2023-2024学年苏教版选择性必修二专题3第三单元共价键共价晶体（第2课时）学案.docx

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1、第三单元共价键共价晶体第2课时共价晶体学习任务1 .能分析共价键的键能与化学反应中能量变化的关系。2 .能根据共价晶体的微观结构预测其性质。必备知识口士预习储备课前自主学习必备知识感知、共价键键能与化学反应的反应热1 .共价键的键参数键能在IOlkPa、298K条件下，1mol气态AB分子生成气态A原子和B原子的过程中所吸政的能量，称为AB间共价键的键能。键能的单位是kJ-mol，(2)键长两个原子形成共价键时，两原子核间的平均间距。(3)共价键的影响因素键长越短，键能越大,共价键就越稳定。2 .键能与化学反应热的关系=反应物的总键能一生成物的总键能若卜心0,则该反应为吸热反应;若&FKQ,则

2、该反应为放热反应。1 .利用共价键的键参数解释气态氢化物稳定性：HFHClHBrHI的原因:答案键长：H-FH-CKH-BrHClHBrHI2 .甲醇是一种绿色能源。工业上,Hz和Co合成CHQH的反应为2H2(g)+C0(g)-CIWH(g)bH(1)已知几种键能数据如下表：化学键H-HC-OC三0H0C-HE/(kJInOIT)4363431076465413则2H2(g)C0(g)=CH3OH(g)/=kJmol-1解析(1)反应热等于断裂化学键吸收的总能量与形成化学键放出的总能量之差(=(4362+l076-4133-343-465)kJmol=-99kJmo,答案-99二、共价晶体1

3、 .共价晶体简介(1)概念所有原子通过共价键结合,形成空间网状结构的晶体。(2)结构特征共价晶体中只存在原子,原子间全部通过共位键相结合。共价晶体中不存在单个分子。如Si2代表硅原子和氯原子的原子个数比为LL2,并不代表分子。(3)常见的共价晶体某些非金属单质：如金刚石、晶体硅、晶体硼等。某些非金属化合物：如金刚砂(Si0、二氧化硅(SiO、氮化硼(BN)、氮化硅(SiM)(4)共价晶体的物理性质共价晶体般有很高的熔点、沸点和很大的硬度。键长越短，键能越大，熔点、沸点越高,硬度就越大。2 .常见的共价晶体一一金刚石晶体金刚石晶体的结构示意图(1)在晶体中每个碳原子以共价键与相邻的工个碳原子相结

4、合，形成在四体体结构。(2)晶体中CCC夹角为10928o(3)最小环上有殳个碳原子。一判判断正误(正确的打“J”，错误的打“X”)(1)共价晶体中一定含有共价键，可能含有离子键。(X)(2)二氧化硅的分子式为SiO2o(X)(3)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。(X)(4)共价晶体的熔点一定比离子晶体的高。(X)下列物质的熔点：金刚石金刚砂(SiC)晶体硅。(J)(6)12g金刚石中含有2儿个C-C键。(J)这键能力情境探究达成核心问题解惑学科素养形成共价键的键能与化学反应的反应热情境素材还原法处理氮的氧化物是环境科学研究的热点课题。氧气还原法：乩还原No发生的反应为2N0(g)+2H2(

5、g)=N2(g)+2H20(g)o几种化学键的键能数据如下：化学键H-HNO中的共价键N三NH-O键能(kJmol-1)436630946463合作探究问题1表格中的四种共价键，键能最大和键长最长的共价键分别是哪两种？提示键能最大的是N三N,键长最长的是HH。问题2比还原NO的反应：2N0(g)+2H2(g)=N2(g)+2压09)中，反应物总键能和生成物总键能分别为多少？提示反应物总键能为2436kJmo1+2630kJmol1=2132kJmo1,生成物总键能为946kJmol+4463kJmo,=2798kJ-InoIT问题32N0(g)+2H2(g)=N2(g)+2HQ(g)反应的焰变

6、为多少？提示H=2132kJmoll-2798kJmol-1=-666kJmol-1问题4反应热与反应物的键能、生成物的键能有何关系？提示反应热=反应物的键能总和一生成物的键能总和。归纳总结一、键参数的意义1 .键能的意义键能是衡量共价键稳定性的一个重要参数。键能越大，即形成共价键时放出的热量越多，共价键越稳定。例如：心分子的化学性质很稳定，是因为N三N的键能很大(946kjmol)oHF、H-CKH-BrH-I键的键能依次为567kJmol431kJmol366kJmol298kJmo,键能逐渐减小,HF、HCKHBr、Hl分子的稳定性逐渐减弱。CH2=CL中C=C键的键能(615kJ-mo

7、l|)小于CzHg中C-C键的键能(348kJmol)的两倍，CH三CH中C三C键的键能(812kJmol)小于CC键的键能的3倍，也小于CC键、C=C键的键能之和，表明乙烯、乙烘分子中的冗键不如。键牢固，比较容易断裂。2 .键长的意义键长是衡量共价键稳定性的另个参数。键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。键能和键长共同决定键的稳定性和分子的性质。例如：FF、Cl-ChBrBr、的键长逐渐增大，分子的稳定性逐渐减弱。当两个原子间形成双键、三键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，即键长变短。如CC、C=C、C三C的键长分别为154pm、133pm、120pm。二、化学键与反

