2023-2024学年苏教版选择性必修二专题3第三单元共价键共价晶体学案.docx

专题3微粒间作用力与物质性质第三单元共价键共价晶体学习目标：L熟知共价键的概念与形成，知道共价键的特征一一具有饱和性和方向性。2 .会从不同角度认识共价键的类型。3 .会判断物质类型与化学键类型的关系。4 .熟知共价键键能、键长的概念，掌握共价键的键能与化学反应过程中能量变化之间的关系。5 .能根据共价晶体的概念及结构特点判断晶体类型，会分析推测其物理性质。学科素养：L进一步学习微观的知识，提高分析问题和解决问题的能力和联想比较思维能力。2.通过学习共价键的类型，体会化学在生活中的应用，增强学习化学的兴趣。自主梳理一、共价键的特征一一饱和性、方向性1.共价键的形成(1)概念：原子间通过所形成的相互作用，叫做共价键。成键的粒子：一般为非金属原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。键的本质：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、体系能量降低。键的形成条件：非金属元素的之间形成共价键，大多数的金属原子与非金属原子之间形成共价键。2.共价键的特征(1)饱和性按照共价键的共用电子对理论，一个原子有，便可和一配对成键，这就是共价键的“饱和性”。用轨道表示式表示HF分子中共用电子对的形成如下:Is 2sF叵叵叵原子凯道(电子云)重登由以上分析可知，F原子与H原子间只能形成个共价键,所形成的简单化合物为HFo同理，0原子与个H原子形成个共用电子对，2个N原子间形成个共用电子对。方向性除s轨道是球形对称的外，其他的原子轨道在空间都具有一定的分布特点。在形成共价键时，原子轨道重叠的,电子在核间出现的越大，所形成的共价键就越,因此共价键将尽可能沿着的方向形成，所以共价键具有方向性。答案：L(I)共用电子对(4)原子电负性之差小于L72.(1)几个未成对电子几个自旋方向相反的电子1223(2)越多机会牢固电子出现机会最大二、从原子轨道重叠方式上认识共价键按成键的未成对电子的原子轨道的重叠方式，共价键可分为和O1.。键(1)。键：形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“”的方式重叠，这种共价键叫。键。(2)。键的类型：根据成键电子原子轨道的不同，。键可分为ss键、sp键、pp键。SS。键：两个成键原子均提供形成的共价键，如上分子中。键的形成过程：E)ngJ)“地方代母原子轨道形成Hz分子的相互充拢相互重叠共价键伸H)H-H的。键的形成SP。键：两个成键原子分别提供形成的共价键，如HCl分子中。键的形成过程：HQ0c><:1OOOHCl的。键的形成PP。键：两个成键原子均提供形成的共价键，如Ck分子中。键的形成过程：ClClClClClClOoxoo二OOoO二OoCl-Cl的。键的形成。键的特征：以形成化学键的两原子核的为轴作旋转操作，共价键电子云的图形,这种特征称为。形成。键的原子轨道重叠程度，故。键有较强的稳定性。键的存在：共价单键为。键；共价双键和共价三键中存在2.n键(Dn键：形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“方式重叠，这种共价键叫兀键。如图PP兀键的形成:两个原子相互接近原子轨道重痔PP兀键的形成兀键的特征:每个键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成平面的，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为,这种特征称为镜面对称。形成兀键时原子轨道重叠程度比形成。键时，n键没有。键0(4)兀键的存在：n键通常存在于中。答案：。键3l键1.头碰头S轨道S轨道和P轨道p原子轨道(3)连线不变轴对称较大(4)。键(通常含一个。