2018-2019版高中化學(xué) 專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì) 第三單元 共價(jià)鍵 原子晶體 第2課時(shí)學(xué)案 蘇教版選修3.docx

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第三單元　共價(jià)鍵　原子晶體 第2課時(shí)　共價(jià)鍵的鍵能　原子晶體 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　1.熟知共價(jià)鍵鍵能、鍵長(zhǎng)的概念，掌握共價(jià)鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化之間的關(guān)系。2.能根據(jù)原子晶體的概念及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)判斷晶體類型，會(huì)分析推測(cè)其物理性質(zhì)。 一、共價(jià)鍵的鍵能與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱 1．共價(jià)鍵的鍵能 (1)鍵能：在101kPa、298K條件下，1mol氣態(tài)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。其單位為kJmol－1。 (2)應(yīng)用： 共價(jià)鍵 H—F H—Cl H—Br H—I 鍵能/kJmol－1 567 431 366 298 ①若使2molH—Cl鍵斷裂為氣態(tài)原子，則發(fā)生的能量變化是吸收862_kJ的能量。 ②表中共價(jià)鍵最難斷裂的是H—F，最易斷裂的是H—I。 ③由表中鍵能大小數(shù)據(jù)說明鍵能與分子穩(wěn)定性的關(guān)系：HF、HCl、HBr、HI的鍵能依次減小，說明四種分子的穩(wěn)定性依次減弱，即最穩(wěn)定的是HF，最不穩(wěn)定的是HI。 2．共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng) (1)概念：形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子核間的平均間距，因此原子半徑?jīng)Q定化學(xué)鍵的鍵長(zhǎng)，原子半徑越小，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短。 (2)應(yīng)用：共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短，往往鍵能越大，這表明共價(jià)鍵越穩(wěn)定，反之亦然。 (1)共價(jià)鍵強(qiáng)弱的判斷 ①由原子半徑和共用電子對(duì)數(shù)判斷：成鍵原子的原子半徑越小，共用電子對(duì)數(shù)越多，則共價(jià)鍵越牢固，含有該共價(jià)鍵的分子越穩(wěn)定。 ②由鍵能判斷：共價(jià)鍵的鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，破壞共價(jià)鍵消耗的能量越多。 ③由鍵長(zhǎng)判斷：共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短，共價(jià)鍵越牢固，破壞共價(jià)鍵消耗的能量越多。 ④由電負(fù)性判斷：元素的電負(fù)性越大，該元素的原子對(duì)共用電子對(duì)的吸引力越大，形成的共價(jià)鍵越穩(wěn)定。 (2)鍵能與化學(xué)反應(yīng)過程中的能量關(guān)系 ①化學(xué)反應(yīng)過程中，舊鍵斷裂所吸收的總能量大于新鍵形成所放出的總能量，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反之則為放熱反應(yīng)。 ②定量關(guān)系：能量變化＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和，即ΔH＝E反應(yīng)物－E生成物。 例1　下列說法正確的是(　　) A．分子中鍵能越大，表示分子擁有的能量越高，共價(jià)鍵越難斷裂 B．分子中鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，表示成鍵原子軌道重疊越大，鍵越牢固 C．化學(xué)鍵形成的過程是一個(gè)吸收能量的過程 D．化學(xué)鍵形成的過程是一個(gè)放出能量的過程 答案　D 解析　鍵能越大，表示破壞該鍵需要的能量越大，并不是分子擁有的能量越大；鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，表示成鍵的兩原子的核間距越長(zhǎng)，分子越不穩(wěn)定；化學(xué)鍵的形成是原子由高能量狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)(低能量)轉(zhuǎn)變的過程，所以是一個(gè)放熱過程。 例2　下表列出部分化學(xué)鍵的鍵能： 化學(xué)鍵 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C Cl—Cl 鍵能/kJmol－1 460 360 436 431 176 347 243 據(jù)此判斷下列說法正確的是(　　) A．