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(共27張PPT)
專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)
第三單元 共價(jià)鍵 共價(jià)晶體
3.3.2 共價(jià)鍵的參數(shù)
共價(jià)晶體
核心素養(yǎng)目標(biāo)
宏觀辨識(shí)與微觀探析：
引導(dǎo)學(xué)生從微觀層面深入理解共價(jià)鍵鍵能與鍵長(zhǎng)概念，明晰原子結(jié)構(gòu)、原子半徑對(duì)鍵能、鍵長(zhǎng)的影響機(jī)制，助力學(xué)生以共價(jià)鍵理論為基礎(chǔ)，剖析共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，理解原子間共價(jià)鍵作用對(duì)晶體宏觀性質(zhì)的決定性影響。
證據(jù)推理與模型認(rèn)知：
組織學(xué)生分析鍵能數(shù)據(jù)、化學(xué)反應(yīng)熱數(shù)據(jù)及晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，歸納鍵能、鍵長(zhǎng)變化規(guī)律，推導(dǎo)鍵能與反應(yīng)熱、晶體性質(zhì)關(guān)聯(lián)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用構(gòu)建的模型，預(yù)測(cè)未知共價(jià)化合物穩(wěn)定性、反應(yīng)熱及新共價(jià)晶體性質(zhì)，通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證與修正模型，強(qiáng)化模型應(yīng)用與創(chuàng)新思維。
教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)
透徹講解共價(jià)鍵鍵能、鍵長(zhǎng)概念內(nèi)涵，運(yùn)用圖表、實(shí)例對(duì)比不同共價(jià)鍵鍵能、鍵長(zhǎng)數(shù)據(jù)，詳細(xì)分析鍵能與共價(jià)鍵穩(wěn)定性、分子穩(wěn)定性關(guān)系
系統(tǒng)闡述共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)特征與性質(zhì)關(guān)聯(lián)，借助模型、動(dòng)畫展示金剛石、二氧化硅等晶體原子排列、共價(jià)鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，深入分析結(jié)構(gòu)如何決定其高熔沸點(diǎn)、高硬度、不導(dǎo)電性等性質(zhì)。
難點(diǎn)
巧妙化解利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱的難點(diǎn)，精選典型化學(xué)反應(yīng)實(shí)例，逐步引導(dǎo)學(xué)生分析反應(yīng)物、生成物鍵能組成，清晰展示計(jì)算過(guò)程與原理，深入闡釋共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，通過(guò)構(gòu)建多維晶體結(jié)構(gòu)模型、剖析晶體晶胞結(jié)構(gòu)，詳細(xì)講解原子配位情況、共價(jià)鍵鍵角與鍵長(zhǎng)在空間結(jié)構(gòu)中的分布規(guī)律
大家都知道氫氣在氯氣中燃燒會(huì)生成氯化氫氣體，這個(gè)反應(yīng)會(huì)放出熱量。那為什么會(huì)放出熱量呢？這其實(shí)就和我們今天要深入探究的共價(jià)鍵鍵能密切相關(guān)。再比如，我們生活中常見(jiàn)的金剛石，它是自然界中硬度非常大的物質(zhì)，還有二氧化硅，它是沙子、石英的主要成分，這些物質(zhì)都具有一些特殊的性質(zhì)。它們?yōu)槭裁磿?huì)有這么高的硬度和獨(dú)特的物理性質(zhì)呢？這是因?yàn)樗鼈儗儆谝环N特殊的晶體 —— 共價(jià)晶體，而共價(jià)晶體的性質(zhì)又和其中的共價(jià)鍵有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。
接下來(lái)，就讓我們一起深入探究共價(jià)鍵鍵能以及共價(jià)晶體的奧秘，去尋找這些問(wèn)題的答案吧！
課前導(dǎo)入
鍵參數(shù)
PART 01
共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)
(1)定義：形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子核間的平均間距
(2)與共價(jià)鍵穩(wěn)定性的關(guān)系：一般而言，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，共價(jià)鍵就越強(qiáng)，鍵就越牢固。
(3)定性判定鍵長(zhǎng)的方法：
①根據(jù)原子半徑判斷：在其他條件相同時(shí)，成鍵原子的半徑越小，鍵長(zhǎng)越短。如鍵長(zhǎng)：H—I＞H—Cl＞H—F＞Br—Br＞Cl—Cl＞F—F＞；
Si—Si＞Si—C＞C—C
