3.3.2 共价键键能 共价晶体 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二化学选择性必修2 （苏教版2019，闽苏桂蒙陕冀）

专题3　第三单元　 第2课时　共价键键能　共价晶体 1 1.知道共价键键能、键长的概念，掌握共价键的键能与化学反应过程中能量变 化之间的关系，促进宏观辨识与微观探析学科核心素养的发展。 2.能辨识常见的共价晶体，理解晶体中微粒间相互作用对共价晶体性质的影响， 了解常见共价晶体的晶体结构。 核心素养 发展目标 一、共价键键能与化学反应的反应热 二、共价晶体 课时对点练 内容索引 三、常见共价晶体的结构 共价键键能与化学反应的反应热 一 1.共价键的键能 (1)概念：在101 kPa、298 K条件下，1 mol气态AB分子生成_________ __________的过程中所 的能量，称为AB间共价键的键能。其单位为 。 (2)应用 ①判断共价键的稳定性 当两个原子形成共价键时，原子轨道重叠的程度 ，共价键的键能越大，共价键越 。 气态A原 子和B原子 吸收 kJ·mol－1 越大 稳定 ②判断分子的稳定性 一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越 。 ③利用键能计算反应热 ΔH＝ 的总键能－ 的总键能。 2.共价键的键长 (1)概念：形成共价键的两个原子核间的 。因此 决定共价键的键长， 越小，共价键的键长越短。 (2)应用：共价键的键长越短，往往键能越 ，这表明共价键越 ，反之亦然。 稳定 反应物 生成物 平均间距 原子半径 原子半径 大 稳定 1.碳和硅的有关化学键键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实： 深度思考 化学键 C—C C—H C—O 键能/(kJ·mol－1) 348 413 358 化学键 Si—Si Si—H Si—O 键能/(kJ·mol－1) 226 323 368 (1)通常条件下，稳定性：CH4_____(填“<”“>”或“＝”)SiH4，原因是___________________________________________________。 > C—H键的键能大于Si—H键的键能，所以CH4比SiH4稳定 (2)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是________________________________________________ ____________________________________________________________ ______________________________。 (3)SiH4的稳定性较弱，Si更易生成氧化物，原因是________________ __________________________________________________________。 深度思考 C—C键和C—H键的键能比Si—H键和Si—Si键的键能都大，因此烷烃比较稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成 Si—H的键能小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键 2.已知N—N键、N==N键和N≡N键的键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C—C键、C==C键、C≡C键的键能之比为1.00∶1.77∶2.34。如何用这些数据理解氮分子不容易发生加成反应而乙烯和乙炔容易发生加成反应？ 深度思考 提示　键能数据表明，N≡N键键能大于N—N键键能的三倍，N==N键键能大于N—N键键能的两倍；而C≡C键键能却小于C—C键键能的三倍，C==C键键能小于C—C键键能的两倍，说明乙烯和乙炔中的π键不牢固，易发生加成反应，而N2分子中N≡N键非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应。 3.N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一化学事实。 深度思考 提示　H—N键、H—O键与H—F键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。 4.见课本学以致用第3题。 深度思考 提示　Cl—Cl键的键能是243 kJ·mol－1。 1.下列分子中，最难分裂成原子的是 A.HF B.HCl C.HBr D.HI 应用体验 √ 一般来说，原子半径越小，其原子形成的共价键键长越短，键能越大，就越难断键。原子半径：F<Cl<Br<I，所以键长：HF<HCl<HBr<HI，键能：E(H—F)>E(H—Cl)>E(H—Br)>E(H—I)，即HF最难分裂成原子。 2.下表是从实验中测得的不同物质中的键长和键能数据： 应用体验 其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导键能大小的顺序是b>a>y>x，该规律性是 A.成键时，电子数越多，键能越大 B.键长越短，键能越大 C.成键所用的电子数越少，键能越小 D.成键时电子对越偏移，键能越大 O—O O2 键长/(10－12 m) 149 128 121 112 键能/(kJ·mol－1) x y a＝494 b＝628 √ O—O O2 键长/(10－12 m) 149 128 121 112 键能/(kJ·mol－1) x y a＝494 b＝628 3.某些化学键的键能(单位：kJ·mol－1)如表所示： 应用体验 (1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出热量______ kJ。 