表中最穩(wěn)定的共價(jià)鍵是Si—Si鍵 B．Cl2(g)―→2Cl(g)　ΔH＝－243kJmol－1 C．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－183kJmol－1 D．根據(jù)表中數(shù)據(jù)能計(jì)算出SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(l)的ΔH 答案　C 解析　鍵能越大形成的化學(xué)鍵越穩(wěn)定，表中鍵能最大的是Si—O鍵，則最穩(wěn)定的共價(jià)鍵是Si—O鍵，A錯(cuò)誤；氯氣變?yōu)槁仍游盏哪芰康扔诼葰庵袛嗔鸦瘜W(xué)鍵需要的能量，Cl2(g)―→2Cl(g)　ΔH＝243 kJmol－1，B錯(cuò)誤；依據(jù)鍵能計(jì)算反應(yīng)焓變＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和，ΔH＝436 kJmol－1＋243 kJmol－1－2431 kJmol－1＝－183 kJmol－1，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH＝－183 kJmol－1，C正確；HCl(g)===HCl(l)的ΔH未告知，故無法計(jì)算SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(l)的ΔH, D錯(cuò)誤。 二、原子晶體的概念及其性質(zhì) 1．概念及組成 (1)概念：相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合形成的具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，稱為原子晶體。 (2)構(gòu)成微粒：原子晶體中的微粒是原子，原子與原子之間的作用力是共價(jià)鍵。 2．兩種典型原子晶體的結(jié)構(gòu) (1)金剛石的晶體結(jié)構(gòu)模型如圖所示?；卮鹣铝袉栴}： 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109.5。 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晶體中C—C鍵鍵長(zhǎng)很短，鍵能很大，故金剛石的硬度很大，熔點(diǎn)很高。 (2)二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)模型如圖所示。回答下列問題： 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．特性 由于原子晶體中原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，故原子晶體：①熔、沸點(diǎn)很高，②硬度大，③一般不導(dǎo)電，④難溶于溶劑。 4．常見的原子晶體 常見的非金屬單質(zhì)，如金剛石(C)、硼(B)、晶體硅(Si)等；某些非金屬化合物，如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiO2)等。 (1)構(gòu)成原子晶體的微粒是原子，其相互作用是共價(jià)鍵。 (2)原子晶體中不存在單個(gè)分子，化學(xué)式僅僅表示的是物質(zhì)中的原子個(gè)數(shù)比關(guān)系，不是分子式。 例3　根據(jù)下列物質(zhì)的性質(zhì)，判斷其屬于原子晶體的是(　　) A．熔點(diǎn)2700℃，導(dǎo)電性強(qiáng)，延展性強(qiáng) B．無色晶體，熔點(diǎn)3550℃，不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機(jī)溶劑 C．無色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點(diǎn)為800℃，熔化時(shí)能導(dǎo)電 D．熔點(diǎn)－56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電 答案　B 解析　原子晶體一般不導(dǎo)電，沒有延展性，A項(xiàng)錯(cuò)誤；原子晶體難溶于水，C項(xiàng)錯(cuò)誤；原子晶體一般熔點(diǎn)很高，硬度很大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 例4　下列關(guān)于SiO2和金剛石的敘述正確的是(　　) A．SiO2晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)Si原子與2個(gè)O原子直接相連 B．通常狀況下，60gSiO2晶體中含有的分子數(shù)為NA(NA表示阿伏加德羅常數(shù)) C．金剛石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，由共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)中，最小的環(huán)上有6個(gè)碳原子 D．