《共价键 原子晶体》教案2

共价键共价键 原子晶体原子晶体 教案教案 课标要求课标要求 1 知道共价键的主要类型 键和 键 2 能用键长 键能 键角等说明简单分子的性质 3 认识配位键 课标解读课标解读 1 理解共价键的本质 2 理解共价键的饱和性和方向性 能用其解释有关事实 3 能准确判断 键 键 极性键和非极性键 4 能初步比较共价键的极性强弱 5 能用电子式表示共价键的形成过程 教学地位教学地位 在微粒之间的作用力中 共价键的地位尤其突出 一是内涵丰富 二是高考考查的重 点 每年的高考试题中均有涉及 也是研究原子晶体及化学反应热的重要载体 新课导入建议 在人类所接触的物质中 无论是自然界存在的 还是科学家们合成的 大多数是含有 共价键的物质 生命活动不可缺少的物质 如氧气 水等 各种性能优异的有机高分子材 料以及治疗疾病的药物中 一般都含有共价键 共价键是一种重要的化学键 在必修2学习 的基础上 这节课我们进一步更深入的学习共价键的相关知识 教学流程设计 课前预习安排 1 自学教材P43 48 2 完成 课前自主导学 步骤1 引入新课 步骤2 共价键的形成 1 师生一块讨论归纳共价键的本质 2 学生板演 用电子式表示 HCl的形成过程 步骤3 共价键的特征 1 充分利用 探究1 加深理解共价键的特征 2 师生归纳 步骤7 布置作业 完成 课后知能检测 步骤6 课堂处理 当堂双基达标 步骤5 师生归纳 课堂小结 课 标 解 读重 点 难 点 1 认识共价键的本质和特性 了解共价 键的饱和性与方向性 2 了解共价键的基本类型 3 用电子式法表示共价化合物的形成过 程 1 共价键的饱和性和方向性 重点 2 共价键的基本类型 难点 1 共价键的定义 原子之间通过共用电子对形成的强烈的相互作用 叫做共价键 共价键的成键微粒是 原子 2 共价键的形成过程 1 形成共价键的条件 同种 电负性相同 或不同种非金属元素 电负性相差较小 且原子的最外层电子未达饱 和状态 当它们的距离适当 引力和斥力达平衡时 则原子间通过共用电子对形成共价键 2 用电子式表示共价键的形成过程 以HCl为例 3 共价键的本质 当成键原子相互接近时 原子轨道发生重叠 自旋方向相反的未成对电子形成共用电 子对 两原子核间的电子密度增加 体系的能量降低 4 共价键的特征 1 饱和性 成键过程中 每种元素的原子有几个未成对电子 通常就只能和几个自旋方向相反的 电子形成共价键 故在共价分子中 每个原子形成共价键的数目是一定的 2 方向性 成键时 两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键 且原子轨道重叠越多 电子在两核间出现的机会越多 体系的能量就下降越多 形成的共 价键越牢固 1 是不是所有轨道形成的共价键均有方向性 提示 不一定 s轨道与s轨道形成的共价键无方向性 1 键和 键 1 分类依据 成键原子的原子轨道重叠方式 2 键 原子轨道沿核间连线方向以 头碰头 的方式发生重叠形成的共价键 3 键 原子轨道沿核间连线方向以 肩并肩 的方式重叠形成的共价键 4 键和 键的判断方法 一般规律是 共价单键是 键 而共价双键中有一个 键 另一个是 键 共价叁键由 一个 键和两个 键组成 2 极性键和非极性键 1 非极性键 两个成键原子吸引电子的能力相同 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不同 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 共用电子对偏移的程度越大 共 价键的极性越强 3 配位键 1 定义 由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键 2 表示 常用 表示配位键 箭头指向接受孤电子对的原子 如NH的结构式可表示为 4 其实NH中4个N H键是完全相同的 4 2 1 试从以下两个角度 分析H2O2中存在的化学键类型 从原子轨道重叠方式 从共用电子对是否发生偏移 2 共价键和离子键能否共存于同一物质中 举例说明 提示 1 H O键和O O键均为 键 H O键为极性键 O O键为非极性键 2 可以共存于同一物质中 如NaOH中Na 与OH 之间为离子键 O H之间为共价键 问题导思 为什么氢气分子是双原子分子而稀有气体分子都是单原子分子 C N O F通过形成共价键达稳定结构时 形成共价键的数目各是多少 H2O分子中的两个H