化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I 键能 436 243 193 151 431 366 298 183 根据键能数据可得，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－431 kJ·mol－1×2＝－183 kJ·mol－1，1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2都是1 mol，生成2 mol HCl，故放出的热量为183 kJ。 (2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是____(填字母)。 a.Cl2＞Br2＞I2 b.I2＞Br2＞Cl2 c.Br2＞I2＞Cl2 预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热____(填“多”或“少”)。 应用体验 a 多 化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I 键能 436 243 193 151 431 366 298 应用体验 由表中数据计算知1 mol H2在Cl2中燃烧放热最多，在I2中燃烧放热最少；由以上结果分析，生成物越稳定，放出热量越多。因稳定性：HF＞HCl，故1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热多。 化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I 键能 436 243 193 151 431 366 298 归纳总结 定性判断键长的方法 (1)根据原子半径进行判断。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。 (2)根据共用电子对数判断。就相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子形成双键或者三键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，键长变短，故单键键长＞双键键长＞三键键长。 返回 共价晶体 二 1.共价晶体 (1)概念 晶体中所有原子通过 结合，形成具有 结构的晶体。 (2)结构 共价键 空间网状 原子 共价键 (3)结构特点 ①由于共价键的 性和 性，使每个中心原子周围排列的原子数目是固定的。 ②由于所有原子间均以共价键相结合，所以晶体中不存在单个 。 饱和 方向 分子 2.共价晶体的性质 (1)特性 由于共价晶体中原子间以较 的共价键相结合，故共价晶体：①熔、沸点 ，②硬度 ，③一般不导电，④难溶于溶剂。 (2)影响共价晶体熔、沸点和硬度的因素 对于结构相似的共价晶体而言，共价键的键长越长，键能就 ，晶体的熔、沸点 ，硬度 。 强 很高 大 越小 越低 越小 1.怎样从原子结构的角度解释金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点和硬度依次下降？ 深度思考 提示　共价晶体中粒子之间的作用力是共价键，熔点的高低和硬度的大小由共价键的强弱决定。一般来说，键长越短，共价键键能越大。由于碳的原子半径小于硅的原子半径，所以金刚石、碳化硅、晶体硅中的C—C键、Si—C键、Si—Si键键长依次增长，键能依次减小，金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点和硬度依次下降。 2.氮化硼是一种超硬、耐磨、耐高温的新型材料，请判断氮化硼属于哪种晶体？ 深度思考 提示　共价晶体。 3.含共价键的晶体一定是共价晶体吗？ 提示　不一定。共价晶体中都有共价键，但含有共价键的不一定是共价晶体，如NaOH、NH4NO3中均含有共价键，但均为离子晶体。 归纳总结 判断晶体是否是共价晶体的思路 (1)共价晶体的构成微粒是原子，只存在共价键，不存在其他作用力。 (2)共价晶体的化学式表示其比例组成，晶体中不存在分子。 (3)共价晶体一般具有熔点高、硬度大、不溶于溶剂等特点。 (4)常见的共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼、二氧化硅、碳化硅。 1.下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是 应用体验 ①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 ②构成共价晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越高 ③构成共价晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大 ④构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大 A.①② B.③④ C.①③ D.②④ 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ 3 900 3 000 2 600 1 710 1 415 1 211 摩氏硬度 10 9 9 7 7 6.0 √ 应用体验 共价晶体的熔、沸点和硬度等物理性质取决于晶体内的共价键，构成共价晶体的原子半径越小，键长越短，键能越大，对应共价晶体的熔、沸点越高，硬度越大。 2.下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种共价键晶体的是 ①Al2O3是两性氧化物　②硬度很大　③它的熔点为2 045 ℃　④几乎不溶于水　⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石 A.