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目标导航预习引导 目标导航预习引导一、共价键的键能与化学反应的反应热1.共价键的键能(1)共价键键能的概念:人们把在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。其单位为kJmol-1。 (2)共价键键能的意义:共价键的键能表示共价键的强弱程度。 目标导航预习引导(3)共价键键能与反应热的关系:化学反应的实质是反应物分子中旧化学键断裂和生成物分子中新化学键形成的过程。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,反应为吸热反应,反之为放热反应。所以,反应物和生成物中化学键的强弱直接决定着化学反应过程中的能量变化。由于放热反应体系的能量降低,故规定H为“-”; 吸热反应体系的能量升高,故规定H为“+”。由键能求反应热的公式为H=反应物的键能总和-生成物的键能总和。(4)共价键的键能的应用:利用键能的数据解释分子的热稳定性。 目标导航预习引导2.共价键的键长(1)共价键的键长的概念:形成共价键的两原子核间的平均间距(核间距)叫键长。(2)共价键的键长表示的意义:共价键的键长越短,往往键能越大,表明共价键越牢固。键长是衡量共价键稳定性的重要参数之一。预习交流1试根据教材P49表3-5中数据分析卤素单质(Cl2、Br2、I2)的稳定性。请你计算1 mol H 2和1 mol Cl2完全反应生成2 mol HCl的反应热。答案:卤素单质分子中均为共价单键,按Cl2、Br2、I2键能逐渐减小,键长逐渐增大,所以Cl2、Br2、I2的稳定性逐渐减弱。H=E(H2)+E(Cl2)-2E(HCl)=436 kJmol-1+243 kJmol-1-2431 kJmol-1=-183 kJmol-1。 目标导航预习引导二、原子晶体1.原子晶体的概念:相邻原子之间以共价键相结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体,称为原子晶体。原子晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用力是共价键。常见的原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼、金刚砂、二氧化硅等。2.典型的原子晶体金刚石:在金刚石晶体里,每个碳原子都被相邻的4个碳原子包围,以共价键与4个碳原子结合,形成正四面体,被包围的碳原子处于正四面体的体心。这些正四面体结构向空间发展,构成一个坚实的、彼此连接的空间立体网状结构晶体。金刚石晶体中所有CC键键长相等,键角相等(均为10928);晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内;晶体中每个碳原子参与 了4个键的形成,而在每个键中的贡献只有一半,故碳原子个数与键数之比为1 2。 目标导航预习引导3.原子晶体的物理性质:原子晶体中,原子间以较强的共价键相结合,要使物质熔化和汽化就要克服共价键,需要很多能量。因此,原子晶体一般都具有很高的熔点和沸点。硬度大,难溶于水,固体时一般不导电。对结构相似的原子晶体来说,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的熔点就越高。预习交流2“具有共价键的晶体叫做原子晶体”这种说法对吗?为什么?答案:不对。如HCl、H 2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共价键,而它们都不是原子晶体;如金刚石、晶体Si、SiC、SiO2中都只有共价键,它们都是原子晶体,像这样所有原子间都是通过共价键相结合形成的晶体才是原子晶体。 问题导学即时检测1 2(1)HH键的键能为什么比ClCl键的键能大?(2)已知H 2O在2 000 时有5%的分子分解,而CH4在1 000 时可完全分解为C和H2,试解释其中的原因。(3)试解释氮气为什么能在空气中稳定存在。 问题导学即时检测1 2解析:本题可以从键能、键长与分子稳定性关系分析解决。共价键的键长越短,往往键能越大,共价键越稳定。(1)因为原子半径r(H)Br2I2B.I2Br2Cl2预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中放热(填“多”或“少”)。 21迁移与应用 问题导学即时检测2答案:(1)183(2)A多1(1)一般地,形成的共价键的键能越大,键长越短,共价键越稳定,含有该键的分子越稳定,其化学性质越稳定。(2)化学反应中能量变化=反应物键能总和-生成物键能总和,即 H=E反应物-E生成物。 问题导学即时检测1 22.原子晶体活动与探究晶体硅(Si)和金刚砂(SiC)都是与金刚石相似的原子晶体,请根据下表中的数据,分析其熔点、硬度的大小与其结构之间的关系。 问题导学即时检测1 2解析:在原子晶体里,所有原子都以共价键相互结合,整块晶体是一个空间立体网状结构。