O键在同一直线上吗 提示 氢原子K层上有1个电子 K层需2个电子才能达到稳定状态 故氢原子需 1对共用电子对形成双原子分子 而稀有气体元素原子最外层均已达稳定结构 故均为单原 子分子 C N O F形成共价键的数目依次为4 3 2 1 不在同一直线上 1 元素原子通过共价键形成稳定结构时 距达稳定结构差几个电子 一般就形成几个 共价键 几对共用电子对 2 原子轨道中 除s轨道呈球形对称外 p d等轨道都有一定的空间取向 它们在成 键时只有沿一定的方向靠近 达到最大程度的重叠 才能形成稳定的共价键 故形成的共 价键之间存在一定的夹角 下列化学式及结构式中成键情况不合理的是 解析 由共价键的饱和性可知 C Si都形成4个共价键 H形成1个共价键 N形 成3个共价键 O S Se都形成2个共价键 答案 D 1 H2S分子中两个共价键的夹角接近90 其原因是 A 共价键的饱和性 B S原子的电子排布 C 共价键的方向性 D S原子中p轨道的形状 解析 S原子的价电子构型是3s23p4 有2个未成对电子 并且分布在相互垂直的 3px和3py轨道中 当与两个H原子配对成键时 形成的两个共价键间夹角接近90 这体现 了共价键的方向性 是由轨道的伸展方向决定的 答案 CD 问题导思 乙烯分子中C C 键与C C 键的哪种键稳定 碳碳键中 键与 键哪种键稳定 其他共价键中 键与 键的稳定性有固定关系吗 H F键与H Cl键相比 谁的极性更强些 提示 键稳定 碳碳键中 键均比 键稳定 其他共价键中 键不一定比 键稳定 H F键的极性强 1 共价键的分类 分类标准类型 共用电子对数单键 双键 叁键 共用电子对的偏移程度极性键 非极性键 原子轨道重叠方式 键 键 2 非极性键和极性键的判断依据 3 极性键的极性强弱 成键原子所属元素 电负性差值越大 极性键的 极性越强 1 因s电子云是球形的 故s电子和s电子形成 键时无方向性 两个s电子只能形成 键 不能形成 键 2 两个原子间可以只形成 键 但不能只形成 键 2012 浙江高考节选 下列物质中 只含有极性键的分子是 既含离子键又 含共价键的化合物是 只存在 键的分子是 同时存在 键和 键的分子 是 A N2 B CO2 C CH2Cl2 D C2H4 E C2H6 F CaCl2 G NH4Cl 解析 A G的结构式或电子式分别为 A E是由分子构成的 F G是由阴 阳离子构成的 由不同元素原子间形成的共价 键为极性键 故B C分子只含有极性键 共价单键均为 键 共价双键或叁键中各含1个 键 其他为 键 故C E分子中只存在 键 A B D分子中同时存在 键和 键 F中只含 离子键 G中NH与Cl 之间为离子键 NH中N H键为共价键 4 4 答案 BC G CE ABD 判断物质中存在的化学键类型 常用的载体是结构式或电子式 2 某有机物的结构式如下 1 该分子中有 个 键 个 键 2 指出该分子中的极性键 解析 1 除五条共价单键全部为 键外 双键中1个 键 另一个为 键 叁键中1 个为 键 另两个为 键 故 键的总数为7 键的总数为3 2 C H键为极性键 碳碳键均为非极性键 答案 1 7 3 2 C H键 或碳氢键 教师备课资源 教师用书独具 电子式和结构式 1 电子式是表示物质结构的一种式子 其写法是在元素符号的周围用 或 等表示 原子或离子的最外层电子 并用n 或n n为正整数 表示离子所带电荷 书写时要注意以 下几点 1 同一个式子中的同一元素的原子的电子要用同一符号 都用 或 如Mg不能写成 Mg 2 主族元素的简单离子中 阳离子的电子式就是离子符号 如Mg2 既是镁离子的符 号 也是镁离子的电子式 阴离子的最外层一般是8电子结构 要分别表示出原子原来的电 子与获得的电子 在表示阴离子的符号外加方括号 方括号的右上角标明所带电荷 如S2 的电子式为 Cl 的电子式为 复杂阳 离子也要外加方括号 在方括号的右上角标明所带电荷电性及数目 如NH的电子式 4 3 离子化合物中阴阳离子个数比不是1 1时 要注意每一个离子都与带相反电荷的离 子直接相邻的事实 4 写双原子分子的非金属单质的电子式时 要注意共用电子对的数目和表示方法 5 要注意共价化合物与离子化合物电子式的区别 前者不加方括号 不写表示电荷 的符号 后者复杂阳离子和阴离子加方括号 括号外写表示电荷的符号 前者的共用电子 对一般还要求表示出其组成电子来源于哪一原子 6 一般来说 稳定物质的电子均成对 都达到稳定结构 7 用电子式表示化学键形成过程时 