1mol金剛石中含4NA個(gè)C—C鍵 答案　C 解析　A項(xiàng)，二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)Si原子形成四個(gè)共價(jià)鍵，所以每個(gè)Si原子與4個(gè)O原子直接相連，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，二氧化硅是由Si原子和O原子構(gòu)成的原子晶體，所以二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)中沒有分子，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，金剛石晶體結(jié)構(gòu)為空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)中，最小的環(huán)上有6個(gè)碳原子，正確；D項(xiàng)，金剛石中每個(gè)C原子形成4個(gè)C—C鍵，利用切割法知，每個(gè)C原子含有2個(gè)C—C鍵，錯(cuò)誤。 反應(yīng)熱(ΔH)＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能。 1．N—H鍵鍵能的含義是(　　) A．由N和H形成1molNH3所放出的能量 B．把1molNH3中的共價(jià)鍵全部拆開所吸收的熱量 C．拆開約6.021023個(gè)N—H鍵所吸收的熱量 D．形成1個(gè)N—H鍵所放出的熱量 答案　C 解析　N—H鍵的鍵能是指形成1 mol N—H鍵放出的能量或拆開1 mol N—H鍵所吸收的能量，不是指形成1個(gè)N—H鍵釋放的能量。1 mol NH3中含有3 mol N—H鍵，拆開1 mol NH3或形成1 mol NH3吸收或放出的能量應(yīng)是1 mol N—H鍵鍵能的3倍。 2．下列說法不正確的是(　　) A．鍵能越小，表示化學(xué)鍵越牢固，越難以斷裂 B．成鍵的兩原子核越近，鍵長(zhǎng)越短，化學(xué)鍵越牢固，性質(zhì)越穩(wěn)定 C．破壞化學(xué)鍵時(shí)消耗能量，而形成化學(xué)鍵時(shí)釋放能量 D．鍵能、鍵長(zhǎng)只能定性地分析化學(xué)鍵的強(qiáng)弱 答案　A 解析　鍵能越大，斷開該鍵所需的能量越多，化學(xué)鍵越牢固，性質(zhì)越穩(wěn)定，故A錯(cuò)誤；B、C、D均正確。 3．下列有關(guān)原子晶體的敘述中正確的是(　　) A．原子晶體中只存在非極性共價(jià)鍵 B．原子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高 C．在SiO2晶體中，1個(gè)硅原子和2個(gè)氧原子形成2個(gè)共價(jià)鍵 D．石英晶體是直接由硅原子和氧原子通過共價(jià)鍵所形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體 答案　D 解析　原子晶體單質(zhì)中含有非極性鍵，原子晶體化合物中存在極性共價(jià)鍵；在SiO2晶體中，1個(gè)硅原子與周圍4個(gè)氧原子形成4個(gè)Si—O鍵；金屬晶體的熔點(diǎn)差別很大，有些金屬晶體(如W)熔點(diǎn)可能高于某些原子晶體的熔點(diǎn)。 4．氮氧化鋁(AlON)屬于原子晶體，是一種超強(qiáng)透明材料。下列描述錯(cuò)誤的是(　　) A．AlON和石英的化學(xué)鍵類型相同 B．電解熔融AlON可得到Al C．AlON的N元素化合價(jià)為－1價(jià) D．AlON和石英晶體類型相同 答案　B 解析　A項(xiàng)，AlON和石英均屬于原子晶體，均只含有共價(jià)鍵，正確；B項(xiàng)，AlON屬于原子晶體，只含有共價(jià)鍵，熔融時(shí)不導(dǎo)電，而Al2O3屬于離子晶體，熔融時(shí)能導(dǎo)電，所以電解熔融Al2O3能得到Al，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，AlON中O為－2價(jià)，Al為＋3價(jià)，所以N元素的化合價(jià)為－1價(jià)，正確；D項(xiàng)，AlON和石英均屬于原子晶體，正確。 5．碳化硅(SiC)的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中碳原子與硅原子的位置是交替的，在下列三種晶體中，它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是(　　) ①金剛石?、诰w硅　③碳化硅 A．①③② B．②③① C．③①② D．②①③ 答案　A 解析　這三種晶體屬于同種類型，熔化時(shí)需破壞共價(jià)鍵，①金剛石中為C—C鍵，②晶體硅中為Si—Si鍵，③SiC中為Si—C鍵，由原子半徑可知Si—Si鍵鍵長(zhǎng)最大，C—C鍵鍵長(zhǎng)最短，鍵長(zhǎng)越短共價(jià)鍵越穩(wěn)定，破壞時(shí)需要的熱量越多，故熔點(diǎn)從高到低順序?yàn)棰佗邰凇? 6．