②根據(jù)共用電子對(duì)數(shù)判斷：就相同的兩原子形成的共價(jià)鍵而言，單間鍵長(zhǎng)＞雙鍵鍵長(zhǎng)＞三鍵鍵長(zhǎng)
共價(jià)鍵的鍵能
(1)概念：在101 kPa、298 K條件下，1 mol氣態(tài)AB分子生成氣態(tài)A原子和B原子的過(guò)程中所吸收的能量，稱為AB間共價(jià)鍵的鍵能。其單位為kJ·mol－1。
(2)應(yīng)用
①判斷共價(jià)鍵的穩(wěn)定性
原子間形成共價(jià)鍵時(shí)，原子軌道重疊程度越大，釋放能量越多，所形成的共價(jià)鍵鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定。
②判斷分子的穩(wěn)定性
一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)相似的分子，共價(jià)鍵的鍵能越大，分子越穩(wěn)定。
③利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱：ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能。
鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系
（1）化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成。
（2）化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因：斷裂反應(yīng)物中舊化學(xué)鍵需要吸收能量，形成生成物中新的化學(xué)鍵需要放出能量，吸收的能量和放出的能量不相等，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生能量變化
（3）放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)：如果化學(xué)反應(yīng)中舊化學(xué)鍵斷裂所吸收的總能量大于新化學(xué)鍵形成所放出的總能量，該化學(xué)反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；反之，該化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
（4）化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與鍵能的關(guān)系：△H=E反應(yīng)物—E生成物
表3-4為部分共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能，根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答如下問(wèn)題
深度思考
1．N2、O2、F2與H2的反應(yīng)能力依次增強(qiáng)，從鍵能的角度如何理解這一化學(xué)事實(shí)。
從表3－4的數(shù)據(jù)可知，H—N鍵、H—O鍵與H—F鍵的鍵能依次增大，意味著形成這些鍵時(shí)放出的能量依次增大，化學(xué)鍵越來(lái)越穩(wěn)定。所以N2、O2、F2與H2的反應(yīng)能力依次增強(qiáng)。
2．為什么F—F鍵的鍵長(zhǎng)比Cl—Cl鍵的鍵長(zhǎng)短，但鍵能卻比Cl—Cl鍵的鍵能小？
氟原子的半徑很小，因而F—F鍵的鍵長(zhǎng)比Cl—Cl鍵的鍵長(zhǎng)短，但也是由于F—F鍵的鍵長(zhǎng)短，兩個(gè)氟原子在形成共價(jià)鍵時(shí)，原子核之間的距離就小，排斥力大，因此鍵能比Cl—Cl鍵的鍵能小。
典例解析
下列分子中，最難分裂成原子的是(　　)
A．HF B．HCl C．HBr D．HI
A
【解析】一般來(lái)說(shuō)，原子半徑越小，其原子形成的共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，就越難斷鍵。原子半徑：FE(H—Cl)>E(H—Br)>E(H—I)，即HF最難分裂成氟原子和氫原子。
共價(jià)晶體
PART 02
晶體中所有原子通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，像這樣的晶體叫做共價(jià)晶體,晶體硅（Si）、金剛砂（SiC）、二氧化硅（SiO2）等都屬于共價(jià)晶體。
共價(jià)晶體
金剛石、用金剛石制成的鉆頭和金剛石晶胞
共價(jià)晶體的物理性質(zhì)
①熔、沸點(diǎn)很高：
共價(jià)晶體中，原子間通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合，熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵，共價(jià)鍵鍵能較大，需要很高的能量
②硬度大：
共價(jià)晶體中原子間通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了共價(jià)晶體的硬度，如金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)
③一般不導(dǎo)電：
構(gòu)成微粒是原子，固態(tài)和熔融狀態(tài)下都不導(dǎo)電
典型共價(jià)晶體——金剛石