键)2.(1)肩并肩(3)两侧镜像小牢固(4)双键或三键三、极性键和非极性键配位键1 .极性键和非极性键(1)根据已学共价键的知识，填写下表:物质Cl2HCl元素组成成键微粒电子式共用电子对位置共价键类型由以上分析可知:非极性共价键（简称非极性键）是O极性共价键（简称极性键）是O极性键和非极性键的判断同种元素的原子间形成的共价键是,不同种元素的原子间形成的共价键是O两个成键原子间的电负性差值小于L7时，它们之间通常形成键。电负性差值越大，键的极性O2 .配位键用电子式表示NH3、NHt的形成N原子与H原子以共价键结合成NL分子：o双分子与H+结合成NhI：o上面中共价键的形成与相比较有何不同？配位键的形成配位键的概念是形成的共价键。配位键常用“A-B”表示，其中A是孤电子对的原子，B是孤电子对的原子。配位键与共价键在形成过程上的主要不同是o答案：L（1）（从左到右，从上到下）同一种元素不同种元素原子原子二二H×.*不偏移偏向氯原子一方非极性共价键极性共价键两个成键原子吸引电子的能力相同，共用电子对不发生偏移而形成的共价键两个成键原子吸引电子的能力不同，共用电子对发生偏移而形成的共价键非极性键极性键共价越大3H+NAH:NlH2.HHHH：N：+HfH：；N：H"LHJ中形成共价键时，N原子一方提供孤电子对，H+提供空轨道由一个原子提供孤电子对与另一个有空轨道可接受电子的原子提供接受配位键的共用电子对是由某个原子提供的，共价键的共用电子对是由成键原子双方共同提供的四、从不同角度认识共价键的分类写出乙烯的电子式和结构式，并回答下列问题：电子式：;结构式：O从原子轨道重叠方式上看，乙烯中含有个。键,个兀键。从共用电子对个数上看，乙烯中含个双键，个单键。从共用电子对是否偏移上看，乙烯中含有和OHHHH答案：、H：6：飞：HhC=CH(1)51(2)14(3)极性键非极性键五、共价键的键参数1 .键能在IOlkPa、298K条件下，1mol气态AB分子生成A原子和B原子的过程中所的能量，称为AB间共价键的键能。键能的单位是O2 .键长两原子间形成共价键时，间的平均间距。3 .共价键的影响因素键长越短，键能，共价键就越O答案：一、1.气态吸收kJmo12.两原子核3.越大强六、共价晶体1.概念相邻原子间以结合而形成的具有的晶体。4 .结构特征(1)共价晶体中只存在，原子间全部通过相结合。(2)共价晶体中不存在单个分子。如SiOz代表硅原子与氧原子的原子个数比为,并不代表分子式。5 .常见的共价晶体某些非金属单质：如金刚石、晶体硅、晶体硼等。某些非金属化合物：如金刚砂(SiC)、二氧化硅(SioJ、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3心等。4.共价晶体的物理性质共价晶体一般有很高的、和很大的O键长越短，键能越大，熔点、沸点，硬度就O答案：L共价键空间网状结构2.(1)共价键共价键1：24.熔点沸点硬度(2)越高越大七、常见的共价晶体L金刚石晶体在晶体中每个碳原子以共价键与相邻的个碳原子相结合，形成O晶体中C-C-C夹角为O最小环上有个碳原子。2.二氧化硅晶体在晶体中每个硅原子与个氧原子形成个共价键；每个氧原子与个硅原子相结合。故si。?晶体中硅原子与氧原子按的比例组成。最小环上有个原子。答案:1.(1)4正四面体109。28'(3)62.(1)4421：2(2)12重难点研习研习1共价键的形成问题探讨下面是五种元素原子电负性的数值:元素符号IIC0NaCl电负性2.12.53.50.93.01.从原子电负性的角度分析为什么钠、氯通过得失电子形成的电子对不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键？氢和氯原子间、碳和氧原子间的共用电子对被两原子共用而形成共价键？由此你得出的结论是什么？2 .是不是所有轨道形成的共价键均有方向性？3 .为什么氢气分子是双原子分子而稀有气体分子都是单原子分子？