高中化學(xué)專題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)3.3共價(jià)鍵原子晶體1學(xué)案蘇教版選修

1、3.3 共價(jià)鍵 原子晶體知識(shí)回顧離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵的比較比較類型離子鍵共價(jià)鍵金屬鍵概念使陰、陽離子結(jié)合成化合物的靜電作用原子間通過共用電子對(duì)形成的相互作用金屬陽離子和自由電子之間的靜電作用組成微粒陰陽離子原子金屬陽離子和自由電子成鍵條件得失電子電子云重疊（電子對(duì)共用）能形成自由電子作用方式陰、陽離子的靜電作用原子間通過共用電子對(duì)作用金屬陽離子和自由電子間的靜電作用存在（舉例）離子化合物，如NaCl非金屬單質(zhì)，如H2，共價(jià)化合物，如HCl，離子化合物，如NaOH金屬單質(zhì)，如Na鍵的強(qiáng)弱判斷成鍵離子半徑越小，離子所帶電荷越高，離子鍵越強(qiáng)，離子晶體的熔沸點(diǎn)越高原子半徑越小，共用電子對(duì)數(shù)越多，共價(jià)

2、鍵越強(qiáng)，形成的單質(zhì)或化合物越穩(wěn)定金屬陽離子半徑越小，離子所帶電荷越高，金屬鍵越強(qiáng)。金屬單質(zhì)的熔沸點(diǎn)越高疏導(dǎo)引導(dǎo)知識(shí)點(diǎn)1：共價(jià)鍵的形成1.共價(jià)鍵的概念 原子間通過共用電子對(duì)所形成的強(qiáng)烈的相互作用。2.共價(jià)鍵形成的本質(zhì) 當(dāng)成鍵原子相互接近時(shí)原子軌道發(fā)生重疊，自旋方向相反的未成對(duì)電子形成共用電子對(duì)，兩原子核間的電子云密度增加，體系的能量降低。 以H2分子的形成為例來說明共價(jià)鍵是如何形成的。當(dāng)兩個(gè)氫原子相互接近時(shí)，若兩個(gè)氫原子核外電子的自旋方向相反，它們接近到一定距離時(shí)，兩個(gè)1s軌道發(fā)生重疊，電子在兩原子核間出現(xiàn)的機(jī)會(huì)較大。隨著核間距的減小，核間電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)增大，體系的能量逐漸下降，達(dá)到能量最低狀態(tài)

3、。核間距離進(jìn)一步減小時(shí)，兩原子間的斥力使體系的能量迅速上升，這種排斥作用又將氫原子推回到平衡位置。氫氣分子的形成過程中能量（主要指勢能）隨核間距的變化下如下圖中曲線a表示。氫氣分子的能量與核間距的關(guān)系 若兩個(gè)氫原子核外電子的自旋方向相同，當(dāng)它們相互接近時(shí)，原子間總是排斥作用占主導(dǎo)地位（如上圖中曲線b所示）。所以兩個(gè)帶有自旋方向相同的電子的氫原子不可能形成氫氣分子。3.共價(jià)鍵形成的表示方法 與用電子式表示離子化合物的形成過程類似，用電子式表示共價(jià)分子的形成過程時(shí)“”的左側(cè)為原子的電子式，同種原子可以合并，右側(cè)為單質(zhì)或化合物分子的電子式。不同的是，因未發(fā)生原子間的得失，也沒有形成離子，因此在化合物

4、中出現(xiàn)括號(hào)和離子電荷數(shù)。例： 注意：用電子式表示化合物時(shí)，一是要搞清成鍵原子間形成的是離子鍵還是共價(jià)鍵；二是不要混淆“用電子式表示結(jié)構(gòu)”和“用電子式表示分子的形成過程”。4.共價(jià)鍵的飽和性 同只有成鍵原子中自旋方向相反的未成對(duì)電子才能形成共用電子對(duì)，通常每種元素的原子有幾個(gè)未成對(duì)電子就只能和幾個(gè)自旋方向相反的電子形成共價(jià)鍵。5.共價(jià)鍵的方向性2個(gè)參與成鍵的原子軌道總是盡可能沿著電子出現(xiàn)機(jī)會(huì)最大的方向重疊成鍵。原子軌道重疊越多，電子在兩核間出現(xiàn)的機(jī)會(huì)越多，體系能量下降越多，形成的共價(jià)鍵越牢固。知識(shí)點(diǎn)2：共價(jià)鍵的類型1.按成鍵方式（1）鍵：原子軌道沿核間連線方向以“頭碰頭”的方式重疊形成的共價(jià)鍵。

