高中化學(xué) 33_2 共價鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱 原子晶體課件 蘇教版選修3

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1、 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo) 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo)一、共價鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱1.共價鍵的鍵能(1)共價鍵鍵能的概念:人們把在101 kPa、298 K條件下,1 mol氣態(tài)AB分子生成氣態(tài)A原子和B原子的過程中所吸收的能量,稱為AB間共價鍵的鍵能。其單位為kJmol-1。 (2)共價鍵鍵能的意義:共價鍵的鍵能表示共價鍵的強(qiáng)弱程度。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo)(3)共價鍵鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系:化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是反應(yīng)物分子中舊化學(xué)鍵斷裂和生成物分子中新化學(xué)鍵形成的過程?；瘜W(xué)反應(yīng)過程中,舊鍵斷裂所吸收的總能量大于新鍵形成所放出的總能量,反應(yīng)為吸熱反應(yīng),反之為放熱反應(yīng)。所以,反應(yīng)物和生成物中化學(xué)鍵的強(qiáng)弱直接決定著化學(xué)反應(yīng)

2、過程中的能量變化。由于放熱反應(yīng)體系的能量降低,故規(guī)定H為“-”; 吸熱反應(yīng)體系的能量升高,故規(guī)定H為“+”。由鍵能求反應(yīng)熱的公式為H=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和。(4)共價鍵的鍵能的應(yīng)用:利用鍵能的數(shù)據(jù)解釋分子的熱穩(wěn)定性。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo)2.共價鍵的鍵長(1)共價鍵的鍵長的概念:形成共價鍵的兩原子核間的平均間距(核間距)叫鍵長。(2)共價鍵的鍵長表示的意義:共價鍵的鍵長越短,往往鍵能越大,表明共價鍵越牢固。鍵長是衡量共價鍵穩(wěn)定性的重要參數(shù)之一。預(yù)習(xí)交流1試根據(jù)教材P49表3-5中數(shù)據(jù)分析鹵素單質(zhì)(Cl2、Br2、I2)的穩(wěn)定性。請你計算1 mol H 2和1 mol Cl2完全反應(yīng)生

3、成2 mol HCl的反應(yīng)熱。答案:鹵素單質(zhì)分子中均為共價單鍵,按Cl2、Br2、I2鍵能逐漸減小,鍵長逐漸增大,所以Cl2、Br2、I2的穩(wěn)定性逐漸減弱。H=E(H2)+E(Cl2)-2E(HCl)=436 kJmol-1+243 kJmol-1-2431 kJmol-1=-183 kJmol-1。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo)二、原子晶體1.原子晶體的概念:相鄰原子之間以共價鍵相結(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。原子晶體的構(gòu)成微粒是原子,微粒間的作用力是共價鍵。常見的原子晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼、金剛砂、二氧化硅等。2.典型的原子晶體金剛石:在金剛石晶體里,每個碳原子都被相鄰的

4、4個碳原子包圍,以共價鍵與4個碳原子結(jié)合,形成正四面體,被包圍的碳原子處于正四面體的體心。這些正四面體結(jié)構(gòu)向空間發(fā)展,構(gòu)成一個堅實(shí)的、彼此連接的空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)晶體。金剛石晶體中所有CC鍵鍵長相等,鍵角相等(均為10928);晶體中最小碳環(huán)由6個C組成且六者不在同一平面內(nèi);晶體中每個碳原子參與 了4個鍵的形成,而在每個鍵中的貢獻(xiàn)只有一半,故碳原子個數(shù)與鍵數(shù)之比為1 2。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)引導(dǎo)3.原子晶體的物理性質(zhì):原子晶體中,原子間以較強(qiáng)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,需要很多能量。因此,原子晶體一般都具有很高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。硬度大,難溶于水,固體時一般不導(dǎo)電。對結(jié)構(gòu)相似的原子晶體

5、來說,原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,晶體的熔點(diǎn)就越高。預(yù)習(xí)交流2“具有共價鍵的晶體叫做原子晶體”這種說法對嗎?為什么?答案:不對。如HCl、H 2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共價鍵,而它們都不是原子晶體;如金剛石、晶體Si、SiC、SiO2中都只有共價鍵,它們都是原子晶體,像這樣所有原子間都是通過共價鍵相結(jié)合形成的晶體才是原子晶體。 問題導(dǎo)學(xué)即時檢測1 2(1)HH鍵的鍵能為什么比ClCl鍵的鍵能大?(2)已知H 2O在2 000 時有5%的分子分解,而CH4在1 000 時可完全分解為C和H2,試解釋其中的原因。(3)試解釋氮?dú)鉃槭裁茨茉诳諝庵蟹€(wěn)定存在。 問題導(dǎo)學(xué)即時檢測1 2

