課時2共價鍵鍵能與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱共價晶體1.知道共價鍵的鍵能、鍵長等的含義，認(rèn)識影響共價鍵鍵能的主要因素，會利用鍵能比較共價鍵的強弱及共價型分子的穩(wěn)定性。2.了解鍵能與化學(xué)反應(yīng)熱之間的內(nèi)在聯(lián)系，會利用鍵能計算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱。3.了解金剛石、二氧化硅晶體的結(jié)構(gòu)特點，會比較共價晶體的熔沸點及硬度大小。[學(xué)生用書P67]eq\a\vs4\al(活動一：討論共價鍵的鍵能、鍵長與共價鍵的穩(wěn)定性關(guān)系)1.從化學(xué)鍵角度看，化學(xué)反應(yīng)實質(zhì)上是化學(xué)鍵的斷裂與形成，斷裂和形成化學(xué)鍵這兩個過程，哪個過程吸熱，哪個過程放熱？【答案】斷裂化學(xué)鍵吸熱，形成化學(xué)鍵放熱。2.閱讀教材，如何描述共價鍵的強度？了解鍵能的概念、單位，如斷開1molH—H鍵吸熱的能量為436kJ，H—H鍵的鍵能為多少？【答案】共價鍵的強度一般用鍵能描述。共價鍵的鍵能是在101kPa、298K條件下，1mol氣態(tài)AB分子生成氣態(tài)A原子和B原子的過程中所吸收的能量，稱為AB間共價鍵的鍵能，單位為kJ·mol－1。H—H鍵的鍵能為436kJ·mol－1。3.閱讀教材，什么是鍵長？鍵長是形成化學(xué)鍵的兩個原子的半徑之和嗎？為什么？結(jié)合教材中表格，討論鍵長與鍵能之間有什么關(guān)系？如何判斷共價鍵的強弱？比較HF、HCl、HBr、HI中共價鍵的強弱?！敬鸢浮績稍有纬晒矁r鍵時，兩原子核間的平均間距叫做該共價鍵的鍵長。當(dāng)兩個原子形成共價鍵時，原子軌道發(fā)生重疊，所以鍵長不是原子的半徑之和。共價鍵重疊程度越大，鍵長越短，鍵能越大。共價鍵強弱可以用下面方法判斷：一般來講，形成共價鍵的兩原子半徑之和越小，共用電子對數(shù)越多，則共價鍵越牢固，含有該共價鍵的分子越穩(wěn)定。HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用電子對數(shù)相同(1對)，因F、Cl、Br、I的原子半徑依次增大，共價鍵牢固程度H—F>H—Cl>H—Br>H—I，因此，穩(wěn)定性：HF>HCl>HBr>HI。eq\a\vs4\al(活動二：討論鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系)化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)就是反應(yīng)物中舊化學(xué)鍵的斷裂和生成物中新化學(xué)鍵的形成。舊鍵斷裂會吸收熱量，新鍵形成會放出熱量，若舊鍵斷裂吸收的總能量小于新鍵形成放出的總能量，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，若舊鍵斷裂吸收的總能量大于新鍵形成放出的總能量，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。1.閱讀教材，討論反應(yīng)熱(ΔH)與鍵能之間有什么關(guān)系?！敬鸢浮喀＝反應(yīng)物的鍵能總和－生成物的鍵能總和。2.討論ΔH的正負(fù)，與反應(yīng)發(fā)熱吸熱之間的關(guān)系?！敬鸢浮喀＜0時，為放熱反應(yīng)；ΔH＞0時，為吸熱反應(yīng)。eq\a\vs4\al(活動三：了解共價晶體的概念、物理性質(zhì)與結(jié)構(gòu)特點)1.下圖是金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖金剛石晶體的結(jié)構(gòu)示意圖金剛石、用金剛石制成的鉆頭和金剛石晶胞閱讀教材，什么是共價晶體？討論共價晶體有較高的熔沸點的原因，共價晶體的構(gòu)成微粒及微粒間作用力是什么？【答案】所有原子間以共價鍵結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，叫做共價晶體。共價晶體的構(gòu)成微粒是原子，微粒間作用力是共價鍵，由于共價鍵的鍵能大，所以共價晶體的熔沸點較高，硬度較大。2.結(jié)合下表分析，共價晶體有什么共同的物理性質(zhì)？分析物理性質(zhì)的差異與哪些因素有關(guān)？