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共價鍵鍵能與化學反應的反應熱　共價晶體
1．通過從化學鍵的斷裂和形成的角度認識化學反應中的能量變化，理解晶體中微粒間相互作用對共價晶體性質的影響，能從宏觀和微觀相結合的視角分析與解決實際問題。
2．能辨識常見的共價晶體，了解常見的共價晶體的結構，并預測其性質。
實驗表明，氣態氫原子形成1 mol H2要釋放出436 kJ的能量。如果要使1 mol H2分解為2 mol H原子，你認為是吸收能量還是放出能量？
原子之間形成的共價鍵的強度可以用鍵能來描述。人們把在101 kPa、298 K條件下，1 mol氣態AB分子生成氣態A原子和B原子的過程中所吸收的能量，稱為AB間共價鍵的鍵能。
鍵能越大,共價鍵越牢固, 由此形成的分子越穩定。
當兩個原子形成共價鍵時，原子軌道發生重疊。原子軌道重疊的程度越大，共價鍵的鍵能越大，兩原子核間的平均間距——鍵長越短。
N2(g)和O2(g)生成NO(g)過程中的能量變化
化學反應中發生舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成。
一、共價鍵鍵能與化學反應的反應熱
反應物
生成物
化學反應實質：
舊化學鍵的斷裂
新化學鍵的形成
(吸收能量E吸)
(釋放能量E放)
若E吸為放熱反應
若E吸>E放，為吸熱反應
反應物的總鍵能
生成物的總鍵能
一、共價鍵鍵能與化學反應的反應熱
H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能
1.根據表3-4中的數據，計算下列化學反應中的能量變化 H。
2. 根據鹵化氫鍵能的數據比較鹵化氫分子的熱穩定性。
鍵長H—F鍵能H—F>H—Cl>H—Br>H—I,
故HF、HCl、HBr、HI的穩定性依次增強。
鹵化氫 HCl HBr HI
在1 000 ℃分解的百分數/% 0.0014 0.5 33
氫鹵鍵的鍵能（kJ·mol-1） 431.8 366 298.7
氫鹵鍵的鍵長pm 127 142 161
結構相似的分子中，共價鍵的鍵能越大，分子越穩定。
二、共價晶體
概念：
相鄰原子間以共價鍵結合而形成空間網狀結構的晶體。
組成的粒子：原子
粒子間的作用力：共價鍵
常見的共價晶體
（1）硼（B）、硅（Si）、鍺（Ge）和灰錫（Sn）
（2）金剛砂（SiC）、氮化硅（Si3N4）和二氧化硅（SiO2）
（3）極少數金屬氧化物，如剛玉(Al2O3)
典型共價晶體的結構分析
金剛石晶體
sp3
在金剛石晶體里中心碳以共價鍵跟4個碳原子結合，形成正四面體，被包圍的碳原子處于正四面體的中心。
典型共價晶體的結構分析
金剛石晶體
sp3
4
1 ：2
在金剛石晶體中每個碳原子連接有幾個共價鍵？
在金剛石晶體中碳原子個數與C-C共價鍵個數之比是多少？
典型共價晶體的結構分析
金剛石晶體
金剛石的晶胞示意圖
頂點
體內
面心
頂點：8× ＝1
面心：6× ＝3
體內：4
1＋3＋4＝8
8
1
2
1
一個金剛石晶胞中，含有幾個碳原子？
典型共價晶體的結構分析
金剛石晶體
鍵能很大
結構決定性質
熔點(＞3500 ℃)很高
硬度最大
109 28 ，三維骨架
鍵能：347.7 kJ/mol
鍵長：154 pm（很短）
典型共價晶體的結構分析
二氧化硅晶體
分析二氧化硅晶體結構模型,判斷晶體中最小的環上有多少個原子
1 mol SiO2中含有4 mol Si—O鍵
1 mol SiO2中含有多少摩爾Si—O鍵
SiO2晶體中最小環上有12個原子
（6個Si原子6個O原子）
單晶硅 單晶硅制的芯片 硅太陽能電池 二氧化硅光導纖維
二氧化硅具有許多用途，是制造水泥、玻璃、人造紅寶石、單晶硅、硅光電池、芯片和光導纖維的原料。
典型共價晶體的結構分析
二氧化硅晶體
典型共價晶體的結構分析
碳化硅晶體
結構特點：
碳化硅晶體與金剛石結構相似，其空間結構中碳原子和硅原子交替排列。碳原子和硅原子個數之比為1∶1。