式子中箭头左边写参加反应原子的电子式 多个 时相同原子可以合并 并配以适当系数 但箭头右边产物的电子式中有多个相同原子时不 可合并 2 在结构式中 用一条短线 表示由一对共用电子所形成的共价键 单键 用 表示原子间共用两对电子形成的共价键 双键 用 表示原子间共用三对电子形成 的共价键 叁键 如H Cl O C O H C C H等 下列电子式书写正确的是 解析 A项中遗漏了N原子上未参加成键的1对电子 B项中遗漏了Cl原子上未参 加成键的3对孤对电子 D项电子式应为 答案 C Error 共价键 1 在氯化氢分子中 形成共价键的原子轨道是 A 氯原子的2p轨道和氢原子的1s轨道 B 氯原子的2p轨道和氢原子的2p轨道 C 氯原子的3p轨道和氢原子的1s轨道 D 氯原子的3p轨道和氢原子的3p轨道 答案 C 2 下列化合物分子中一定既含 键又含 键 既有极性键又有非极性键的是 A C2H6 B HCl C C2H4 D N2 解析 中全部是单键 只含 键 不含 键 C H是极性键 C C是非极性键 H Cl中含 键 H Cl是极性键 中C C中含一个 键 和一个 键 C H是极性键 C C是非极性键 C项符合题意 N N中含有一个 键和2 个 键 N N是非极性键 答案 C 3 CH4 NH3 H2O和HF分子中 共价键的极性由强到弱的顺序是 A CH4 NH3 H2O HF B HF H2O NH3 CH4 C H2O HF CH4 NH3 D HF H2O CH4 NH3 解析 键的极性即为共用电子对的偏向 或偏离 程度 偏向 或偏离 程度越大 键 的极性越强 比较共价键的极性 应比较成键的两个原子电负性的大小 两原子电负性相 差得越大 则键的极性越强 答案 B 4 在下列化学反应中 反应时不形成配位键的是 H OH H2O 2H2 O2 2H2O HCl NH3 NH4Cl BaCl2 NH4 2SO4 BaSO4 2NH4Cl Fe Cu2 Cu Fe2 NaNH2 H2O NaOH NH3 A B C D 解析 由结构可知 中各物质均不含有配位键 虽然NH中含有配位 4 键 但在反应过程中该离子没有发生变化 故也没有形成新的配位键 只有 中由于生成 铵根离子而形成配位键 答案 A 5 下列有关 键和 键的说法错误的是 A 含有 键的分子在反应时 键是化学反应的积极参与者 B 当原子形成分子时 首先形成 键 可能形成 键 C 有些原子在与其他原子形成分子时只能形成 键 不能形成 键 D 在分子中 化学键可能只有 键而没有 键 答案 D 6 分析下列化学式中划有横线的元素 选出符合要求的物质填空 A NH3 B H2O C HCl D CH4 E C2H6 F N2 1 所有价电子都参与形成共价键的是 2 只有一个价电子参与形成共价键的是 3 最外层有未参与成键的电子对的是 4 既有 键又有 键的是 解析 NH3中N原子与3个H原子形成3个 键 还有一对孤电子对 H2O中O原子与 2个H原子形成2个 键 还有两对孤电子对 HCl中Cl原子与1个H原子形成1个 键 还有三 对孤电子对 CH4中C原子与4个H原子形成4个 键 所有价电子都参与成键 C2H6中C原 子分别与3个H原子及另外1个C原子形成4个 键 所有价电子都参与成键 N2中N原子与另 外1个N原子形成1个 键 2个 键 还有一对孤电子对 答案 1 D E 2 C 3 A B C F 4 F 1 下列各组物质中 所有化学键都是共价键的是 A H2S和Na2O2 B H2O2和CaF2 C NH3和N2 D HNO3和NaCl 解析 A项 Na2O2中既有离子键又有O O共价键 不正确 B项 CaF2中只有离 子键 不正确 D项 NaCl属于离子化合物 没有共价键 答案 C 2 下列说法正确的是 A 含有共价键的化合物一定是共价化合物 B 分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物 C 由共价键形成的分子一定是共价化合物 D 只有非金属原子间才能形成共价键 解析 A项的反例为NaOH Na2O2等 C项的反例为Cl2等 D项的反例为AlCl3等 答案 B 3 对 键的认识不正确的是 A 键不属于共价键 是另一种化学键 B 不是所有 键都有方向性 C 分子中含有共价键 则至少含有一个 键 D 含有 键的化合物与只含 键的化合物的化学性质不同 解析 共价键根据原子轨道的重叠方式不同分成了 键和 键 A不正确 由于s原 子轨道呈球形对称 