①②③ B.②③④ C.④⑤ D.②⑤ 应用体验 √ ①指的是Al2O3的分类，⑤指的是刚玉的种类，这两项都无法说明Al2O3是一种共价晶体。 3.下列属于共价晶体的化合物的是 A.晶体硅 B.H3PO4 C.金刚石 D.SiO2 应用体验 √ 晶体硅是单质，A错误； H3PO4不是共价晶体，B错误； 金刚石是单质，C错误； SiO2是共价晶体，且属于化合物，D正确。 返回 常见共价晶体的结构 三 1.金刚石 金刚石晶体的结构如图所示。 (1)在晶体中每个碳原子以_______ _______对称地与相邻的4个碳原子结合，形成 结构，这些正四面体向空间发展，构成彼此联结的 结构。 (2)晶体中相邻碳碳键的夹角为109°28′。 (3)最小环上有 个碳原子，晶体中C原子个数与C—C键个数之比为 。 (4)每个金刚石晶胞中含有 个碳原子。 4个共 价单键 正四面体 空间网状 1∶2 6 8 2.晶体硅 若以硅原子代替金刚石晶体结构中的碳原子，便可得到晶体硅的结构，晶体硅中的硅原子，与其他4个硅原子以共价键结合。不同的是Si—Si键键长>C—C键键长。 3.二氧化硅晶体 二氧化硅晶体的结构如图所示。 (1)每个硅原子都以 个共价单键与 个氧原子结合，每个氧原子与 个硅原子结合，向空间扩展，构成空间网状结构。 4 4 2 (2)晶体中最小的环为 个硅原子、 个氧原子组成的 元环。晶体中硅、氧原子个数比为 ，Si原子与Si—O键的个数比为 。 (3)每个二氧化硅晶胞中含有___个硅原子和 个氧原子。 6 6 12 1∶2 1∶4 8 16 1.氮化硼(BN)是一种新型无机非金属材料，具有多种结构，其中一种氮化硼的硬度仅次于金刚石，它是一种共价晶体，其晶胞结构如图所示。 深度思考 回答下列问题： (1)每个B周围有____个N，每个N周围有____个B原子，每个N周围有____个N。 (2)在BN中有配位键，其中配位键_____→_____(填“B”或“N”)。 4 4 12 N B 2.金刚石晶胞结构如图所示，回答下列问题。 深度思考 (1)已知晶胞参数为a pm，则金刚石的密度 为_______________g·cm－3(写出计算表达式， 用NA表示阿伏加德罗常数的值)。 (2)晶体中两个最近的碳原子之间的距离为______ pm。 (3)碳原子的半径为r，则a、r有什么关系？ (4)金刚石晶胞在z轴方向的投影如图，请补齐原子的位置。 深度思考 提示　 归纳总结 晶胞结构投影图 通过三维投影图可以确定晶胞中各原子在晶胞中的位置，进一步可确定各原子的原子分数坐标。常考题型如下： (1)知道投影图，确定各原子在晶胞中的位置。 (2)知道晶胞，推断从不同视角得到的投影图。熟练掌握各典型晶胞的结构特点及良好的空间想象能力是解题的关键。 (3)晶胞中不同位置的原子沿z轴投影的规律。 ①顶点投在正方形或长方形的顶点； 归纳总结 ②与z轴垂直面的面心投在正方形或长方形的中心；与z轴平行面的面心投在正方形或长方形的边的中心。 ④与z轴平行棱上的棱心投在正方形或长方形的顶点；与z轴垂直棱上的棱心投在正方形或长方形的边的中心。 ⑤体心投在正方形或长方形的中心。 1.二氧化硅晶体是空间网状结构，其结构如图所示。 下列关于二氧化硅晶体的说法不正确的是 A.晶体中每个硅原子与4个氧原子相连 B.晶体中硅、氧原子个数比为1∶2 C.晶体中最小环上的原子数为8 D.晶体中硅、氧原子最外层都满足8电子结构 应用体验 √ 由二氧化硅晶体结构图可知，每个硅原子连有4个氧原子，每个氧原子连有2个硅原子，硅原子、氧原子个数比为1∶2，晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子，最小环上的原子总数为12；晶体中每个硅原子形成四对共用电子对，每个氧原子形成两对共用电子对，二者都满足最外层8电子稳定结构。 2.碳化硅的晶体结构与晶体硅类似。碳化硅晶体中硅原子与Si—C键的数目之比为 A.1∶4 B.1∶3 C.1∶2 D.1∶1 应用体验 √ SiC属于共价晶体，晶体中每个Si原子连有4个Si—C键，故Si和Si—C键数目之比为1∶4。 3.铁氮化合物是磁性材料领域研究中的热点课题之一。晶体中铁的堆积方式为面心立方堆积，氮原子位于体心，沿z轴投影如图所示，已知阿伏加德罗常数的值为NA，Fe(Ⅰ)、Fe(Ⅱ)原子最近距离为a pm。 应用体验 晶体中铁的堆积方式为面心立方堆积，氮原子位于体心，铁位于面心和顶点。Fe(Ⅰ)位于顶点，A原子分数坐标为(0,0,0)； (2)计算该晶体密度为____________g·cm－3。 应用体验 氮原子位于体心，该晶胞内有1个N原子； 返回 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 题组一　共价键键能与物质稳定性、反应热的关系 1.下列事实不能用键能的大小来解释的是 A.N元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定 B.稀有气体一般难发生化学反应 C.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱 D.F2比O2更容易与H2反应 √ 10 11 12 13 14 15 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 由于N2分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，分子内部没有化学键；卤族元素从F到I原子半径逐渐增大，其氢化物中的化学键键长逐渐增长，键能逐渐减小，所以热稳定性逐渐减弱；由于H—F键的键能大于H—O键的键能，所以二者相比较，更容易生成HF。 2.