性質特點：
硬度大，具有耐熱性、耐氧化性和耐腐蝕性。
可用作磨料、耐火材料、電熱元件，制造機械工程的結構件、化學工程中的密封件等。
交流與討論
1.“具有共價鍵的晶體叫做共價晶體”，這種說法對嗎？為什么？
此說法不對。
“具有共價鍵”并不是判斷共價晶體的唯一條件，分子晶體除了單原子分子之外，如H2O、CO2等大多數分子中也有共價鍵。很多離子晶體，如NH4Cl、NaOH、KNO3等，在陰陽離子的內部也含有共價鍵。
共價晶體除具有共價鍵外，還要求形成晶體的粒子是原子，共價晶體的微觀空間里沒有分子。
共價晶體的結構特征
1.共價晶體中,各原子均以共價鍵結合,因為共價鍵有方向性和飽和性,所以中心原子周圍的原子數目是有限的,原子不采取緊密堆積方式。
2.共價晶體的組成微粒是原子,不存在單個分子,其化學式僅代表原子的個數比關系,不是分子式。
3.共價晶體中只存在共價鍵。
4.共價晶體是空間網狀結構。
交流與討論
2.晶體硅（Si）和金剛砂（SiC）都是與金剛石相似的共價晶體，請根據表3-5中的數據，分析其熔點、硬度的大小與其結構之間的關系。
對于結構相似的共價晶體而言，
共價鍵的鍵長越長，鍵能就越小，晶體的熔、沸點越低，硬度越小。
交流與討論
3.怎樣從原子結構的角度理解金剛石、硅和鍺的熔點和硬度依次下降？
共價晶體 金剛石 氮 化硼 碳化硅 石英 硅 鍺
熔點/℃ ＞3500 3000 2700 1710 1410 1211
硬度* 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
表3-3 某些共價晶體的熔點和硬度
在金剛石、硅和鍺，同屬于共價晶體，熔點和硬度都較高。但金剛石、硅和鍺的結構差別在于C、Si、Ge原子半徑依次遞增，C-C 、Si-Si 、Ge-Ge的鍵長依次遞增，鍵長越大，鍵能越小，所以熔點和硬度依次降低。
①熔點很高
共價晶體中，原子間以較強的共價鍵相結合，要使物質熔化就要克服共價鍵，需要很高的能量。
②硬度很大
③一般不導電，但晶體硅是半導體
④難溶于一般溶劑
熔點高（通常＞1000 ℃）
共價晶體的物理性質
晶體熔、沸點比較思路
1.不同類別晶體
先判斷晶體類型,主要依據構成晶體的微粒及微粒間的作用力;一般情況下共價晶體的熔、沸點最高。
2.同類別晶體
(1)共價晶體:原子半徑→鍵長→共價鍵鍵能→熔、沸點高低。
(2)離子晶體:離子所帶電荷數、離子半徑→離子鍵強弱→熔、沸點高低。
(3)金屬晶體:金屬陽離子所帶電荷數、金屬陽離子半徑→金屬鍵強弱→熔、沸點高低。
1.已知N—N、N===N和NN鍵能之比為1.00:2.17:4.90，而C—C、C===C和C≡C鍵能之比為1.00:1.77:2.34。下列說法正確的是(　　)
A．σ鍵一定比π鍵穩定
B．N2較易發生加成反應
C．乙烯、乙炔較易發生加成反應
D．乙烯、乙炔中的π鍵比σ鍵穩定
C
2.我國科學家合成了富集11B的非碳導熱材料立方氮化硼晶體，晶胞結構如圖。下列說法正確的是(　　)
A．11BN和10BN的性質無差異
B．該晶體具有良好的導電性
C．該晶胞中含有14個B原子，4個N原子
D．N原子周圍等距且最近的N原子數為12
D
3.下列有關共價晶體的敘述不正確的是(　　)
A.金剛石和二氧化硅晶體的最小結構單元是正四面體
B.1 mol 金剛石中的C—C鍵數目是2NA,1 mol SiO2晶體中的Si—O鍵數目是4NA(設NA為阿伏加德羅常數的值)
C.水晶和干冰在熔化時,晶體的共價鍵都會斷裂
D.SiO2并不表示二氧化硅晶體的分子式
C
4.根據下列物質的性質,判斷屬于共價晶體的物質是(　 　)
A.微溶于水,硬度小,熔點-56.6 ℃,固態或液態時不導電
B.熔點3 410 ℃,導電性好,延展性強
C.熔點3 550 ℃,不導電,不溶于水及有機溶劑,質硬
D.熔點800 ℃,易溶于水,熔化時能導電
C

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