s s 键无方向性 B正确 分子中只要有共价键 一定含有 键 C正 确 含有 键的化合物与只含 键的化合物不是一种物质 化学性质不同 D正确 答案 A 4 下列有关化学键类型的叙述正确的是 A 全部由非金属元素构成的化合物中肯定不存在离子键 B 所有物质中都存在化学键 C 已知乙炔的结构式为H C C H 则乙炔中存在2个 键 C H 和3个 键 C C D 乙烷分子中只存在 键 不存在 键 解析 铵盐是离子化合物 含有离子键 但其中就没有金属元素 A项错 稀有 气体的原子本身就达到稳定结构 不存在化学键 B项错 乙炔中存在3个 键和2个 键 2 个C H键和碳碳叁键中的1个键是 键 而碳碳叁键中的两个是 键 C项错 答案 D 5 2013 丽水高二质检 下列说法中 不正确的是 A 一般情况下 键比 键重叠程度大 形成的共价键强 B 两个原子之间形成共价键时 最多有一个 键 C 气体单质中 一定有 键 可能有 键 D NH的4个 键完全相同 其中的一个是配位键 4 解析 从原子轨道重叠程度看 键轨道重叠程度比 键重叠程度小 故 键稳定 性低于 键 在单质分子中存在 键 如Cl2 H2 键 N2中存在 键和 键 稀有气体为单原 子分子 不存在化学键 答案 C 6 2013 福州高二质检 下列跟氢原子形成的极性键极性最强的是 A F B Cl C Br D I 答案 A 7 下列分子含有的电子数目与HF相同 且只有2个极性共价键的是 A CO2 B N2O C H2O D CH4 解析 HF分子含有10个电子 CO2分子含有22个电子 N2O分子含有22个电子 H2O分子含有10个电子 CH4分子含有10个电子 其中H2O分子含有2个H O极性共价键 CH4分子含有4个C H极性共价键 答案 C 8 下列关于 键和 键的理解不正确的是 A 键能单独形成 而 键一定不能单独形成 B 键可以绕键轴旋转 键一定不能绕键轴旋转 C 双键中一定有一个 键 一个 键 叁键中一定有一个 键 两个 键 D 气体单质中一定存在 键 可能存在 键 解析 p电子云重叠时 首先头碰头最大重叠形成 键 py pz电子云垂直于px所 在平面 只能 肩并肩 地重叠形成 键 双键中有一个 键 一个 键 叁键中有一个 键 两个 键 键不能单独形成 A B正确 键特征是轴对称 键呈镜面对称 不能绕键轴 旋转 C正确 稀有气体为单原子分子 不存在化学键 D不正确 答案 D 9 下列结构图中 代表原子序数从1 10的元素的原子实 原子实是原子除去最外层 电子后剩余的部分 小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子 短线代表价键 示例 O2 根据各图表示的结构特点 写出上述分子的化学式 A B C D 解析 A图是NH3分子 因为N原子有一对电子未参加成键 3个价电子用于形成3 个单键 而与N原子相连的原子只有一个价电子 故只可能是H原子 B图是H C N 这 是因为中间一个原子成4个键 所以是C原子 左边原子只有一个价电子 故为H原子 而 右边原子显然是N原子 C图是 从图可看出 最上面的原子是O原 子 它用2个价电子与C原子形成双键 左 右两边与C相连的显然是N原子 同理与N原子 相连的两个只含1个价电子的原子显然是H原子 D图是BF3 在1 10号元素中价电子为7 的只有F原子 每个F原子各用一个价电子与中间原子形成单键 而中间一个原子只有3个 价电子 应该是B原子 故该分子为BF3 答案 NH3 HCN CO NH2 2 BF3 10 A B C D E是中学化学常见的分子和离子 它们都有10个电子 且A是由5 个原子核组成的微粒 它们之间可发生如下变化 A B C D B E 2D 且D与大 多数酸性氧化物及碱性氧化物均能反应 1 写出A的电子式 写出E的电子式 2 写出B C D E的化学式 B C D E 3 用电子式表示D的形成过程 4 C中含有 填 极性键 或 非极性键 从重叠方式看应属 键 5 用结构式表示E中配位键的形成过程 解析 中学阶段10电子微粒有 分子 Ne HF H2O NH3 CH4 阳离子 Na Mg2 Al3 NH H3O 4 阴离子 F O2 N3 OH NH 2 由5个原子核组成的微粒有CH4 NH 由A B 4 C D知A为NH B为OH 由B E 2D E为H3O D为H2O 同时知C为 4 NH3 答案 11 有三种物质AC2 B2C2 AD4 元素A在自然界中形成的物质种类最多 