4.C、N、0、F通过形成共价键达稳定结构时，形成共价键的数目各是多少？5.H2O分子中的两个H-O键在同一直线上吗？1.提示：钠、氯电负性之差（绝对值）为2.1>L7,故Na与Cl之间通过得失电子形成的电子对不被共用，不能形成共价键，形成的是离子键。氢、氯电负性之差为0.9,碳、氧电负性之差为1,均小于1.7,故氢、氯之间形成的电子对被共用，碳、氧之间形成的电子对被共用，能形成共价键。由此得出的结论是：当原子的电负性相差很大（一般大于L7）时，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的是离子键。当原子的电负性相差不大（一般小于1.7）时，原子间形成的电子对能被共用，形成的是共价键。2 .提示：不一定。S轨道与S轨道形成的共价键无方向性。3 .提示：氢原子K层上只有1个电子，K层需满足2个电子才能达到稳定状态，故氢原子共用1对共用电子对形成双原子分子；而稀有气体元素原子最外层均已达稳定结构，故均为单原子分子。4 .提示：C、N、0、F形成共价键的数目依次为4、3、2、1。5 .提示：不在同一直线上。举一反三1.下列关于共价键的说法正确的是（）A.只有非金属原子之间才能形成共价键B.只要空间允许，一个原子能与另一个原子形成多个共价键C.形成共价键时，参加成键的原子轨道可以沿着电子各个方向重叠D.共价键的本质是自旋方向相反、能量相近的未成对电子形成共用电子对答案：D2.原子间形成分子时，决定各原子相互结合的数量关系的是（）A.共价键的方向性B.共价键的饱和性C.共价键原子的大小D.共价键的稳定性答案：B3C02中的一个O原子被S原子代替后，即为强基硫（OCS）,装基硫是一种有臭鸡蛋气味的无色气体，高温下分解为CO和So下列有关说法正确的是（）A.OCS中S的化合价为+4价B.埃基硫分解时，CO是氧化产物C.每有1molOCS分解，能生成22.4LCOD.OCS中含有共价键，属于非电解质答案：D4.下列说法正确的是（）A.若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的饱和性B.FM+的存在说明共价键不具有饱和性C.所有共价键都有方向性D.两个原子轨道发生重叠后，电子仅存在于两核之间答案：A研习2共价键的类型问题探讨一、下面是乙烷、乙烯、乙焕的球棍模型和空间填充模型：三968乙烷乙烯乙块1.仔细观察乙烷、乙烯、乙焕的分子结构，指出它们分子中的共价键分别由几个。键和儿个键构成？2 .解释乙烯分子中键是如何形成的？3 .乙烯分子中C-C。键与C-C兀键哪种键稳定？4 .碳碳键中，。键与JI键哪种键稳定？其他共价键中，。键与JI键的稳定性有固定关系吗？5 .HF键与H-Cl键相比，谁的极性更强些？二、实验探究实验操作向盛有4mL0.1molLCuSO,溶液的试管里滴加儿滴1molLT氨水，观察现象。向实验的试管中继续添加氨水并振荡试管，观察实验现象。再向实验的试管中加入8mL95%乙醇（极性较小的溶剂），并用玻璃棒摩擦试管壁，观察实验现象。实验装置实验现象实验中得到蓝色沉淀。实验中沉淀逐渐溶解，得深蓝色溶液。实验中析出深蓝色晶体。6 .实验中得到蓝色沉淀的化学成分是什么？写出反应的离子方程式。7 .实验中蓝色沉淀溶解的原因是什么？写出反应的离子方程式。8 .加入乙醇后得到深蓝色晶体的化学成分是什么？用离子方程式表示这一反应过程。1 .提Z物质共价键类别乙烷乙烯乙快。键数目753兀键数目0122 .提示：乙烯分子中两个碳原子的p轨道“头碰头”重叠形成一个。键，而两个碳原子间相互垂直的P轨道“肩并肩”重叠形成一个键。故乙烯分子中的碳碳双键由一个。键和一个键构成。3 .提不：CC。键稳定。4 .提示：碳碳键中，。键均比兀键稳定；其他共价键中，。键不一定比n键稳定。5 .提示：HF键的极性强。6 .提示：试管中得到蓝色沉淀是氢氧化铜；反应的离子方程式为Ci?