二氯化二硫(S2Cl2)，非平面结构，常温下是一种黄红色液体，有刺激性恶臭，熔点：－80 ℃，沸点：137.1 ℃。下列对于二氯化二硫叙述正确的是 A.二氯化二硫的电子式为 B.分子中既有极性键又有非极性键 C.分子中S—Cl键的键长大于S—S键的键长 D.分子中S—Cl键的键能小于S—S键的键能 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 S2Cl2分子中S原子之间形成1对共用电子对，Cl原子与S原子之间形成1对共用电子对，结合非平面结构可知S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl，电子式为 ，故A错误； S2Cl2中Cl—S键属于极性键，S—S键属于非极性键，故B正确； 同周期主族元素从左往右原子半径逐渐减小，所以氯原子半径小于硫原子半径，键长越短键能越大，所以分子中S—Cl键的键长小于S—S键的键长，S—Cl键的键能大于S—S键的键能，故C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 3.H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)　ΔH＝－a kJ· mol－1，下列说法正确的是 已知： (a、b、c均大于零) A.H2、I2和HI分子中的化学键都是非极性共价键 B.断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a) kJ C.相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)的总能量小于2 mol HI (g)的总能量 D.向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量为 2a kJ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 HI分子中共价键是由不同种非金属元素形成的，属于极性共价键，A错误； 该反应是放热反应，则相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)的总能量大于2 mol HI (g)的总能量，C错误； 该反应是可逆反应，则向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量小于2a kJ，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 4.已知1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143 kJ，18 g水蒸气变成液态水放出44 kJ的热量。其他相关数据如下表： 化学键 O==O(g) H—H(g) H—O(g) 键能/ (kJ·mol－1) 496 436 x 则表中x为 A.920 B.557 C.463 D.188 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 根据题意，可得热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－572 kJ· mol－1；而18 g水蒸气变成液态水时放出44 kJ热量，则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－484 kJ·mol－1，即－484 kJ·mol－1＝2×436 kJ· mol－1＋496 kJ·mol－1－4x kJ·mol－1，解得x＝463。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 题组二　共价晶体 5.根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是 A.熔点为2 700 ℃，导电性好，延展性强 B.无色晶体，熔点为3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂 C.无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ℃，熔化时能导电 D.熔点为－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 共价晶体的熔点高，但不导电，因此熔点为2 700 ℃，导电性好，延展性强的应该是金属，A不正确； B项符合共价晶体的性质特点，正确； C、D项不符合共价晶体的性质，不正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 6.下列有关叙述错误的是 A.金刚石晶体和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体 B.1 mol金刚石中C—C键的数目是4NA(设NA为阿伏加德罗常数的值) C.水晶在熔化时，晶体中的共价键会断裂 D.SiO2晶体是共价晶体，其中不存在分子 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 金刚石晶体中，1个C原子连接4个C原子，二氧化硅晶体中，1个Si原子连接4个O原子，二者的最小结构单元均为正四面体，A项正确； 水晶熔化时共价键会断裂，C项正确； SiO2是由Si原子和O原子构成的共价晶体，所以SiO2晶体中不含分子，D项正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 7.利用反应CCl4＋4Na C(金刚石)＋4NaCl可实现人工合成金刚石。下列有关说法错误的是 A.C(金刚石)属于共价晶体 B.