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第三单元共价键原子晶体,一、共价键1.概念:元素的原子之间通过_形成的化学键。2.本质:当成键原子相互接近时,原子轨道发生重叠,自旋方向_的未成对电子形成_,两原子核间的电子密度_,体系的能量_。,共用电子对,相反,共用电子对,增加,降低,3.共价键的特点:,未成对,电子,电子出现机会,重叠程度,二、共价键的类型1.键与键:(1)键:原子轨道以“_”方式重叠而形成的共价键。(2)键:原子轨道以“_”方式重叠而形成的共价键。(3)区别:有机物中,碳原子与碳原子间形成键的重叠程度比形成键的重叠程度_,所以_键比_键牢固,故反应中_键易断裂。,头碰头,肩并肩,小得多,2.非极性键和极性键:(1)非极性键:两个成键原子吸引电子的能力_,共用电子对不发生偏移。(2)极性键。两个成键原子吸引电子的能力_,共用电子对发生偏移。在极性键中,成键原子吸引电子的能力差别越大,共用电子对发生偏移的程度_,共价键的极性_。,相同,不同,越大,越强,3.特殊的共价键配位键:,一对电子,共价键,孤电子对,三、共价键的键能与化学反应的反应热:1.键能的概念:在101kPa、298K条件下,1mol气态AB分子生成_A原子和B原子的过程中所_的能量,称为AB间共价键的键能。,气态,吸收,2.键能与反应热的关系:H=E1-E2,若H0，则该反应_若H0，则该反应_,3.键长:两原子间形成共价键时,_间的平均间距。,吸收,放出,吸热,放热,两原子核,四、原子晶体,原子,共价键,很高,很大,【自我小测】1.思考辨析:(1)所有轨道形成的共价键均有方向性。()分析:。因为s轨道的空间取向是球形对称,故两个s轨道形成的共价键无方向性。如H2分子中的共价键。(2)只要形成共价键就有键。()分析:。在共价键的形成过程中,不管两原子如何靠近,总有原子轨道头碰头相互重叠,所以共价键的形成过程总有键形成。,(3)一般共价键与配位键形成过程完全一样。()分析:。共用电子对的来源不同,普通共价键的电子对是由两个原子各提供1个,配位键的电子对是由一个原子提供,被两个原子共用。但成键后,二者没有任何区别。(4)原子晶体一般硬度大,熔、沸点高。()分析:。原子晶体通过共价键形成,一般硬度大,熔、沸点高。(5)非金属单质中都存在共价键。()分析:。稀有气体属于单原子分子。,2.相距很远的两个氢原子,相互逐渐接近,在这一过程中,体系能量将()A.先变大后变小B.先变小后变大C.逐渐变小D.逐渐变大【解析】选B。两原子距离远时,吸引力起主要作用,体系能量降低,两原子距离近时,斥力起主要作用,体系能量升高。,3.下列物质的晶体中不存在分子的是()A.SiO2B.SO2C.CS2D.CO2【解析】选A。SiO2是原子晶体,构成晶体的粒子是原子。,4.(双选)(SJP52改编)下列分子中,既含有键又含有键的是()A.CH3CH3B.N2C.C2H2D.Cl2【解析】选B、C。如果两原子间形成多种化学键,则一定有一个键,其余为键,而B、C两个选项中都有叁键,因此既含有键又含有键。,5.根据下列性质判断,属于原子晶体的物质是()A.熔点2700,导电性好,延展性强B.无色晶体,熔点3550,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂C.无色晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点为800,熔化时能导电D.熔点-56.6,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电【解析】选B。原子晶体一般熔、沸点高,硬度大,不导电。,6.(SJP52改编)已知NN键的键能是945kJmol-1,HH键的键能是436kJmol-1,N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)的焓变为-93kJmol-1,则,NH键的键能是()A.208kJmol-1B.435kJmol-1C.93kJmol-1D.391kJmol-1,【解析】选D。反应物的键能减去产物的键能等于焓变,而每个氨气分子中有3个NH键,设NH键的键能为x,945kJmol-1+3436kJmol-1-6x=-93kJmol-1,因此x=391kJmol-1。,一、共价键的特征及类型【自主导练】1.(2015保定高二检测)下列说法不正确的是()A.键比键重叠程度大,形成的共价键强,所以键比键更易断裂B.两个原子间形成共价键时,最多有一个键,可以有多个键C.有方向性是共价键共有的特征D.N2分子中有一个键,2个键,【解题指南】解答本题时要注意以下两点:(1)共价键有方向性和饱和性;(2)分子由于键比键的重叠程度大,因此键比键更稳定。【解析】选C。方向性和饱和性是共价键的特征,但是并不是所有的共价键都有方向性,比如s-s轨道头碰头所形成的键就没有方向性。,【方法规律】键和键的判断方法:,2.(2015大同高二检测)下列说法正确的是()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(除H外)和A族元素间不能形成共价键C.水分子可表示为HOH,分子中键角为180D.HO键键能为463kJmol-1,即18gH2O分解成H2和O2时,放出能量为2463kJ,【解题指南】解答本题时要注意以下两点:(1)非金属原子之间形成共价键;(2)判断分子稳定性,可通过键长、非金属性强弱、电负性差值等因素分析。【解析】选B。键能与键长都是描述分子稳定性的重要参数,且键能越大,键长越短,分子越稳定;B项中元素周期表中的A族(除H外)和A族元素间形成离子键;水分子中键角为104.5;D项断键应吸收2463kJ的能量。,【总结归纳】1.共价键的分类:,2.