高中化學(xué) 3.3共價(jià)鍵 原子晶體課件 蘇教版選修3.ppt

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第三單元共價(jià)鍵原子晶體,一、共價(jià)鍵1.概念:元素的原子之間通過(guò)___________形成的化學(xué)鍵。2.本質(zhì):當(dāng)成鍵原子相互接近時(shí),原子軌道發(fā)生重疊,自旋方向_____的未成對(duì)電子形成___________,兩原子核間的電子密度_____,體系的能量_____。,共用電子對(duì),相反,共用電子對(duì),增加,降低,3.共價(jià)鍵的特點(diǎn):,未成對(duì),電子,電子出現(xiàn)機(jī)會(huì),重疊程度,二、共價(jià)鍵的類型1.σ鍵與π鍵:(1)σ鍵:原子軌道以“_______”方式重疊而形成的共價(jià)鍵。(2)π鍵:原子軌道以“_______”方式重疊而形成的共價(jià)鍵。(3)區(qū)別:有機(jī)物中,碳原子與碳原子間形成π鍵的重疊程度比形成σ鍵的重疊程度_______,所以___鍵比___鍵牢固,故反應(yīng)中___鍵易斷裂。,頭碰頭,肩并肩,小得多,σ,π,π,2.非極性鍵和極性鍵:(1)非極性鍵:兩個(gè)成鍵原子吸引電子的能力_____,共用電子對(duì)不發(fā)生偏移。(2)極性鍵。①兩個(gè)成鍵原子吸引電子的能力_____,共用電子對(duì)發(fā)生偏移。②在極性鍵中,成鍵原子吸引電子的能力差別越大,共用電子對(duì)發(fā)生偏移的程度_____,共價(jià)鍵的極性_____。,相同,不同,越大,越強(qiáng),3.特殊的共價(jià)鍵——配位鍵:,一對(duì)電子,共價(jià)鍵,孤電子對(duì),三、共價(jià)鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱:1.鍵能的概念:在101kPa、298K條件下,1mol氣態(tài)AB分子生成_____A原子和B原子的過(guò)程中所_____的能量,稱為AB間共價(jià)鍵的鍵能。,氣態(tài),吸收,2.鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系:ΔH=E1-E2,若ΔH＞0，則該反應(yīng)_____若ΔH＜0，則該反應(yīng)_____,3.鍵長(zhǎng):兩原子間形成共價(jià)鍵時(shí),_________間的平均間距。,,吸收,放出,吸熱,放熱,兩原子核,四、原子晶體,原子,共價(jià)鍵,很高,很大,【自我小測(cè)】1.思考辨析:(1)所有軌道形成的共價(jià)鍵均有方向性。()分析:。因?yàn)閟軌道的空間取向是球形對(duì)稱,故兩個(gè)s軌道形成的共價(jià)鍵無(wú)方向性。如H2分子中的共價(jià)鍵。(2)只要形成共價(jià)鍵就有σ鍵。()分析:√。在共價(jià)鍵的形成過(guò)程中,不管兩原子如何靠近,總有原子軌道頭碰頭相互重疊,所以共價(jià)鍵的形成過(guò)程總有σ鍵形成。,(3)一般共價(jià)鍵與配位鍵形成過(guò)程完全一樣。()分析:。共用電子對(duì)的來(lái)源不同,普通共價(jià)鍵的電子對(duì)是由兩個(gè)原子各提供1個(gè),配位鍵的電子對(duì)是由一個(gè)原子提供,被兩個(gè)原子共用。但成鍵后,二者沒有任何區(qū)別。(4)原子晶體一般硬度大,熔、沸點(diǎn)高。()分析:√。原子晶體通過(guò)共價(jià)鍵形成,一般硬度大,熔、沸點(diǎn)高。(5)非金屬單質(zhì)中都存在共價(jià)鍵。()分析:。稀有氣體屬于單原子分子。,2.相距很遠(yuǎn)的兩個(gè)氫原子,相互逐漸接近,在這一過(guò)程中,體系能量將()A.先變大后變小B.先變小后變大C.逐漸變小D.逐漸變大【解析】選B。兩原子距離遠(yuǎn)時(shí),吸引力起主要作用,體系能量降低,兩原子距離近時(shí),斥力起主要作用,體系能量升高。,3.下列物質(zhì)的晶體中不存在分子的是()A.SiO2B.SO2C.CS2D.CO2【解析】選A。SiO2是原子晶體,構(gòu)成晶體的粒子是原子。,4.