+2NH2O=Cu(OH)21+2NH4o7 .提示：CU(OH)2能溶于氨水生成深蓝色的Cu(NH)/+;反应的离子方程式为Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42+20Ho8 .提示：深蓝色晶体是色U(NH3)JSCV上0；Cu(NH3)J2+SO2?+也0=#Cu(NFL)/SO”H2OIo重点讲解。键与Jl键分类标准：原子轨道的重叠方式。键定义：原子轨道以“头碰头”方式相互重叠导致电子在核间出现的机会增大而形成的共价键称为。键。类型：a. ss。键：两个成键原子均提供S轨道形成的共价键。b. sp。键：两个成键原子分别提供S轨道和P轨道形成的共价键。c. pp。键：两个成键原子均提供P轨道形成的共价键。冗键原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠导致电子在核间出现的机会增大而形成的共价键。举一反三1.关于。键和B键的比较，下列说法不正确的是（）A. O键是轴对称的，键是镜面对称的B.。键是“头碰头”式重叠，兀键是“肩并肩”式重叠C.。键不能断裂，JI键容易断裂D.H原子只能形成。键，O原子可以形成。键和R键答案：C解析：。键较稳定，不易断裂，而不是不能断裂。2. P元素的外围电子排布式为3s23p3,P与Cl形成的化合物有PCI3、PCl5,对此判断正确的是（）A.磷原子最外层有三个未成对电子，故只能结合三个氯原子形成PCl3B. PCk分子中的P-Cl键含有键C. PCL分子中的P-Cl键都是键D.磷原子最外层有三个未成对电子，但是能形成PCk,说明传统的价键理论存在缺陷答案：D3.下列有关化学键类型的判断不正确的是（）A.ss。键与SP。键的对称性相同B.分子中含有共价键，则至少含有一个。键C.已知乙焕的结构式为HC三CH,则乙快分子中存在2个。键（C-H）和3个Ji键（C三C）D.乙烷分子中只存在。键，即6个C-H键和1个C-C键都为。键，不存在兀键答案：C解析：SS。键、sp。键均为轴对称，A项正确；在含有共价键的分子中一定有。键，可能有兀键，如HC1、N等，B项正确；HHIIH-C-CH单键都为。键，乙烷分子结构式为I1II1I，其6个cH键和1个C-C键都为。键，D项正确；共价三键中一个为。键，另外两个为冗键，故乙快（HC三CH）分子中有2个CH。键，C三C键中有1个。键、2个冗键，C项错误。4 .下列关于共价键的叙述中，不正确的是（）A.由不同种元素原子形成的共价键一定是极性键B.由同种元素的两个原子形成的双原子分子中的共价键一定是非极性键C.化合物中不可能含有非极性键D.当氧原子与氟原子形成共价键时，共用电子偏向氟原子一方答案：C解析：不同种元素的原子吸引电子的能力不同，形成极性键;同种元素的原子形成的双原子分子中，两原子吸引电子的能力相同，形成非极性键。某些化合物中，如岫2。2、中均含有非极性键。氟原子吸引电子的能力强于氧原子，二者成键时共用电子偏向氟原子。5 .用过量的AgNO3溶液处理含0.01mol氯化铝(CrCI360)的水溶液,生成0.02mol的AgCl沉淀，此氯化铭最可能是()A. Cr(H2O)6CI3B. CrCl(H2O)5ICl2H2OC. CrCl2(H2O)JCl2H20D. CrCl3(H2O)33H20答案：B解析：与Ag+反应生成AgCl沉淀的CU是由配合物在水溶液中电离出来的，因此在该配合物中1个C在内界，2个CU在外界。研习3共价键键能与化学反应的反应热问题探讨键N-NN=NN三N键能/(kjmoIT)1594189461 .氮元素的非金属性较强，氮气分子化学性质为什么不活泼？2 .由上表数据可知岫分子中，1个。键和两个兀键的键能各是多少？.共价键的键能与反应热的关系怎样？1.提示：由于M分子中存在N三N键，氮氮三键键能大，不易拆开，所以化学性质不活泼。3 .提示：。