2015-2016学年高中化学 3.3共价键 原子晶体课件 苏教版选修3

实例
(2)某些非金属化合物,如碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、
氮化硼(BN)等
(3)某些氧化物,如二氧化硅(SiO2)等
【自我小测】
1.思考辨析:
(1)所有轨道形成的共价键均有方向性。
(
)
分析:×。因为s轨道的空间取向是球形对称,故两个s轨道形成的共价
键无方向性。如H2分子中的共价键。
(2)只要形成共价键就有σ 键。 ( )
【解析】选D。二氧化硅是原子晶体,为空间网状结构,存在硅氧四面 体结构,硅处于中心,氧处于4个顶点,所以A项错误;在SiO2晶体中,每6 个Si和6个O形成一个12元环(最小环),所以D对,B、C都错误。
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-56.6℃,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电 【解析】选B。原子晶体一般熔、沸点高,硬度大,不导电。
6.(SJ·P52改编)已知N≡N键的键能是945 kJ·mol-1,H—H键的键能
是436 kJ·mol-1,N2(g)+3H2(g)====2NH3(g)的焓变为-93 kJ·mol-1,
晶体; 个;
(2)晶体硅(Si)中,平均一个硅原子所成共价键的个数是
(3)上述三种物质的熔、沸点高低顺序是________________; (4)上述三种物质的硬度大小顺序是________________。 【解题指南】解答本题时要注意以下两点: (1)键能和键长影响共价键的稳定性; (2)原子晶体的熔、沸点和硬度的高低均受共价键的影响。
(4)原子晶体Байду номын сангаас般硬度大,熔、沸点高。
(
)
分析:√。原子晶体通过共价键形成,一般硬度大,熔、沸点高。 (5)非金属单质中都存在共价键。 ( )
分析:×。稀有气体属于单原子分子。
2.相距很远的两个氢原子,相互逐渐接近,在这一过程中,体系能量
将 ( )
A.先变大后变小
C.逐渐变小
B.先变小后变大
D.逐渐变大
3.特殊的共价键——配位键:
一对电子 与另一个接受电子的原子形成的 由一个原子提供_________ 概念 共价键 _______
常用“→”表示配位键,箭头指向接受孤电子对的原子,如N H 4
表示 的结构式可表示为 形成 条件 ,N H 中4个N—H键是完全相同的 4
孤电子对 一个原子有空轨道 一个原子有_________,
【解析】在原子晶体里,所有原子都以共价键相互结合,整块晶体是一
个三维的共价键网状结构。所以,影响原子晶体的熔、沸点、硬度的
主要因素就是共价键的键能大小,键能越大,原子晶体的熔、沸点越高、
硬度越大,而共价键的键能又与键长相关,一般来说,键长越短,键能越
大,键长越长,键能越小。
共价键键长:C—C键<C—Si键<Si—Si键; 共价键键能:C—C键>C—Si键>Si—Si键。
两原子间的共价键数
一
二
三
σ 键数
π 键数
1
0
1
1
1
2
2.(2015·大同高二检测)下列说法正确的是
A.分子中键能越大,键长越长,则分子越稳定
(
)
B.元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素间不能形成共价键
C.水分子可表示为HO—H,分子中键角为180°
D.H—O键键能为463 kJ·mol-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,放出能量
(1)在金刚石晶体中每 个碳原子周围紧邻的 碳原子有4个。 (2)在金刚石晶体中每 个碳原子形成4个共价 键。 结构特点 (3)在金刚石晶体中最 小碳环由6个碳原子来 组成。 (4)在金刚石晶体中碳 原子个数与C—C共价 键个数之比是1∶2
2.原子晶体的物理性质: (1)因为原子晶体中原子间以较强的共价键相结合,熔化时需要很多的 能量克服共价键。所以原子晶体的熔、沸点很高,硬度很大。 (2)因为构成原子晶体的原子最外层电子都成键,结构稳定,键能较大, 所以原子晶体一般不导电,难溶于水。
有方向性。
【针对训练】
下列分子中存在π 键的是 ( )
A.H2
C.N2
B.Cl2
D.HCl
