专题3 第3单元 第2课时 共价键的键能与化学反应的反应热、原子晶体-2021-2022学年高中化学选修2 物质结构与性质【名师导航】同步Word教参(苏教版)

第2课时　共价键的键能与化学反应的反应热、原子晶体 目标与素养：1.会利用键能比较共价键的强弱及共价型分子的稳定性，会利用键能计算化学反应的反应热。(宏观辨识与微观探析)2.知道金刚石、二氧化硅晶体的结构特点，会比较原子晶体的熔、沸点及硬度大小。(模型认知与证据推理) 一、共价键的键能与化学反应的反应热 1．共价键的键能 共价键的键能是在101 kPa、298 K条件下，1.1_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。其单位为kJ·mol－1。如断开1 mol H—H键吸收的能量为436.0 kJ，即H—H键的键能为436.0_kJ·mol－1。键能越大，形成化学键时放出的能量越多，意味着化学键越稳定，越不容易被破坏。 2．键长 两原子形成共价键时原子核间的平均间距叫做该共价键的键长。一般而言，化学键的键长越短，键能越大，化学键越稳定，键越难破坏。当两个原子形成共价键时，原子轨道发生重叠，重叠程度越大，键长越短，键能越大。 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 ΔH＝E1－E2 二、原子晶体 1．原子晶体的概念 相邻原子间以共价键相互结合形成的晶体叫做原子晶体。 2．原子晶体中存在的微粒 原子晶体中存在的微粒为原子；微粒间的相互作用为共价键。 3．典型的原子晶体——金刚石 在金刚石晶体中，每个碳原子被周围4个碳原子包围，以共价键跟4个碳原子结合形成4个C—C_σ键，其C—C—C夹角为109.5°。 金刚石晶体中C原子个数与C—C键数之比为1∶＝1∶2。金刚石结构中最小的环中，有8个C原子，金刚石晶胞中含8个C原子。 4．原子晶体的物理性质 熔点高，硬度大，不导电，不溶于一般溶剂。 5．常见的原子晶体 (1)某些非金属单质，如晶体硼(B)、晶体硅(Si)和金刚石、晶体Ge等。 (2)某些非金属化合物，如金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)H—O键键能的含义是形成一个O—H键所放出的能量。 (×) (2)键长越短，键能一定越大。 (×) (3)金刚石晶体中的最小碳环由6个碳原子构成。 (√) (4)根据H＋HH2同时放出436 kJ·mol－1的热量，可以说明氢原子比氢分子稳定。 (×) (5)具有共价键的晶体叫做原子晶体。 (×) 2．从资料上查得：H—H、Cl—Cl和H—Cl键的键能分别为436 kJ·mol－1、243 kJ·mol－1和431 kJ·mol－1，用此数据估计，由Cl2、H2生成1 mol HCl时的热效应为(　　) A．放热183 kJ·mol－1 B．放热91.5 kJ·mol－1 C．吸热183 kJ·mol－1 D．吸热91.5 kJ·mol－1 B　[反应：H2＋Cl2===2HCl的ΔH＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1，故生成1 mol HCl时放热91.5 kJ。] 3．H—Cl、H—Br、H—I的键长、键能和稳定性的大小顺序如何？ [答案]　键长：H—Cl＜H—Br＜H—I； 键能：H—Cl＞H—Br＞H—I； 稳定性：H—Cl＞H—Br＞H—I。 键能与化学反应的反应热 1.键能的应用 (1)表示共价键的强弱 键能的大小可定量地表示共价键的强弱程度。在相同温度和压强下，键能越大，断开时需要吸收的能量越多，这个共价键就越牢固；反之，键能越小，断开时需要吸收的能量就越少，这个化学键越不牢固。 (2)判断共价型分子或晶体的稳定性 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。 (3)判断物质在化学反应过程中的能量变化 在物质的化学变化中，旧化学键(反应物中的化学键)的断裂吸收能量，新化学键(生成物中的化学键)的形成放出能量，旧化学键断裂吸收的能量之和(E吸)与新化学键形成放出的能量之和(E放)的相对大小决定着物质化学变化过程中的放热或吸热。 2．化学键的键能与反应热的关系 (1)定性关系 化学反应中发生旧化学键的断裂和新化学键的形成。化学键断裂需要吸收能量，形成化学键要释放出能量。化学反应中的能量变化由旧化学键断裂所吸收的总能量与新化学键形成所释放的总能量的相对大小来决定。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释放的总能量，该化学反应通常为吸热反应；反之，该化学反应为放热反应。 (2)定量关系 ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和。ΔH>0，为吸热反应，反应体系能量增加；ΔH<0，为放热反应，反应体系能量降低。 【典例】　从实验测得不同物质中氧氧键