《共价键 原子晶体》课件5.ppt

1、第三单元 共价键原子晶体,一、共价键 1.概念:元素的原子之间通过_形成的化学键。 2.本质:当成键原子相互接近时,原子轨道发生重叠,自旋方向_ 的未成对电子形成_,两原子核间的电子密度_,体系 的能量_。,共用电子对,相反,共用电子对,增加,降低,3.共价键的特点:,未成对,电子,电子出现机会,重叠程度,二、共价键的类型 1.键与键: (1)键:原子轨道以“_”方式重叠而形成的共价键。 (2)键:原子轨道以“_”方式重叠而形成的共价键。 (3)区别:有机物中,碳原子与碳原子间形成键的重叠程度比形成 键的重叠程度_,所以_键比_键牢固,故反应中_键易断裂。,头碰头,肩并肩,小得多,2.非极性键

2、和极性键: (1)非极性键:两个成键原子吸引电子的能力_,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_,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,共用电子对发生 偏移的程度_,共价键的极性_。,相同,不同,越大,越强,3.特殊的共价键配位键:,一对电子,共价键,孤电子对,三、共价键的键能与化学反应的反应热: 1.键能的概念:在101 kPa、298 K条件下,1 mol气态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。,气态,吸收,2.键能与反应热的关系: H=E1-E2,若H0，则该反应_ 若H0，则该反应_,3.

3、键长:两原子间形成共价键时,_间的平均间距。,吸收,放出,吸热,放热,两原子核,四、原子晶体,原子,共价键,很高,很大,【自我小测】 1.思考辨析: (1)所有轨道形成的共价键均有方向性。() 分析:。因为s轨道的空间取向是球形对称,故两个s轨道形成的共价键无方向性。如H2分子中的共价键。 (2)只要形成共价键就有键。() 分析:。在共价键的形成过程中,不管两原子如何靠近,总有原子轨道头碰头相互重叠,所以共价键的形成过程总有键形成。,(3)一般共价键与配位键形成过程完全一样。() 分析:。共用电子对的来源不同,普通共价键的电子对是由两个原子各提供1个,配位键的电子对是由一个原子提供,被两个原子

4、共用。但成键后,二者没有任何区别。 (4)原子晶体一般硬度大,熔、沸点高。() 分析:。原子晶体通过共价键形成,一般硬度大,熔、沸点高。 (5)非金属单质中都存在共价键。() 分析:。稀有气体属于单原子分子。,2.相距很远的两个氢原子,相互逐渐接近,在这一过程中,体系能量 将() A.先变大后变小 B.先变小后变大 C.逐渐变小 D.逐渐变大 【解析】选B。两原子距离远时,吸引力起主要作用,体系能量降低,两原子距离近时,斥力起主要作用,体系能量升高。,3.下列物质的晶体中不存在分子的是() A.SiO2 B.SO2 C.CS2 D.CO2 【解析】选A。SiO2是原子晶体,构成晶体的粒子是原子

5、。,4.(双选)(SJP52改编)下列分子中,既含有键又含有键的 是() A.CH3CH3 B.N2 C.C2H2 D.Cl2 【解析】选B、C。如果两原子间形成多种化学键,则一定有一个键,其余为键,而B、C两个选项中都有叁键,因此既含有键又含有键。,5.根据下列性质判断,属于原子晶体的物质是() A.熔点2 700,导电性好,延展性强 B.无色晶体,熔点3 550,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂 C.无色晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点为800,熔化时能导电 D.熔点-56.6,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电 【解析】选B。原子晶体一般熔、沸点高,硬度大,不导电。,6.(SJP52改编

6、)已知NN键的键能是945 kJmol-1,HH键的键能是436 kJmol-1,N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)的焓变为-93 kJmol-1,则,NH键的键能是() A.208 kJmol-1B.435 kJmol-1 C.93 kJmol-1D.391 kJmol-1,【解析】选D。反应物的键能减去产物的键能等于焓变,而每个 氨气分子中有3个NH键,设NH键的键能为x,945 kJmol-1+3 436 kJmol-1-6x=-93 kJmol-1,因此x=391 kJmol-1。,一、共价键的特征及类型 【自主导练】 1.(2015保定高二检测)下列说法不正确的是() A.键比

7、键重叠程度大,形成的共价键强,所以键比键更易断裂 B.两个原子间形成共价键时,最多有一个键,可以有多个键 C.有方向性是共价键共有的特征 D.N2分子中有一个键,2个键,【解题指南】解答本题时要注意以下两点: (1)共价键有方向性和饱和性; (2)分子由于键比键的重叠程度大,因此键比键更稳定。 【解析】选C。方向性和饱和性是共价键的特征,但是并不是所有的共价键都有方向性,比如s-s轨道头碰头所形成的键就没有方向性。,【方法规律】键和键的判断方法:,2.(2015大同高二检测)下列说法正确的是() A.分子中键能越大,键长越长,则分子越稳定 B.元素周期表中的A族(除H外)和A族元素间不能形成共