元素B 的单质能在C的气态单质中剧烈燃烧 火焰呈黄色 并生成淡黄色固体B2C2 元素D的负 一价阴离子的电子层结构与氩原子相同 则 1 A B C D的元素名称分别是 2 AD4分子中含有的共价键类型为 填 键 或 键 3 D的负一价阴离子的电子排布式为 B2C2的电子式为 属 填 离子化合物 或 共价化合物 解析 A在自然界中形成的物质种类最多 是碳元素 淡黄色固体B2C2是Na2O2 即B为Na C为氧 元素D的负一价阴离子的电子层结构与氩原子相同 D为Cl 答案 1 碳元素 钠元素 氧元素 氯元素 2 键 3 1s22s22p63s23p6 离子化合物 第2课时 共价键的键能与化学反应的反应热 原子晶体 课标要求 1 能用键能 键长说明简单分子的某些性质 2 了解原子晶体的特征 能描述金刚石 二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系 课标解读 1 利用键能比较共价键的强弱及共价型分子的稳定性 2 利用键能会计算化学反应的反应热 3 知道金刚石 二氧化硅晶体的结构特点 4 会比较原子晶体的熔 沸点高低及硬度大小 教学地位 1 共价键的键长 键能可以判断物质的稳定性 也可以计算化学反应的反应热 因此 本节内容可与元素周期律 化学反应的热效应建立密切关系 2 原子晶体的空间结构可以培养学生空间想象能力 3 原子晶体是晶体结构的一个分支 属于高考命题的热点内容 新课导入建议 由上节课我们知道 2个气态氢原子形成H H键要放出能量 那么要拆开H H键需要 吸收能量 在必修2中我们已经学习了化学反应的实质 拆开所有反应物中的化学键 同时形成生 成物中的化学键的过程 若已知拆开1 mol任意化学键吸收的能量 便可计算任意化学反应的热效应 确定化学 反应的热化学方程式 本节课将解决上述问题 教学流程设计 课前预习安排 1 阅读教材P48 51 2 完成 课前自主导学 步骤1 引入新课 步骤6 布置作业 完成 课后知能检测 步骤5 处理 当堂双基达标 步骤4 师生归纳 课堂小结 课 标 解 读重 点 难 点 1 认识影响共价键键能的主要因素 分 析化学键的极性强弱 把握键能与化学反应 热之间的内在联系 2 深化对原子晶体及其一般性质的认识 1 影响共价键键能的因素及键能的应用 重点 2 用共价键的键能计算化学反应的反应 热 难点 3 比较原子晶体的熔 沸点 重难点 1 键能 1 定义 在101 kPa 298 K条件下 1 mol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 2 影响因素 温度和压强 3 与物质稳定性的关系 键能越大 共价键越牢固 共价型分子越稳定 2 键长 1 定义 两原子间形成共价键时 原子核间的平均间距 2 与共价键强弱的关系 键长越短 键能越大 共价键越强 3 键能与反应热的关系 E1 E2分别表示反应物和生成物的键能 H E1 E2Error 1 氮元素的非金属性较强 氮气分子化学性质为什么不活泼 提示 由于N2分子中存在N N键 氮氮键键能大 不易拆开 所以化学性质不活 泼 1 概念 所有原子间通过共价键结合形成的晶体 2 常见的原子晶体 1 某些非金属单质 如 晶体硼 晶体硅 晶体Ge 金刚石等 2 某些非金属化合物 如 金刚砂 SiC 二氧化硅 氮化硼 BN 氮化铝 AlN 等 3 性质 原子晶体一般有很高的熔点 沸点和很大的硬度 2 具有共价键的晶体叫做原子晶体 这种说法对吗 为什么 提示 不对 如HCl H2O CO2 CH3CH2OH分子中都有共价键 但它们都不 是原子晶体 再如NaOH中既含有共价键又含有离子键 它属于离子晶体 金刚石 晶体 Si SiC SiO2中都有共价键 它们都是原子晶体 只有相邻原子间以共价键相结合形成空 间网状结构的晶体才是原子晶体 问题导思 键N NN NN N 键能 kJ mol 1159418946 由上表数据可知N2分子中 1个 键和两个 键的键能各是多少 共价键的键能与反应热的关系怎样 提示 键 159 kJ mol 1 2个 键的键能分别为259 kJ mol 1和528 kJ mol 1 H 反应物分子中的键能总和 生成物分子中的键能总和 1 运用共价键的键能可以判断共价型分子的稳定性 在其他条件相同时 共价键键能 越大 共价型分子或晶体的化学稳定性就越强 共价键键能越小 共价型分子或晶体的化 学稳定性就越弱 2 运用共价键的键能可以确定化学反应的反应热 