8、应热的关系1 .定性关系化学反应中发生旧化学键断裂和新化学键形成，如果旧化学键断裂所吸收的总能量大于新化学键形成所放出的总能量，则该化学反应为吸热反应；反之，该化学反应为放热反应。2 .定量关系能量变化=反应物的键能总和一生成物键能总和(特别注意，键能是指共价键，其他化学键的能量不能叫做键能)。能力达成1 .某些化学键的键能数据如表，若1mol/与1molCb完全燃烧(H2+C12=2HC1),则下列说法正确的是()化学键Cl-ClH-HH-Cl键能/kJ-mo,243436431.反应共吸收248kJ热量B.反应共放出248kJ热量C.反应共吸收183kJ热量D.反应共放出183kJ热量D由

9、化学反应能量变化与化学键键能的关系，得该反应的能量变化=反应物总键能一生成物总键能=(436+243-2X431)kJmol=-183kJmol,即反应放出183kJ热量，故选D。2 .工业合成氨的反应N+3H2=2NH3的能量变化如图所示，请回答有关问题：1molN+3molHAE=kJAEHkJImolN2(g)+molH2(g)ImolNHj(g)AE=CkJImolNH1(I)合成1molNH3(I)(填“吸收”或“放出”)kJ的热量(用字母表示)。(2)已知：拆开1molHH键、1molN-H键、1molNN键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则1molN2(g)完

10、全反应生成NHKg)产生的能量变化为kJ。(3)推测反应2NH3(l)=N2(g)+3Hz(g)比反应2NH3(g)=N2(g)+3H2(g)(填“吸收”或“放出”)的热量(填“多”或“少”)。解析(1)反应物的总能量大于生成物的总能量，此反应为放热反应，则由能量变化图,合成1molMb则放出的热量等于(6+ca)kJ。(2)上图中的4等于断裂0.5mol氮气和1.5mol氢气所吸收的热量，即(946X0.5+4361.5)kJ=1127kJ；1molNz(g)完全反应则消耗3mol氢气生成2InOINH3(g)产生的能量变化为(946+436X3391X6)kJ=-92kJ。(3)因为合成N

11、L放出热量，所以氨气分解则吸收热量，又液体氨气转化为气态还要吸热，所以液态氨分解吸收的热量比气态氨吸收的热量多。答案放出b-ca-92(3)吸收多共价晶体的结构与性质情境素材二氧化硅又称硅石，化学式为SiO2。自然界中存在有结晶二氧化硅和无定形二氧化硅两种。结晶二氧化硅因晶体结构不同，分为石英、鳞石英和方石英三种。纯石英为无色晶体，大而透明棱柱状的石英叫水晶。含有微量杂质的水晶带有不同颜色，有紫水晶、茶晶、墨晶等。普通的砂是细小的石英晶体，有黄砂(较多的铁杂质)和白砂(杂质少、较纯净)。晶体硅和金刚石晶体结构相似，二氧化硅晶体可以看做晶体硅中Si-Si键断裂插入0原子。二氧化硅晶体的结构示意图

12、合作探究问题1二氧化硅晶体中每个硅原子与多少个氧原子连接？每个氧原子与多少个硅原子连接？每个硅原子形成多少个共价键？提示4；2；4。问题2二氧化硅晶体中每个硅原子与紧邻的氧原子构成什么构型？相邻硅氧键夹角为多少？提示正四面体型；10928。问题3二氧化硅晶体最小环上有多少个原子？提示问题460g二氧化硅晶体中含有Si、0、Si0键数目分别为多少？(照表示阿伏加德罗常数)提小照；2;4,Mo归纳总结一、共价晶体的结构特点和性质1 .结构特点共价晶体是原子间以共价键结合而形成的空间网状结构，晶体中不存在单个分子。共价键的饱和性和方向性分别决定了每个原子周围配位数的多少和键角的大小，所以共价晶体不遵

13、循紧密堆积原则，而是较松散排列的结构。如金刚石晶体中，每个碳原子周围排列的碳原子只能有四个。2 .物理性质的特点(1)因为共价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。所以共价晶体的熔、沸点很高，硬度很大。(2)因为构成共价晶体的原子最外层电子都成键，结构稳定，键能较大，所以共价晶体一般不导电，难溶于水。3 .物理性质的变化规律在结构相似的情况下，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高，硬度越大。二、典型共价晶体的结构特征1 .金刚石晶体的结构(1)成键特征：每个碳原子与相邻的4个碳原子形成4个共价键，键长相等，键角为10928,每个碳原子的配位数为4。(2)

14、结构单元：每个碳原子均与相邻的4个碳原子构成正四面体，向空间无限延伸得到立体网状结构的晶体，在1个正四面体中含有1+4X；=2个碳原子。(3)晶胞：8个顶点，6个面心上各有1个碳原子；把晶胞分割分8个小立方体，则每个小立方体的互为对角位置的4个顶点各有1个碳原子，4个互不相邻的小立方体的体心各有1个碳原子。则每个金刚石晶胞中有8个碳原子。(4)金刚石晶体中每个C原子形成4个CC键，而每个键为2个C原子所共有，故碳原子的个数与CC键数比为1：(4)=1：2。因此12g(lmol)金刚石中含有2molC一C键。2 .晶体硅、碳化硅晶体的结构(1)晶体硅：将金刚石晶胞中的碳原子换成硅原子，就是晶体硅的晶胞。每个晶体硅晶胞中有8个硅原子。(2)碳化硅：将晶体硅晶胞的顶点、面心上的硅原子换成碳原子，体内4个硅原子不变,就是碳化硅的晶胞(如图)。每个碳化硅晶胞中有4个碳原子、4个硅原子。(3)1mol晶体硅中含有2molSiSi键，1molSiC中含有4molSi-C键。3 .二氧化硅(石英)晶体的结构晶体硅的结构示意图二氧化硅的结构示意图(1)二氧化硅晶体可以看作是在晶