1、第 2 课时 共价键的键能与化学反应的反应热 原子晶体目标导航 1.掌握共价键的键能与键长的概念以及它们之间的关系。能用键能、键长等说明简单分子的某些性质。2.掌握共价键的键能与化学反应过程中的能量变化之间的关系。3.掌握原子晶体的概念及原子晶体的结构与物理性质特点。一、共价键的键能与化学反应的反应热1共价键的键能共价键的键能是在 101 kPa、298 K 条件下，1mol 气态 AB 分子生成气态 A 原子和 B 原子的过程中所吸收的能量，称为 AB 间共价键的键能。其单位为 kJmol1。如断开 1 mol HH 键吸收的能量为 436.0 kJ，即 HH 键的键能为 436.0kJmo
2、l1。键能越大，形成化学键时放出的能量越多，意味着化学键越稳定，越不容易被破坏。2键长两个成键原子的原子核间的距离叫做该共价键的键长。一般而言，化学键的键长越短，键能越大，化学键越强，键越牢固。当两个原子形成共价键时，原子轨道发生重叠，重叠程度越大，键长越短，键能越大。3键能与化学反应过程中的能量关系(1)化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。(2)旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成放出能量。化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，反应为吸热反应，否则，反应为放热反应。反应热(H)反应物总键能生成物总键能。(3)反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过
3、程中的能量变化。议一议1根据下表中的 HX 键的键能回答下列问题：共价键HFHClHBrHI键能/kJmol1567431366298(1)若使 2 mol HCl 键断裂为气态原子，则发生的能量变化是吸收 862kJ 的能量。(2)表中共价键最难断裂的是 HF，最易断裂的是 HI。(3)由表中键能数据的大小说明键能与分子稳定性的关系：HF、HCl、HBr、HI 的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即 HF 分子最稳定，最难分解，HI 分子最不稳定，易分解。2下列三种分子中：H2、Cl2、Br2，共价键的键长最长的是，键能最大的是。3已知 HH、ClCl、HCl 键的键能分别为 43
4、6 kJmol1、243 kJmol1、431 kJmol1。试通过键能数据估算 H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)反应的反应热是多少？答案 HE(反应物键能之和)E(生成物键能之和)(4362432431)kJmol1183 kJmol1。二、原子晶体1原子晶体的概念相邻原子间以共价键相互结合形成的晶体叫做原子晶体。2原子晶体中存在的微粒原子晶体中存在的微粒为原子；微粒间的相互作用为共价键。3典型的原子晶体金刚石在金刚石晶体中，每个碳原子被周围 4 个碳原子包围，以共价键跟 4 个碳原子结合形成 4 个共价单键，其 CCC 夹角为 109.5。金刚石晶体中 C 原子个数与 CC 键数之比
5、为 1412 12。金刚石结构中最小的环中，有 6 个 C 原子，金刚石晶胞中含 8 个 C 原子。4原子晶体的物理性质熔点高，硬度大，不导电，难溶于一般溶剂。5常见的原子晶体(1)某些非金属单质，如晶体硼(B)、晶体硅(Si)和金刚石等。(2)某些非金属化合物，如金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。议一议1原子晶体的物理性质有哪些？答案 由于原子晶体中原子间以较强的共价键相结合，故原子晶体：熔、沸点很高，硬度大，一般不导电，难溶于一般溶剂。2氮化碳晶体是新发现的一种高硬度材料，该晶体类型应该是晶体。试根据物质结构知识推测氮化碳晶体与金刚石比较，硬度
6、更大的应该是晶体，熔点较低的应是晶体。答案 原子 氮化碳 金刚石解析 根据氮化碳为高硬度材料且都由非金属元素组成，推断该晶体应为原子晶体。又因为N 原子半径小于 C 原子半径，所以 CN 键比 CC 键更强，硬度更大的应该是氮化碳，熔点较低的是金刚石。一、键长、键能与反应热1键能的应用(1)表示共价键的强弱键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定。(2)判断分子的稳定性结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。(3)判断化学反应的能量变化在化学反应中，旧化学键断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，因此反应焓变与键能的关系为 H反应物键能总和生成物键能总和，H0 时，为吸热反应。