H 反应物分子中的键能总和 生成物分子中的键能总和 1 反应物分子中的键能总和小于生成物分子中的键能总和 则此反应为放热反应 H 0 2 反应物分子中的键能总和大于生成物分子中的键能总和 则此反应为吸热反应 H 0 下表为某些化学键的键能 kJ mol 1 键Cl ClBr BrI IH ClH BrH IH H 键能243193151431366298436 1 下列氢化物中 最稳定的是 A HCl B HBr C HI D HF 2 1 mol H2在1 mol Cl2中燃烧 生成2 mol HCl气体 放出热量 kJ 3 相同条件下 X2 X代表Cl Br I 分别与氢气反应 若消耗等物质的量的氢气时 放出或吸收热量最多的是 推测1 mol H2在足量F2中燃烧比在足量Cl2中燃烧放热 填 多 或 少 解析 稳定性是化学性质 与键能的大小有关 由于键能H Cl键 H Br键 H I键 故推测键能H F键 H Cl键 键能越大 分子越稳定 所以HF最稳定 H2 Cl2 2HCl 断键吸收436 kJ 243 kJ 679 kJ的能量 成键放出2 431 862 kJ的能量 反应共放出183 kJ的能量 由此可分别算出H2和Br2 I2反应放出的能量为103 kJ和9 kJ 可 判断出三者放出热量关系为Cl2 Br2 I2 答案 1 D 2 183 3 Cl2 多 1 根据 例1 第 2 问 写出Cl2 g 与H2 g 反应生成HCl g 的热化学方程式 答案 Cl2 g H2 g 2HCl g H 183 kJ mol 1 问题导思 金刚石中 每个碳原子与几个碳原子成键 与同一碳原子成键的原子围成什么空间 构型 二氧化硅晶体的化学式是如何确定的 提示 4 正四面体 在SiO2晶体中 每个Si原子与4个O原子成键 而每个O原子与2个Si原子成键 晶体 中硅原子与氧原子个数比为1 2 因此二氧化硅的化学式为SiO2 1 原子晶体的结构 1 结构特点 原子晶体是原子间以共价键结合而形成的空间网状结构 因此晶体中不存在单个分子 2 两种典型原子晶体的结构 a 金刚石晶体 在晶体中每个碳原子以共价键与相邻的4个碳原子相结合 成为正四面体 晶体中C C C夹角为109 5 最小环上有6个碳原子 晶体中C原子个数与C C键数之比为 1 4 1 2 1 2 b 二氧化硅晶体 在晶体中每个硅原子和4个氧原子形成4个共价键 每个氧原子与2个硅原子相结合 故SiO2晶体中硅原子与氧原子按1 2的比例组成 最小环上有12个原子 2 原子晶体熔 沸点高低及硬度大小比较依据 一般来说 原子半径之和越小 形成共价键的键长越短 键能越大 其晶体熔 沸点 越高 如熔点 金刚石 碳化硅 晶体硅 硬度越大 一般情况下 原子晶体的熔 沸点比离子晶体的熔 沸点高 单质硼有无定形和晶体两种 参照下表数据填空 金刚石晶体硅晶体硼 熔点 K 382316832573 沸点 K 510026282823 摩氏硬度107 09 5 1 晶体硼属于 晶体 理由是 2 已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体 如下图所示 其中有20 个由等边三角形组成的面和一定数目的顶点 每一个顶点上各有一个硼原子 通过图形的 观察和推算 此基本结构单元由 个硼原子构成 其中B B键的键角是 3 请比较三者熔点高低的顺序 由此说明C Si B非金属性强弱的关系 解析 1 由所给数据 可知晶体硼的熔 沸点很高 硬度很大 比较其熔 沸点 硬度均介于金刚石和晶体硅之间 而金刚石和晶体硅都是原子晶体 故晶体硼也是原子晶 体 2 方法1 晶体硼结构单元有20个正三角形 每个硼原子被5个三角形共用 每个三角 形只占有 个硼原子 故硼原子数 20 3 12 正三角形的各个角均为60 故B B键的 1 5 1 5 键角为60 方法2 由所给图示 可以看出第一层有3个B原子 第二层6个 第三层3个 共12个B原子 3 原子晶体的熔 沸点与共价键的键能有关 而键能大小与原子的非金属 性有关 非金属性越强 形成的共价键的键能越大 破坏它需要的能量越高 则熔 沸点 越高 故非金属性C B Si 答案 1 原子 晶体硼的熔 沸点 硬度均介于金刚石和晶体硅两种原子晶体之 间 故晶体硼是原子晶体 2 12 60 3 C B Si 2 原创题 据报道 有科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松 与此同时 