(雙選)(SJP52改編)下列分子中,既含有σ鍵又含有π鍵的是()A.CH3CH3B.N2C.C2H2D.Cl2【解析】選B、C。如果兩原子間形成多種化學(xué)鍵,則一定有一個(gè)σ鍵,其余為π鍵,而B、C兩個(gè)選項(xiàng)中都有叁鍵,因此既含有σ鍵又含有π鍵。,5.根據(jù)下列性質(zhì)判斷,屬于原子晶體的物質(zhì)是()A.熔點(diǎn)2700℃,導(dǎo)電性好,延展性強(qiáng)B.無(wú)色晶體,熔點(diǎn)3550℃,不導(dǎo)電,質(zhì)硬,難溶于水和有機(jī)溶劑C.無(wú)色晶體,能溶于水,質(zhì)硬而脆,熔點(diǎn)為800℃,熔化時(shí)能導(dǎo)電D.熔點(diǎn)-56.6℃,微溶于水,硬度小,固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電【解析】選B。原子晶體一般熔、沸點(diǎn)高,硬度大,不導(dǎo)電。,6.(SJP52改編)已知N≡N鍵的鍵能是945kJmol-1,H—H鍵的鍵能是436kJmol-1,N2(g)+3H2(g)====2NH3(g)的焓變?yōu)?93kJmol-1,則,N—H鍵的鍵能是()A.208kJmol-1B.435kJmol-1C.93kJmol-1D.391kJmol-1,【解析】選D。反應(yīng)物的鍵能減去產(chǎn)物的鍵能等于焓變,而每個(gè)氨氣分子中有3個(gè)N—H鍵,設(shè)N—H鍵的鍵能為x,945kJmol-1+3436kJmol-1-6x=-93kJmol-1,因此x=391kJmol-1。,一、共價(jià)鍵的特征及類型【自主導(dǎo)練】1.(2015保定高二檢測(cè))下列說(shuō)法不正確的是()A.σ鍵比π鍵重疊程度大,形成的共價(jià)鍵強(qiáng),所以π鍵比σ鍵更易斷裂B.兩個(gè)原子間形成共價(jià)鍵時(shí),最多有一個(gè)σ鍵,可以有多個(gè)π鍵C.有方向性是共價(jià)鍵共有的特征D.N2分子中有一個(gè)σ鍵,2個(gè)π鍵,【解題指南】解答本題時(shí)要注意以下兩點(diǎn):(1)共價(jià)鍵有方向性和飽和性;(2)分子由于σ鍵比π鍵的重疊程度大,因此σ鍵比π鍵更穩(wěn)定?！窘馕觥窟xC。方向性和飽和性是共價(jià)鍵的特征,但是并不是所有的共價(jià)鍵都有方向性,比如s-s軌道頭碰頭所形成的σ鍵就沒有方向性。,【方法規(guī)律】σ鍵和π鍵的判斷方法:,2.(2015大同高二檢測(cè))下列說(shuō)法正確的是()A.分子中鍵能越大,鍵長(zhǎng)越長(zhǎng),則分子越穩(wěn)定B.元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素間不能形成共價(jià)鍵C.水分子可表示為HO—H,分子中鍵角為180D.H—O鍵鍵能為463kJmol-1,即18gH2O分解成H2和O2時(shí),放出能量為2463kJ,【解題指南】解答本題時(shí)要注意以下兩點(diǎn):(1)非金屬原子之間形成共價(jià)鍵;(2)判斷分子穩(wěn)定性,可通過(guò)鍵長(zhǎng)、非金屬性強(qiáng)弱、電負(fù)性差值等因素分析?！窘馕觥窟xB。鍵能與鍵長(zhǎng)都是描述分子穩(wěn)定性的重要參數(shù),且鍵能越大,鍵長(zhǎng)越短,分子越穩(wěn)定;B項(xiàng)中元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素間形成離子鍵;水分子中鍵角為104.5;D項(xiàng)斷鍵應(yīng)吸收2463kJ的能量。,【總結(jié)歸納】1.共價(jià)鍵的分類:,2.極性鍵、非極性鍵的判斷方法:,【點(diǎn)撥】(1)共價(jià)鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時(shí)相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系。(2)共價(jià)鍵的方向性決定了分子的立體結(jié)構(gòu)。(3)并不是所有的共價(jià)鍵都有方向性,如兩個(gè)s電子形成的共價(jià)鍵就沒有方向性。