高中化学专题3.3.2共价键的键能与化学反应的反应热原子晶体学案.docx

第2课时共价键的键能与化学反应的反应热原子晶体学习目标1.掌握共价键的键能与键长的概念及它们之间的关系。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物理性质特点。一、共价键的键能与化学反应热1键能：原子之间形成的共价键的强度可以用键能来描述。键能是指在 _条件下，1 mol_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，单位为kJmol1。例如，在298 K、101 kPa条件下，1 mol H2分子离解生成气态氢原子需要吸收436 kJ的能量，所以，HH键的键能为436 kJmol1。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_。2键长：_。一般而言，化学键的键长愈_，键能愈_，化学键愈_，键愈_。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_，键能越_。3键能与化学反应过程中的能量关系(1)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)_总键能_总键能。(2)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。化学反应的实质是反应物分子内_和生成物分子内_的形成。二、原子晶体1概念：相邻原子间以_相互结合形成的具有_结构的晶体，叫做原子晶体。2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_。金刚石晶体中C原子个数与CC键数之比为_。金刚石结构中最小的环中有6个C原子，金刚石晶胞中含8个C原子。3原子晶体的物理性质由于共价键的键能大，所以原子晶体一般熔点_，硬度_，_导电，_溶于一般溶剂。4常见的原子晶体(1)某些非金属单质，如晶体硼(B)、晶体_(_)、_等。(2)某些非金属化合物，如金刚砂(_)、水晶(_)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。1下列说法正确的是()A分子中键能越大，表示分子拥有的能量越高，共价键越难断裂B分子中键长越长，表示成键原子轨道重叠越大，键越牢固C化学键形成的过程是一个吸收能量的过程D化学键形成的过程是一个放出能量的过程2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。下列关于该晶体的说法不正确的是()AC3N4晶体是原子晶体BC3N4晶体中，CN键的键长比金刚石中的CC键的键长要短CC3N4晶体中每个C原子连接4个N原子，而每个N原子连接3个C原子DC3N4晶体中微粒间通过离子键结合3已知HH键的键能为436 kJmol1，HN键的键能为391 kJmol1，根据化学方程式N23H22NH3，得1 mol N2反应放出的热量为92.4 kJmol1，则NN的键能是多少？4单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据：金刚石晶体硅晶体硼熔点/K3 8231 6832 573沸点/K5 1002 6282 823硬度107.09.5(1)晶体硼的晶体类型属于_晶体，理由是_。(2)已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，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，键角_。练基础落实知识点1共价键的键能与键长1关于键能，下列说法不正确的是()A是指在101 kPa、298 K条件下，1 mol气态AB分子生成气态A原子和气态B原子的过程中所吸收的能量B是指气态原子形成1 mol共价单键释放的最低能量C键能的单位是kJmol1D键能越大，表明该分子越稳定2下列说法不正确的是()A键能越大，表示化学键越牢固，难以断裂B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，则释放能量D键能、键长只能定性地分析共价键的特征3下列事实不能用键能的大小来解释的是()AN元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定B稀有气体一般难发生反应CHF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱DF2比O2更容易与H2反应知识点2键能与反应热4已知白磷(P4)和P4O6的分子结构如图所示，又知化学键键能：PP为214 kJmol1，PO为360 kJmol1，氧分子内氧原子间的键能为497 kJmol1，则P43O2=P4O6的反应热H为()A1 545 kJmol1 B1 545 kJmol1C126 kJmol1 D126 kJmol1知识点3原子晶体及其物理特征5有关原子晶体的叙述，错误的是()A原子晶体中，原子不遵循紧密堆积原则B原子晶体中不存在独立的分子C原子晶体的熔点和硬度较高D原子晶体熔化时不破坏化学键6氮化硼(BN)是一种新型结构材料，具有超硬、耐磨、耐高温等优良特性，下列各组物质熔化时，所克服的微粒间作用与氮化硼熔化时克服的微粒间作用都相同的是()A硝酸钠和金刚石 B晶体硅和水晶C冰和干冰 D苯和萘练方法技巧原子晶体性质的判断与比较技巧7碳化硅(SiC)的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是：碳化硅金刚石晶体硅B熔点从高到低的顺序是：金刚石晶体硅碳化硅C三种晶体中的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8美国科学杂志曾报道：在40 GPa的高压下，用激光加热到1 800 K，人们成功制得了原子晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是()A该原子晶体中含有极性键B该原子晶体易汽化，可用作制冷材料C该原子晶体有很高的熔点D该原子晶体硬度大，可用作耐磨材料练高考真题9(2010全国理综，13)下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是()A最小的环上，有3个Si原子和3个O原子B最小的环上，Si和O原子数之比为12C最小的环上，有6个Si原子和6个O原子D存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角练综合拓展10下列晶体中，最小环不是由六个原子构成的是()A金刚石 B石墨C水晶 D晶体硅11.