(讲义)专题3 第3单元 第2课时 共价晶体-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2(苏教版2019)

第2课时　共价晶体 学习任务 1．能分析共价键的键能与化学反应中能量变化的关系。 2．能根据共价晶体的微观结构预测其性质。 一、共价键键能与化学反应的反应热 1．共价键的键参数 (1)键能 在101 kPa、298 K条件下，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。键能的单位是kJ· mol－1。 (2)键长 两个原子形成共价键时， 两原子核间的平均间距。 (3)共价键的影响因素 键长越短，键能越大，共价键就越稳定。 2．键能与化学反应热的关系 ΔH＝反应物的总键能—生成物的总键能 若ΔH>0，则该反应为吸热反应；若ΔH<0，则该反应为放热反应。 　利用共价键的键参数解释气态氢化物稳定性：HF>HCl>HBr>HI的原因：___________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 [答案]　键长：H—F<H—Cl<H—Br<H—I，气态氢化物稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI 二、共价晶体 1．共价晶体简介 (1)概念 所有原子通过共价键结合，形成空间网状结构的晶体。 (2)结构特征 ①共价晶体中只存在原子，原子间全部通过共价键相结合。 ②共价晶体中不存在单个分子。如SiO2代表硅原子和氧原子的原子个数比为1∶2，并不代表分子。 (3)常见的共价晶体 ①某些非金属单质：如金刚石、晶体硅、晶体硼等。 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。 (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键长越短，键能越大，熔点、沸点越高，硬度就越大。 2．常见的共价晶体——金刚石晶体 金刚石晶体的结构示意图 金刚石晶胞 (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°28′。 (3) 最小环上有6个碳原子。 　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)共价晶体中一定含有共价键，可能含有离子键。 (×) (2)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。 (×) (3)共价晶体的熔点一定比离子晶体的高。 (×) (4)下列物质的熔点：金刚石>金刚砂( SiC)>晶体硅。 (√) 共价键的键能与化学反应的反应热 还原法处理氮的氧化物是环境科学研究的热点课题。氢气还原法：H2还原NO发生的反应为2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)。几种化学键的键能数据如下： 化学键 H—H NO中的共价键 N≡N H—O 键能/(kJ·mol－1) 436 630 946 463 [问题1]　表格中的四种共价键，键能最大和键长最长的共价键分别是哪两种？ [提示]　键能最大的是N≡N键，键长最长的是 H—H键。 [问题2]　 H2还原 NO的反应： 2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)中，反应物总键能和生成物总键能分别为多少？ [提示]　 反应物总键能为2×436 kJ·mol－1＋2×630 kJ·mol－1＝2 132 kJ·mol－1，生成物总键能为946 kJ·mol－1＋4×463 kJ·mol－1＝2 798 kJ·mol－1． [问题3]　2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)反应的焓变ΔH为多少？ [提示]　ΔH＝2 132 kJ·mol－1－2 798 kJ·mol－1＝－666 kJ·mol－1。 一、键参数的意义 1．键能的意义 键能是衡量共价键稳定性的一个重要参数。键能越大，即形成共价键时放出的热量越多，共价键越稳定。例如： ① N2分子的化学性质很稳定，是因为N≡N键的键能很大(946 kJ·mol－1)。 ② H—F、H—Cl、H—Br、H—I键的键能依次为567 kJ·mol－1、431 kJ·mol－1、366 kJ·mol－1、298 kJ·mol－1，键能逐渐减小，HF、HCl、HBr、HI分子的稳定性逐渐减弱。 ③CH2===CH2中C===C键的键能(615 kJ·mol－1)小于C2H6中C—C键的键能(348 kJ·mol－1)的两倍，CH≡CH中C≡C键的键能(812 kJ·mol－1)小于C—C键的键能的3倍，也小于C—C键、C===C键的键能之和，表明乙烯、乙炔分子中的π键不如σ键牢固，比较容易断裂。 2．键长的意义 键长是衡量共价键稳定性的另一个参数。键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