3.3.2 共价键的键能 共价晶体-【帮课堂】2022-2023学年高二化学同步精品讲义（苏教2019选择性必修2）

第2课时 共价键的键能 共价晶体 目标导航 1．认识键能、键长等参数的概念。 2．能分析共价键的键能与化学反应中能量变化的关系。 3．借助金刚石、二氧化硅等模型认识共价晶体的结构特点及物理性质。 4．能根据共价晶体的微观结构预测其性质。 知识精讲 知识点01 共价键键能与化学反应的反应热 1．共价键的键能和键长 (1)键能的定义： 共价键的键能是在101 kPa、298 K条件下，1mol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 kJ，即H—H键的键能为436kJ·mol－1。 (2)键长的定义： 两原子间形成共价键时，两原子核间的平均间距。 (3)键能与键长的关系： 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。 2．键能与反应热的关系 (1)反应物和生成物中化学键的强弱直接决定着化学反应过程中的能量变化。 (2)若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放出的总能量，该反应通常为吸热反应。反之，该反应为放热反应。 (3)由键能计算化学反应的反应热 ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。 【即学即练1】下列关于共价键的说法正确的是（ ） A．键能是衡量化学键强度的物理量 B．键长是指形成共价键的两个原子之间的间距 C．两个原子形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，键能越大 D．单键一般比双键的键能更大 答案：C 解析：键能是用来衡量共价键强度的物理量，A错；键长是指形成共价键的两个原子间的平均间距，B错；原子轨道重叠程度越大，键能越大，键长越短，C正确；双键的键能比单键的键能大，D错。故选C。 【即学即练2】根据下表中所列的键能数据，判断下列分子中最不稳定的是(　　) 化学键 H—H H—Cl H—Br Br—Br 键能/kJ·mol－1 436 431 366 193 A．HCl B．HBr C．H2 D．Br2 答案：D 【即学即练3】已知N2＋O2 = 2NO为吸热反应，ΔH＝180 kJ·mol－1，其中N≡N、O=O键的键能分别为 946 kJ·mol－1、498 kJ·mol－1，则氮氧原子之间的键能为(　　) A．1264 kJ·mol－1 B．632 kJ·mol－1 C．316 kJ·mol－1 D．1624 kJ·mol－1 答案：B 知识点02 共价晶体 1．共价晶体 (1)概念：晶体中所有原子通过共价键结合，形成空间网状结构，这样的晶体叫做共价晶体。 (2)共价晶体中只存在共价键，原子间全部通过共价键相结合。 (3)共价晶体中不存在单个分子。如SiO2代表硅原子也氧原子的原子个数比为1：2，并不代表分子。 2．常见的共价晶体 (1)某些单质，如：金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体Ge等。 (2)某些化合物，如：金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅（Si3N4）等。 3．常见的共价晶体的结构 (1)金刚石晶体 ①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，形成正四面体结构。 ②晶体中C—C—C夹角为109.5°。 ③最小环上有6个碳原子。 ④金刚石晶胞中共有8个碳原子，配位数为4。 (2)二氧化硅晶体 ①在晶体中每个硅原子与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，形成正四面体结构。 ②硅原子位于正四面体的中心，氧原子位于正四面体的顶点。 ③SiO2晶体中硅原子与氧原子的个数比为1：2。 4．共价晶体的物理性质 (1)共价晶体一般有很高的熔点、沸点和很大的硬度。 (2)结构相似的共价晶体，共价键的键长越长，键能越小，晶体的熔、沸点越低，硬度越小。 【即学即练4】有关共价晶体的叙述，错误的是(　　) A．共价晶体中，原子不遵循紧密堆积原则 B．共价晶体中不存在独立的分子 C．共价晶体的熔点和硬度较高 D．共价晶体熔化时不破坏化学键 答案：D 解析：A项，由于共价键有方向性，因此原子在形成共价晶体时不遵循紧密堆积原则，正确；B项，共价晶体由原子通过共价键构成，所以不存在分子，正确；C项，共价晶体的熔、沸点都较高，硬度较大，正确；D项，共价晶体熔化时要克服共价键。错误。故选D。 【即学即练5】氮化硅是一种高温陶瓷材料，它硬度大，熔点高，化学性质稳定。工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应制得。 （1）氮化硅属于_______晶体。 （2）已知氮化硅晶体结构中，原子间都以共价键相连，且N原子与N原子之间，Si原子与Si原子之间不直接相连，同时每个原子都满足8电