5、（2）鍵：原子軌道在核間連線上、下或前后兩側(cè)以“肩并肩”的方式重疊形成的共價(jià)鍵。原子之間形成雙鍵時(shí)，有一個(gè)鍵一個(gè)鍵，形成叁鍵時(shí)有一個(gè)鍵兩個(gè)鍵。因鍵的重疊程度比鍵重疊程度小得多，所以鍵要更牢固。2.按鍵的極性（1）非極性鍵：2個(gè)成鍵原子吸引電子的能力相同，共用電子對(duì)不發(fā)生偏移，這類共價(jià)鍵稱為非極性共價(jià)鍵，簡稱非極性鍵。由同種元素的原子間形成的共價(jià)鍵是非極性鍵。(2)極性鍵：2個(gè)成鍵原子吸引電子的能力不同，共用電子對(duì)發(fā)生偏移，這類共價(jià)鍵稱極性共價(jià)鍵，簡稱極性鍵。由不同種元素的原子間形成的共價(jià)鍵是極性鍵。鍵的極性強(qiáng)弱判斷方法：成鍵的兩原子吸引電子對(duì)的能力差別（即非金屬性差別）越大，電子對(duì)偏移的程度越

6、大，鍵的極性越強(qiáng)。如有處于短周期的四種元素：，它們之間能形成共價(jià)鍵，鍵的極性最強(qiáng)的是XY鍵，鍵的極性最弱的是YE鍵。3.按兩原子間共用電子對(duì)數(shù)目可分為單鍵、雙鍵、叁鍵等。如CC、C=C、CC。4.配位鍵 由一個(gè)原子提供一對(duì)電子與另一個(gè)接受電子的原子形成的共價(jià)鍵，在寫物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式時(shí)通常用“”表示配位鍵。（1）孤對(duì)電子：分子（或離子）中，沒有跟其他原子共用的電子對(duì)就是孤對(duì)電子。如NH3、H2O、HF分子中分別有1對(duì)、2對(duì)、3對(duì)孤對(duì)電子。（2）空軌道：指無電子的原子軌道，如H+的1s軌道。知識(shí)點(diǎn)3：共價(jià)鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)熱1.共價(jià)鍵的鍵參數(shù)（1）鍵能：101 kPa，298 K條件下，1 mol氣態(tài)

7、AB分子生成氣態(tài)A原子和B原子的過程中所吸收的能量，稱為AB間共價(jià)鍵的鍵能，單位kJmol-1。鍵能為正值，鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固。含有該鍵的分子越穩(wěn)定。（2）鍵長：在分子中兩個(gè)成鍵原子的核間平均距離叫鍵長，鍵長越短，鍵就越強(qiáng)，越牢固，類型相同的共價(jià)鍵，鍵長長短可根據(jù)成鍵原子的半徑來比較。（3）鍵角：在分子中鍵與鍵之間的夾角叫鍵角。鍵角可反映分子的空間構(gòu)型，可判斷分子的極性。2.化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)與化學(xué)鍵的關(guān)系 化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是原子之間的重新組合，而原子之間的重新組合必然會(huì)涉及到反應(yīng)物中舊化學(xué)鍵的斷裂和生成物中新化學(xué)鍵的生成?；瘜W(xué)鍵斷裂需要克服原子間的相互作用而吸收能量；當(dāng)原子重新組合形成新化學(xué)鍵

