苏教版高中化学选修三《物质结构与性质》《共价键原子晶体》学案-新版

专题3微粒间作用力与物质性质

第三单元共价键原子晶体

问题导入

为什么两个氢原子结合成氢分子，两个氯原子结合成氯分子，而不是3个、4个呢？为什么1个氢原子和1个氯原子结合成氯化氢分子，而不是以其他的个数比相结合呢？

答：氢原子和氯原子的电子式分别为·H、，由此可看出两原子都有1个未成对电子，从氯分子的形成过程来看，只有未成对电子才能形成共用电子对，因此氢分子、氯分子、氯化氢分子中只能由两个原子各提供1个未成对电子形成共用电子对。因此氢分子、氯分子只能由两个原子形成，而不能是3个、4个。氯化氢分子也只能由1个氢原子和1个氯原子形成，而不能以其他的个数比结合。知识预览

1.共价键的形成及本质

(1)共价键的概念：像H2分子这样，___________________________________叫共价键。

(2)共价键形成本质：__________。

2.共价键的特征

共价键具有__________性和__________性。

3.共价键的键型

HCl分子中存在__________σ键。

Cl2分子里存在__________σ键。

4.键参数

(1)键能

①概念：__________叫A—B键的键能。

②表示方式为__________，单位是__________。

③意义：键能的意义是__________。

(2)键长

①概念：两个成键原子的__________叫键长。

②意义：键长越短，化学键__________，键越牢固。

(3)键角

①概念：多原子分子中，__________之间的夹角叫键角。

②写出下列分子的键角：CO2__________；H2O__________；NH3__________。

③键角、键长、键的极性决定着分子的空间构型。

5.原子晶体

(1)原子晶体：相邻原子间以__________相结合而形成的具有空间立体网状的晶体，称为原子晶体，如金刚石、晶体硅、碳化硅晶体、二氧化硅晶体等。原子晶体中不存在单个分子，化学式仅仅表示的是物质中的原子个数关系，不是分子式。

(2)金刚石及二氧化硅的结构

①金刚石的结构为立体网状结构

结构如下图所示：

金刚石的晶体结构模型

在晶体中每个碳原子都被相邻的4个碳原子包围，处于4个碳原子的中心，以共价键与4个碳原子相结合，成为结构，这些正四面体向空间发展，构成彼此联结的立体网状结构。

②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。

二氧化硅的晶体结构模型

③二氧化硅的晶体结构：SiO2晶体可看成在晶体硅（其结构可看作将金刚石晶体中的碳原子换为硅原子）的每个硅硅键中插入一个氧原子而形成。因此每个硅原子的周围结合__________个氧原子；同时，每个氧原子跟__________个硅原子相结合，晶体中硅、氧原子个数比为__________。晶体中每6个硅原子和6个氧原

子形成12元最小环；但每个硅原子被__________个环共用，每个氧原子被

__________个环共用。

(3)原子晶体的熔沸点

原子晶体的熔点高低与其内部结构密切相关，由于共价键的键能大，所以原子晶体一般具有__________的熔沸点和__________的硬度。

课堂互动

三点剖析

一、共价键的形成

1.形成共价键的条件

同种（电负性相同）或不同种非金

属元素（电负性相差很小），且原子的最外层未达到稳定状态，当它们的距离适当，引力和斥力平衡时，则原子间通过共用电子对形成共价键。

2.共价键形成的表示方法

与用电子式表示离子化合物的形成过程类似，用电子式表示共价分子的形成过程时，“→”的左侧为原子的电子式，同种原子可以合并，右侧为单质或化合物分子的电子式。不同的是，因未发生原子间的电子得失，也没有形成离子，因此，不需要弧形箭头，也不能在化合物中出现括号和离子电荷数。

二、共价键的本质

吸引电子能力相近的原子之间通过共用电子对形成共价键，两个成键原子为什么能通过共用电子对结合在一起呢？以H2为例分析共价键的形成。

1.两个氢原子电子的自旋方向相反，当它们接近到一定距离时，两个1s轨道重叠，电子在两原子核间出现机会较大。核间距减小，电子出现机会增大，体系能量逐渐下降，达到能量最低状态；进一步减小时，原子间的斥力使体系能量再度上升，由于排斥作用，氢原子又回到平衡位置。（下图中a曲线）

2.两个氢原子核外电子的自旋方向相同，相互接近时，排斥作用总是占主导地位，这样的两个氢原子不能形成氢气分子。（上图中b曲线）。

通过上述分析可知共价键形成的本质：

当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形

成共用电子对，两原子核间的电子密度增加，体系的能量降低。

三、共价键的类型

共价键的分类

1.按共用电子对数目分类：单键（如Cl—Cl）、双键（如O==C==O）、叁键（如）。

2.按共用电子对是否偏移分类：非极性共价键（如Cl—Cl）、极性共价键（如H—Cl）。

3.按提供电子对的方式分类：正常共价键（如Cl—Cl）、配位键

。

4.按电子云重叠方式分类：σ键、π键等等。

四、共价键的特征

1.饱和性

在共价键的形成过程中，一个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配成键后，一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配成键，即每个原子所能形成共价键的数目或以单键连接的原子数目是一定的，饱和性决定了原子形成分子时相互结合的数量关系。

2.方向性

形成共价键时，原子轨道重叠愈多，电子在核间出现的概率愈大，所形成的共价键就愈牢固，因此共价键将尽可能地沿着电子概率出现最大的方向形成，这就是共价键的方向性。方向性决定了分子的空间构型。

五、共价键的键能与化学反应热

1.键能

（1）概念：在101.3 kPa、298 K条件下，断开1 mol AB(g)分子中的化学键，

使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B键的键能。

（2）表示方式：E A—B，单位为kJ·mol-1。