①在晶體中每個(gè)碳原子以4個(gè)共價(jià)單鍵對(duì)稱地與相鄰的4個(gè)碳原子相結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)，這些正四面體向空間發(fā)展，構(gòu)成彼此聯(lián)結(jié)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
②晶體中相鄰碳碳鍵的夾角為109°28′。
③最小環(huán)上有6個(gè)碳原子，晶體中C原子個(gè)數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶2。
④每個(gè)金剛石晶胞中含有8個(gè)碳原子。
典型共價(jià)晶體——二氧化硅
①每個(gè)硅原子都以4個(gè)共價(jià)單鍵與4個(gè)氧原子結(jié)合，每個(gè)氧原子與2個(gè)硅原子結(jié)合，向空間擴(kuò)展，構(gòu)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
②晶體中最小的環(huán)為6個(gè)硅原子、6個(gè)氧原子組成的12元環(huán)，硅、氧原子個(gè)數(shù)比為1∶2。
③每個(gè)二氧化硅晶胞中含有8個(gè)硅原子和16個(gè)氧原子。
晶體硅（Si）和金剛砂（SiC）都是與金剛石相似的共價(jià)晶體，請(qǐng)根據(jù)表3-5中的數(shù)據(jù)，分析其熔點(diǎn)、硬度的大小與其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
對(duì)于結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體而言，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，鍵能就越小，晶體的熔、沸點(diǎn)越低，硬度越小。
典例解析
已知C3N4晶體具有比金剛石還大的硬度，且構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合。下列關(guān)于C3N4晶體的說(shuō)法不正確的是(　　)
A．該晶體屬于共價(jià)晶體，其化學(xué)鍵比金剛石中的碳碳鍵更牢固
B．該晶體中每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子，每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子
C．該晶體與金剛石相似，碳原子個(gè)數(shù)與碳氮鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2
D．該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
C
【解析】C3N4晶體具有比金剛石還大的硬度，則該晶體屬于共價(jià)晶體，其化學(xué)鍵比金剛石更牢固，A正確；C的最外層有4個(gè)電子，因此一個(gè)碳原子連接4個(gè)N原子，N的最外層有5個(gè)電子，因此一個(gè)N原子連接3個(gè)C原子，B正確；根據(jù)以上分析可知該晶體中碳原子個(gè)數(shù)與碳氮鍵個(gè)數(shù)之比為1∶4，C錯(cuò)誤；構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合，每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子，每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子，則晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，D正確。
典例解析
課堂小結(jié)
PART 03
共價(jià)鍵晶體的結(jié)構(gòu)特征：空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)
共價(jià)鍵參數(shù)：鍵長(zhǎng)，鍵能
2
1
共價(jià)鍵
共價(jià)晶體
共價(jià)晶體的性質(zhì)特點(diǎn)：一般具有很高的熔沸點(diǎn)和很大的硬度
3
課堂練習(xí)
PART 04
1．下列事實(shí)不能用鍵能的大小來(lái)解釋的是(　　)
A．N元素的電負(fù)性較大，但N2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定
B．稀有氣體一般難發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
C．HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性逐漸減弱
D．F2比O2更容易與H2反應(yīng)
B
2．對(duì)比以下幾個(gè)反應(yīng)式：
Cl＋Cl―→Cl2　ΔH1＝－247 kJ·mol－1；
O＋O―→O2　ΔH2＝－493 kJ·mol－1；
N＋N―→N2　ΔH3＝－946 kJ·mol－1。
可以得出的結(jié)論是(　　)
A．在常溫下氮?dú)獗妊鯕夂吐葰夥€(wěn)定
B．氮、氧和氯的單質(zhì)常溫下為氣體
C．氮、氧和氯都是雙原子分子
D．氮?dú)狻⒀鯕夂吐葰獾拿芏炔煌?br/>A
B
C
Thanks
好好學(xué)習(xí)天天向上

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