部分共價晶體的鍵能、鍵長、熔點和硬度共價晶體鍵能/(kJ·mol－1)鍵長/pm熔點/℃摩氏硬度金剛石(C—C)3481543500℃以上10碳化硅(C—Si)30118426009晶體硅(Si—Si)22623414157【答案】共價晶體一般具有很高的熔點、沸點和硬度。共價晶體熔化時破壞的是共價鍵，共價晶體中原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔、沸點就越高，硬度大。3.二氧化硅屬于共價晶體，結(jié)構(gòu)如下：二氧化硅結(jié)構(gòu)關(guān)于二氧化硅晶體的下列說法中，正確的是________(填字母)。A.1molSiO2晶體中Si—O鍵為2molB.二氧化硅晶體的分子式是SiO2C.晶體中Si、O原子最外電子層都滿足8電子結(jié)構(gòu)D.晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為8【解析】SiO2晶體中，1個硅原子與周圍4個氧原子形成Si—O鍵，所以1molSiO2晶體中Si—O鍵為4mol，A錯誤；晶體中1個硅原子與周圍4個氧原子形成共價鍵，1個氧原子與周圍2個硅原子形成共價鍵，SiO2表示晶體中Si、O原子個數(shù)比為1∶2，并不是分子式，B錯誤；1個硅原子分別與4個氧原子形成4對共用電子對，1個氧原子分別與2個硅原子形成2對共用電子對，所以Si、O原子最外電子層都滿足8電子結(jié)構(gòu)，C正確；晶體中最小環(huán)上硅與氧交替連接，SiO2晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為12，其中6個硅原子，6個氧原子，D錯誤【答案】C4.氮化硼是一種新型無機非金屬材料，結(jié)構(gòu)有多種，其中有一種硬度僅次于金剛石。立方氮化硼晶胞上圖中兩個都是氮化硼的晶胞，結(jié)構(gòu)是否完全相同？大球和小球分別代表哪種原子？你認(rèn)為該晶體屬什么晶體？構(gòu)成晶體的微粒是什么？微粒間作用力是什么？畫出你理解的氮化硼的結(jié)構(gòu)。【答案】兩個都是氮化硼的晶胞，結(jié)構(gòu)完全相同。大球為硼原子，小球為氮原子，該晶體屬于共價晶體，構(gòu)成晶體的微粒是硼原子和氮原子，微粒間作用力是共價鍵。氮化硼的結(jié)構(gòu)如下圖：5.討論共價晶體共價鍵之間有什么關(guān)系，只含有共價鍵的晶體都是共價晶體嗎？共價晶體一定是共價化合物嗎？【答案】共價晶體中一般含有共價鍵，含共價鍵的不一定是共價晶體，只含共價鍵的晶體也不一定是共價晶體，如H2O、HCl等由非金屬元素組成的分子內(nèi)只含共價鍵，但它們不屬于共價晶體。共價晶體不一定是共價化合物，也可能是單質(zhì)，如金剛石。[學(xué)生用書P70]1.(2020·天津期末)下列物質(zhì)的晶體硬度最大的是()A.鐵B.石墨C.氯化鈉D.金剛石【解析】純鐵硬度低，純鐵的硬度比鐵合金小，A錯誤；石墨很軟，B錯誤；氯化鈉屬于離子晶體，金剛石屬于共價晶體，離子晶體的硬度小于共價晶體，C錯誤，D正確。【答案】D2.氮化硼是一種新合成的結(jié)構(gòu)材料，它是超硬、耐磨、耐高溫的物質(zhì)，下列各組物質(zhì)熔化時所克服的粒子間的作用力與氮化硼熔化時所克服的粒子間作用力相同的是()A.C60和金剛石B.晶體硅和水晶C.冰和干冰D.碘和金剛砂【解析】氮化硼是由兩種非金屬元素形成的化合物，根據(jù)該化合物的性質(zhì)可知其為共價晶體，微粒間作用力為共價鍵。C60和金剛石熔化時分別克服的是分子間作用力和共價鍵，A錯誤；晶體硅和水晶都為共價晶體，物質(zhì)熔化時所克服的粒子間的作用力均為共價鍵，B正確；冰和干冰熔化時均克服的是分子間作用力，C錯誤；碘和金剛砂熔化時分別克服的是分子間作用力和共價鍵，D錯誤?！敬鸢浮緽3.已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1，有關(guān)鍵能數(shù)據(jù)如下表：化學(xué)鍵H—HO=O鍵能/kJ·mol－1436498則水分子中O—H鍵鍵能為()A.463.4kJ·mol－1B.926.8kJ·mol－1C.221.6kJ·mol－1D.413kJ·mol－1【解析】水的結(jié)構(gòu)式為H—O—H，2mol水分子中含有4molH—O鍵，2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1，反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能＝反應(yīng)熱，則436kJ·mol－1×2＋498kJ·mol－1－4E(O—H)＝－483.6kJ·mol－1，故E(O—H)＝463.4kJ·mol－1，A正確?！