【解析】选C。在N2中,两个氮原子的2pz形成一个σ 键,2px形成一个π
键,两个2py也形成一个π 键。
【补偿训练】(双选)(2015·锦州高二检测)下列说法中正确的
是 ( )
A.键能愈小,表示化学键越牢固,难以断裂
答案:(1)原子 (2)2
(3)金刚石>碳化硅>晶体硅
(4)金刚石>碳化硅>晶体硅
2.(2015·长治高二检测)下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的 是 ( )
A.存在四面体结构单元,O处于中心,Si处于4个顶点 B.最小的环上,有3个硅原子和3个氧原子 C.最小的环上,硅和氧原子数之比为1∶2 D.最小的环上,有6个硅原子和6个氧原子
【针对训练】
1.(2015·嘉兴高二检测)晶体硅(Si)和金刚砂(SiC)都具有与金刚石
相似的空间结构,根据下表中的数据,回答下列问题:
晶体 金刚石 碳化硅 晶体硅 键能/kJ·mol-1 (C—C)347.7 (C—Si)301 (Si—Si)226 键长/pm 154 184 234
(1)晶体硅(Si)和金刚砂(SiC)属于
一、共价键的特征及类型 【自主导练】 1.(2015·保定高二检测)下列说法不正确的是 ( )
A.σ 键比π 键重叠程度大,形成的共价键强,所以π 键比σ 键更易断裂 B.两个原子间形成共价键时,最多有一个σ 键,可以有多个π 键 C.有方向性是共价键共有的特征 D.N2分子中有一个σ 键,2个π 键
则,N—H键的键能是
A.208 kJ·mol-1 C.93 kJ·mol-1
(
)
B.435 kJ·mol-1 D.391 kJ·mol-1
【解析】选D。反应物的键能减去产物的键能等于焓变 ,而每个 氨气分子中有3个N—H键,设N—H键的键能为x,945 kJ·mol-1+3× 436 kJ·mol-1-6x=-93 kJ·mol-1,因此x=391 kJ·mol-1。
是 ( )
A.CH3CH3
C.C2H2
B.N2
D.Cl2
【解析】选B、C。如果两原子间形成多种化学键,则一定有一个σ 键,
其余为π 键,而B、C两个选项中都有叁键,因此既含有σ 键又含有π 键。
5.根据下列性质判断,属于原子晶体的物质是
(
)
A.熔点2 700℃,导电性好,延展性强
B.无色晶体,熔点3 550℃,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂
【总结归纳】
1.共价键的分类:
分类标准
共用电子对数 共用电子对 的偏移程度 原子轨道重叠方式
类
型
单键、双键、叁键 极性键、非极性键 σ 键、π 键
2.极性键、非极性键的判断方法:
【点拨】
(1)共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。
(2)共价键的方向性决定了分子的立体结构。
(3)并不是所有的共价键都有方向性,如两个s电子形成的共价键就没
3.共价键的特点:
未成对 电子
电子出现机会 重叠程度
二、共价键的类型
1.σ 键与π 键:
头碰头 (1)σ 键:原子轨道以“_______”方式重叠而形成的共价键。
肩并肩 (2)π 键:原子轨道以“_______”方式重叠而形成的共价键。
(3)区别:有机物中,碳原子与碳原子间形成π 键的重叠程度比形成σ
分析:√。在共价键的形成过程中,不管两原子如何靠近,总有原子轨 道头碰头相互重叠,所以共价键的形成过程总有σ 键形成。
(3)一般共价键与配位键形成过程完全一样。
(
)
分析:×。共用电子对的来源不同,普通共价键的电子对是由两个原子
各提供1个,配位键的电子对是由一个原子提供,被两个原子共用。但
成键后,二者没有任何区别。
【解题指南】解答本题时要注意以下两点: (1)共价键有方向性和饱和性; (2)分子由于σ键比π键的重叠程度大,因此σ键比π键更稳定。 【解析】选C。方向性和饱和性是共价键的特征,但是并不是所有的共 价键都有方向性,比如s-s轨道头碰头所形成的σ键就没有方向性。
【方法规律】σ 键和π 键的判断方法:
金属键
离子键 共价键
电性作用
静电作用 共用 电子对
无
无 既有方向性又 有饱和性
二、原子晶体的结构和性质 1.原子晶体的结构:
晶体名称
金刚石
二氧化硅
结构示意 图
晶体名称
金刚石
二氧化硅
