高中化學 3.3共價鍵 原子晶體課件 蘇教版選修3.ppt

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第三單元共價鍵原子晶體,一、共價鍵1.概念:元素的原子之間通過___________形成的化學鍵。2.本質:當成鍵原子相互接近時,原子軌道發(fā)生重疊,自旋方向_____的未成對電子形成___________,兩原子核間的電子密度_____,體系的能量_____。,共用電子對,相反,共用電子對,增加,降低,3.共價鍵的特點:,未成對,電子,電子出現(xiàn)機會,重疊程度,二、共價鍵的類型1.σ鍵與π鍵:(1)σ鍵:原子軌道以“_______”方式重疊而形成的共價鍵。(2)π鍵:原子軌道以“_______”方式重疊而形成的共價鍵。(3)區(qū)別:有機物中,碳原子與碳原子間形成π鍵的重疊程度比形成σ鍵的重疊程度_______,所以___鍵比___鍵牢固,故反應中___鍵易斷裂。,頭碰頭,肩并肩,小得多,σ,π,π,2.非極性鍵和極性鍵:(1)非極性鍵:兩個成鍵原子吸引電子的能力_____,共用電子對不發(fā)生偏移。(2)極性鍵。①兩個成鍵原子吸引電子的能力_____,共用電子對發(fā)生偏移。②在極性鍵中,成鍵原子吸引電子的能力差別越大,共用電子對發(fā)生偏移的程度_____,共價鍵的極性_____。,相同,不同,越大,越強,3.特殊的共價鍵——配位鍵:,一對電子,共價鍵,孤電子對,三、共價鍵的鍵能與化學反應的反應熱:1.鍵能的概念:在101kPa、298K條件下,1mol氣態(tài)AB分子生成_____A原子和B原子的過程中所_____的能量,稱為AB間共價鍵的鍵能。,氣態(tài),吸收,2.鍵能與反應熱的關系:ΔH=E1-E2,若ΔH＞0，則該反應_____若ΔH＜0，則該反應_____,3.鍵長:兩原子間形成共價鍵時,_________間的平均間距。,,吸收,放出,吸熱,放熱,兩原子核,四、原子晶體,原子,共價鍵,很高,很大,【自我小測】1.思考辨析:(1)所有軌道形成的共價鍵均有方向性。()分析:。因為s軌道的空間取向是球形對稱,故兩個s軌道形成的共價鍵無方向性。如H2分子中的共價鍵。(2)只要形成共價鍵就有σ鍵。()分析:√。在共價鍵的形成過程中,不管兩原子如何靠近,總有原子軌道頭碰頭相互重疊,所以共價鍵的形成過程總有σ鍵形成。,(3)一般共價鍵與配位鍵形成過程完全一樣。()分析:。共用電子對的來源不同,普通共價鍵的電子對是由兩個原子各提供1個,配位鍵的電子對是由一個原子提供,被兩個原子共用。但成鍵后,二者沒有任何區(qū)別。(4)原子晶體一般硬度大,熔、沸點高。()分析:√。原子晶體通過共價鍵形成,一般硬度大,熔、沸點高。(5)非金屬單質中都存在共價鍵。()分析:。稀有氣體屬于單原子分子。,2.相距很遠的兩個氫原子,相互逐漸接近,在這一過程中,體系能量將()A.先變大后變小B.先變小后變大C.逐漸變小D.逐漸變大【解析】選B。兩原子距離遠時,吸引力起主要作用,體系能量降低,兩原子距離近時,斥力起主要作用,體系能量升高。,3.下列物質的晶體中不存在分子的是()A.SiO2B.SO2C.CS2D.CO2【解析】選A。SiO2是原子晶體,構成晶體的粒子是原子。,4.(雙選)(SJP52改編)下列分子中,既含有σ鍵又含有π鍵的是()A.CH3CH3B.N2C.C2H2D.Cl2【解析】選B、C。如果兩原子間形成多種化學鍵,則一定有一個σ鍵,其余為π鍵,而B、C兩個選項中都有叁鍵,因此既含有σ鍵又含有π鍵。,5.根據下列性質判斷,屬于原子晶體的物質是()A.熔點2700℃,導電性好,延展性強B.無色晶體,熔點3550℃,不導電,質硬,難溶于水和有機溶劑C.無色晶體,能溶于水,質硬而脆,熔點為800℃,熔化時能導電D.熔點-56.6℃,微溶于水,硬度小,固態(tài)或液態(tài)時不導電【解析】選B。原子晶體一般熔、沸點高,硬度大,不導電。,6.