敬鸢浮緼4.(2020·棗莊三中月考)根據(jù)下列性質(zhì)判斷，屬于共價晶體的物質(zhì)是()A.熔點為2700℃，導(dǎo)電性強，延展性好B.無色晶體，熔點為3500℃，不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機溶劑C.無色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點為800℃，熔化時能導(dǎo)電D.熔點為－56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時不導(dǎo)電【解析】共價晶體的熔點高，但不能導(dǎo)電，延展性差，A不符合題意；無色晶體，熔點3500℃，不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機溶劑，符合共價晶體的性質(zhì)特點，B符合題意；無色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點800℃，熔化時能導(dǎo)電，不屬于共價晶體，C不符合題意；熔點為－56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時不導(dǎo)電，符合分子晶體的性質(zhì)，屬于分子晶體，D不符合題意?！敬鸢浮緽5.(2020·滕州一中月考)美國LawrenceLivermore國家實驗室成功地在高壓下將CO2轉(zhuǎn)化為具有類似SiO2結(jié)構(gòu)的共價晶體，下列關(guān)于CO2的共價晶體的說法正確的是()A.CO2的共價晶體和分子晶體互為同素異形體B.在一定條件下，CO2的共價晶體轉(zhuǎn)化為CO2的分子晶體是物理變化C.CO2的共價晶體和CO2的分子晶體具有相同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)D.在CO2的共價晶體中，每個C原子結(jié)合4個O原子，每個O原子跟2個C原子相結(jié)合【解析】同素異形體的研究對象是單質(zhì)，CO2是化合物，A錯誤；二氧化碳的共價晶體和二氧化碳的分子晶體屬于不同物質(zhì)，所以在一定條件下，CO2的共價晶體轉(zhuǎn)化為CO2的分子晶體是化學(xué)變化，B錯誤；二氧化碳的分子晶體和二氧化碳的共價晶體的構(gòu)成微粒不同，空間結(jié)構(gòu)不同，所以其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不同，C錯誤；將二氧化硅結(jié)構(gòu)中的硅原子替換成碳原子，在二氧化碳的共價晶體中，每個C原子結(jié)合4個O原子，每個O原子跟2個C原子相結(jié)合，D正確?！敬鸢浮緿6.下列有關(guān)共價晶體的敘述不正確的是()A.金剛石和二氧化硅晶體的最小結(jié)構(gòu)單元都是正四面體結(jié)構(gòu)B.含1molC的金剛石中C—C鍵數(shù)目是2NA，1molSiO2晶體中Si—O鍵數(shù)目是4NAC.水晶和干冰在熔化時，晶體中的共價鍵都會斷裂D.SiO2晶體是共價晶體，所以晶體中不存在分子【解析】金剛石是1個中心碳原子連接4個碳原子，二氧化硅是1個中心硅原子連接4個氧原子，均為正四面體結(jié)構(gòu)，A正確；金剛石中，1個C原子與另外4個C原子形成4個C—C鍵，這個C原子對每個單鍵的貢獻只有eq\f(1,2)，所以1molC原子形成的C—C鍵為4mol×eq\f(1,2)＝2mol，而二氧化硅晶體中1個Si原子分別與4個O原子形成4個Si—O鍵，則1molSiO2晶體中Si—O鍵為4mol，B正確；干冰熔化時只破壞分子間作用力，共價鍵不會斷裂，C錯誤；共價晶體中不存在分子，D正確?！敬鸢浮緾7.(2021·東臺創(chuàng)新高級中學(xué)檢測)我國科學(xué)家合成了富集11B的非碳導(dǎo)熱材料立方氮化硼晶體，晶胞結(jié)構(gòu)如圖。下列說法正確的是()A.11BN和10BN的性質(zhì)無差異B.該晶體具有良好的導(dǎo)電性C.