金刚砂(SiC)与金刚石具有相似的晶体结构(如图所示)，在金刚砂 的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答：(1)金刚砂属于_晶体。(2)在金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合_个碳原子，其中键角是_。(3)金刚砂的结构中含有共价键形成的原子环，其中最小的环上有_个硅原子。12X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四种常见元素，其相关信息如下表：元素相关信息XX的基态原子核外3个能级上有电子，且每个能级上的电子数相等Y常温常压下，Y单质是淡黄色固体，常在火山口附近沉积ZZ和Y同周期，Z的电负性大于YWW的一种核素的质量数为63，中子数为34(1)Y位于元素周期表第_周期第_族，Y和Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性较强的是_(写化学式)。(2)XY2是一种常用的溶剂，XY2的分子中存在_个键。在HY、HZ两种共价键中，键的极性较强的是_，键长较长的是_。(3)W的基态原子核外电子排布式是_。W2Y在空气中煅烧生成W2O的化学方程式是_。(4)处理含XO、YO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质Y。已知：XO(g)O2(g)=XO2(g)H283.0 kJmol1Y(s)O2(g)=YO2(g)H296.0 kJmol1此反应的热化学方程式是_。第2课时共价键的键能与化学反应的反应热原子晶体基础落实一、1298 K、101 kPa气态气态气态吸收越多稳定破坏2两个成键原子的原子核间的平均距离叫做该化学键的键长短大强牢固短大3(1)吸热放热反应物生成物(2)能量旧化学键的断裂新化学键二、1共价键立体网状2444个共价单键109.51(4)123高大不难4(1)硅Si金刚石(2)SiCSiO2课堂练习1D键能大，表示破坏该键需要的能量大，并不是分子拥有的能量大；键长越长，表示成键的两原子的核间距越长，分子越不稳定；化学键的形成是原子由高能量状态向稳定状态(低能量)转变的过程，所以是一个放热过程。2D先由性质推测晶体的类型应为原子晶体，原子间以共价键结合。N原子半径比C原子半径小，所以CN键键长比CC键键长短，根据最外层电子数C为4个N为3个，分别能形成4个和3个共价键，即每个C原子连接4个N原子，每个N原子连接3个C原子。3HENN3EHH6ENH即92.4 kJmol1ENN3436 kJmol16391 kJmol1ENN945.6 kJmol1解析本题考查键能与反应热的关系。键能与反应热的关系为H反应物的键能总和生成物的键能总和，H0为吸热反应。4(1)原子晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间，而金刚石和晶体Si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(2)1260解析晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间，而金刚石和晶体Si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。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。又因晶体B中的三角形面为正三角形，所以键角为60。层级训练1B化合物AB中A、B原子间可形成单、双或叁键。2D键能和键长是从定量的角度分析共价键特征的。3B本题主要考查键参数的应用。由于N2分子中存在叁键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，分子内部没有化学键；卤族元素从F到I原子半径逐渐增大，其氢化物中的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性逐渐减弱；由于HF的键能大于HO，所以更容易生成HF。4B在反应P43O2=P4O6中，要拆开6 mol PP键和3 mol氧分子内氧原子间的键，要形成12 mol PO键，故此反应的反应热H6214 kJmol13497 kJmol112360 kJmol11 545 kJmol1。5D原子晶体中原子之间通过共价键相连，而共价键具有方向性和饱和性，所以原子晶体中，原子不遵循紧密堆积原则。6B因为BN为原子晶体，熔化时克服的微粒间的相互作用是共价键。A中硝酸钠为离子晶体；C、D中物质均为分子晶体，只有B中物质均为原子晶体。7C晶体硅为半导体。8BCO2由固态时形成的分子晶体变为原子晶体，其成键情况也发生了变化，由原来的C=O双键变为CO单键，但化学键依然为极性共价键，故A正确。由于晶体类型及分子结构发生变化，物质的熔、沸点等性质也发生了变化。CO2原子晶体具有高硬度、高熔点等特点，故C、D选项正确，B项错误。9C联想教材中SiO2的晶体空间结构模型，每个硅原子与4个氧原子结合形成4个共价键，每个氧原子与2个硅原子结合形成2个共价键，其空间网状结构中存在四面体结构单元，硅原子位于四面体的中心，氧原子位于四面体的4个顶角，故D项错误；金刚石的最小环上有6个碳原子，SiO2的晶体结构可将金刚石晶体结构中的碳原子用硅原子代替，每个SiSi键中“插入”一个氧原子，所以其最小环上有6个硅原子和6个氧原子，Si、O原子个数比为11，故A、B两项错误，C项正确。10C金刚石、石墨中的最小碳环及晶体硅中硅环都是6个原子，水晶(主要成分SiO2)中的最小环上有6个硅原子、6个氧原子。11(1)原子(2)4109.5(3)3解析由于金刚砂的晶体构型是空间网状结构，碳原子、硅原子交替以共价键相结合，故金刚砂是原子晶体；硅和碳电子层结构相似，成键方式相同，硅原子周围有4个碳原子，键角109.5；组成的六元环中，有3个碳原子、3个硅原子。12(1)3AHClO4(2)2HClHS(3)1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)2Cu2S3O22Cu2O2SO2(4)2CO(g)SO2(g)=S(s)2CO2(g)H270.0 kJmol1解析根据条件可推得X、Y、Z、W分别为C、S、Cl、Cu四种元素。(1)S位于元素周期表的第3周期第A族。一般地，非金属性越强，其最高价氧化物对应