7、2键长的应用(1)一般键长越短，键能越大，共价键越稳定，分子越稳定。(2)键长的比较方法根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长双键键长叁键键长。3共价键强弱的判断(1)由原子半径和共用电子对数判断：成键原子的原子半径越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。(2)由键能判断：共价键的键能越大，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。(3)由键长判断：共价键的键长越短，共价键越牢固，破坏共价键消耗的能量越多。(4)由电负性判断：元素的电负性越大，该元素的原子对共用电子对的吸引力越大，
8、形成的共价键越稳定。特别提醒 由分子构成的物质，其熔、沸点与共价键的键能和键长无关。而分子的稳定性，由键长和键能决定。例 1 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：化学键CCCHCOSiSiSiHSiO键能kJmol1356413336226318452回答下列问题：(1)通常条件下，比较 CH4 和 SiH4 的稳定性强弱：。(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。(3)Si 与 C 相比更易生成氧化物，原因是。解析(1)因为 CH 键的键能大于 SiH 键的键能，所以 CH4 比 SiH4 稳定。(2)CC 键和 CH 键的键能比
9、 SiSi 键和 SiH 键都大，因此烷烃比较稳定，而硅烷中 SiSi 键和 SiH 键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。(3)CH 键的键能大于 CO 键，CH 键比 CO 键稳定，而 SiH 键的键能却远小于 SiO 键，所以 SiH 键不稳定而倾向于形成稳定性更强的 SiO 键。答案(1)CH4 比 SiH4 稳定(2)CC 键和 CH 键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中SiSi 键和 SiH 键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成(3)CH 键的键能大于 CO 键，CH 键比 CO 键稳定，而 SiH 键的键能却远小于SiO 键，所以 SiH 键不稳定而倾向于形成稳定性更强
10、的 SiO 键解题反思 键能和键长决定分子的稳定性，许多物质的化学性质与键能有关，例如 N2、SiO2等的化学性质不活泼就与键能的大小有关。变式训练 1 某些化学键的键能如下表所示(kJmol1)：键HHBrBrIIClClHClHIHBrHF键能436193151243431297363565根据表中数据回答下列问题：(1)下列物质本身具有的能量最低的是(填字母序号，下同)。AH2BCl2CBr2DI2(2)下列氢化物中，最稳定的是。AHF BHClCHBr DHI(3)X2H2=2HX(X 代表 F、Cl、Br、I，下同)的反应是(填“吸热”或“放热”)反应。(4)1 mol Cl2 在一
11、定条件下与等物质的量的 H2 反应，放出的热量是 kJ。相同条件下，X2 分别与 H2 反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出的热量最多的是。答案(1)A(2)A(3)放热(4)183 F2解析(1)和(2)能量越低越稳定，破坏其中的化学键需要的能量就越多，形成其中的键时放出的能量也越多。(3)和(4)，H反应物的总键能生成物的总键能。解题反思 化学反应的焓变反应物的总键能生成物的总键能，计算反应热时，要准确计算出每摩尔物质所含有的各共价键的数目。二、典型的原子晶体金刚石(晶体硅)、二氧化硅、碳化硅的晶胞1金刚石(晶体硅)金刚石(晶体硅)晶胞的每个顶点和面心均有 1 个 C(Si)原子，晶胞内部
12、有 4 个 C(Si)原子，每个金刚石(晶体硅)晶胞中含有 8 个 C(Si)原子。2二氧化硅晶胞SiO2 晶体结构相当于在晶体硅结构中每两个 Si 原子中间插入一个 O 原子，参照金刚石晶胞模型，在 SiO2 晶胞中有 8 个 Si 原子位于立方晶胞的顶点，有 6 个 Si 原子位于立方晶胞的面心，还有 4 个 Si 原子与 16 个 O 原子在晶胞内构成 4 个硅氧四面体，均匀排列于晶胞内。每个 SiO2 晶胞中含有 8 个 Si 原子和 16 个 O 原子。3碳化硅晶胞(1)每个硅(碳)原子与周围紧邻的 4 个碳(硅)原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构。(2)最小
13、碳环由 6 个原子组成且不在同一平面内，其中包括 3 个 C 原子和 3 个 Si 原子。(3)每个 SiC 晶胞中含有 4 个 C 原子和 4 个 Si 原子。例 2 碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮化硼硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。请回答下列问题：(1)每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有个；设晶胞边长为 a cm，密度为 b gcm3，则阿伏加德罗常数可表示为(用含 a、b 的式子表示)。(2)立方氮化硼晶胞中有个硼原子，个氮原子，若晶胞的边长为 a cm，则立方氮化硼的密度表达式为 gcm3(设 NA 为阿伏加德罗常数的值)。解析(1)SiC