該晶胞中含有14個B原子，4個N原子D.N原子周圍等距且最近的N原子數(shù)為12【解析】11B和10B互為同位素，形成的化合物在化學(xué)性質(zhì)上無差異，但其物理性質(zhì)不同，A錯誤；該晶體結(jié)構(gòu)中無自由移動的電子，不具有導(dǎo)電性，B錯誤；由圖可知，該晶胞含4個N原子，B原子位于晶胞的頂點和面心上，故B原子的數(shù)量為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4個，C錯誤；由晶胞示意圖，1個N原子與4個B原子成鍵，每個B原子可以和另外3個N原子成鍵，這些N原子距中心N原子等距離且最近，總數(shù)為12個，D正確?！敬鸢浮緿8.下列事實不能用鍵能的大小來解釋的是()A.N元素的電負(fù)性較大，但N2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定B.H2O比H2S沸點高C.HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性逐漸減弱D.F2比O2更容易與H2反應(yīng)【解析】由于N2分子中存在三鍵，鍵能較大，故N2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，A不符合題意；H2O比H2S沸點高與鍵能無關(guān)，B符合題意；鹵族元素從F到I，原子半徑逐漸增大，其氫化物中化學(xué)鍵的鍵長逐漸變長，鍵能逐漸變小，所以穩(wěn)定性逐漸減弱，C不符合題意；由于H—F鍵的鍵能大于H—O鍵，所以F2更容易與H2反應(yīng)生成HF，D不符合題意?！敬鸢浮緽9.(2020·泉州一中月考)通常人們把拆開1mol某化學(xué)鍵吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能。下表是一些化學(xué)鍵的鍵能，根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)估算下列反應(yīng)的反應(yīng)熱，CH4(g)＋4F2(g)=CF4(g)＋4HF(g)的ΔH為()化學(xué)鍵C—HC—FH—FF—F鍵能/(kJ·mol－1)414489565155A.－1940kJ·mol－1B.1940kJ·mol－1C.－485kJ·mol－1D.485kJ·mol－1【解析】在反應(yīng)CH4(g)＋4F2(g)=CF4(g)＋4HF(g)中，ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能＝(4×414＋4×155)kJ·mol－1－(4×489＋4×565)kJ·mol－1＝－1940kJ·mol－1，A正確。【答案】A10.下表中的數(shù)據(jù)是破壞1mol物質(zhì)中的化學(xué)鍵所消耗的能量(kJ)：物質(zhì)Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量/kJ243193151431366298436(1)下列物質(zhì)本身具有的能量最低的是__A__(填字母，下同)。A.H2B.Cl2C.Br2D.I2(2)下列氫化物中最穩(wěn)定的是__A__。A.HClB.HBrC.HI(3)X2＋H2=2HX(X代表Cl、Br、I)的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？__放熱反應(yīng)__。(4)相同條件下，X2(X代表Cl、Br、I)分別與氫氣反應(yīng)，當(dāng)消耗等物質(zhì)的量的氫氣時，放出或吸收的熱量最多的是__Cl2__?！窘馕觥?1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，破壞1mol氫氣中的氫氫鍵所消耗的能量最高，則說明氫氣最穩(wěn)定，具有的能量最低，A正確；(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，破壞1mol氯化氫中的氫氯鍵所消耗的能量最高，則說明氯化氫最穩(wěn)定，A正確；(3)根據(jù)反應(yīng)：X2＋H2=2HX，ΔH＝反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量－生成物成鍵放出的總能量，代入數(shù)值進行計算，結(jié)果都是ΔH<0，所以鹵素單質(zhì)與氫氣的化合反應(yīng)均為放熱反應(yīng)；(4)