子連有2個硅原子，硅原子、氧原子個數(shù)比為1∶2，晶體中最小環(huán)上含有6個硅原子和6個氧原子，最小環(huán)上的原子總數(shù)為12；晶體中每個硅原子形成四對共用電子對，每個氧原子形成兩對共用電子對，二者都滿足最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。］5.A［SiC屬于共價晶體，晶體中每個Si原子形成4個Si—C鍵，故Si和Si—C鍵數(shù)目之比為1∶4。］6.（1）（1，12，12解析（1）晶體中鐵的堆積方式為面心立方堆積，氮原子位于體心，鐵位于面心和頂點。Fe（Ⅰ）