该反应利用了Na的强还原性 C.NaCl和C(金刚石)的晶体类型不同 D.每个金刚石晶胞中含有4个碳原子 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 金刚石属于共价晶体，故A正确； 反应中Na元素的化合价由0价升高为＋1价，Na在该反应中作还原剂，反应利用了钠的强还原性，故B正确； NaCl属于离子晶体，金刚石属于共价晶体，故C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 题组三　常见共价晶体的结构 8.下列说法正确的是 A.在含4 mol Si—O键的二氧化硅晶体中，氧原子的数目为4NA B.金刚石晶体中，碳原子个数与C—C键个数之比为1∶2 C.30 g二氧化硅晶体中含有0.5NA个二氧化硅分子 D.晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的共价晶体 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 二氧化硅晶体中每个硅原子形成4个Si—O键，故含有4 mol Si—O键的二氧化硅晶体的物质的量为1 mol，含有2NA个氧原子，A项错误； 金刚石中每个碳原子均与另外4个碳原子形成共价键，且每两个碳原子形成一个C—C键，故1 mol碳原子构成的金刚石中共有2 mol C—C键，因此碳原子个数与C—C键个数之比为1∶2，B项正确； 二氧化硅晶体中不存在分子，C项错误； 氖晶体是由单原子分子靠分子间作用力结合在一起形成的，不属于共价晶体，D项错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 9.下列关于SiO2和金刚石的叙述正确的是 A.SiO2的晶体结构中，每个Si原子与2个O原子直接相连 B.通常状况下，1 mol SiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗 常数的值) C.金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小环上有6个碳原子 D.1 mol SiO2晶体中含有2NA个Si—O键(NA表示阿伏加德罗常数的值) √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 SiO2的晶体结构中，每个Si原子与4个O原子直接相连，A错误； SiO2属于共价晶体，不存在SiO2分子，B错误； 1 mol SiO2晶体中含有4NA个Si—O键，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 10.金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的具有空间网状结构的共价晶体。在立方体中，若一碳原子位于立方体体心，则与它直接相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶点上(如图中的小立方体)。请问，图中与小立方体顶点的四个碳原子直接相邻的碳原子数为多少，它们分别位于大立方体的什么位置 A.12，大立方体的12条棱的中点 B.8，大立方体的8个顶点 C.6，大立方体的6个面的中心 D.14，大立方体的8个顶点和6个面的中心 对点训练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 与小立方体顶点的四个碳原子直接相邻的碳原子分别位于大立方体的12条棱的中点，共12个。如图所示： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 11.磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复单位，其中每个原子最外层均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是 A.磷化硼的化学式为BP，其晶体属于共价晶体 B.磷化硼晶体的熔点高，且熔融状态下能导电 C.磷化硼晶体中每个原子均参与形成3个共价键 D.磷化硼晶体在熔化时需克服分子间作用力 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 磷化硼属于共价化合物，熔融状态下不能导电，B项错误； 由磷化硼晶胞结构可知，磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键，C项错误； 磷化硼晶体为共价晶体，熔化时需克服共价键，D项错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 12.(2023·黑龙江佳木斯高二期末)GaAs作为第二代半导体材料的代表，具有宽禁带、高频、高压、抗辐射、耐高温及发光效率高的特点，被广泛应用于移动通信、无线通信、光纤通信、LED、卫星导航等领域。GaAs晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm，下列说法正确的是 A.基态砷原子外围电子轨道表示式为 B.GaAs属于分子晶体 C.As的配位数为8 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 砷元素的原子序数为33，外围电子排布式为4s24p3， 外围电子轨道表示式为 ，A错误； 由砷化镓为半导体材料及耐高温的特点可知，砷化镓是熔、沸点高的共价晶体，B错误； 由晶胞结构可知，与砷原子距离最近的镓原子的个数为4，所以砷原子的配位数为4，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 13.