再用射频电火花喷射氮气 此时碳 氮原子结合成碳氮化合物薄膜 据称 这种化合物可 能比金刚石更坚硬 1 该碳氮化合物可能属于 晶体 2 该碳氮化合物比金刚石坚硬的原因是 3 试推断该碳氮化合物的化学式 解析 1 由于金刚石为原子晶体 该碳氮化合物比金刚石还硬 说明其属于原子 晶体 2 金刚石中存在C C键 碳氮化合物中存在C N键 由于原子半径r C r N 所以 C C键的键能小于C N键的键能 硬度大于金刚石 3 在晶体中 1个C原子与4个N原子 形成共价键 1个N原子与3个C原子形成共价键 故C N原子个数比为3 4 所以化学式 为C3N4 答案 1 原子 2 由于原子半径r N H H键键能 但氢的原子半径远小于氮原子 键长是成键两原子的核间距 H H键的键 长 N N键的键长 B错 氧气中氧原子间以共价双键结合 C错 氮分子键能比氯分子的 大 D正确 答案 D 键长 键能 决定 共价键的强弱 决定 物质的稳定性 原子晶体Error 1 下列说法正确的是 A 键能越大 表示该分子越容易受热分解 B 共价键都具有方向性 C 在分子中 两个成键的原子之间的距离叫键长 D H Cl的键能为431 8 kJ mol 1 H Br的键能为366 kJ mol 1 这可以说明HCl比 HBr稳定 解析 键能越大 分子越稳定 A项错 D项正确 H H键没有方向性 B项错 形成共价键的两个原子之间的核间距叫键长 C项错 答案 D 2 在30 g SiO2晶体中 含有Si O键的物质的量为 A 1 mol B 1 5 mol C 2 mol D 2 5 mol 解析 1 mol SiO2中含4 mol Si O键 30 g SiO2是0 5 mol 含有Si O键的物质的 量为2 mol 答案 C 3 据美国 科学 杂志报道 在40 GPa高压下 用激光器加热到1 800 K 制得具有 高熔点 高硬度的二氧化碳晶体 下列关于该晶体的说法正确的是 A 该晶体由CO2分子构成 B 该晶体易汽化 可用作制冷材料 C 一定条件下 该晶体可跟氢氧化钠反应 D 该晶体中C O原子个数比为1 2 解析 高熔点 高硬度是原子晶体的特点 故该二氧化碳晶体是原子晶体 答案 CD 4 碳化硅 SiC 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金刚石 碳化硅 晶体硅 B 熔点从高到低的顺序是金刚石 晶体硅 碳化硅 C 三种晶体中的结构单元只有金刚石是正四面体结构 D 三种晶体都是原子晶体且均为电的绝缘体 解析 由已知碳化硅的晶体有类似金刚石的结构 可知碳化硅也为原子晶体 且 应有类似金刚石的正四面体结构单元 又因为影响共价键强弱的因素是原子半径 碳原子 半径小于硅原子半径 所以键长长短顺序为C C C Si Si Si 所以 熔点顺序是金刚 石 碳化硅 晶体硅 晶体硅是半导体 单向导电 答案 A 5 化学键Si OSi ClH HH ClSi SiSi C 键能 kJ mol 1 460360436431176347 根据表中数据回答下列问题 1 如下图所示立方体中心的 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 2 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 高温 H kJ mol 1 解析 1 晶体硅结构与金刚石相似 5个原子构成正四面体结构 其中1个位于正 四面体中心 2 H 4 360 kJ mol 1 2 436 kJ mol 1 2 176 kJ mol 1 4 431 kJ mol 1 236 kJ mol 1 答案 1 如下图所示 2 236 6 2013 新课标高考 节选 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 化学键C CC HC OSi SiSi HSi O 键能 kJ mol 1 356413336226318452 1 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 2 SiH4的稳定性小于CH4 更易生成氧化物 原因是 解析 依据图表中键能数据分析 C C键 C H键键能大 难断裂 Si Si键 Si H键键能较小 易断裂 导致长链硅烷难以生成 SiH4稳定性小于CH4 更易生成氧化物 是因为C H键键能大于C O键的 C H 键比C O键稳定 Si