2018-2019学年高中化学 专题3 微粒间作用力与物质性质 第三单元 第2课时 共价键的键能与化学反应的反应热 原子晶体课件 苏教版选修3.ppt

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第2课时共价键的键能与化学反 应的反应热原子晶体,专题3第三单元 共价键 原子晶体,1.掌握共价键的键能与键长的概念以及它们之间的关系。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的能量变化之间的关系。 3.掌握原子晶体的概念及原子晶体的结构与物理性质特点。,目标导航,基础知识导学,重点难点探究,随堂达标检测,栏目索引,一、共价键的键能与化学反应的反应热,基础知识导学,答案,1.共价键的键能 共价键的键能是在101 kPa、298 K条件下, 的过程中所 的能量,称为AB间共价键的键能。其单位为 。如断开1 mol HH键吸收的能量为436.0 kJ,即HH键的键能为 。键能越大,形成化学键时放出的能量 ,意味着化学键越 ,越不容易被 。,1 mol气态AB分子生成气态,A原子和B原子,吸收,kJmol1,436.0 kJmol1,越多,稳定,破坏,2.键长 叫做该共价键的键长。一般而言,化学键的键长越短,键能越 ,化学键越 ,键越 。当两个原子形成共价键时,原子轨道发生重叠,重叠程度越大,键长越短,键能越 。 3.键能与化学反应过程中的能量关系 (1)化学反应的实质是 断裂和 形成的过程。 (2)旧化学键断裂 能量,新化学键形成 能量。 化学反应过程中,旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量,反应为 反应,否则,反应为 反应。反应热(H)反应物总键能生成物总键能。 (3)反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程中的 变化。,答案,两个成键原子的原子核间的距离,大,强,牢固,大,旧化学键,新化学键,吸收,放出,吸热,放热,能量,答案,议一议 1.根据下表中的HX键的键能回答下列问题:,(1)若使2 mol HCl键断裂为气态原子,则发生的能量变化是 。 (2)表中共价键最难断裂的是 ,最易断裂的是 。,吸收862 kJ,的能量,HF,HI,答案,(3)由表中键能数据的大小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HF分子很稳定,最难分解,HI分子最不稳定,易分解,答案,2.下列三种分子中:H2、Cl2、Br2,共价键的键长最长的是 ,键能最大的是 。 3.已知HH、ClCl、HCl键的键能分别为436 kJmol1、243 kJmol1、431 kJmol1。试通过键能数据估算H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)反应的反应热是多少? 答案HE(反应物键能之和)E(生成物键能之和)(4362432431) kJmol1183 kJmol1。,1.原子晶体的概念 相邻原子间以 相互结合形成的晶体叫做原子晶体。 2.原子晶体中存在的微粒 原子晶体中存在的微粒为 ;微粒间的相互作用为 。 3.典型的原子晶体金刚石 在金刚石晶体中,每个碳原子被周围 个碳原子包围,以共价键跟 个碳原子结合形成 ,其CCC夹角为109.5。 金刚石晶体中C原子个数与CC键数之比为1 12。金刚石结构中最小的环中,有 个C原子,金刚石晶胞中含 个C原子。,二、原子晶体,答案,6,8,共价键,原子,共价键,4,4,4个共价单键,相关视频,答案,4.原子晶体的物理性质 熔点 ,硬度 , 导电, 溶于一般溶剂。 5.常见的原子晶体 (1)某些非金属单质,如晶体硼(B)、晶体 ( )和 等。 (2)某些非金属化合物,如 ( )、 ( )、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。,高,大,不,难,硅,Si,金刚石,金刚砂,SiC,二氧化硅,SiO2,答案,议一议 1.原子晶体的物理性质有哪些? 答案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。,2.氮化碳晶体是新发现的一种高硬度材料,该晶体类型应该是 晶体。试根据物质结构知识推测氮化碳晶体与金刚石比较,硬度更大的应该是 _晶体,熔点较低的应是 _ 晶体。,返回,解析答案,解析根据氮化碳为高硬度材料且都由非金属元素组成,推断该晶体应为原子晶体。又因为N原子半径小于C原子半径,所以CN键比CC键更强,硬度更大的应该是氮化碳,熔点较低的是金刚石。,原子,氮化碳,金刚石,一、键长、键能与反应热,重点难点探究,1.键能的应用 (1)表示共价键的强弱 键能越大,断开化学键时需要的能量越多,化学键越稳定。 (2)判断分子的稳定性 结构相似的分子中,共价键的键能越大,分子越稳定。 (3)判断化学反应的能量变化 在化学反应中,旧化学键断裂吸收能量,新化学键的形成释放能量,因此反应焓变与键能的关系为H反应物键能总和生成物键能总和,H0时,为吸热反应。,2.键长的应用 (1)一般键长越短,键能越大,共价键越稳定,分子越稳定。 (2)键长的比较方法 根据原子半径比较,同类型的共价键,成键原子的原子半径越小,键长越短。 根据共用电子对数比较,相同的两个原子间形成共价键时,单键键长双键键长叁键键长。,3.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,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。,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。,例1碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:,回答下列问题: (1)通常条件下,比较CH4和SiH4的稳定性强弱: 。,解析答案,解析因为CH键的键能大于SiH键的键能,所以CH4比SiH4稳定。,CH4比SiH4稳定,解析答案,(2)硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是_ _。,解析CC键和CH 键的键能比SiSi键和SiH键都大,因此烷烃比较稳定,而硅烷中SiSi键和SiH键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成。,CC键和CH键较强,所形成的烷烃稳定,而硅烷中SiSi键和SiH键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成,解析答案,(3)Si与C相比更易生成氧化物,原因是_ _。,解析CH键的键能大于CO键,CH键比CO键稳定,而SiH键的键能却远小于SiO键,所以SiH键不稳定而倾向于形成稳定性更强的SiO键。,CH键的键能大于CO键,CH键比CO键稳定,而SiH键的键能却远小于SiO键,所以SiH键不稳定而倾向于形成稳定性更强的SiO键,键能和键长决定分子的稳定性,许多物质的化学性质与键能有关,例如N2、SiO2等的化学性质不活泼就与键能的大小有关。,变式训练1 某些化学键的键能如下表所示(kJmol1):,根据表中数据回答下列问题: (1)下列物质本身具有的能量最低的是 (填字母序号,下同)。 A.H2 B.Cl2 C.Br2 D.I2 (2)下列氢化物中,最稳定的是 。 A.HF B.HCl C.HBr D.HI,解析答案,解析能量越低越稳定,破坏其中的化学键需要的能量就越多,形成其中的键时放出的能量也越多。 答案(1)A (2)A,解析答案,(3)X2H2=2HX(X代表F、Cl、Br、I,下同)的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。,放热,(4)1 mol Cl2在一定条件下与等物质的量的H2反应,放出的热量是 kJ。 相同条件下,X2分别与H2反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出的热量最多的是 。,183,F2,解析H反应物的总键能生成物的总键能。,化学反应的焓变反应物的总键能生成物的总键能,计算反应热时,要准确计算出每摩尔物质所含有的各共价键的数目。,二、典型的原子晶体,金刚石(晶体硅)、二氧化硅、碳化硅的晶胞,1.金刚石(晶体硅) 金刚石(晶体硅)晶胞的每个顶点和面心均有1个C(Si)原子,晶胞内部有4个C(Si)原子,每个金刚石(晶体硅)晶胞中含有 个C(Si)原子。,答案,8,2.二氧化硅晶胞 SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每两个Si原子中间插入一个O原子,参照金刚石晶胞模型,在SiO2晶胞中有 个Si原子位于立方晶胞的顶点,有 个Si原子位于立方晶胞的面心,还有 个Si原子与 个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体,均匀排列于晶胞内。每个SiO2晶胞中含有_个Si原子和 个O原子。,答案,8,6,4,16,8,16,3.碳化硅晶胞 (1)每个硅(碳)原子与周围紧邻的 个碳(硅)原子以共价键结合成_结构,向空间伸展形成空间网状结构。 (2)最小碳环由 个原子组成且不在同一平面内,其中包括 个C原子和_个Si原子。 (3)每个SiC晶胞中含有 个C原子和 个Si原子。,答案,4,正四面体,6,3,3,4,4,解析答案,例2碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似,碳化硅硬度仅次于金刚石,立方氮化硼硬度与金刚石相当,其晶胞结构如图所示。,请回答下列问题: (1)每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有 个;设晶胞边长为a cm,密度为b gcm3,则阿伏加德罗常数可表示为 (用含a、b的式子表示)。,解析答案,(2)立方氮化硼晶胞中有 个硼原子, 个氮原子,若晶胞的边长为a cm,则立方氮化硼的密度表达式为 gcm3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。