(SJP52改編)已知N≡N鍵的鍵能是945kJmol-1,H—H鍵的鍵能是436kJmol-1,N2(g)+3H2(g)====2NH3(g)的焓變?yōu)?93kJmol-1,則,N—H鍵的鍵能是()A.208kJmol-1B.435kJmol-1C.93kJmol-1D.391kJmol-1,【解析】選D。反應物的鍵能減去產物的鍵能等于焓變,而每個氨氣分子中有3個N—H鍵,設N—H鍵的鍵能為x,945kJmol-1+3436kJmol-1-6x=-93kJmol-1,因此x=391kJmol-1。,一、共價鍵的特征及類型【自主導練】1.(2015保定高二檢測)下列說法不正確的是()A.σ鍵比π鍵重疊程度大,形成的共價鍵強,所以π鍵比σ鍵更易斷裂B.兩個原子間形成共價鍵時,最多有一個σ鍵,可以有多個π鍵C.有方向性是共價鍵共有的特征D.N2分子中有一個σ鍵,2個π鍵,【解題指南】解答本題時要注意以下兩點:(1)共價鍵有方向性和飽和性;(2)分子由于σ鍵比π鍵的重疊程度大,因此σ鍵比π鍵更穩(wěn)定?！窘馕觥窟xC。方向性和飽和性是共價鍵的特征,但是并不是所有的共價鍵都有方向性,比如s-s軌道頭碰頭所形成的σ鍵就沒有方向性。,【方法規(guī)律】σ鍵和π鍵的判斷方法:,2.(2015大同高二檢測)下列說法正確的是()A.分子中鍵能越大,鍵長越長,則分子越穩(wěn)定B.元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素間不能形成共價鍵C.水分子可表示為HO—H,分子中鍵角為180D.H—O鍵鍵能為463kJmol-1,即18gH2O分解成H2和O2時,放出能量為2463kJ,【解題指南】解答本題時要注意以下兩點:(1)非金屬原子之間形成共價鍵;(2)判斷分子穩(wěn)定性,可通過鍵長、非金屬性強弱、電負性差值等因素分析?！窘馕觥窟xB。鍵能與鍵長都是描述分子穩(wěn)定性的重要參數(shù),且鍵能越大,鍵長越短,分子越穩(wěn)定;B項中元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素間形成離子鍵;水分子中鍵角為104.5;D項斷鍵應吸收2463kJ的能量。,【總結歸納】1.共價鍵的分類:,2.極性鍵、非極性鍵的判斷方法:,【點撥】(1)共價鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時相互結合的數(shù)量關系。(2)共價鍵的方向性決定了分子的立體結構。(3)并不是所有的共價鍵都有方向性,如兩個s電子形成的共價鍵就沒有方向性。,【針對訓練】下列分子中存在π鍵的是()A.H2B.Cl2C.N2D.HCl【解析】選C。在N2中,兩個氮原子的2pz形成一個σ鍵,2px形成一個π鍵,兩個2py也形成一個π鍵。,【補償訓練】(雙選)(2015錦州高二檢測)下列說法中正確的是()A.鍵能愈小,表示化學鍵越牢固,難以斷裂B.兩原子核越近,鍵長愈短,化學鍵愈牢固,性質越穩(wěn)定C.破壞化學鍵時,消耗能量,而形成新的化學鍵時,則釋放能量D.鍵能、鍵長只能定性地分析化學鍵的特性【解析】選B、C。鍵能越大,鍵長越短,化學鍵越牢固。,【拓展深化】離子鍵、共價鍵和金屬鍵的比較:,二、原子晶體的結構和性質1.原子晶體的結構:,2.原子晶體的物理性質:(1)因為原子晶體中原子間以較強的共價鍵相結合,熔化時需要很多的能量克服共價鍵。所以原子晶體的熔、沸點很高,硬度很大。(2)因為構成原子晶體的原子最外層電子都成鍵,結構穩(wěn)定,鍵能較大,所以原子晶體一般不導電,難溶于水。,【拓展深化】原子晶體能量高低的規(guī)律:原子晶體的熔、沸點高低取決于共價鍵的鍵長和鍵能,鍵長越短,鍵能越大,共價鍵越穩(wěn)定,物質的熔、沸點越高。若沒有告知鍵長或鍵能數(shù)據時,可比較原子半徑的大小。一般原子半徑越小,則化學鍵的鍵長越短,化學鍵就越強,鍵就越牢固,破壞化學鍵需要的能量就越大,故晶體的熔點就越高,如比較金剛石、碳化硅、晶體硅的熔點高低。