碳和硅的有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如下所示，簡(jiǎn)要分析和解釋下列有關(guān)事實(shí)： 化學(xué)鍵 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 鍵能/kJmol－1 356 413 336 226 318 452 回答下列問題： (1)硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)SiH4的穩(wěn)定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是 ________________________________________________________________________。 答案　(1)C—C鍵和C—H鍵較強(qiáng)，所形成的烷烴穩(wěn)定，而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低，易斷裂，導(dǎo)致長(zhǎng)鏈硅烷難以生成 (2)C—H鍵的鍵能大于C—O鍵，C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定，而Si—H的鍵能卻遠(yuǎn)小于Si—O鍵，所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si—O鍵 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 題組一　共價(jià)鍵的鍵能、鍵長(zhǎng)及應(yīng)用 1．下列敘述中的距離屬于鍵長(zhǎng)的是(　　) A．氨分子中兩個(gè)氫原子間的距離 B．氯分子中兩個(gè)氯原子間的距離 C．金剛石中任意兩個(gè)相鄰的碳原子核間的距離 D．氯化鈉中相鄰的氯離子和鈉離子核間的距離 答案　C 解析　鍵長(zhǎng)是指形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子核間的距離，僅僅說成是原子間的距離是錯(cuò)誤的。A項(xiàng)，NH3分子中的兩個(gè)H原子間不存在化學(xué)鍵，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，未指出是核間距離，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，金剛石中只要兩個(gè)碳原子相鄰，它們之間就有共價(jià)鍵，正確；D項(xiàng)，NaCl中的陰、陽(yáng)離子之間形成離子鍵，沒有鍵長(zhǎng)。 2．根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)(H—Cl431kJmol－1，H—I298kJmol－1)，可得出的結(jié)論是(　　) A．HI比HCl穩(wěn)定 B．HI比HCl熔、沸點(diǎn)高 C．溶于水時(shí)，HI比HCl更容易電離，所以氫碘酸是強(qiáng)酸 D．拆開等物質(zhì)的量的HI和HCl，HI消耗的能量多 答案　C 解析　A項(xiàng)，化學(xué)鍵的鍵能越大，化學(xué)鍵越穩(wěn)定，越不易發(fā)生電離、不易發(fā)生分解反應(yīng)，H—Cl的鍵能大于H—I的，說明HCl的穩(wěn)定性大于HI，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，分子晶體的熔、沸點(diǎn)與分子間作用力有關(guān)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高，與化學(xué)鍵強(qiáng)弱無關(guān)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，鍵能越小越容易發(fā)生電離，H—Cl的鍵能大于H—I的，所以HI分子比HCl更容易電離，氫碘酸是強(qiáng)酸，正確；D項(xiàng)，鍵能越大，拆開相同物質(zhì)的量的物質(zhì)時(shí)消耗能量越多，拆開相同物質(zhì)的量的HI分子比HCl消耗的能量小，錯(cuò)誤。 3．從實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同物質(zhì)中氧氧之間的鍵長(zhǎng)和鍵能的數(shù)據(jù)如下： 　　O—O鍵 數(shù)據(jù)　　　 O O O2 O 鍵長(zhǎng)/10－12m 149 128 121 112 鍵能/kJmol－1 x y z＝494 w＝628 其中x、y的鍵能數(shù)據(jù)尚未測(cè)定，但可根據(jù)規(guī)律性推導(dǎo)鍵能的大小順序?yàn)閣>z>y>x；該規(guī)律性是(　　) A．成鍵的電子數(shù)越多，鍵能越大 B．鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，鍵能越小 C．成鍵所用的電子數(shù)越少，鍵能越大 D．成鍵時(shí)電子對(duì)越偏移，鍵能越大 答案　B 解析　共用一對(duì)共用電子對(duì)形成一個(gè)共價(jià)鍵，所以成鍵電子數(shù)越多，共價(jià)鍵數(shù)越多，但鍵能不一定大，A錯(cuò)誤；鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，說明軌道的重合程度越小，越容易斷裂，鍵能越小，B正確；成鍵電子數(shù)越多，鍵能越大，C錯(cuò)誤；電子對(duì)越偏移說明極性越大，和鍵能沒有必然關(guān)系，D錯(cuò)誤。 