8、价键 C.水分子可表示为HOH,分子中键角为180 D.HO键键能为463 kJmol-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,放出能量为2463 kJ,【解题指南】解答本题时要注意以下两点: (1)非金属原子之间形成共价键; (2)判断分子稳定性,可通过键长、非金属性强弱、电负性差值等因素分析。 【解析】选B。键能与键长都是描述分子稳定性的重要参数,且键能越大,键长越短,分子越稳定;B项中元素周期表中的A族(除H外)和A族元素间形成离子键;水分子中键角为104.5;D项断键应吸收2463 kJ的能量。,【总结归纳】 1.共价键的分类:,2.极性键、非极性键的判断方法:,【点拨】 (1)共价

9、键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。 (2)共价键的方向性决定了分子的立体结构。 (3)并不是所有的共价键都有方向性,如两个s电子形成的共价键就没有方向性。,【针对训练】 下列分子中存在键的是() A.H2B.Cl2 C.N2 D.HCl 【解析】选C。在N2中,两个氮原子的2pz形成一个键,2px形成一个键,两个2py也形成一个键。,【补偿训练】(双选)(2015锦州高二检测)下列说法中正确的 是() A.键能愈小,表示化学键越牢固,难以断裂 B.两原子核越近,键长愈短,化学键愈牢固,性质越稳定 C.破坏化学键时,消耗能量,而形成新的化学键时,则释放能量 D.键能、键长只能

10、定性地分析化学键的特性 【解析】选B、C。键能越大,键长越短,化学键越牢固。,【拓展深化】离子键、共价键和金属键的比较:,二、原子晶体的结构和性质 1.原子晶体的结构:,2.原子晶体的物理性质: (1)因为原子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。所以原子晶体的熔、沸点很高,硬度很大。 (2)因为构成原子晶体的原子最外层电子都成键,结构稳定,键能较大,所以原子晶体一般不导电,难溶于水。,【拓展深化】原子晶体能量高低的规律: 原子晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能,键长越短,键能 越大,共价键越稳定,物质的熔、沸点越高。 若没有告知键长或键能数据时,可比较原子

11、半径的大小。一般原子半 径越小,则化学键的键长越短,化学键就越强,键就越牢固,破坏化学键 需要的能量就越大,故晶体的熔点就越高,如比较金刚石、碳化硅、晶 体硅的熔点高低。 原子半径:CCSi SiSi,熔点:金刚石碳化硅晶体硅。,【针对训练】 1.(2015嘉兴高二检测)晶体硅(Si)和金刚砂(SiC)都具有与金刚石相似的空间结构,根据下表中的数据,回答下列问题:,(1)晶体硅(Si)和金刚砂(SiC)属于晶体; (2)晶体硅(Si)中,平均一个硅原子所成共价键的个数是个; (3)上述三种物质的熔、沸点高低顺序是_; (4)上述三种物质的硬度大小顺序是_。 【解题指南】解答本题时要注意以下两点

12、: (1)键能和键长影响共价键的稳定性; (2)原子晶体的熔、沸点和硬度的高低均受共价键的影响。,【解析】在原子晶体里,所有原子都以共价键相互结合,整块晶体是一个三维的共价键网状结构。所以,影响原子晶体的熔、沸点、硬度的主要因素就是共价键的键能大小,键能越大,原子晶体的熔、沸点越高、硬度越大,而共价键的键能又与键长相关,一般来说,键长越短,键能越大,键长越长,键能越小。 共价键键长:CC键CSi键SiSi键。,答案:(1)原子(2)2 (3)金刚石碳化硅晶体硅 (4)金刚石碳化硅晶体硅,2.(2015长治高二检测)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

13、中心,Si处于4个顶点 B.最小的环上,有3个硅原子和3个氧原子 C.最小的环上,硅和氧原子数之比为12 D.最小的环上,有6个硅原子和6个氧原子,【解析】选D。二氧化硅是原子晶体,为空间网状结构,存在硅氧四面体结构,硅处于中心,氧处于4个顶点,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。,3. 请回答下列问题: (1)比较下列两种物质的熔点高低(填“”或“”): SiCl4SiO2。,(2)如图立方体中心的“ ”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。 (3)工业上高纯硅可通过下列反应制取: SiCl

14、4(g)+2H2(g) Si(s)+ 4HCl(g),该反应的反应热 H=kJmol-1。,【解析】(1)SiCl4为分子晶体,SiO2是原子晶体,显然是原子晶体的熔点高。 (2)晶体硅的结构与金刚石的结构相似,根据硅原子与硅原子可形成四个相等的硅硅键,可推知与立方体中心的一个硅原子相邻的硅原子有四个,这四个硅原子可形成一个正四面体,分别位于立方体中互不相邻的四个顶点上。,(3)根据题中所给的键能数据,可求出该反应物中旧化学键的键能之和 为4360 kJmol-1+2436 kJmol-1=2 312 kJmol-1,生成物中 新化学键的键能之和为4431 kJmol-1+2176 kJmol-1(每摩尔 硅晶体中含有2 mol硅硅键)=2 076 kJmol-1,所以反应热H= 2 312 kJmol-1-2 076 kJmol-1=236 kJmol-1。,答案:(1) (2) (3)236,【补偿训练】1.在40 GPa高压下,用激光器加热到1 800 K时,人们成功制得了原子晶体干冰,下列推断正确的是() A.原子晶体干冰易气化,可用作制冷剂 B.原子晶体干冰熔、沸点低,有的硬度很小 C.原子晶体干冰硬度大,可用于耐磨材料 D.每摩原子晶体干冰中含2 mol CO键,【解析】选C。原子晶体熔、沸点高