8、時(shí)，又要釋放能量。生成物中新化學(xué)鍵形成時(shí)所釋放的總能量與反應(yīng)物中舊化學(xué)鍵斷裂時(shí)所吸收的總能量的差就是此反應(yīng)的反應(yīng)熱。3.鍵能與化學(xué)反應(yīng)熱 化學(xué)反應(yīng)都伴隨能量的變化。我們用H表示反應(yīng)的熱效應(yīng)。H有“+”“-”號(hào)，單位kJmol-1。（1）H0，該反應(yīng)放熱，反應(yīng)物的鍵能之和小于生成物的鍵能之和。（2）H0，該反應(yīng)吸熱，反應(yīng)物的鍵能之和大于生成物的鍵能之和。知識(shí)點(diǎn)4：原子晶體1.定義 晶體中所有原子都是通過共價(jià)鍵結(jié)合的，這樣的晶體稱原子晶體。 舉例：金剛石、晶體硅、金剛砂（SiC）、二氧化硅（SiO2）、氮化硼（BN）、氮化硅（Si3N4）。2.空間結(jié)構(gòu)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。3.部分物理性質(zhì)熔、沸點(diǎn)都很高，

9、硬度都很大。其原因是共價(jià)鍵鍵能大，如金剛石熔點(diǎn)為3 550 。4.構(gòu)成微粒 原子、原子晶體中不存在單個(gè)分子，化學(xué)式（如SiO2）不是分子式，只代表原子個(gè)數(shù)比。5.教材中“金剛石的結(jié)構(gòu)示意圖”與“金剛石晶胞”圖，二者不一樣。從前者能更加直觀地看出金剛石是以正四面體結(jié)構(gòu)向空間發(fā)展成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從后者較方便地計(jì)算出金剛石晶胞中的碳原子數(shù)。活學(xué)巧用1.如下圖所示的物質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖中，代表原子序數(shù)從1到10的元素的原子實(shí)（原子實(shí)是原子除去最外層電子后剩余的部分），小黑點(diǎn)代表未用于形成共價(jià)鍵的最外層電子，短線代表價(jià)鍵。（示例：F2 ）根據(jù)各圖表示的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，寫出這些分子的化學(xué)式：A_，B_，C_，D_。

10、解析：觀察A、B、C、D圖示，結(jié)合題給信息可以推知，在A中，有三個(gè)相同原子各提供一個(gè)電子與另一原子形成共用電子對(duì)以單鍵與這個(gè)原子結(jié)合，且這個(gè)原子最外層還有2個(gè)未成鍵電子，說明該原子最外層有5個(gè)電子，又由于其原子序數(shù)小于10，故該原子為氮原子，另三個(gè)原子最外層只有一個(gè)電子，且其原子序數(shù)也是小于10的，應(yīng)判斷是氫原子而不是Li原子（因Li為金屬元素）。由此可推出A為NH3，即：，同理我們可以分析得出B為HCN，即HCN；C為，即為；D為，即為BF3。答案：NH3 HCN CO（NH2）2 BF32.下列電子式書寫正確的是（ ）解析：在書寫共價(jià)分子的電子式時(shí)，應(yīng)注意：各原子最外層的電子即使未參與成鍵

11、也必須全數(shù)標(biāo)出；要正確標(biāo)出共用電子對(duì)的對(duì)數(shù)；較復(fù)雜的分子要標(biāo)對(duì)原子間的連接方式，原子間的連接方式不一定是分子式書寫的順序，如HClO的電子式為，而不是。選項(xiàng)A中N原子的最外層電子未標(biāo)全；B項(xiàng)中Cl原子的最外層電子也沒有全部標(biāo)出；D項(xiàng)中，C、O共用電子對(duì)數(shù)目標(biāo)錯(cuò)，也不滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，正確寫法為。答案：C3.原子間形成分子時(shí)，決定各原子相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系是（ ）A.共價(jià)鍵的方向性 B.共價(jià)鍵的飽和性C.共價(jià)鍵原子的大小 D.共價(jià)鍵的穩(wěn)定性解析：共價(jià)鍵的特征：具有方向性和飽和性，方向性決定原子以共價(jià)鍵結(jié)合形成分子的構(gòu)型，而飽和性決定原子相互結(jié)合的數(shù)量。答案：B4.下列說法不正確的是（ ）A.鍵比