題組二　鍵能與反應(yīng)熱的換算 4．化學(xué)反應(yīng)可視為舊鍵的斷裂和新鍵的形成過程。化學(xué)鍵的鍵能是形成化學(xué)鍵時(shí)釋放的能量。已知白磷和P4O6的分子結(jié)構(gòu)如圖所示，現(xiàn)提供以下化學(xué)鍵的鍵能(單位：kJmol－1)：P—P：198　P—O：360　O===O：498，則反應(yīng)P4(白磷)＋3O2===P4O6的反應(yīng)熱ΔH為(　　) A．－1638kJmol－1 B．1638kJmol－1 C．－126kJmol－1 D．126kJmol－1 答案　A 解析　反應(yīng)中的鍵能包括：斷裂1molP4和3molO2分子中共價(jià)鍵吸收的能量和形成1molP4O6分子中共價(jià)鍵放出的能量。由各物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)知1molP4含6molP—P鍵，3molO2含3molO===O鍵，1molP4O6含12molP—O鍵，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能。故ΔH＝(198kJmol－16＋498kJmol－13)－360kJmol－112＝－1638kJmol－1。 5．已知N2＋O2===2NO為吸熱反應(yīng)，ΔH＝180kJmol－1，其中N≡N、O===O鍵的鍵能分別為946kJmol－1、498kJmol－1，則N—O鍵的鍵能為(　　) A．1264kJmol－1 B．632kJmol－1 C．316kJmol－1 D．1624kJmol－1 答案　B 解析　180kJmol－1＝946kJmol－1＋498kJmol－1－2EN－O，所以EN－O＝632kJmol－1。 題組三　原子晶體的性質(zhì)及其判斷 6．下列晶體中屬于原子晶體且為單質(zhì)的是(　　) A．金屬銅 B．金剛砂 C．金剛石 D．水晶 答案　C 解析　金屬銅屬于金屬晶體，金剛砂(SiC)、水晶(SiO2)屬于原子晶體，但為化合物，故A、B、D三項(xiàng)均不符合。 7．下列事實(shí)能說明剛玉(Al2O3)是一種原子晶體的是(　　) ①Al2O3是兩性氧化物?、谟捕群艽蟆、鬯娜埸c(diǎn)為2045℃　④幾乎不溶于水?、葑匀唤缰械膭傆裼屑t寶石和藍(lán)寶石 A．①②③B．②③④C．④⑤D．②⑤ 【考點(diǎn)】原子晶體 【題點(diǎn)】原子晶體的一般性質(zhì)及判斷 答案　B 解析?、僦傅氖茿l2O3的分類，⑤指的是剛玉的種類，這兩項(xiàng)都無法說明Al2O3是一種原子晶體。 8．晶體AB型共價(jià)化合物，若原子最外層電子數(shù)之和為8，常是具有半導(dǎo)體性質(zhì)的原子晶體。已知金剛石不導(dǎo)電而導(dǎo)熱，鋯石(ZrO2)不導(dǎo)電、不導(dǎo)熱，卻硬似鉆石。近期用制耐熱器的碳化硅也制成假鉆石，則識(shí)別它們的可靠方法是(　　) A．不導(dǎo)電的為鋯石 B．能在玻璃上刻畫出痕跡的為金剛石 C．很硬不導(dǎo)電而導(dǎo)熱的是金剛石和碳化硅 D．既可導(dǎo)電又可導(dǎo)熱的是碳化硅 答案　D 9．下表是某些原子晶體的熔點(diǎn)和硬度。 原子晶體 金剛石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 鍺 熔點(diǎn)/℃ 3900 3000 2700 1710 1410 1211 硬度 10 9.5 9.5 7.0 6.5 6.0 分析表中的數(shù)據(jù)，判斷下列敘述正確的是(　　) A．構(gòu)成原子晶體的原子種類越多，晶體的熔點(diǎn)越高 B．構(gòu)成原子晶體的原子間的共價(jià)鍵鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高 C．構(gòu)成原子晶體的原子的半徑越大，晶體的硬度越大 D．構(gòu)成原子晶體的原子的相對(duì)分子質(zhì)量越大，晶體的硬度越大 答案　B 解析　原子晶體的熔點(diǎn)和硬度與構(gòu)成原子晶體的原子間的共價(jià)鍵鍵能有關(guān)，而原子間的共價(jià)鍵鍵能與原子半徑的大小有關(guān)。 題組四　原子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合 10．下列說法正確的是(　　) A．在含4molSi—O鍵的二氧化硅晶體中，氧原子的數(shù)目為4NA B．金剛石晶體中，碳原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶2 C．30g二氧化硅晶體中含有0.5NA個(gè)二氧化硅分子 D．