,4,4,变式训练2关于SiO2晶体的叙述正确的是() A.60 g SiO2晶体中含有NA个分子(NA表示阿伏加德罗常数的数值) B.60 g SiO2晶体中,含有2NA个SiO键 C.SiO2晶体中与同一Si原子相连的4个O原子处于同一四面体的4个顶点 D.SiO2晶体中,1个Si原子和2个O原子形成2个共价键,解析答案,解析SiO2晶体为原子晶体,晶体中不存在单个分子,A不正确; 1 mol SiO2晶体含有SiO键4 mol,B不正确; SiO2晶体中,与每个Si原子相连的4个O构成正四面体结构,O原子位于顶点,Si原子位于四面体的中心,C正确; SiO2晶体中,1个Si原子和4个O原子形成4个共价键,D不正确。 答案C,返回,1.下列说法不正确的是( ) A.键能越小,表示化学键越牢固,越难以断裂 B.成键的两原子核越近,键长越短,化学键越牢固,性质越稳定 C.破坏化学键时消耗能量,而形成化学键时释放能量 D.键能、键长只能定性地分析化学键的强弱,A,随堂达标检测,解析答案,解析键能越大,断开该键所需的能量越多,化学键越牢固,性质越稳定,故A项错误。,1,2,3,4,5,6,2.某原子晶体A,其空间结构中的一部分如图所示,A与某物质B反应生成C,其实质是在每个AA键中插入一个B原子,则C的化学式为(),C,答案,A.AB B.A5B4 C.AB2 D.A2B5,1,2,3,4,5,6,3.下列分子中最难断裂成原子的是( ) A.HF B.HCl C.HBr D.HI,A,解析答案,解析因为原子半径IBrClF,电负性FClBrI,所以它们与H原子形成的氢化物分子的键能E(HF)E(HCl)E(HBr)E(HI)。键能越大,化合物越难断裂成原子。,1,2,3,4,5,6,4.已知C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度,且原子间均以单键结合。下列关于晶体的说法正确的是() A.C3N4晶体是离子晶体 B.C3N4晶体中,CN键的键长比金刚石中CC键的键长要长 C.C3N4晶体中微粒间通过离子键结合 D.C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子,而每个氮原子连接3个碳原子,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析C3N4晶体原子间均以单键结合,则原子间为共价键,且硬度比金刚石大,所以C3N4晶体是原子晶体,A、C错; 因为氮原子比碳原子半径小,所以CN键比CC键的键长要短,B错误; 因为碳原子最外层有4个孤电子对,易形成4个共价键,氮原子最外层有3个孤电子对,易形成3个共价键,所以C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子,而每个氮原子连接3个碳原子,D正确。 答案D,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,5.金刚石具有硬度大、熔点高等特点,大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示。下列判断正确的是(),解析答案,6,A.金刚石中CC键的键角均为109.5,所以金刚石和CH4的晶体类型相同 B.金刚石熔点高与CC键的键能无关 C.金刚石中碳原子个数与CC键个数之比为12 D.金刚石熔点高,所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却,1,2,3,4,5,解析选项A,金刚石是原子晶体,CH4是分子晶体,二者的晶体类型不同; 选项B,金刚石熔化过程中CC键断裂,因CC键的键能大,断裂时需要的能量多,故金刚石熔点很高; 选项C,金刚石中每个C参与了4个CC键的形成,而每个C对每条键的贡献只有一半,故C原子个数与CC键个数之比为(4 )412; 选项D,金刚石熔点高,但在打孔过程中会产生极高的温度,如不浇水冷却钻头,会导致钻头熔化。 答案C,6,6.单质硼有无定形和晶体两种,参考下表数据,回答下列问题:,答案,1,2,3,4,5,6,(1)晶体硼的晶体类型属于 晶体,理由是_ _ 。,原子,晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间,而金刚石和晶体硅均为原子晶体,B与C相邻且与Si处于对角线位置,也应为原子晶体,返回,(2)已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图),其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点,每个顶点上各有1个B原子。通过观察图形及推算,此晶体结构单元由 个B原子组成。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析每个三角形的顶点被5个三角形所共有,所以,此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5,每个三角形中有3个这样的点,且晶体B中有20个这样的三角形,因此,晶体B中这样的顶点(B原子)有3/52012个。,12,
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