所以,影响原子晶体的熔点、硬度的主要因素就是共价键的键能大小,键能越大,原子晶体的熔点、硬度越高,而共价键的键能又与键长相关,一般来说,键长越短,键能越大;键长越长,键能越小答案:键长越短,键能越大,熔点越高,硬度越大;反之,键长越长,键能越小,熔点越低,硬度越小。 问题导学即时检测1 2思考与交流怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次下降?答案:从碳到锗,核电荷数增大,电子层数增多,原子半径依次增大,CC键、SiSi键、GeGe键的键长依次增大。键长越短,共价键越牢固,熔化时破坏的是共价键,键的稳定性是CC键SiSi键GeGe键,所以,金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次下降。 问题导学即时检测1 2原子晶体物理性质的差异主要是由共价键键能的不同造成的,键能越大,熔、沸点越高,硬度越大。而键能又与键长有关,键长可由成键原子半径的相对大小得出。一般来说,成键原子的半径之和越大,键长越长,键能越小。 问题导学即时检测1 2 3 4 51.下列说法中正确的是() A.分子中键能越大,键长越长,则分子越稳定B.元素周期表中的A族和A族元素的原子间可能形成共价键C.水分子可表示为HOH,分子中键角为109.5D.HO键键能为463 kJmol-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗能量为2463 kJ 问题导学即时检测1 2 3 4 5解析:键能越大,键长越短,分子越稳定,A项错误;两元素电负性差小于1.7时可形成共价键,B项正确;水分子的键角是104.5,C项错误;D项中HO键键能为463 kJmol-1,指的是气态基态氢原子和氧原子形成1 mol HO键时释放的最低能量,则拆开1 mol HO键形成气态氢原子和氧原子所需吸收的能量也为463 kJ,18 g H2O即1 mol H2O中含2 mol HO键,断开时需吸收2463 kJ的能量形成气态氢原子和氧原子,再进一步形成H2和O2时,还需释放出一部分能量,故D项错误。答案: B 问题导学即时检测1 2 3 4 52.在30 g SiO2晶体中,含有SiO键的物质的量为()A.1 mol B.1.5 molC.2 mol D.2.5 mol解析:1 mol SiO2中含4 mol SiO键,30 g SiO2是0.5 mol,含有SiO键的物质的量为2 mol。答案:C 问题导学即时检测1 2 3 4 53.下列说法不正确的是() A.键能越大,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.键角是描述分子立体结构的重要参数,其大小与键长、键能的大小无关D.键能、键长只能定性分析化学键的强弱解析:A项正确,键能用于衡量共价键的强弱;B项正确,键长基本含义就是成键两原子的核间距;C项正确,键角决定分子立体空间结构,键长、键能决定共价键的强弱;D项错误,键能、键长这两个物理量的引入就是为了定量衡量共价键的强弱。答案 :D 问题导学即时检测1 2 3 4 54.碳化硅(SiC)晶体有类似金刚石的结构。其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它与晶体硅和金刚石相比较,正确的是()A.熔点从高到低的顺序:碳化硅金刚石晶体硅B.熔点从高到低的顺序:金刚石晶体硅碳化硅C.三种晶体中的基本单元都是正四面体结构D.三种晶体都是原子晶体且均为电的绝缘体解析:依题意,金刚石、碳化硅和晶体硅都是原子晶体,且都应有类似金刚石的正四面体结构单元。因键长由长到短的顺序是SiSiSiCCC(这可由原子半径来推断),则键能为CCSiCSiSi,所以破坏这些键时所需能量依次降低,从而熔点依次降低。上述三种原子晶体中晶体硅是半导体,具有一定的导电性。 答案: C 问题导学即时检测1 2 3 4 5 问题导学即时检测1 2 3 4 5 (2)二氧化硅晶体中存在的作用有。 A.共价键B.离子键C.配位键D.范德华力E.氢键(3)美国LawreceLiremore国家实验室的V.Lota.C.S.Yoo和Cynn成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的原子晶体,下列关于CO2的原子晶体说法正确的是()A.CO2的原子晶体和分子晶体互为同素异形体B.在一定条件下,CO2原子晶体转化为分子晶体是物理变化C.CO 2的原子晶体和CO2的分子晶体具有相同的物理性质D.在CO2的原子晶体中,每个C原子结合4个O原子,每个O原子结合两个C原子 问题导学即时检测1 2 3 4 5 解析:(1)二氧化硅晶体中最小环上有6个硅原子和6个氧原子,并形成以硅原子为中心、氧原子(或硅原子)为顶点的正四面体结构。(2)原子晶体中只存在共价键,且SiO键为极性键,不是配位键。(3)同素异形体的研究对象是单质;CO2的晶体类型发生转变已生成了新物质,故为化学变化;CO2的不同晶体具有不同的物理性质;CO2的原子晶体类似于SiO2晶体,每个C原子结合4个O原子,每个O原子结合2个C原子。答案:(1)12SiO(或Si)答案:(1)12SiO(或Si)(2)A (3)D
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