晶體硅、晶體氖均是由相應(yīng)原子直接構(gòu)成的原子晶體 答案　B 解析　在二氧化硅晶體中，每個(gè)硅原子形成4個(gè)Si—O鍵，故含有4molSi—O鍵的二氧化硅晶體的物質(zhì)的量為1mol，即含有2NA個(gè)氧原子，A項(xiàng)錯(cuò)誤；金剛石中每個(gè)碳原子均與另外4個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，且每?jī)蓚€(gè)碳原子形成一個(gè)C—C鍵，故1mol碳原子構(gòu)成的金剛石中共有2molC—C鍵，因此碳原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶2，B項(xiàng)正確；二氧化硅晶體中不存在分子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氖晶體是由單原子分子靠分子間作用力結(jié)合在一起形成的，屬于分子晶體，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 11.磷化硼是一種超硬耐磨涂層材料。如右圖為其晶體結(jié)構(gòu)中最小的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，其中的每個(gè)原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．磷化硼晶體的化學(xué)式為BP，屬于離子晶體 B．磷化硼晶體的熔點(diǎn)高，且熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電 C．磷化硼晶體中每個(gè)原子均形成4個(gè)共價(jià)鍵 D．磷化硼晶體結(jié)構(gòu)微粒的空間堆積方式與氯化鈉相同 答案　C 解析　根據(jù)題意，磷化硼為超硬耐磨材料，說明其晶體類型為原子晶體，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，A項(xiàng)和B項(xiàng)錯(cuò)誤；磷化硼原子間均為共價(jià)鍵，由圖可以發(fā)現(xiàn)，每個(gè)原子均形成4個(gè)共價(jià)鍵，C項(xiàng)正確；由磷化硼的晶體結(jié)構(gòu)可以看出，它的配位數(shù)為4，而NaCl晶體的配位數(shù)為6，二者結(jié)構(gòu)微粒的堆積方式明顯不同，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 12．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晶體說法錯(cuò)誤的是(　　) A．該晶體屬于原子晶體，其化學(xué)鍵比金剛石更牢固 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．該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu) D．該晶體與金剛石相似，原子間都是非極性鍵 答案　D 解析　A項(xiàng)，晶體具有比金剛石還大的硬度，則該晶體屬于原子晶體，其化學(xué)鍵比金剛石更牢固，正確；B項(xiàng)，碳最外層有4個(gè)電子，氮最外層有5個(gè)電子，則該晶體中每個(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，正確；C項(xiàng)，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電子結(jié)構(gòu)，正確；D項(xiàng)，金剛石中只存在C—C鍵，屬于非極性共價(jià)鍵，但C3N4晶體中C、N之間以極性共價(jià)鍵結(jié)合，原子間以極性鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，錯(cuò)誤。 [綜合強(qiáng)化] 13．已知鍵能、鍵長(zhǎng)部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表： 共價(jià)鍵 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O 鍵能/kJmol－1 242.7 193.7 152.7 568 431.8 366 298.7 462.8 鍵長(zhǎng)/pm 198 228 267 96 共價(jià)鍵 C—C C===C C≡C C—H N—H N===O O—O O===O 鍵能 /kJmol－1 347.7 615 812 413.4 390.8 607 142 497.3 鍵長(zhǎng)/pm 154 133 120 109 101 (1)下列推斷正確的是________(填字母，下同)。 A．穩(wěn)定性：HF>HCl>HBr>HI B．氧化性：I2>Br2>Cl2 C．沸點(diǎn)：H2O>NH3 D．還原性：HI>HBr>HCl>HF (2)下列有關(guān)推斷正確的是________。 A．同種元素形成的共價(jià)鍵，穩(wěn)定性：叁鍵>雙鍵>單鍵 B．同種元素形成雙鍵鍵能一定小于單鍵的2倍 C．鍵長(zhǎng)越短，鍵能一定越大 D．氫化物的鍵能越大，其穩(wěn)定性一定越強(qiáng) (3)在相同條件下，將乙烯、乙炔以同速率通入等體積同濃度的溴的四氯化碳溶液中，下列觀察到的現(xiàn)象正確的是________。 A．前者和后者同時(shí)褪色 B．前者后褪色，后者先褪色 C．前者先褪色，后者后褪色 D．無法判斷 (4)上表中，在HX分子中，鍵長(zhǎng)最短的是____________，最長(zhǎng)的是________；O—O鍵的鍵長(zhǎng)________(填“大于”“小于”或“等于”)O===O鍵的鍵長(zhǎng)。 