键：159kJmo1;2个冗键的键能分别为259kJmolT和528kJmol1o4 .提示：=反应物分子中的键能总和一生成物分子中的键能总和。重点讲解一、键参数的意义1.键能的意义键能是衡量共价键稳定性的一个重要参数。键能越大，即形成共价键时放出的热量越多，共价键越稳定。例如：(DM分子的化学性质很稳定，是因为N三N的键能很大(946kJmol,)o(2)H-F.H-C1、H-Br.H-I键的键能依次为567kJmo431kJmo366kJmo298kJmo1,键能逐渐减小,HF、HC1、HBr>Hl分子的稳定性逐渐减弱。(3)CH2=CH2中C=C键的键能(615kJmo1)小于C2H6中C-C键的键能(348kJIno能1)的两倍,CH三CH中C三C键的键能(812kJmol1)小于C-C键的键能的3倍，也小于C-C键、C=C键的键能之和,表明乙烯、乙快分子中的冗键不如。键牢固，比较容易断裂。2.键长的意义键长是衡量共价键稳定性的另一个参数。键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。键能和键长共同决定键的稳定性和分子的性质。例如：(I)F-F,Cl-CKBrBr、II的键长逐渐增大，分子的稳定性逐渐减弱。当两个原子间形成双键、三键时，由于原子轨道的重叠程度增大,原子之间的核间距减小，即键长变短。如CC、C=C、C三C的键长分别为154pm、133pm、120pmo二、化学键与反应热的关系1 .定性关系化学反应中发生旧化学键断裂和新化学键形成，如果旧化学键断裂所吸收的总能量大于新化学键形成所放出的总能量，则该化学反应为吸热反应；反之，该化学反应为放热反应。2 .定量关系能量变化=反应物的键能总和一生成物的键能总和（特别注意，键能是指共价键，其他化学键的能量不能叫做键能）。举一反三1.下列关于共价键的说法正确的是（）A.键能是衡量化学键强度的物理量B.键长是指形成共价键的两个原子之间的间距C.两个原子形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，键能越大D.单键一般比双键的键能更大答案：C2.已知N2+O2=2NO为吸热反应，=180kJmo1,其中N三N、0=0键的键能分别为946kJmo498kJmo1,则氮氧原子之间的键能为（）A. 1264kJmo1B. 632kJmol-1C. 316kJmol-1D. 1624kJmo1答案:B3.下列事实不能用键能的大小来解释的是（）A.N元素的电负性较大，但心的化学性质很稳定B.卤族元素氢化物的稳定性逐渐减弱C.稀有气体一般难发生反应D.0元素的电负性大于Cl,但Cb比活泼性强答案：C研习4共价晶体问题探讨下面是金刚石的多面体外形及结构:1 .金刚石晶体中有没有分子？晶体中碳原子之间的结合力是什么？2 .金刚石晶体中每个碳原子与几个碳原子相结合？这些碳原子之间形成的空间结构是什么？碳原子的杂化轨道类型是什么？3 .为什么金刚石的熔点高，硬度大？4 .具有共价键的晶体都是共价晶体吗？.怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和错的熔点和硬度依次下降？1.提示：金刚石晶体中不存在分子，存在的是碳原子。晶体中碳原子之间以共价键（。键）结合。5 .提示：金刚石晶体中，每个碳原子与相邻的4个碳原子以共价键相结合，它们形成的空间结构是正四面体形，碳原子采取s6杂化。6 .提示：金刚石晶体中CC共价键的键能很大，熔化时需破坏共价键，故金刚石的熔点高，硬度大。7 .提示：不一定是共价晶体，有些分子晶体中也存在共价键，如：冰、干冰、碘等。8 .提示：由于金刚石、硅和储都是共价晶体，原子间的作用力都是共价键。碳、硅、楮的原子半径依次增大，原子之间形成共价键的键长依次增大，共价键键能依次减弱，所以金刚石、硅、楮的熔点和硬度依次下降。重点讲解1 .共价晶体相邻原子间以共价键相互结合形成空间网状结构的晶体叫做共价晶体。