6、解析:本題可以從鍵能、鍵長與分子穩(wěn)定性關(guān)系分析解決。共價鍵的鍵長越短,往往鍵能越大,共價鍵越穩(wěn)定。(1)因?yàn)樵影霃絩(H)Br2I2B.I2Br2Cl2預(yù)測1 mol H2在足量F2中燃燒比在Cl2中放熱(填“多”或“少”)。 21遷移與應(yīng)用 問題導(dǎo)學(xué)即時檢測2答案:(1)183(2)A多1(1)一般地,形成的共價鍵的鍵能越大,鍵長越短,共價鍵越穩(wěn)定,含有該鍵的分子越穩(wěn)定,其化學(xué)性質(zhì)越穩(wěn)定。(2)化學(xué)反應(yīng)中能量變化=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和,即 H=E反應(yīng)物-E生成物。 問題導(dǎo)學(xué)即時檢測1 22.原子晶體活動與探究晶體硅(Si)和金剛砂(SiC)都是與金剛石相似的原子晶體,請根據(jù)下表中

7、的數(shù)據(jù),分析其熔點(diǎn)、硬度的大小與其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。 問題導(dǎo)學(xué)即時檢測1 2解析:在原子晶體里,所有原子都以共價鍵相互結(jié)合,整塊晶體是一個空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所以,影響原子晶體的熔點(diǎn)、硬度的主要因素就是共價鍵的鍵能大小,鍵能越大,原子晶體的熔點(diǎn)、硬度越高,而共價鍵的鍵能又與鍵長相關(guān),一般來說,鍵長越短,鍵能越大;鍵長越長,鍵能越小答案:鍵長越短,鍵能越大,熔點(diǎn)越高,硬度越大;反之,鍵長越長,鍵能越小,熔點(diǎn)越低,硬度越小。 問題導(dǎo)學(xué)即時檢測1 2思考與交流怎樣從原子結(jié)構(gòu)的角度理解金剛石、硅、鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降?答案:從碳到鍺,核電荷數(shù)增大,電子層數(shù)增多,原子半徑依次增大,CC鍵、SiSi鍵、Ge

8、Ge鍵的鍵長依次增大。鍵長越短,共價鍵越牢固,熔化時破壞的是共價鍵,鍵的穩(wěn)定性是CC鍵SiSi鍵GeGe鍵,所以,金剛石、硅、鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降。 問題導(dǎo)學(xué)即時檢測1 2原子晶體物理性質(zhì)的差異主要是由共價鍵鍵能的不同造成的,鍵能越大,熔、沸點(diǎn)越高,硬度越大。而鍵能又與鍵長有關(guān),鍵長可由成鍵原子半徑的相對大小得出。一般來說,成鍵原子的半徑之和越大,鍵長越長,鍵能越小。 問題導(dǎo)學(xué)即時檢測1 2 3 4 51.下列說法中正確的是() A.分子中鍵能越大,鍵長越長,則分子越穩(wěn)定B.元素周期表中的A族和A族元素的原子間可能形成共價鍵C.水分子可表示為HOH,分子中鍵角為109.5D.HO鍵鍵能為46

9、3 kJmol-1,即18 g H2O分解成H2和O2時,消耗能量為2463 kJ 問題導(dǎo)學(xué)即時檢測1 2 3 4 5解析:鍵能越大,鍵長越短,分子越穩(wěn)定,A項錯誤;兩元素電負(fù)性差小于1.7時可形成共價鍵,B項正確;水分子的鍵角是104.5,C項錯誤;D項中HO鍵鍵能為463 kJmol-1,指的是氣態(tài)基態(tài)氫原子和氧原子形成1 mol HO鍵時釋放的最低能量,則拆開1 mol HO鍵形成氣態(tài)氫原子和氧原子所需吸收的能量也為463 kJ,18 g H2O即1 mol H2O中含2 mol HO鍵,斷開時需吸收2463 kJ的能量形成氣態(tài)氫原子和氧原子,再進(jìn)一步形成H2和O2時,還需釋放出一部分能