答案　(1)ACD　(2)A　(3)C　(4)HF　HI　大于 解析　(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，同主族氣態(tài)氫化物的鍵能從上至下逐漸減小，穩(wěn)定性逐漸減弱，A項(xiàng)正確；從鍵能看，氯氣、溴單質(zhì)、碘單質(zhì)的穩(wěn)定性逐漸減弱，由原子結(jié)構(gòu)知，氧化性也逐漸減弱，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由表格數(shù)據(jù)知，E(H—O)>E(N—H)，又因?yàn)閞(O)HBr>HCl>HF，D項(xiàng)正確。(2)由碳碳鍵的數(shù)據(jù)知A項(xiàng)正確；由O—O鍵、O===O鍵的鍵能知，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C—H鍵的鍵長(zhǎng)大于N—H鍵的鍵長(zhǎng)，但是N—H鍵的鍵能反而較小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由C—H、N—H的鍵能知，CH4的鍵能較大，而穩(wěn)定性較弱，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(3)乙烯斷裂一個(gè)π鍵，鍵能為(615－347.7) kJmol－1＝267.3 kJmol－1，乙炔斷裂2個(gè)π鍵總鍵能為(812－347.7)kJmol－1＝464.3 kJmol－1，說明乙炔斷裂兩個(gè)π鍵難于乙烯斷裂一個(gè)π鍵，C項(xiàng)正確。 14．三種常見元素的性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息如下表，試根據(jù)信息回答有關(guān)問題： 元素 A B C 性質(zhì)結(jié)構(gòu)信息 原子核外有兩個(gè)電子層，最外層有3個(gè)未成對(duì)的電子 原子的M層有1對(duì)成對(duì)的p電子 有兩種常見氧化物，其中一種是冶金工業(yè)常用的還原劑 (1)寫出B原子的核外電子排布式___________________________________________。 (2)寫出A的氣態(tài)氫化物的電子式，并指出它的共價(jià)鍵屬于極性鍵還是非極性鍵________________________________________________________________________。 (3)C的一種單質(zhì)在自然界中硬度最大，則這種單質(zhì)的晶體類型是______________。 答案　(1)1s22s22p63s23p4 (2)HN,H、極性鍵 (3)原子晶體 解析　由所給信息可知，A的核外電子排布式為1s22s22p3，A為氮；B的核外電子排布式為1s22s22p63s23p4，B為硫；常見冶金還原劑為H2和CO，由C的一種單質(zhì)在自然界中硬度最大可確定C為碳。 15．(1)金剛砂(SiC)的硬度為9.5，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示，則金剛砂晶體類型為________；在SiC中，每個(gè)C原子周圍最近的C原子數(shù)目為______________；若晶胞的邊長(zhǎng)為apm，則金剛砂的密度表達(dá)式為______________________________。 (2)硅的某種單質(zhì)的晶胞如圖乙所示。GaN晶體與該硅晶體相似。則GaN晶體中，每個(gè)Ga原子與________個(gè)N原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為______________________。若該硅晶體的密度為ρgcm－3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶體中最近的兩個(gè)硅原子之間的距離為____________cm(用代數(shù)式表示即可)。 答案　(1)原子晶體　12　 (2)4　正四面體　 解析　(1)金剛砂(SiC)的硬度為9.5，硬度大，屬于原子晶體；每個(gè)碳原子連接4個(gè)硅原子，每個(gè)硅原子又連接其他3個(gè)碳原子，所以每個(gè)碳原子周圍最近的碳原子數(shù)目為34＝12；該晶胞中C原子個(gè)數(shù)為8＋6＝4，Si原子個(gè)數(shù)為4，晶胞邊長(zhǎng)為a10－10 cm，體積V＝(a10－10 cm)3，ρ＝＝。 (2)根據(jù)物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)可知，在GaN晶體中，每個(gè)Ga原子與4個(gè)N原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為正四面體。在晶體Si的晶胞中含有Si原子的數(shù)目是8＋6＋4＝8，則根據(jù)晶胞的密度ρ＝可知V＝＝＝cm3，晶胞的邊長(zhǎng)a＝＝cm，在晶胞中兩個(gè)最近的Si原子之間的距離為晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)的，即cm。