极性键、非极性键的判断方法:,【点拨】(1)共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。(2)共价键的方向性决定了分子的立体结构。(3)并不是所有的共价键都有方向性,如两个s电子形成的共价键就没有方向性。,【针对训练】下列分子中存在键的是()A.H2B.Cl2C.N2D.HCl【解析】选C。在N2中,两个氮原子的2pz形成一个键,2px形成一个键,两个2py也形成一个键。,【补偿训练】(双选)(2015锦州高二检测)下列说法中正确的是()A.键能愈小,表示化学键越牢固,难以断裂B.两原子核越近,键长愈短,化学键愈牢固,性质越稳定C.破坏化学键时,消耗能量,而形成新的化学键时,则释放能量D.键能、键长只能定性地分析化学键的特性【解析】选B、C。键能越大,键长越短,化学键越牢固。,【拓展深化】离子键、共价键和金属键的比较:,二、原子晶体的结构和性质1.原子晶体的结构:,2.原子晶体的物理性质:(1)因为原子晶体中原子间以较强的共价键相结合,熔化时需要很多的能量克服共价键。所以原子晶体的熔、沸点很高,硬度很大。(2)因为构成原子晶体的原子最外层电子都成键,结构稳定,键能较大,所以原子晶体一般不导电,难溶于水。,【拓展深化】原子晶体能量高低的规律:原子晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能,键长越短,键能越大,共价键越稳定,物质的熔、沸点越高。若没有告知键长或键能数据时,可比较原子半径的大小。一般原子半径越小,则化学键的键长越短,化学键就越强,键就越牢固,破坏化学键需要的能量就越大,故晶体的熔点就越高,如比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低。原子半径:CCSiSiSi,熔点:金刚石碳化硅晶体硅。,【针对训练】1.(2015嘉兴高二检测)晶体硅(Si)和金刚砂(SiC)都具有与金刚石相似的空间结构,根据下表中的数据,回答下列问题:,(1)晶体硅(Si)和金刚砂(SiC)属于晶体;(2)晶体硅(Si)中,平均一个硅原子所成共价键的个数是个;(3)上述三种物质的熔、沸点高低顺序是_;(4)上述三种物质的硬度大小顺序是_。【解题指南】解答本题时要注意以下两点:(1)键能和键长影响共价键的稳定性;(2)原子晶体的熔、沸点和硬度的高低均受共价键的影响。,【解析】在原子晶体里,所有原子都以共价键相互结合,整块晶体是一个三维的共价键网状结构。所以,影响原子晶体的熔、沸点、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、沸点越高、硬度越大,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。共价键键长:CC键CSi键SiSi键。,答案:(1)原子(2)2(3)金刚石碳化硅晶体硅(4)金刚石碳化硅晶体硅,2.(2015长治高二检测)下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是()A.存在四面体结构单元,O处于中心,Si处于4个顶点B.最小的环上,有3个硅原子和3个氧原子C.最小的环上,硅和氧原子数之比为12D.最小的环上,有6个硅原子和6个氧原子,【解析】选D。二氧化硅是原子晶体,为空间网状结构,存在硅氧四面体结构,硅处于中心,氧处于4个顶点,所以A项错误;在SiO2晶体中,每6个Si和6个O形成一个12元环(最小环),所以D对,B、C都错误。,3.请回答下列问题:(1)比较下列两种物质的熔点高低(填“”或“”):SiCl4SiO2。,(2)如图立方体中心的“”表示硅晶体中的一个原子,请在立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的硅原子。(3)工业上高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g),该反应的反应热H=kJmol-1。,【解析】(1)SiCl4为分子晶体,SiO2是原子晶体,显然是原子晶体的熔点高。(2)晶体硅的结构与金刚石的结构相似,根据硅原子与硅原子可形成四个相等的硅硅键,可推知与立方体中心的一个硅原子相邻的硅原子有四个,这四个硅原子可形成一个正四面体,分别位于立方体中互不相邻的四个顶点上。,(3)根据题中所给的键能数据,可求出该反应物中旧化学键的键能之和为4360kJmol-1+2436kJmol-1=2312kJmol-1,生成物中新化学键的键能之和为4431kJmol-1+2176kJmol-1(每摩尔硅晶体中含有2mol硅硅键)=2076kJmol-1,所以反应热H=2312kJmol-1-2076kJmol-1=236kJmol-1。,答案:(1)(2)(3)236,【补偿训练】1.在40GPa高压下,用激光器加热到1800K时,人们成功制得了原子晶体干冰,下列推断正确的是()A.原子晶体干冰易气化,可用作制冷剂B.原子晶体干冰熔、沸点低,有的硬度很小C.原子晶体干冰硬度大,可用于耐磨材料D.每摩原子晶体干冰中含2molCO键,【解析】选C。原子晶体熔、沸点高,硬度大,因此A、B错,C正确;原子晶体干冰的结构与二氧化硅相似,因此每摩原子晶体干冰中含4molCO键,D错。,2.(双选)关于晶体的下列说法正确的是()A.原子晶体中只含有共价键B.任何晶体中,若含有阳离子就一定有阴离子C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D.离子晶体中含有离子键,可能含有共价键【解析】选A、D。金属晶体中含有阳离子但没有阴离子,B错;原子晶体的熔点不一定比金属晶体的高,如钨的熔点是3410,而晶体硅的熔点是1410,C错。,
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