(2022·四川绵阳一中高二检测)下表是一些键能数据(单位：kJ·mol－1)： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化   H—H S—S C—Cl C—O Cl—Cl H—S C—I H—O H—Cl C—F H—F 键能 436 255 330 351 243 339 218 463 432 427 567 阅读上述信息，回答下列问题： (1)根据表中数据判断CCl4的稳定性________(填“大于”或“小于”)CF4的稳定性。试预测C—Br键的键能范围：____________<C—Br键键能<______________。 小于 218 kJ·mol－1 330 kJ·mol－1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 化学键键能越大，断开化学键所要吸收的能量越大，该化合物稳定性越高，由表中数据可得CCl4稳定性弱于CF4。原子半径越小，形成的共价键键能越大，卤族元素F、Cl、Br、I原子半径依次增大，Br的半径介于Cl与I之间，则C—Br键键能也介于C—Cl键和C—I键之间。   H—H S—S C—Cl C—O Cl—Cl H—S C—I H—O H—Cl C—F H—F 键能 436 255 330 351 243 339 218 463 432 427 567 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化   H—H S—S C—Cl C—O Cl—Cl H—S C—I H—O H—Cl C—F H—F 键能 436 255 330 351 243 339 218 463 432 427 567 (2)结合表中数据和热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝Q kJ· mol－1，该反应是______(填“放热”或“吸热”)反应，则热化学方程式中Q的值为_______。 放热 －185 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 反应物断裂化学键吸收能量，生成物形成化学键放出能量，可得ΔH＝∑E键(反应物)－∑E键(生成物)＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×432 kJ· mol－1＝－185 kJ·mol－1；该反应为放热反应。   H—H S—S C—Cl C—O Cl—Cl H—S C—I H—O H—Cl C—F H—F 键能 436 255 330 351 243 339 218 463 432 427 567 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化   H—H S—S C—Cl C—O Cl—Cl H—S C—I H—O H—Cl C—F H—F 键能 436 255 330 351 243 339 218 463 432 427 567 (3)由表中数据能否得出这样的结论：半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)_____(填“能”或“不能”)。 能 14.Ⅰ.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在13 000 ℃时反应获得。 (1)氮化硅晶体属于________晶体。 (2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子，Si原子与Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式：________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 共价 Si3N4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子，Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，因此氮化硅的化学式为Si3N4。 (3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为__________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 Ⅱ.六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石 ( )相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm，立方氮 化硼晶胞中含有______个氮原子、_____个硼原子，立方氮化硼的密度是 ____________________ g·cm－3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为NA)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 4 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 则在立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15.共价晶体因具有熔、沸点高，硬度大，耐磨等优良特性而具有广泛的用途。设NA为阿伏加德罗常数的值。 (1)晶体硅是良好的半导体材料，被广泛用于信息技术和能源科学等领域。晶体硅是与金刚石结构类似的晶体(其晶胞如图甲所示)，晶体硅的1个晶胞中含____个Si原子，在晶体硅的空间网状结构中最小环 为___元环，每个最小环独立含有____个Si原子，含1 mol Si原子的晶体硅中Si—Si键的数目为_____。 