10、量,故D項錯誤。答案: B 問題導(dǎo)學(xué)即時檢測1 2 3 4 52.在30 g SiO2晶體中,含有SiO鍵的物質(zhì)的量為()A.1 mol B.1.5 molC.2 mol D.2.5 mol解析:1 mol SiO2中含4 mol SiO鍵,30 g SiO2是0.5 mol,含有SiO鍵的物質(zhì)的量為2 mol。答案:C 問題導(dǎo)學(xué)即時檢測1 2 3 4 53.下列說法不正確的是() A.鍵能越大,表示化學(xué)鍵越牢固,越難以斷裂B.成鍵的兩原子核越近,鍵長越短,化學(xué)鍵越牢固,性質(zhì)越穩(wěn)定C.鍵角是描述分子立體結(jié)構(gòu)的重要參數(shù),其大小與鍵長、鍵能的大小無關(guān)D.鍵能、鍵長只能定性分析化學(xué)鍵的強(qiáng)弱解析:A項

11、正確,鍵能用于衡量共價鍵的強(qiáng)弱;B項正確,鍵長基本含義就是成鍵兩原子的核間距;C項正確,鍵角決定分子立體空間結(jié)構(gòu),鍵長、鍵能決定共價鍵的強(qiáng)弱;D項錯誤,鍵能、鍵長這兩個物理量的引入就是為了定量衡量共價鍵的強(qiáng)弱。答案 :D 問題導(dǎo)學(xué)即時檢測1 2 3 4 54.碳化硅(SiC)晶體有類似金剛石的結(jié)構(gòu)。其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它與晶體硅和金剛石相比較,正確的是()A.熔點(diǎn)從高到低的順序:碳化硅金剛石晶體硅B.熔點(diǎn)從高到低的順序:金剛石晶體硅碳化硅C.三種晶體中的基本單元都是正四面體結(jié)構(gòu)D.三種晶體都是原子晶體且均為電的絕緣體解析:依題意,金剛石、碳化硅和晶體硅都是原子晶體,且都應(yīng)有類似金

12、剛石的正四面體結(jié)構(gòu)單元。因鍵長由長到短的順序是SiSiSiCCC(這可由原子半徑來推斷),則鍵能為CCSiCSiSi,所以破壞這些鍵時所需能量依次降低,從而熔點(diǎn)依次降低。上述三種原子晶體中晶體硅是半導(dǎo)體,具有一定的導(dǎo)電性。 答案: C 問題導(dǎo)學(xué)即時檢測1 2 3 4 5 問題導(dǎo)學(xué)即時檢測1 2 3 4 5 (2)二氧化硅晶體中存在的作用有。 A.共價鍵B.離子鍵C.配位鍵D.范德華力E.氫鍵(3)美國LawreceLiremore國家實(shí)驗(yàn)室的V.Lota.C.S.Yoo和Cynn成功地在高壓下將CO2轉(zhuǎn)化為具有類似SiO2結(jié)構(gòu)的原子晶體,下列關(guān)于CO2的原子晶體說法正確的是()A.CO2的原子

13、晶體和分子晶體互為同素異形體B.在一定條件下,CO2原子晶體轉(zhuǎn)化為分子晶體是物理變化C.CO 2的原子晶體和CO2的分子晶體具有相同的物理性質(zhì)D.在CO2的原子晶體中,每個C原子結(jié)合4個O原子,每個O原子結(jié)合兩個C原子 問題導(dǎo)學(xué)即時檢測1 2 3 4 5 解析:(1)二氧化硅晶體中最小環(huán)上有6個硅原子和6個氧原子,并形成以硅原子為中心、氧原子(或硅原子)為頂點(diǎn)的正四面體結(jié)構(gòu)。(2)原子晶體中只存在共價鍵,且SiO鍵為極性鍵,不是配位鍵。(3)同素異形體的研究對象是單質(zhì);CO2的晶體類型發(fā)生轉(zhuǎn)變已生成了新物質(zhì),故為化學(xué)變化;CO2的不同晶體具有不同的物理性質(zhì);CO2的原子晶體類似于SiO2晶體,每個C原子結(jié)合4個O原子,每個O原子結(jié)合2個C原子。答案:(1)12SiO(或Si)答案:(1)12SiO(或Si)(2)A (3)D