专题3 第3单元 第2课时 共价键的键能 共价晶体（课件PPT）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（苏教版）江苏专版

该高中化学课件聚焦共价键的键能与共价晶体，从键能概念及与键长的关系入手，衔接反应热计算，再过渡到共价晶体的空间网状结构及性质，构建“概念-计算-结构-性质”的学习支架。 其亮点在于以化学观念为核心，通过键能数据（如436 kJ·mol⁻¹）和晶体结构参数（如109°28′键角）培养科学思维，结合“新知探究-随堂演练-达标训练”栏目，帮助学生深化结构决定性质的认识，也为教师提供系统教学资源，提升教学效果。

第三单元　共价键　共价晶体 第2课时　共价键的键能　共价晶体 专题3　微粒间作用力与物质性质 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 新知学习探究 01 随堂巩固演练 02 知能达标训练 03 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 新 知 学 习 探 究 栏目导航 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 知识点一　共价键键能与化学反应的反应热 气态 气态 吸收 kJ·mol－1 436 kJ·mol－1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 两原子核间 越短 越大 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 强弱 能量 大于 吸热 放热 反应物的键能总和 生成物的键能总和 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 知识点二　共价晶体 共价键 空间网状 共价 共价键 1∶2 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 金刚石 晶体硅 金刚砂(SiC) 二氧化硅(SiO2) 很高 很大 越低 越小 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 知识点三　常见共价晶体的结构 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 4 4 相等 109°28′ 4 4 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 8 2 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 8 4 4 2 4 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 4 中心 顶点 2 1 1∶2 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 6 6 12 8 16 4 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 随 堂 巩 固 演 练 栏目导航 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 知 能 达 标 训 练 栏目导航 点击进入Word 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 谢谢观看 栏目导航 专题3　微粒间作用力与物质性质 1 [素养目标]　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。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。 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，1 mol______AB分子生成1 mol______A原子和1 mol气态B原子的过程中所______的能量，称为AB间共价键的键能。其单位为____________。 如：断开1 mol H—H键吸收的能量为436 kJ，即H—H键的键能为________________。 (2)键长的定义 两原子间形成共价键时，____________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______，键能______。 2．键能与反应热的关系 (1)反应物和生成物中化学键的______直接决定着化学反应过程中的______变化。 (2)若化学反应中旧化学键断裂所吸收的总能量______新化学键形成所放出的总能量，该反应通常为______反应。反之，该反应为______反应。 (3)由键能计算化学反应的反应热 ΔH＝_____________________－_____________________。 2．实验测得BeCl2为共价化合物，两个Be—Cl键间的夹角为180°，键长相同，据此能否判断BeCl2的几何构型？ 提示　确定了分子中的键长和键角，分子的几何构型即可确定BeCl2的键长相同，Cl—Be—Cl键角为180°，故BeCl2分子为直线形分子。 1．双原子分子中化学键键角越大，键长越长，分子越稳定吗？ 提示　双原子分子中没有键角，决定分子稳定性的是键能和键长，键能越大，键长越短，分子越稳定。 共价键强弱的判断 1．由原子半径和共用电子对数判断：成键原子的原子半径越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。 2．由键能判断：共价键的键能越大，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。 3．由键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。 4．由电负性判断：元素的电负性越大，该元素的原子对共用电子对的吸引力越大，形成的共价键越稳定。 1．下列事实不能用键能的大小来解释的是(　　) A．氮元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定 B．稀有气体一般难发生反应 C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱 D．HF比H2O稳定 解析　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，没有化学键；卤族元素从F到I，原子半径逐渐增大，其氢化物中化学键的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性HF＞HCl＞HBr＞HI；由于H—F键的键能大于H—O键，所以稳定性HF＞H2O。 答案　B 2．下表列出部分化学键的键能： 化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C Cl—Cl 键能/(kJ·mol－1) 460 360 436 431 176 347 243 据此判断下列说法正确的是(　　) A．表中最稳定的共价键是Si—Si键 B．Cl2(g)―→2Cl(g)　ΔH＝－243 kJ·mol－1 C．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－183 kJ·mol－1 D．根据表中数据能计算出SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(l)的ΔH 解析　键能越大形成的化学键越稳定，表中键能最大的是Si—O键，则最稳定的共价键是Si—O键，A错误；氯气变为氯原子吸收的能量等于氯气中断裂化学键需要的能量，Cl2(g)―→2Cl(g)　ΔH＝243 kJ·mol－1，B错误；依据键能计算反应焓变＝反应物键能总和－生成物键能总和，ΔH＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1，C正确；HCl(g)===HCl(l)的ΔH未告知，故无法计算SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(l)的ΔH，D错误。 答案　C 1．共价晶体 (1)概念：晶体中所有原子通过_________结合，形成____________结构，这样的晶体叫做共价晶体。 (2)共价晶体中只存在______键，原子间全部通过_________相结合。 (3)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_________，并不代表分子。 2．常见的共价晶体 (1)某些单质，如：_________、_________、晶体硼、晶体Ge等。 (2)某些化合物，如：_________________、____________________、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)等。 3．共价晶体的物理性质 (1)共价晶体一般有______的熔、沸点和______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______，硬度______。 1．“具有共价键的晶体叫作共价晶体”，这种说法对吗？为什么？ 提示　不对。因为分子晶体如干冰，分子之间为范德华力，但分子内部为共价键。 