12、鍵重疊程度更大，形成的共價(jià)鍵強(qiáng) B.氣體單質(zhì)中，一定有鍵，可能有鍵C.乙烯分子中的碳碳雙鍵有一個(gè)鍵一個(gè)鍵 D.N2分子中形成的共價(jià)鍵都是鍵解析：B項(xiàng)中氣體單質(zhì)中可能沒有共價(jià)鍵，如He等單原子分子形成的單質(zhì)。D項(xiàng)中N2分子中的共價(jià)鍵為一個(gè)鍵兩個(gè)鍵。A、C項(xiàng)都正確。答案：BD5.下列分子含有的電子數(shù)目與HF相同，且只有兩個(gè)極性共價(jià)鍵的是（ ）A.CO2 B.N2O C.H2O D.CH4解析：1個(gè)HF分子含10個(gè)電子，題目給出的4種物質(zhì)中只有CH4、H2O為10電子微粒，CH4分子中含4個(gè)CH鍵；只有一個(gè)水分子含2個(gè)OH鍵。答案：C規(guī)律總結(jié)：10電子粒子：分子有CH4、NH3、H2O、HF；陰離子

13、有N3-、O2-、F-、OH-；陽離子有Na+、Mg2+、Al3+、H3O+。6.下列物質(zhì)中含有非極性鍵的共價(jià)化合物是（ ）A.H2O2 B.CH3COONH4 C.Na2O2 D.I2解析：B、C為離子化合物，D為單質(zhì)，只有H2O2為共價(jià)化合物。4種物質(zhì)中均含非極性鍵，依次為OO鍵、CC鍵、OO鍵、II鍵。答案：A規(guī)律總結(jié)：配位鍵與共價(jià)鍵的區(qū)別與聯(lián)系：（1）配位鍵一定是共價(jià)鍵，但共價(jià)鍵不一定是配位鍵。（2）配位鍵與共價(jià)鍵只是在形成過程上有所不同：配位鍵的共用電子對(duì)是由某個(gè)原子單方面提供的；共價(jià)鍵的共用電子對(duì)是成鍵雙方共同提供的。（3）同共價(jià)鍵一樣，配位鍵可以存在于分子中也可存在于離子中，如N

14、H4Cl、H2SO4。7.某些化學(xué)鍵的鍵能如下表：（kJmol-1）鍵HHBrBrIIClClHClHIHBr鍵能193436151247431299356（1）1 mol H2在2 mol Cl2中燃燒，放出熱量_kJ。（2）在一定條件下，1 mol H2與足量的Cl2、Br2、I2分別反應(yīng)，放出熱量由多到少的是_。A.Cl2Br2I2 B.I2Br2Cl2預(yù)測1 mol H2在足量F2中燃燒比在Cl2中放熱_。解析：（1）1 mol H2在2 mol Cl2中燃燒，參加反應(yīng)的H2和Cl2都是1 mol ，生成HCl 2 mol。則放出熱量：431 kJmol-12-193 kJmol-11

15、-247 kJmol-11 mol=422 kJ。（2）由于鍵能ClCl鍵BrBr鍵II鍵，故H2在Cl2中燃燒放熱最多，在I2中燃燒放熱少，推測得鍵能FF鍵ClCl鍵。故知H2和F2中燃燒放熱多。答案：（1）422 （2）A 多8.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的說法正確的是（ ）A.化學(xué)反應(yīng)的特征是有新物質(zhì)生成 B.有新物質(zhì)生成一定是發(fā)生了化學(xué)變化C.化學(xué)反應(yīng)的特征是伴隨能量變化 D.化學(xué)反應(yīng)過程中一定有能量釋放出來解析：化學(xué)反應(yīng)的特征不只是有新物質(zhì)生成，還伴隨著能量變化。A、C都正確。有新物質(zhì)生成的變化不一定是化學(xué)變化，如原子核的裂變和聚變過程中都有新物質(zhì)生成，B不正確，化學(xué)反應(yīng)有吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)兩種。答案：AC9.參考下列數(shù)據(jù)，完成下列問題：金剛石晶體硅晶體硼熔點(diǎn)（K）3 8231 6832 573沸點(diǎn)（K）5 1002 8682 823硬度107.09.5（1）晶體硼的晶體類型屬于_晶體。