高中化学专题3第三单元共价键原子晶体第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.pptx

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 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101kPa 298K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1molH H键吸收的能量为436 0kJ 即H H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 1mol气态AB分子生成气态 A原子和B原子 吸收 kJ mol 1 436 0kJ mol 1 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H X键的键能回答下列问题 1 若使2molH Cl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862kJ 的能量 H F H I 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分子最稳定 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H H Cl Cl H Cl键的键能分别为436kJ mol 1 243kJ mol 1 431kJ mol 1 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 H E 反应物键能之和 E 生成物键能之和 436 243 2 431 kJ mol 1 183kJ mol 1 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C C C夹角为109 5 金刚石晶体中C原子个数与C C键数之比为1 1 2 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 难溶于一般溶剂 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C N键比C C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 特别提醒 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C H键的键能大于Si H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C C键和C H键的键能比Si Si键和Si H键都大 因此烷烃比较稳定 而硅烷中Si Si键和Si H键的键能较低 易断裂 导致长链硅烷难以生成 C C键和C H键较强 所形成的烷烃稳定 而硅烷中Si Si键和Si H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C H键的键能大于C O键 C H键比C O键稳定 而Si H键的键能却远小于Si O键 所以Si H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的SiO键 C H键的键能大于C O键 C H键比C O键稳定 而Si H键的键能却远小于Si O键 所以Si H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si O键 解题反思 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 kJ mol 1 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 H2B Cl2C Br2D I2 2 下列氢化物中 最稳定的是 A HFB HClC HBrD 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 X2 H2 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 1molCl2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 解题反思 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acm 密度为bg cm 3 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acm 则立方氮化硼的密度表达式为g cm 3 设NA为阿伏加德罗常数的值 4 4 解题反思 变式训练2关于SiO2晶体的叙述正确的是 A 60gSiO2晶体中含有NA个分子 NA表示阿伏加德罗常数的数值 B 60gSiO2晶体中 含有2NA个Si O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