高中化学专题3微粒间作用力与物质性质第3单元共价键原子晶体(第2课时)共价键的键能与化学反应的反应热原

共价键的键能与化学反应的反应热原子晶体(建议用时：45分钟)[学业达标]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键所吸收的能量D.形成约1个N—H键所放出的能量【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键吸收的能量，不是形成1个N—H键释放的能量。

1 mol NH3分子中含有3 mol N—H键，拆开1 mol NH3或形成1 mol NH3中的共价键吸收或放出的能量应是N—H键键能的3倍。

【答案】 C2.下列说法中，错误的是( )A.只有非金属元素也可能形成离子化合物B.成键原子间原子轨道重叠的越多，共价键越牢固C.对双原子分子来说，键能越大，含有该键的分子越稳定D.键长越长，化学键越牢固【解析】A项，如NH4Cl等铵盐，全部由非金属元素形成，却是离子化合物。

B项，如σ键的键能之所以比π键大就是因为其轨道重叠程度比π键大。

C项，键能本身就是用来衡量分子稳定性的一个物理量。

D项键长越长，键能就越小，破坏化学键所需能量就越低，化学键越不稳定。

【答案】 D3.据报道：用激光可将置于铁室中的石墨靶上的碳原子“炸松”，再用一个射频电火花喷射出氮气，可使碳、氮原子结合成碳氮化合的薄膜，该碳氮化合物比金刚石更坚硬。

则下列分析正确的是( )A.该碳氮化合物呈片层状结构B.该碳氮化合物呈立体网状结构C.该碳氮化合物中C—N键键长比金刚石的C—C键键长长D.该碳氮化合物中含有分子间作用力【解析】因碳氮化合物硬度比金刚石还大，说明该碳氮化合物为原子晶体，是立体网状结构。

与金刚石相比，C原子半径大于N原子半径，所以C—N键键长小于C—C键键长。

【答案】 B4.下列说法中正确的是( )A.金刚石晶体中的最小碳环由6个碳原子构成B.Na2O2晶体中阴离子与阳离子数目之比为1∶1C.1 mol SiO2晶体中含2 mol Si—O键D.根据H＋H―→H2同时放出436 kJ·mol－1的热量，可以说明氢原子比氢分子稳定【解析】由金刚石晶体结构知，最小碳环是6个碳原子构成的六元环，故A对；B中Na2O2晶体中阴、阳离子数目之比为1∶2，故B错；C中1 mol SiO2晶体中含4 mol Si—O 键，故C错。

【答案】 A5.下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种原子晶体的是( )【导学号：61480034】①Al2O3是两性氧化物②硬度很大③它的熔点为2045 ℃④几乎不溶于水⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石A.①②③B.②③④C.④⑤ .D.②⑤【解析】①指的是Al2O3的分类，⑤指的是Al2O3的种类，这两项都无法说明Al2O3是一种原子晶体。

【答案】 B6.碳化硅(SiC)晶体有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。

它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是( )A.熔点从高到低的顺序是金刚石＞碳化硅＞晶体硅B.熔点从高到低的顺序是金刚石＞晶体硅＞碳化硅C.三种晶体中的结构单元只有金刚石是正四面体结构D.三种晶体都是原子晶体且均为电的绝缘体【解析】由已知碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，可知碳化硅也为原子晶体，且应有类似金刚石的正四面体结构单元。

又因为影响共价键强弱的因素是原子半径，碳原子半径小于硅原子半径，所以键长长短顺序为C—C＜C—Si＜Si—Si，所以熔点顺序是金刚石＞碳化硅＞晶体硅。

晶体硅是半导体，单向导电。

【答案】 A7.已知C3N4晶体比金刚石的硬度还大，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。

下列关于C3N4晶体的说法错误的是( )A.该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石更牢固B.该晶体中每个碳原子连接4个氮原子、每个氮原子连接3个碳原子C.该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构D.该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构【解析】由于C3N4晶体和金刚石结构类似，C—N键键长小于C—C键键长，因此A正确；结合碳和氮原子的成单电子数和成键规律，B 、C 正确；由于C 3N 4晶体中是通过C —N 共价键形成的立体网状结构，晶体中全是极性共价键，D 错误。

【答案】 D8.已知H —H 键的键能为436 kJ·mol －1，N —H 键的键能为391 kJ·mol －1，根据热化学方程式：N 2(g)＋3H 2(g)===2NH 3(g) ΔH ＝－92.4 kJ·mol －1，则N≡N 键的键能是( )A.431 kJ·mol －1. B.946 kJ·mol －1C.649 kJ·mol －1 .D.896 kJ·mol －1【解析】 断键吸收的能量为E (N≡N)＋3×E (H —H)；成键放出的能量为6E (N —H)，则有E (N ≡N)＝6E (N —H)－3×E (H —H)－92.4 kJ·mol －1＝946 kJ·mol －1。

【答案】 B9.(1)(2013·新课标Ⅰ高考节选)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以________相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献________个原子。