14、 晶体中，每个 Si 原子与 4 个 C 原子形成 4 个 键，每个 Si 原子距离最近的 C原子有 4 个。SiC 晶胞中，碳原子数为 6128184 个，硅原子位于晶胞内，硅原子数为4 个，1 个晶胞的质量为160 gmol1NAg，体积为 a3 cm3，因此晶体密度：b gcm3160 gNAa3 cm3，故 NA160a3b mol1。(2)立方氮化硼晶胞中，含有 N 原子数为 6128184 个，B 原子位于晶胞内，立方氮化硼晶胞中含硼原子 4 个。每个立方氮化硼晶胞的质量为100NA g，体积为 a3 cm3，故密度为 100a3NAgcm3。答案(1)4 160a3b mol1(
15、2)4 4 100a3NA解题反思 晶胞中原子个数配位数金刚石8 个4碳化硅C 4 个 Si 4 个4氮化硼N 4 个 B 4 个4变式训练 2 关于 SiO2 晶体的叙述正确的是()A60 g SiO2 晶体中含有 NA 个分子(NA 表示阿伏加德罗常数的数值)B60 g SiO2 晶体中，含有 2NA 个 SiO 键CSiO2 晶体中与同一 Si 原子相连的 4 个 O 原子处于同一四面体的 4 个顶点DSiO2 晶体中，1 个 Si 原子和 2 个 O 原子形成 2 个共价键答案 C解析 SiO2 晶体为原子晶体，晶体中不存在单个分子，A 不正确；1 mol SiO2 晶体含有 SiO键
16、 4 mol，B 不正确；SiO2 晶体中，与每个 Si 原子相连的 4 个 O 构成正四面体结构，O 原子位于顶点，Si 原子位于四面体的中心，C 正确；SiO2 晶体中，1 个 Si 原子和 4 个 O 原子形成4 个共价键，D 不正确。解题反思 硅晶体SiSi键中间插入O原子二氧化硅晶体类比硅晶胞，含8个Si原子，二氧化硅晶胞，含8个Si原子16个O原子每1 mol Si中含2 mol SiSi键，每1 mol SiO2中含4 mol SiO键1下列说法不正确的是()A键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂B成键的两原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定C破坏化学键时消耗能量，而
17、形成化学键时释放能量D键能、键长只能定性地分析化学键的强弱答案 A解析 键能越大，断开该键所需的能量越多，化学键越牢固，性质越稳定，故 A 项错误。2.下列说法中正确的是()A.分子中键能越大，键长越短，则分子越稳定B.只有非金属原子之间才能形成共价键C.水分子可表示为 HOH，分子中键角为 180D.HO 键键能为 463 kJ/mol，即 18 g H2O 分解成 H2 和 O2 时，消耗能量为(2463)kJ答案 A解析 在分子中键能越大，键长越短，分子越稳定，A 正确；有些金属和非金属之间也能形成共价键，如 AlCl3，B 错误；水分子中两个 HO 键的键角为 105，C 错误；HO
18、键键能为 463 kJ/mol 指的是拆开 1 mol HO 键形成气态氢原子和氧原子所吸收的能量为 463 kJ，1 mol H2O 中含 2 mol HO 键，需吸收(2463)kJ 的能量形成气态氢原子和氧原子，但氢原子和氧原子进一步形成 H2 和 O2 时释放能量，即需知 HH 键和 O=O 键的键能方能计算，故D 错。3下列分子中最难断裂成原子的是()AHF BHClCHBr DHI答案 A解析 因为原子半径：IBrClF，电负性：FClBrI，所以它们与 H 原子形成的氢化物分子的键能 E(HF)E(HCl)E(HBr)E(HI)。键能越大，化合物越难断裂成原子。4已知 C3N4
19、晶体具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合。下列关于晶体的说法正确的是()AC3N4 晶体是离子晶体BC3N4 晶体中，CN 键的键长比金刚石中 CC 键的键长要长CC3N4 晶体中微粒间通过离子键结合DC3N4 晶体中每个碳原子连接 4 个氮原子，而每个氮原子连接 3 个碳原子答案 D解析 C3N4 晶体原子间均以单键结合，则原子间为共价键，且硬度比金刚石大，所以 C3N4晶体是原子晶体，A、C 错；因为氮原子比碳原子半径小，所以 CN 键比 CC 键的键长要短，B 错误；因为碳原子最外层有 4 个孤电子对，易形成 4 个共价键，氮原子最外层有 3 个孤电子对，易形成 3 个共价键，所