(1)在SiO2晶体中,每个硅原子与4 个氧原子结合;每个氧原子与2个 硅原子结合;在SiO2晶体中硅原子 与氧原子个数之比是1∶2。 (2)在SiO2晶体中,每个硅原子形 成4个共价键;每个氧原子形成2 个共价键。 (3)在SiO2晶体中,最小环为12元 环。 (4)硅原子个数与Si—O共价键个 数之比是1∶4;氧原子个数与 Si—O共价键个数之比是1∶2
小得多 所以___ σ 键比___ π 键牢固,故反应中___ π 键易断裂。 键的重叠程度_______,
2.非极性键和极性键: 相同 共用电子对不发 (1)非极性键:两个成键原子吸引电子的能力_____, 生偏移。
(2)极性键。 不同 共用电子对发生偏移。 ①两个成键原子吸引电子的能力_____, ②在极性键中,成键原子吸引电子的能力差别越大,共用电子对发生 越大 共价键的极性_____ 越强 。 偏移的程度_____,
【拓展深化】原子晶体能量高低的规律:
原子晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能,键长越短,键能 越大,共价键越稳定,物质的熔、沸点越高。 若没有告知键长或键能数据时,可比较原子半径的大小。一般原子半 径越小,则化学键的键长越短,化学键就越强,键就越牢固,破坏化学键 需要的能量就越大,故晶体的熔点就越高,如比较金刚石、碳化硅、晶 体硅的熔点高低。 原子半径:C<Si,则键长:C—C<C—Si<Si—Si,故键能:C—C>C—Si> Si—Si,熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅。
三、共价键的键能与化学反应的反应热: 1.键能的概念:在101 kPa、298 K条件下,1 mol气态AB分子生成 气态 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。 _____A
2.键能与反应热的关系:
吸收
放出
Δ H=E1-E2
吸热 若Δ H＞0，则该反应_____ 放热 若Δ H＜0，则该反应_____
第三单元
共价键 原子晶体
一、共价键
共用电子对 形成的化学键。 1.概念:元素的原子之间通过___________ 相反 2.本质:当成键原子相互接近时,原子轨道发生重叠,自旋方向_____
共用电子对 两原子核间的电子密度_____, 增加 体系 的未成对电子形成___________,
降低 。 的能量_____
两原子核 间的平均间距。 3.键长:两原子间形成共价键时,_________
四、原子晶体 概念 构成微粒 微粒间相互 作用力 特点 所有原子都是通过共价键结合形成的晶体
原子 _____
共价键 _______ 晶体中没有单个分子存在;化学式只代表原子个数之
比
性质
很高 硬度_____; 很大 不溶于一般溶剂;难导电 熔、沸点_____; (1)某些非金属单质,如晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚 石等
为2×463 kJ
【解题指南】解答本题时要注意以下两点:
(1)非金属原子之间形成共价键;
(2)判断分子稳定性,可通过键长、非金属性强弱、电负性差值等因素
分析。
【解析】选B。键能与键长都是描述分子稳定性的重要参数,且键能越
大,键长越短,分子越稳定;B项中元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA 族元素间形成离子键;水分子中键角为104.5°;D项断键应吸收 2×463 kJ的能量。
【解析】选B。两原子距离远时,吸引力起主要作用,体系能量降低,两
原子距离近时,斥力起主要作用,体系能量升高。
3.下列物质的晶体中不存在分子的是
A.SiO2 C.CS2 B.SO2 D.CO2
(
)
【解析】选A。SiO2是原子晶体,构成晶体的粒子是原子。
4.(双选)(SJ·P52改编)下列分子中,既含有σ 键又含有π 键的
B.两原子核越近,键长愈短,化学键愈牢固,性质越稳定
C.破坏化学键时,消耗能量,而形成新的化学键时,则释放能量
D.键能、键长只能定性地分析化学键的特性 【解析】选B、C。键能越大,键长越短,化学键越牢固。
【拓展深化】离子键、共价键和金属键的比较: 化学键
类型 成键本质
键的方向性
和饱和性
影响键强弱的因素 金属元素的原子半径和单位体 积内自由电子数目 阴、阳离子的电荷数和核间距 键长、成键电子数、极性