,【針對(duì)訓(xùn)練】下列分子中存在π鍵的是()A.H2B.Cl2C.N2D.HCl【解析】選C。在N2中,兩個(gè)氮原子的2pz形成一個(gè)σ鍵,2px形成一個(gè)π鍵,兩個(gè)2py也形成一個(gè)π鍵。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】(雙選)(2015錦州高二檢測(cè))下列說(shuō)法中正確的是()A.鍵能愈小,表示化學(xué)鍵越牢固,難以斷裂B.兩原子核越近,鍵長(zhǎng)愈短,化學(xué)鍵愈牢固,性質(zhì)越穩(wěn)定C.破壞化學(xué)鍵時(shí),消耗能量,而形成新的化學(xué)鍵時(shí),則釋放能量D.鍵能、鍵長(zhǎng)只能定性地分析化學(xué)鍵的特性【解析】選B、C。鍵能越大,鍵長(zhǎng)越短,化學(xué)鍵越牢固。,【拓展深化】離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵的比較:,二、原子晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1.原子晶體的結(jié)構(gòu):,2.原子晶體的物理性質(zhì):(1)因?yàn)樵泳w中原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合,熔化時(shí)需要很多的能量克服共價(jià)鍵。所以原子晶體的熔、沸點(diǎn)很高,硬度很大。(2)因?yàn)闃?gòu)成原子晶體的原子最外層電子都成鍵,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,鍵能較大,所以原子晶體一般不導(dǎo)電,難溶于水。,【拓展深化】原子晶體能量高低的規(guī)律:原子晶體的熔、沸點(diǎn)高低取決于共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能,鍵長(zhǎng)越短,鍵能越大,共價(jià)鍵越穩(wěn)定,物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。若沒有告知鍵長(zhǎng)或鍵能數(shù)據(jù)時(shí),可比較原子半徑的大小。一般原子半徑越小,則化學(xué)鍵的鍵長(zhǎng)越短,化學(xué)鍵就越強(qiáng),鍵就越牢固,破壞化學(xué)鍵需要的能量就越大,故晶體的熔點(diǎn)就越高,如比較金剛石、碳化硅、晶體硅的熔點(diǎn)高低。原子半徑:CC—Si>Si—Si,熔點(diǎn):金剛石>碳化硅>晶體硅。,【針對(duì)訓(xùn)練】1.(2015嘉興高二檢測(cè))晶體硅(Si)和金剛砂(SiC)都具有與金剛石相似的空間結(jié)構(gòu),根據(jù)下表中的數(shù)據(jù),回答下列問(wèn)題:,(1)晶體硅(Si)和金剛砂(SiC)屬于晶體;(2)晶體硅(Si)中,平均一個(gè)硅原子所成共價(jià)鍵的個(gè)數(shù)是個(gè);(3)上述三種物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)高低順序是________________;(4)上述三種物質(zhì)的硬度大小順序是________________?！窘忸}指南】解答本題時(shí)要注意以下兩點(diǎn):(1)鍵能和鍵長(zhǎng)影響共價(jià)鍵的穩(wěn)定性;(2)原子晶體的熔、沸點(diǎn)和硬度的高低均受共價(jià)鍵的影響。,【解析】在原子晶體里,所有原子都以共價(jià)鍵相互結(jié)合,整塊晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所以,影響原子晶體的熔、沸點(diǎn)、硬度的主要因素就是共價(jià)鍵的鍵能大小,鍵能越大,原子晶體的熔、沸點(diǎn)越高、硬度越大,而共價(jià)鍵的鍵能又與鍵長(zhǎng)相關(guān),一般來(lái)說(shuō),鍵長(zhǎng)越短,鍵能越大,鍵長(zhǎng)越長(zhǎng),鍵能越小。共價(jià)鍵鍵長(zhǎng):C—C鍵C—Si鍵>Si—Si鍵。