浙江省奉化中学高中化学 课题12 键能与反应热的关系 原子晶体竞赛讲义.doc

课题12 键能与反应热的关系 原子晶体学习目标：1、了解键能的概念，认识影响键能的主要因素，理解键能与化学反应热之间的关系。 2、在化学2的基础上进一步认识原子晶体。学习过程：【板书】 四、共价键的键能与化学反应的反应热 1、共价键的键参数 （1）键能：在101kpa、298k条件下。1mol气态ab分子生成气态a原子和b原子的过程中所吸收的能量，称为ab间共价键的键能。【讲述】 如在101kpa、298k条件下。1mol气态h2离解成2mol气态h原子时需要吸收436kj的能量，则hh键的键能为436kjmol1。【板书】 意义：键能越大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定。 （2）键长：两成键原子核间的平均间距。【讲述】 当两个原子形成共价键时，原子轨道发生重叠。原子轨道重叠程度越大，共价键的键能越大，两原子核的平均间距键长越短。【提问】 根据下表分析：影响共价键强弱的因素、共价键强弱与分子稳定性的关系。键键长/pm键能/kj.mol-1键键长/pm键能/kj.mol-1hh60436cc120815clcl198243oo121498brbr228193hf92567ii366151hcl128431nn141159hbr142366nn124418hi162298nn110946ho96463cc154348hn101393cc133615hc109413【板书】 （3）影响共价键键能的主要因素 成键电子数越多，键长越短，键能越大，共价键越牢固，含键的分子越稳定。 成键电子数相同，键长相近时，键的极性越大，键能越大。【师】 化学反应中发生旧化学键的断裂和新化学键的形成。如果化学反应中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，该化学反应通常为吸热反应；反之，该化学反应为放热反应。所以，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能量变化。【板书】 2、利用键能计算化学反应中的h 计算公式：h = 反应物的键能总和生成物的键能总和。提醒：反应热h =生成物的总能量反应物的总能量。（正好与上面相反）【整理与归纳】p51 金属键、离子键和共价键的比较化学键类型成键本质键的方向性和饱和性影响键的强弱的因素金属键电性作用无金属元素的原子半径和单位体积内自由电子数目离子键静电作用无阴、阳离子的电荷数和核间距共价键共用电子对既有方向性又有饱和性键长、成键电子数、极性【练习】 1n2、o2、f2与h2的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实?从表3-6数据可知，nh键、oh键与hf键的键能依次増大；意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定。所以n2、o2、f2与h2的反应能力依次增强。 2通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响? 一般情况下，分子的键长越短，键能越大，该分子越稳定。 【你知道吗？】金刚石具有很高的熔、沸点和很大的硬度。你能结合金刚石晶体的结构示意图解释其中的原因吗？【生】 由于金刚石晶体中所有原子都是通过共价键结合的，而共价键的键能大，如cc键的键能为348kjmol1。所以金刚石晶体熔、沸点很高，硬度很大。【板书】 五、原子晶体1、定义：原子间以共价键结合而成的空间网状结构的晶体。2、原子晶体的特点（1）原子晶体结构稳定，键能较大；（2）一般不导电，难溶于水，熔沸点很高，硬度很大。（3）晶体中不存在单个分子。【问题解决】p51【板书】 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，晶体的熔点就越高，硬度越大。4、常见的原子晶体 （1）某些非金属单质：金刚石（c）、晶体硅（si）、晶体锗（ge）、晶体硼（b）等（2）某些非金属化合物：碳化硅（sic）晶体、氮化硼（bn）晶体（3）某些氧化物： 二氧化硅（ sio）晶体 5、典型原子晶体的结构分析 （1）金刚石 在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有4 个。 在金刚石晶体中每个碳原子形成4个共价键。 在金刚石晶体中最小碳环由6个碳原子来组成。 每个碳原子可形成12 个六元环，每个cc键可以形成6个六元环。 在金刚石晶体中碳原子个数与cc共价键个数之比是1 : 2。 在金刚石晶胞中占有的碳原子数8 个。 （2）sio2晶体 在sio2晶体中，每个硅原子与 4 个氧原子结合；每个氧原子与 2 个硅原子结合；在sio2晶体中硅原子与氧原子个数之比是 1 : 2 。 在sio2 晶体中，每个硅原子形成 4 个共价键；每个氧原子形成 2 个共价键； 在sio2 晶体中，最小环为 12 元环。 每个十二元环中平均含有硅原子：=61/12=1/2。 每个十二元环中平均含有sio键：=121/6=2。硅原子个数与sio 共价键个数之是 1 : 4 ；氧原子个数与sio 共价键个数之比是 1 : 2 。 （3）混合晶体石墨【讲述】 石墨晶体形成二维网状结构，层内每个碳原子以共价键与周围的3个碳原子结合，层间为分子间作用力，因而石墨晶体是一种混合晶体。 在石墨的二维结构平面内，每个碳原子以cc键与3个碳原子结合，形成6元环层。碳原子有4个价电子，而每个碳原子仅用了3个价电子形成共价键，还有1个电子处于碳原子的2p轨道上。层内碳原子的这些p轨道相互平行，相邻碳原子的p轨道相互重叠，形成大键。而这些p轨道中的电子可在整个层内运动，当施加电场时，可以沿电场方向运动，因而石墨具有导电性。但由于相邻碳原子层之间相隔较远，电子不能从一层跳跃到另一层，因此石墨的导电性具有一定的方向性。由于石墨晶体层间以分子间作用力相结合的，在外力作用下，石墨晶体中层与层之间发生相对滑动而具有良好的润滑性。【板书】 层状结构，最小碳环为平