提示　三者都属于共价晶体，所有原子以共价键相结合，金刚石中C—C键键长最短，其次是硅中的Si—Si键，锗中的Ge—Ge键键长最长，键长越短，键能越大，熔点越高，硬度越大。 2．怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？ 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．常见的共价晶体有：金刚石、晶体硅、晶体硼、二氧化硅、碳化硅。 4．共价晶体一般具有熔点高、硬度大、不溶于溶剂等特点。 1．最近科学家成功研制成了一种新型的碳氧化物，该化合物晶体与SiO2的晶体的结构相似，晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的空间网状结构。下列对该晶体的叙述错误的是(　　) A．该晶体是共价晶体 B．该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2 C．该晶体中碳原子数与C—O键数之比为1∶2 D．该晶体中最小的环由12个原子构成 解析　该化合物晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的空间网状结构，则该化合物晶体中不存在分子，属于共价晶体，A正确；晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，每个氧原子和2个碳原子以共价单键相结合，所以碳、氧原子个数比为1∶2，B正确；该晶体中每个碳原子形成4个C—O共价键，所以C原子与C—O键数目之比为1∶4，C错误；该晶体中最小的环由6个碳原子和6个氧原子构成，D正确。 答案　C 2．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(　　) 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ 3900 3000 2700 1710 1410 1211 硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0 ①构成共价晶体的原子种类很多，晶体的熔点越高 ②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，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 解析　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。 答案　D 1．金刚石晶体的结构 (1)成键特征：每个碳原子与相邻的___个碳原子形成___个共价键，键长______，键角为_____________，每个碳原子的配位数为___。 (2)结构单元：每个碳原子均与相邻的___个碳原子构成正四面体，向空间无限延伸得到立体网状结构的晶体，在1个正四面体中含有 __________________个碳原子。 1＋4×＝2 (3)晶胞：①8个顶点，6个面心上各有1个碳原子；②把晶胞分割为8个小立方体，则每个小立方体的互为对角位置的4个顶点各有1个碳原子，4个互不相邻的小立方体的体心各有1个碳原子。则每个金刚石晶胞中有___个碳原子。 (4)金刚石晶体中每个C原子形成4个C—C键，而每个键为2个C 原子所共有，故碳原子的个数与C—C键数比为__________________。因此12 g(1 mol)金刚石中含有___ mol C—C键。 1∶＝1∶2 2．晶体硅、碳化硅晶体的结构 (1)晶体硅：将金刚石晶胞中的碳原子换成硅原子，就是晶体硅的晶胞。 每个晶体硅晶胞中有___个硅原子。 (2)碳化硅：将晶体硅晶胞的顶点、面心上的硅原子换成碳原子，体内4个硅原子不变，就是碳化硅的晶胞。 每个碳化硅晶胞中有___个碳原子、___个硅原子。 (3)1 mol晶体硅中含有___ mol Si—Si键，1 mol SiC中含有___ mol Si—C键。 3．二氧化硅(石英)晶体的结构 (1)二氧化硅晶体可以看作是在晶体硅中2个硅原子之间插入了1个氧原子。每个硅原子与___个氧原子结合，硅原子位于正四面体的______，氧原子位于正四面体的______。 (2)每个氧原子为___个正四面体共有，每个正四面体中占有___个完 整的硅原子。因此硅和氧原子的个数比为_________________。因此二氧化硅晶体中并不存在单个的SiO2分子，它是由硅原子和氧原子按_______的比例组成的空间立体网状结构的晶体。 1∶＝1∶2 (3)晶体中最小的环为___个硅原子、___个氧原子组成的______元环。 (4)每个二氧化硅晶胞中含有___个硅原子和______个氧原子。 (5)1 mol SiO2含有___ mol Si—O键。 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 解析　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。 答案　C 2．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________。 (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)。 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________。 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。 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)。 解析　(1)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，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，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。 (2)①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。②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′。③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。④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，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。 答案　(1)8　6　　2NA　 (2)①Si<SiC<C　②4　109°28′　③1　④12　·×1010 1．N—H键键能的含义是(　　) A．由N和H形成1 mol NH3所放出的能量 B．把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的能量 C．拆开约6.02×1023个N—H键所吸收的热量 D．形成1个N—H键所放出的热量 解析　N—H键的键能是指形成1 mol N—H键放出的能量或拆开1 mol N—H键所吸收的能量，不是指形成1个N—H键释放的能量。1 mol NH3中含有3 mol N—H键，拆开1 mol NH3中的N—H键或形成1 mol NH3中的N—H键吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。 答案　C 2．下列说法不正确的是(　　) A．键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂 B．成键的两原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定 C．破坏化学键时消耗能量，而形成化学键时释放能量 D．键能、键长只能定性地分析化学键的强弱 解析　键能越大，断开该键所需的能量越多，化学键越牢固，性质越稳定，A错误；B、C、D正确。 答案　A 3．下列有关共价晶体的叙述错误的是(　　) A．共价晶体中，只存在共价键 B．共价晶体具有空间网状结构 C．共价晶体中不存在独立的分子 D．共价晶体熔化时不破坏共价键 解析　共价晶体中原子之间通过共价键相连，A正确；共价晶体是相邻原子之间通过共价键结合而成的空间网状结构，B正确；共价晶体是由原子以共价键相结合形成的，不存在独立的分子，C正确；共价晶体中原子是通过共价键连接的，熔化时需要破坏共价键，D错误。 答案　D 4．碳化硅(SiC)的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子与硅原子的位置是交替的，在下列三种晶体中，它们的熔点从高到低的顺序是(　　) ①金刚石　②晶体硅　③碳化硅 A．①③②　　　　　　　 B．②③① C．③①② D．②①③ 解析　这三种晶体属于同种类型，熔化时需要破坏共价键，①金刚石中为C—C键，②晶体硅中为Si—Si键，③SiC中为Si—C键，由原子半径可知Si—Si键键长最大，C—C键键长最短，键长越短共价键越稳定，破坏时需要的热量越多，故熔点从高到低顺序为①③②。 答案　A 5．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。 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”)。 答案　(1)4　4　12　(2)N　B $