20、以 C3N4 晶体中每个碳原子连接 4 个氮原子，而每个氮原子连接 3 个碳原子，D 正确。5金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示。下列判断正确的是()A金刚石中 CC 键的键角均为 109.5，所以金刚石和 CH4 的晶体类型相同B金刚石熔点高与 CC 键的键能无关C金刚石中碳原子个数与 CC 键个数之比为 12D金刚石熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却答案 C解析 选项 A，金刚石是原子晶体，CH4 是分子晶体，二者的晶体类型不同；选项 B，金刚石熔化过程中 CC 键断裂，因 CC 键的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石熔点很高；选项
21、C，金刚石中每个 C 参与了 4 个 CC 键的形成，而每个 C 对每条键的贡献只有一半，故 C 原子个数与 CC 键个数之比为(412)412；选项 D，金刚石熔点高，但在打孔过程中会产生极高的温度，如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化。6单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据，回答下列问题：金刚石晶体硅晶体硼熔点/K3 8231 6832 573沸点/K5 1002 6282 823硬度107.09.5(1)晶体硼的晶体类型属于晶体，理由是。(2)已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图)，其中有 20 个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有 1 个 B 原子。通过观
22、察图形及推算，此晶体结构单元由个 B 原子组成。答案(1)原子 晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间，而金刚石和晶体硅均为原子晶体，B 与 C 相邻且与 Si 处于对角线位置，也应为原子晶体(2)12解析(2)每个三角形的顶点被 5 个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到 1/5，每个三角形中有 3 个这样的点，且晶体 B 中有 20 个这样的三角形，因此，晶体 B中这样的顶点(B 原子)有 3/52012 个。基础过关1.下列叙述中的距离属于键长的是()A.氨分子中两个氢原子间的距离B.氯分子中两个氯原子间的距离C.金刚石中任意两个相邻的碳原子核间的距离D.氯化钠中
23、相邻的氯离子和钠离子核间的距离答案 C解析 键长是指形成共价键的两个原子核间的距离，仅仅说成是原子间的距离是错误的。A项，NH3 分子中的两个 H 原子间不存在化学键，错误；B 项，未指出是核间距离，错误；C项，金刚石中只要两个碳原子相邻，它们之间就有共价键，正确；D 项，NaCl 中的阴、阳离子之间形成离子键，没有键长。2已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1，有关键能数据如下表：化学键HHO=O键能/kJmol1436498则水分子中 OH 键键能为()A463.4 kJmol1B926.8 kJmol1C221.6 kJmol1D413 kJmol1答案
24、A解析 水的结构式为 HOH,2 mol 水分子中含有 4 mol HO 键，2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1，反应物总键能生成物总键能反应热，则：436 kJmol12498 kJmol14E(OH)483.6 kJmol1，故 E(OH)463.4 kJmol1，故选 A。3下表列出部分化学键的键能：化学键SiOSiClHHHClSiSiSiCClCl键能/kJmol1460360436431176347243据此判断下列说法正确的是()A表中最稳定的共价键是 SiSiBCl2(g)2Cl(g)H243 kJmol1CH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H
25、183 kJmol1D根据表中数据能计算出 SiCl4(g)2H2(g)=Si(s)4HCl(l)的 H答案 C解析 A 项，键能越大形成的化学键越稳定，表中键能最大的是 SiO 键，最稳定的共价键是 SiO 键，故 A 错误；B 项，氯气变化为氯原子吸热等于氯气中断裂化学键需要的能量，Cl2(g)2Cl(g)H243 kJmol1，故 B 错误；C 项，依据键能计算，反应焓变反应物键能总和生成物键能总和，H436 kJmol1243 kJmol12431 kJmol1183 kJmol1，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H183 kJmol1，故 C 正确；D 项，HCl(g)=HCl