,答案:(1)原子(2)2(3)金剛石>碳化硅>晶體硅(4)金剛石>碳化硅>晶體硅,2.(2015長(zhǎng)治高二檢測(cè))下面關(guān)于SiO2晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是()A.存在四面體結(jié)構(gòu)單元,O處于中心,Si處于4個(gè)頂點(diǎn)B.最小的環(huán)上,有3個(gè)硅原子和3個(gè)氧原子C.最小的環(huán)上,硅和氧原子數(shù)之比為1∶2D.最小的環(huán)上,有6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子,【解析】選D。二氧化硅是原子晶體,為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),存在硅氧四面體結(jié)構(gòu),硅處于中心,氧處于4個(gè)頂點(diǎn),所以A項(xiàng)錯(cuò)誤;在SiO2晶體中,每6個(gè)Si和6個(gè)O形成一個(gè)12元環(huán)(最小環(huán)),所以D對(duì),B、C都錯(cuò)誤。,3.請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)比較下列兩種物質(zhì)的熔點(diǎn)高低(填“>”或“<”):SiCl4SiO2。,(2)如圖立方體中心的“”表示硅晶體中的一個(gè)原子,請(qǐng)?jiān)诹⒎襟w的頂點(diǎn)用“”表示出與之緊鄰的硅原子。(3)工業(yè)上高純硅可通過(guò)下列反應(yīng)制取:SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g),該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=kJmol-1。,【解析】(1)SiCl4為分子晶體,SiO2是原子晶體,顯然是原子晶體的熔點(diǎn)高。(2)晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石的結(jié)構(gòu)相似,根據(jù)硅原子與硅原子可形成四個(gè)相等的硅硅鍵,可推知與立方體中心的一個(gè)硅原子相鄰的硅原子有四個(gè),這四個(gè)硅原子可形成一個(gè)正四面體,分別位于立方體中互不相鄰的四個(gè)頂點(diǎn)上。,(3)根據(jù)題中所給的鍵能數(shù)據(jù),可求出該反應(yīng)物中舊化學(xué)鍵的鍵能之和為4360kJmol-1+2436kJmol-1=2312kJmol-1,生成物中新化學(xué)鍵的鍵能之和為4431kJmol-1+2176kJmol-1(每摩爾硅晶體中含有2mol硅硅鍵)=2076kJmol-1,所以反應(yīng)熱ΔH=2312kJmol-1-2076kJmol-1=236kJmol-1。,答案:(1)<(2)(3)236,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.在40GPa高壓下,用激光器加熱到1800K時(shí),人們成功制得了原子晶體干冰,下列推斷正確的是()A.原子晶體干冰易氣化,可用作制冷劑B.原子晶體干冰熔、沸點(diǎn)低,有的硬度很小C.原子晶體干冰硬度大,可用于耐磨材料D.每摩原子晶體干冰中含2molC—O鍵,【解析】選C。原子晶體熔、沸點(diǎn)高,硬度大,因此A、B錯(cuò),C正確;原子晶體干冰的結(jié)構(gòu)與二氧化硅相似,因此每摩原子晶體干冰中含4molC—O鍵,D錯(cuò)。,2.(雙選)關(guān)于晶體的下列說(shuō)法正確的是()A.原子晶體中只含有共價(jià)鍵B.任何晶體中,若含有陽(yáng)離子就一定有陰離子C.原子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高D.離子晶體中含有離子鍵,可能含有共價(jià)鍵【解析】選A、D。金屬晶體中含有陽(yáng)離子但沒有陰離子,B錯(cuò);原子晶體的熔點(diǎn)不一定比金屬晶體的高,如鎢的熔點(diǎn)是3410℃,而晶體硅的熔點(diǎn)是1410℃,C錯(cuò)。,