2 .构成微粒及微粒间的作用共价邮一一|构成微粒I丽I3.常见的共价晶体T微粒间作用力一榭4 .共价晶体的物理性质熔、沸点很高。共价晶体中各原子间以共价键相结合，要熔化必须破坏其中的共价键，需要较高的温度，所以共价晶体有很高的熔、沸点。硬度很大。难溶于一般溶剂。一般不导电，但晶体硅是半导体。5 .两种重要的共价晶体(1)金刚石在金刚石晶体中每个碳原子都采取sp3杂化，每个碳原子都被相邻的4个碳原子包围，以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体形，被包围的碳原子处于正四面体的中心。这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的、彼此连接的空间网状结构的晶体(如图甲)。甲金刚石的晶体结构和晶胞示意图IO9028'/乙金刚石中的正四面体结构金刚石晶体中所有的cC键键能、键长相等,键角相等（均为109°28'）（如图乙）。晶体中最小的碳环由6个碳组成且不在同一平面内。晶体中每个C参与了4个CC键的形成，而在每个键中的贡献只有一半，故C原子个数与C-C键的键数之比为Ij=I：2。即1mol（12g）金刚石中含有CC共价键数为2及。二氧化硅二氧化硅晶体相当于在晶体硅结构中的每个SiSi中“插入”一个氧原子，便可得到以硅氧四面体为骨架的二氧化硅的空间网状结构。每个Si原子周围结合4个。原子形成4个共价键，同时每个0原子跟2个Si原子相结合形成2个共价键。所以Si（晶体是由Si原子和0原子按1：2的比例所组成的立体网状的晶体，SiOz不能叫做分子式。1molSiO2中含4molSi0键。最小的环是由6个Si原子和6个0原子组成的12元环，每个环拥有的硅原子数为6X,2=,拥有的氧原子数为6x1=1。如图:儿$（）晶体结构b.Si（）二品胞示意图a.低温石英（SiOj的结构低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链（如图1）,而没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性（左、右型）（如图2）。图1石英晶体中的硅氧四面体相连构成的螺旋链图2石英的左、右型晶体b.低温石英的存在海滩、河岸的黄沙、石英脉矿、花岗石里的白色晶体、透明的水晶等。C.低温石英的用途用作压电材料、制作石英手表等。名师点评共价晶体的化学式不代表物质的实际组成，只表示组成原子的个数比。由原子构成的晶体不一定是共价晶体，如由稀有气体组成的晶体属于分子晶体，共价晶体中不存在范德华力。在金刚石、晶体硅、碳化硅中，C、Si均采用sp'杂化，最小的环为六元环。比较不同共价晶体熔、沸点高低时，可依据共价键键长的大小进行比较，键长越短，键能越大，熔、沸点越高，如比较金刚石、晶体硅、碳化硅的熔点高低，键长：C-C<Si-C<Si-Sio故熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。（5）金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅等共价晶体中的成键数目：金刚石（或晶体硅）中，1molC（或Si）形成2molC-C键（或SiSi键）；碳化硅晶体中，1mol碳或1mol硅均形成4molC一Si键；SiOz晶体中，1molSi（晶体中有4molSi0键。举一反三1 .通过极性键形成的共价晶体是（）A.硝酸钾晶体B.干冰晶体C.金刚石晶体D.二氧化硅晶体答案：D2 .如图是氯化钠、氯化钠、二氧化硅、晶体硅的晶体结构的一部分，有关晶体的叙述中，正确的是（）A.SiC与二氧化硅晶体熔化时，所克服的微粒间相互作用不相同B.氯化钠晶体中，每个Na+周围距离相等的Na+共有6个C.氯化钠晶体中，每个Cs+周围紧邻8个C厂D.在晶体硅中，硅原子与Si-Si键数目比为1：4答案：C