26、(l)的 H 未告知，故无法计算 SiCl4(g)2H2(g)=Si(s)4HCl(l)的 H，故 D 错误。4化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol 化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和 P4O6 的分子结构如下图所示。现提供以下化学键的键能(kJmol1)：PP：198 PO：360O=O：498，则反应 P4(白磷)3O2=P4O6 的反应热 H为()A1 638 kJmol1B1 638 kJmol1C126 kJmol1D126 kJmol1答案 A解析 由反应方程式知，该反应的能量变化包括 1 mol P4 和 3 mol O2 断键吸收
27、的能量和 1 mol P4O6 成键放出的能量。由各物质的分子结构知 1 mol P4 含 6 mol PP 键，3 mol O2 含 3 mol O=O 键，1 mol P4O6 含 12 mol PO 键，故 H198 kJmol16498 kJmol13360 kJmol1121 638 kJmol1。5.下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种原子晶体的是()Al2O3 是两性氧化物 硬度很大 它的熔点为 2 045 几乎不溶于水 自然界中的刚玉有红玉石和蓝宝石A.B.C.D.答案 B解析 指的是 Al2O3 的分类，指的是刚玉的种类，这两项无法说明 Al2O3 是一种原子晶体。6下列事
28、实不能用键能的大小来解释的是()AN 元素的电负性较大，但 N2 的化学性质很稳定B稀有气体一般难发生反应CHF、HCl、HBr、HI 的稳定性逐渐减弱DF2 比 O2 更容易与 H2 反应答案 B解析 本题主要考查键参数的应用。由于 N2 分子中存在叁键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以 N2 的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，分子内部没有化学键；卤族元素从 F 到 I 原子半径逐渐增大，其氢化物中的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性逐渐减弱；由于 HF 的键能大于 HO，所以二者比较更容易生成 HF。7氮氧化铝(AlON)属于原子晶体，是一种超强透明材料。下列描述错误的
29、是()AAlON 和石英的化学键类型相同B电解熔融 AlON 可得到 AlCAlON 的 N 元素化合价为1 价DAlON 和石英晶体类型相同答案 B解析 A 项，AlON 和石英均属于原子晶体，只含有共价键，正确；B 项，AlON 属于原子晶体，只含有共价键，熔融时不导电，电解时不能得到 Al，错误；C 项，AlON 中 O 为2 价，Al 为3 价，所以 N 元素的化合价为1 价，正确；D 项，AlON 和石英均属于原子晶体，正确。8氮化碳结构如图，其中 氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法不正确的是()A氮化碳属于原子晶体B氮化碳中碳显4 价，氮显3
30、价C氮化碳的化学式为 C3N4D每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连答案 B解析 根据 氮化碳硬度超过金刚石晶体判断，氮化碳属于原子晶体，A 项正确；氮的非金属性大于碳的非金属性，氮化碳中碳显4 价，氮显3 价，B 项错误；氮化碳的化学式为C3N4，每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连，C 项和 D 项正确。9下表是某些原子晶体的熔点和硬度：原子晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/3 9003 0002 7001 7101 4101 211硬度109.59.576.56.0分析表中的数据，判断下列叙述正确的是()构成原子晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高构成
31、原子晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越高 构成原子晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大 构成原子晶体的原子的半径越小，晶体的硬度越大ABCD答案 D解析 原子晶体的熔点和硬度与构成原子晶体的原子间的共价键键能有关，而原子间的共价键键能与原子半径的大小有关。10下列说法正确的是()A在含 4 mol SiO 键的二氧化硅晶体中，氧原子的数目为 4NAB金刚石晶体中，碳原子数与 CC 键数之比为 12C30 g 二氧化硅晶体中含有 0.5NA 个二氧化硅分子D晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的原子晶体答案 B解析 在二氧化硅晶体中，每个硅原子形成 4 个 SiO 键，故含有 4 mol
