高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子晶体与共价晶体集体备课ppt课件

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1.认识键能、键长等键参数的概念。能用键能、键长等说明简单分子的某些性质,会利用键能比较共价键的强弱和分子的稳定性,会利用键能计算化学反应的反应热,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.认识共价晶体中的微粒及其微粒之间的相互作用,借助金刚石模型认识共价晶体的结构特点及物理性质,学会比较共价晶体的熔、沸点及硬度大小,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
一、共价键键能与化学反应的反应热1.共价键的键能(1)定义共价键的键能是指在101 kPa、298 K条件下,_________________________　　　　　　 　　　　的过程中所　　　　的能量,称为AB间共价键的键能。其单位为kJ·ml-1。如101 kPa、298 K条件下,使1 ml H2离解成2 ml气态氢原子时需要吸收436 kJ的能量,即H—H键的键能为　 。(2)与物质稳定性的关系键能越大→共价键越　　　　→共价分子越　　　　。 
1 ml气态AB分子生成1 ml
气态A原子和1 ml气态B原子
436 kJ·ml-1
2.键长(1)定义:两原子形成共价键时,　　　　　　　　　　　　　　称为该共价键的键长。 (2)与共价键强弱的关系:键长越短→键能越大→共价键越牢固。3.键能与反应热的关系E1、E2分别表示反应物和生成物的键能
两原子核间的平均间距
教材阅读 想一想阅读教材“表3-4　部分共价键的键长和键能”。思考:根据HF、HCl、HBr、HI的键长和键能数据,思考键长、键能与分子稳定性有何关系?
提示 HF、HCl、HBr、HI的键长逐渐增大,键能依次减小,四种分子的稳定性依次减弱,即HF分子很稳定,难分解,HI分子不稳定,易分解。即分子中键长越短,键能越大,共价键越牢固,分子越稳定。
易错辨析 判一判(1)在分子中,两个原子间的距离叫键长。(　　)提示 形成共价键的两个原子核间的平均间距为键长。(2)非极性键的键能大于极性键的键能。(　　)提示 键能的大小取决于成键原子的半径和共用电子对数,与键的极性无必然联系。(3)结构相似的分子中键能越大,键越牢固,该分子越稳定。(　　)(4)键长与成键原子的半径和成键数目有关。(　　)
二氧化硅(SiO2)
教材阅读 想一想自学教材“图3-29　金刚石、用金刚石制成的钻头和金刚石晶胞”。思考:金刚石晶胞中含有几个碳原子(金刚石晶胞如图所示)?
提示 8个。金刚石晶胞呈立方体形,内部有4个碳原子,其余碳原子位于8个顶点、6个面心,因此碳原子数为
易错辨析 判一判(1)“SiO2”是二氧化硅的分子式。(　　)提示 SiO2为共价晶体,共价晶体中无分子存在。(2)金属晶体的熔点不一定比共价晶体低。(　　)(3)具有共价键的晶体叫做共价晶体。(　　)提示 如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共价键,但它们都不是共价晶体;再如NaOH、Na2O2中既含有共价键又含有离子键,属于离子晶体。
探究一　键能、键长与化学反应的反应热
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:
1.通常条件下,CH4和SiH4的稳定性有怎样的关系?
2.硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是什么?
3.SiH4比CH4更易与O2反应,具有一定浓度的硅烷在-180 ℃的温度下也会与氧发生爆炸反应生成氧化物,原因是什么?
提示 因为C—H键的键能大于Si—H键的键能,所以CH4比SiH4稳定。
提示 C—C键和C—H键的键能比Si—Si键和Si—H键的键能都大,因此烷烃比较稳定,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。
提示 C—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。
1.键能和键长的应用
视角1 键参数对物质性质的影响1.[2021河北学业水平选择性考试]已知有关氮、磷的单键和三键的键能(kJ·ml-1)如下表:
从能量角度看,氮以N2、白磷以P4(结构式可表示为 )形式存在的原因是  　 。 
答案 1个N≡N键的键能大于3个N—N键的键能之和,而6个P—P键的键能之和大于2个P≡P键的键能之和解析 根据题给键能数据,可知1个N≡N键的键能大于3个N—N键的键能之和,因此氮以N2形式存在,而6个P—P键的键能之和大于2个P≡P键的键能之和,因此白磷以P4形式存在。
【变式设问】(1)元素的非金属性N>P,为什么N2的化学性质非常稳定,而白磷P4的化学性质非常活泼。请分析原因。
(2)根据元素周期律可知,NH3的稳定性强于PH3,你能利用键参数进行解释吗?
提示 N2分子中存在N≡N键,该键键能大,破坏该共价键需要很大的能量;而P4分子中的P—P键的键能较小,破坏该共价键所需能量较小。
提示 N原子的半径比P原子的半径小,故键长N—H键比P—H键小,则N—H键的键能比P—H键的键能大,N—H键更难被破坏,NH3更稳定。
2.已知H—H键的键能为436 kJ·ml-1,O═O键的键能为498 kJ·ml-1,Cl—Cl键的键能为243 kJ·ml-1,N≡N键的键能为946 kJ·ml-1,则下列叙述正确的是(　　)A.N—N键的键能为 ×946 kJ·ml-1≈315.3 kJ·ml-1B.氮气分子中的共价键的键长比氢气分子中的短C.氧气分子中氧原子是以共价单键结合的D.氮气分子比氯气分子稳定
解析 N—N键的键能并不是N≡N键键能的 ,故A项错误;共价键的键长和成键原子的半径有关,由于原子半径r(H)C—Si>Si—Si,则熔点从高到低的顺序为金刚石>碳化硅>晶体硅。
视角2 共价晶体的结构2.二氧化硅晶体是立体的网状结构,其结构如图所示。关于二氧化硅晶体的下列说法中不正确的是(　　)A.晶体中Si、O原子个数比为1∶4B.晶体中Si、O原子最外层都满足8电子结构C.晶体中一个硅原子形成Si—O键数目为4D.晶体中最小环上的原子数为12
解析 由二氧化硅晶体结构图可知,每个硅原子周围连有四个氧原子,每个氧原子周围连有2个硅原子,Si、O原子个数比为1∶2,A错误;硅原子最外层有4个电子,在晶体中硅原子形成4个共用电子对,氧原子最外层有6个电子,形成2个共用电子对,这样两种原子都满足8电子结构,B正确;依据二氧化硅晶体结构图可知1个硅原子与4个氧原子形成4个Si—O键,C正确;由二氧化硅晶体结构图可知,晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子,所以最小环上的原子数为12,D正确。
3.(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,其晶胞结构如图甲所示,则金刚砂晶体类型为　　　　;在SiC中,每个C原子周围距离最近的C原子数目为　　　　;若晶胞的边长为a pm,则金刚砂的密度表达式为　 。 (2)硅的某种单质的晶胞如图乙所示。GaN晶体晶胞结构与该硅晶体相似。则GaN晶体中,每个Ga原子与　　　　个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为　　　　　　。 
解析 (1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,硬度大,属于共价晶体;每个碳原子连接4个硅原子,每个硅原子连接4个碳原子,碳原子呈面心立方堆积(硅原子也呈面心立方堆积),所以每个碳原子周围距离最近的碳原子数目为12;
(2)根据硅晶体结构可知,在GaN晶体中,每个Ga原子与4个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为正四面体,其实GaN晶胞与SiC晶胞相似。