原子半徑:CC—Si>Si—Si,熔點:金剛石>碳化硅>晶體硅。,【針對訓練】1.(2015嘉興高二檢測)晶體硅(Si)和金剛砂(SiC)都具有與金剛石相似的空間結構,根據下表中的數(shù)據,回答下列問題:,(1)晶體硅(Si)和金剛砂(SiC)屬于晶體;(2)晶體硅(Si)中,平均一個硅原子所成共價鍵的個數(shù)是個;(3)上述三種物質的熔、沸點高低順序是________________;(4)上述三種物質的硬度大小順序是________________?！窘忸}指南】解答本題時要注意以下兩點:(1)鍵能和鍵長影響共價鍵的穩(wěn)定性;(2)原子晶體的熔、沸點和硬度的高低均受共價鍵的影響。,【解析】在原子晶體里,所有原子都以共價鍵相互結合,整塊晶體是一個三維的共價鍵網狀結構。所以,影響原子晶體的熔、沸點、硬度的主要因素就是共價鍵的鍵能大小,鍵能越大,原子晶體的熔、沸點越高、硬度越大,而共價鍵的鍵能又與鍵長相關,一般來說,鍵長越短,鍵能越大,鍵長越長,鍵能越小。共價鍵鍵長:C—C鍵C—Si鍵>Si—Si鍵。,答案:(1)原子(2)2(3)金剛石>碳化硅>晶體硅(4)金剛石>碳化硅>晶體硅,2.(2015長治高二檢測)下面關于SiO2晶體網狀結構的敘述正確的是()A.存在四面體結構單元,O處于中心,Si處于4個頂點B.最小的環(huán)上,有3個硅原子和3個氧原子C.最小的環(huán)上,硅和氧原子數(shù)之比為1∶2D.最小的環(huán)上,有6個硅原子和6個氧原子,【解析】選D。二氧化硅是原子晶體,為空間網狀結構,存在硅氧四面體結構,硅處于中心,氧處于4個頂點,所以A項錯誤;在SiO2晶體中,每6個Si和6個O形成一個12元環(huán)(最小環(huán)),所以D對,B、C都錯誤。,3.請回答下列問題:(1)比較下列兩種物質的熔點高低(填“>”或“<”):SiCl4SiO2。,(2)如圖立方體中心的“”表示硅晶體中的一個原子,請在立方體的頂點用“”表示出與之緊鄰的硅原子。(3)工業(yè)上高純硅可通過下列反應制取:SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g),該反應的反應熱ΔH=kJmol-1。,【解析】(1)SiCl4為分子晶體,SiO2是原子晶體,顯然是原子晶體的熔點高。(2)晶體硅的結構與金剛石的結構相似,根據硅原子與硅原子可形成四個相等的硅硅鍵,可推知與立方體中心的一個硅原子相鄰的硅原子有四個,這四個硅原子可形成一個正四面體,分別位于立方體中互不相鄰的四個頂點上。,(3)根據題中所給的鍵能數(shù)據,可求出該反應物中舊化學鍵的鍵能之和為4360kJmol-1+2436kJmol-1=2312kJmol-1,生成物中新化學鍵的鍵能之和為4431kJmol-1+2176kJmol-1(每摩爾硅晶體中含有2mol硅硅鍵)=2076kJmol-1,所以反應熱ΔH=2312kJmol-1-2076kJmol-1=236kJmol-1。,答案:(1)<(2)(3)236,【補償訓練】1.在40GPa高壓下,用激光器加熱到1800K時,人們成功制得了原子晶體干冰,下列推斷正確的是()A.原子晶體干冰易氣化,可用作制冷劑B.原子晶體干冰熔、沸點低,有的硬度很小C.原子晶體干冰硬度大,可用于耐磨材料D.每摩原子晶體干冰中含2molC—O鍵,【解析】選C。原子晶體熔、沸點高,硬度大,因此A、B錯,C正確;原子晶體干冰的結構與二氧化硅相似,因此每摩原子晶體干冰中含4molC—O鍵,D錯。,2.(雙選)關于晶體的下列說法正確的是()A.原子晶體中只含有共價鍵B.任何晶體中,若含有陽離子就一定有陰離子C.原子晶體的熔點一定比金屬晶體的高D.離子晶體中含有離子鍵,可能含有共價鍵【解析】選A、D。金屬晶體中含有陽離子但沒有陰離子,B錯;原子晶體的熔點不一定比金屬晶體的高,如鎢的熔點是3410℃,而晶體硅的熔點是1410℃,C錯。,