H键键能远小于Si O键的 不稳定 倾向于形成稳定性更强的Si O键 答案 1 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 2 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 1 下列说法中 错误的是 A 只有非金属元素也可能形成离子化合物 B 成键原子间原子轨道重叠的愈多 共价键愈牢固 C 对双原子分子来说 键能愈大 含有该键的分子愈稳定 D 键长愈长 化学键愈牢固 解析 A项 如NH4Cl等铵盐 全部由非金属元素形成 却是离子化合物 B项 如 键的键能之所以比 键大就是因为其轨道重叠程度比 键多 C项 键能本身就是用来衡 量分子稳定性的一个物理量 D项键长越长 键能就越小 破坏化学键所需能量就越低 化学键越不稳定 答案 D 2 从实验测得不同物质中氧氧键的键长和键能的数据 氧氧键 数据 O2 2 O 2 O2 O 2 键长 10 12m149128121112 键能 kJ mol 1xyz 494w 628 其中x y的键能数据尚未测定 但可根据规律性推导键能的大小顺序为w z y x 该规律性是 A 成键电子数越多 键能越大 B 键长越长 键能越小 C 成键所用的电子数越少 键能越大 D 成键电子对越偏移 键能越大 解析 观察表中数据发现 O2与O的键能大者键长短 按此O中键长比O 2 2 2 中的长 所以键能要小 按键长 氧氧键 由短到长的顺序为O O2 O O 键能 2 2 2 2 2 则应w z y x 答案 B 3 金刚石是典型的原子晶体 下列关于金刚石的说法中 错误的是 A 晶体中不存在独立的 分子 B 碳原子间以共价键相结合 C 是硬度最大的物质之一 D 化学性质稳定 高温下难与O2发生反应 解析 金刚石高温下与O2的反应属碳元素的性质 与晶体结构无关 答案 D 4 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个顶角 B 最小的环上 有3个Si原子和3个O原子 C 最小的环上 Si和O原子数之比为1 2 D 最小的环上 有6个Si原子和6个O原子 解析 二氧化硅是原子晶体 结构为空间网状 存在硅氧四面体结构 硅处于中 心 氧处于4个顶角 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 答案 D 5 下列事实能说明刚玉 Al2O3 是一种原子晶体的是 Al2O3是两性氧化物 硬度很大 它的熔点为2045 几乎不溶于水 自 然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石 A B C D 解析 指的是Al2O3的分类 指的是Al2O3的种类 这两项都无法说明Al2O3 是一种原子晶体 答案 B 6 已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度 且构成该晶体的微粒间只以单键结合 下列关于C3N4晶体的说法错误的是 A 该晶体属于原子晶体 其化学键比金刚石更牢固 B 该晶体中每个碳原子连接4个氮原子 每个氮原子连接3个碳原子 C 该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构 D 该晶体与金刚石相似 都是原子间以非极性键形成空间网状结构 解析 由于C3N4晶体和金刚石结构类似 C N键键长小于C C键键长 因此A 正确 结合碳和氮原子的成单电子数和成键规律 B C正确 由于C3N4晶体中是通过C N共价键形成的立体网状结构 晶体中全是极性共价键 D错误 答案 D 7 下列说法中正确的是 A 金刚石晶体中的最小碳环由6个碳原子构成 B Na2O2晶体中阴离子与阳离子数目之比为1 1 C 1 mol SiO2晶体中含2 mol Si O键 D 根据H H H2同时放出436 kJ mol 1的热量 可以说明氢原子比氢分子稳定 解析 由金刚石晶体结构知 最小碳环是6个碳原子构成的六元环 故A对 B中 Na2O2晶体中阴 阳离子数目之比为1 2 故B错 C中1 mol SiO2晶体中含4 mol Si O键 故C错 答案 A 8 已知 1 mol H2分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量 1 mol Cl2分子中化学键断裂时需要吸收243 kJ的能量 由