(2)(2013·新课标高考Ⅰ节选)碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：___________。

②SiH 4的稳定性小于CH 4，更易生成氧化物，原因是_____________。

【解析】 (1)硅和金刚石结构类似，属于原子晶体，硅原子间以共价键结合。

在金刚石晶胞中每个面心具有一个碳原子，晶体硅和金刚石类似，则面心位置贡献的原子为6×12＝3个。

(2)①依据图表中键能数据分析，C —C 键、C —H 键键能大，难断裂；Si —Si 键、Si —H 键键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成。

②SiH 4稳定性小于CH 4，更易生成氧化物，是因为C —H 键键能大于C —O 键的键能，C —H 键比C —O 键稳定。

Si —H 键键能远小于Si —O 键的键能，不稳定，倾向于形成稳定性更强的Si —O 键。

【答案】 (1)共价键 3(2)①C—C 键和C —H 键较强，所形成的烷烃稳定。

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②C—H 键的键能大于C —O 键，C —H 键比C —O 键稳定。

而Si —H 键的键能却远小于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10.二氧化硅晶体是立体的网状结构，其晶体结构模型如图所示，请认真观察该模型后回答下列问题：【导学号：61480035】(1)二氧化硅晶体中最小环上有 ________个原子，晶体结构中存在以________原子为中心、________原子为顶点的正四面体结构。

(2)晶体中每个最小环上有______个硅原子，______个氧原子。

(3)晶体中存在的作用力有________。

A.共价键B.离子键C.配位键D.范德华力E.氢键【解析】二氧化硅晶体中，最小环上有6个硅原子和6个氧原子，并形成以硅原子为中心、氧原子(或硅原子)为顶点的正四面体结构。

原子晶体中只存在共价键，且Si—O键为极性键，不是配位键。

【答案】(1)12 Si O(或Si) (2)6 6 (3)A11.下表为某些化学键的键能(kJ·mol－1)：键Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I H—H键能243 193 151 431 366 298 436A.HClB.HBrC.HI .D.HF(2)1 mol H2在1 mol Cl2中燃烧，生成2 mol HCl气体，放出热量______kJ。

(3)相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，若消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收热量最多的是________。

推测1 mol H2在足量F2中燃烧比在足量Cl2中燃烧放热________(填“多”或“少”)。

【解析】稳定性是化学性质，与键能的大小有关，由于键能H—Cl键＞H—Br键＞H—I 键，故推测键能H—F键＞H—Cl键，键能越大，分子越稳定，所以HF最稳定。

H2＋Cl2===2HCl，断键吸收436 kJ＋243 kJ＝679 kJ的能量，成键放出2×431＝862 kJ的能量，反应共放出183 kJ的能量。

由此可分别算出H2和Br2、I2反应放出的能量为103 kJ和9 kJ，可判断出三者放出热量关系为Cl2＞Br2＞I2。

【答案】(1)D (2)183 (3)Cl2多[能力提升]12.在高压下氮气会聚合生成高聚氮，这种高聚氮的晶体中每个氮原子都通过三个单键与其他氮原子结合并向空间发展构成立体网状结构。

已知晶体中N—N键的键能为160 kJ·mol－1，而N≡N的键能为942 kJ·mol－1。

则下列有关说法不正确的是( )A.键能越大说明化学键越牢固，所构成物质越稳定B.高聚氮晶体属于原子晶体C.高聚氮晶体中n(N)∶n(N—N)＝1∶3D.用作炸药或高能材料可能是高聚氮潜在的应用【解析】高聚氮晶体中原子间以共价键结合成空间网状结构，所以高聚氮为原子晶体；晶体中每个氮原子与三个氮原子成键，而每个N—N键为两个氮原子共有，所以高聚氮晶体中n(N)∶n(N—N)＝2∶3；高聚氮晶体反应时能放出大量的热，并且生成氮气，体积剧烈膨胀，可能用作炸药或高能材料。

【答案】 C13.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据：金刚石晶体硅晶体硼溶点/K 3 550 1 415 2 573沸点/K 4 827 2 628 2 823摩氏硬度10 7.0 9.5(1)(2)已知晶体硼的结构单元是由硼原子组成的正二十面体如图所示，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点各有一个硼原子。

通过观察图形及推算，得出此基本结构单元由________个硼原子构成，其中B—B键的键角为________，共含有________个B—B 键。

【解析】(1)晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间，而金刚石和晶体硅均为原子晶体，且从周期表中的位置看硼与碳相邻，与硅处于对角线处(相似)，也能推知晶体硼属于原子晶体。

(2)用均摊法计算B 原子个数为20×15×3＝12(个)，正三角形键角为60°，B —B 键键数为20×12×3＝30。

【答案】 (1)原子晶体 晶体硼的熔、沸点和硬度均介于金刚石和晶体硅之间，而金刚石和晶体硅都是原子晶体(2)12 60° 3014.根据氢气分子的形成过程示意图，回答问题。