32、 SiO 键的二氧化硅晶体的物质的量为 1 mol，即含有 2NA 个氧原子，A 项错误；金刚石中每个碳原子均与另外 4 个碳原子形成共价键，且每两个碳原子形成一个 CC 键，故 1 mol 碳原子构成的金刚石中共有 2 mol CC 键，因此碳原子数与 CC 键数之比为 12，B 项正确；二氧化硅晶体中不存在分子，C 项错误；氖晶体是由单原子分子通过分子间作用力结合在一起形成的，属于分子晶体，D 项错误。能力提升11某些共价键的键能数据如下(单位：kJmol1)共价键HHClClBrBrHClHI键能436247193431299共价键IINNHOHN键能151946463391(1)把 1
33、 mol Cl2 分解为气态原子时，需要(填“吸收”或“放出”)kJ 能量。(2)由表中所列化学键所形成的分子中，最稳定的是，最不稳定的是(写出物质的化学式)。(3)试通过键能数据估算下列反应的反应热：3H2(g)N2(g)2NH3(g)H。答案(1)吸收 247(2)N2 I2(3)92 kJmol1解析(2)比较这些共价键键能的数值可知，NN 键的键能最大，II 键的键能最小，所以N2 分子最稳定，I2 分子最不稳定。(3)在反应 3H2(g)N2(g)2NH3(g)中，有 3 mol HH 键和 1 mol NN 键断裂，共吸收能量 3436 kJ946 kJ2 254 kJ，形成 6
34、mol HN 键共放出能量 391 kJ62 346 kJ。放出的能量大于吸收的能量，所以该反应为放热反应，H2 254 kJmol12 346 kJmol192 kJmol1。12根据氢分子的形成过程示意图回答下列问题：(1)HH 键的键长为，中，体系能量由高到低的顺序是。(2)下列说法中正确的是(填字母)。A氢气分子中含有一个 键B由到，电子在核间出现的概率增大C氢气分子中含有极性共价键(3)几种常见化学键的键能如下表：化学键SiOHOO=OSiSiSiC键能/kJmol1460464498176x请回答下列问题：比较 SiSi 键与 SiC 键的键能大小：x(填“”、“121 500 k
35、J 990 kJ解析(1)可以直接从题图上有关数据得出 HH 键的键长为 74 pm；体系能量由高到低的顺序是。(2)氢气分子中含有一个 键，A 错误；由到原子的核间距逐渐减小，电子云的重叠程度增大，电子在核间出现的概率增大，B 正确；氢气分子中含有非极性共价键，C 错误。(3)SiSi 键的键长比 SiC 键的键长长，键能小。由题图可知 HH 键的键能为 436 kJmol1，每千克 H2 燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为 1 000 g2 gmol1(464243649812)kJmol1121 500 kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为 460 kJmol14 mol498 kJ mo
36、l11 mol176 kJmol12 mol990 kJ。13三种常见元素的性质或结构信息如下表，试根据信息回答有关问题。元素ABC 性质结原子核外有两个电子层，原子的 M层有1 对成对的有两种常见氧化物，其中构信息最外层有 3 个未成对的电子p 电子一种是冶金工业常用的还原剂(1)写出 B 原子的核外电子排布式。(2)写出 A 的气态氢化物的电子式，并指出它的共价键属于极性键还是非极性键。(3)C 的一种单质在自然界中硬度最大，则这种单质的晶体类型是。答案(1)1s22s22p63s23p4(2)，极性键(3)原子晶体解析 由所给信息，可知 A 的核外电子排布式为 1s22s22p3，A 为
37、氮；B 的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，B 为硫；常见冶金还原剂为 H2 和 CO，由 C 的一种单质在自然界中硬度最大可确定 C 为碳。拓展探究14.(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_。若该硅晶体的密度为 gcm3，阿伏加德罗常数的值为 NA，则
38、晶体中最近的两个硅原子之间的距离为_ cm(用代数式表示即可)。答案(1)原子晶体 12 440 gmol1（a1010cm）36.021023mol1(2)4 正四面体 34 3224NA解析(1)金刚砂(SiC)的硬度为 9.5，硬度大，属于原子晶体；每个碳原子连接 4 个硅原子，每个硅原子又连接其他 3 个碳原子，所以每个碳原子周围最近的碳原子数目为 3412；该晶胞中 C 原子个数为 8186124，Si 原子个数为 4，晶胞边长为 a1010cm，体积 V(a1010)cm3，mV440 gmol1（a1010cm）36.021023mol1。(2)根据物质的晶体结构可知，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。在晶体 Si 的晶胞中含有 Si 原子的数目是 81861248，则根据晶胞的密度 mV可知 Vm288NA 224NAcm3，晶胞的边长 a3 V3224NAcm，在晶胞中两个最近的 Si 原子之间的距离为晶胞体对角线长的14，即 34 3224NAcm。