15 综合强化 8 6 2NA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 在晶体硅的空间网状结构中最小环为6元环，每个硅原子被12个环共用， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (2)金刚砂(SiC)也与金刚石具有相似的晶体结构(如图乙所示)，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答下列问题： ①金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是___________(均用化学式表示)。 15 综合强化 Si<SiC<C 共价晶体中，共价键键长越短，键能越大，熔、沸点越高，因此金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是Si<SiC<C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ②在金刚砂的结构中，一个硅原子结合了____个碳原子，其中的键角是__________。 15 综合强化 4 109°28′ 根据金刚砂的结构可知一个硅原子结合了4个碳原子，形成正四面体结构，其键角是109°28′。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环，其中一个最小的环上独立含有____个C—Si键。 15 综合强化 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ④金刚砂的晶胞结构如图丙所示，在SiC中，每个C原子周围最近且等距的C原子数目为_____；若金刚砂的密度为ρ g·cm－3，则晶体中最近的碳、硅原子 之间的距离为___________________pm(用代数式表示即可)。 15 综合强化 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 以SiC晶胞顶点的碳原子为研究对象，每个C原子周围 最近且等距的C原子数目为12； 1个金刚砂晶胞中含有4个碳原子、4个硅原子，若金刚 砂的密度为ρ g·cm－3， 返回 ν＝＝≈6.09×1014 s－1， λ＝＝≈4.93×10－7 m。 O O O O 观察表中数据发现，测定的化学键都是O—O键，因此不存在成键时电子数多少的问题，也不存在电子对偏移的问题，但是O2与O比较，键能大的对应的键长短，据此分析O的键长比O的键长长，所以O中O—O键的键能比O的小。若按照此规律，键长由短到长的顺序为O＜O2＜O＜O，键能大小的顺序应为b＞a＞y＞x，所以B项正确。 O O a 提示　2r＝a pm，即r＝a pm。 ③正四面体空隙上的点投在对角线的或处，如金刚石。 (1)结构中原子分数坐标A为(0,0,0)，氮原子为(，，)，则B原子分数 坐标为___________。 (1，，) 氮原子位于体心，原子分数坐标为(，，)； 则Fe(Ⅱ)位于面心，B原子分数坐标为(1，，)。 Fe分别位于晶胞的面心和顶点；晶胞内含有Fe的个数为6×＋8×＝4； Fe(Ⅰ)、Fe(Ⅱ)原子最近距离为a pm，即面对角线长的，所以面对角线长为2a pm，根据勾股定理，晶胞的边长为a pm＝a×10－10 cm； 晶胞的体积为V＝(a×10－10)3 cm3；ρ＝＝ g·cm－3＝ g·cm－3。 反应热等于断键吸收的能量与成键放出的能量的差值，则－a＝b＋c－2x，解得x＝，所以断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a) kJ，B正确； 金刚石中1个C原子分别与另外4个C原子形成4个C—C键，而每个C—C键是2个C原子共有的，所以1 mol金刚石中C—C键的数目为4NA×＝2NA，B项错误； 由磷化硼的晶胞结构可知，P位于顶点和面心，数目为×8＋6×＝4，B位于晶胞内，数目为4，故磷化硼的化学式为BP，磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，所以磷化硼晶体属于共价晶体，A项正确； D.该晶体密度为 g·cm－3 由晶胞结构可知，位于体内的砷原子的个数为4，位于顶点和面心的镓原子个数为8×＋6×＝4， 设晶体的密度为d g·cm－3，由晶胞的质量公式可得：＝10—30a3d，解得d＝，D正确。 3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl 立方氮化硼的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，在金刚石的一个晶胞中含有C原子的个数：8×＋6×＋4＝8， 由于晶胞边长为361.5 pm，所以立方氮化硼的密度是ρ＝＝ g·cm－3。 晶体硅是与金刚石结构类似的晶体，晶体硅的1个晶 胞中含Si原子的数目为4＋8×＋6×＝8， 因此每个最小环独立含有Si原子的数目为6×＝，每个Si原子与周围4个Si原子形成4个共价键，每2个Si原子共用1个Si—Si键，即含1 mol Si原子的晶体硅中Si—Si键的数目为2NA。 金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环，一个最小环里共有6个C—Si键，1个C—Si键被6个环共用，因此一个最小的环上独立含有C—Si键的个数为6×＝1。 ×1010 则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为晶胞体对角线长的四分之一， 1个晶胞的体积为 cm3，因此最近的碳、硅原子之间的距离为 ×1010 pm。 $$null