1、第三单元共价键原子晶体1认识共价键的本质和特性，了解共价键的饱和性与方向性。2知道共价键的主要类型键和键形成的原理及强度相对大小。3知道共价键的键能、键长等的含义。4认识影响共价键键能的主要因素，分析化学键的极性强弱，把握键能与化学反应热之间的内在联系。5深化对原子晶体的认识。6树立正确的能量观。共价键的形成和类型一、共价键的形成1概念通常情况下，吸引电子能力相近的原子之间通过共用电子对形成共价键。2成键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，体系的能量降低。3共价键的特点(1)共价键有饱和性成键过程中，每种元素的原子有几个
2、未成对电子，通常就只能和几个自旋方向相反的电子形成共价键。故在共价分子中，每个原子形成共价键的数目是一定的。(2)共价键有方向性成键时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键，且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会越多，体系的能量下降就越多，形成的共价键就越牢固。(但s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性)二、共价键的类型1键和键(1)键：原子轨道沿核间连线方向以“头碰头”的方式重叠而形成的共价键叫键。按形成键的原子轨道类型的不同，键可分为ss 键、sp 键、pp 键。图示如下：(2)键：原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键叫键，其形成过程表
3、示如下：2非极性键、极性键和配位键(1)非极性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。(2)极性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。在极性键中，成键原子吸引电子的能力差别越大，共用电子对发生偏移的程度越大，共价键的极性越强。(3)配位键由一个原子提供空轨道，另一个原子提供孤电子对形成的共价键。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)原子轨道在空间都具有方向性。()(2)一般来说，键比键强度大，更稳定。()(3)N2分子中键与键的个数比是21。()(4)形成Cl2分子时，p轨道的重叠方式为。()(5)键和键都只存在于共价分子中。()(6)形成配位键的条件
4、是一方有空轨道，另一方有孤电子对。()(7)配位键是一种特殊的共价键。()(8)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。()(9)共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2下列说法正确的是()A有共价键的化合物一定是共价化合物B分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物C由共价键形成的分子一定是共价化合物D只有非金属原子间才能形成共价键解析：选B。NaOH含有离子键和共价键，是离子化合物，A错误；由共价键形成的分子可以是单质分子，不一定是共价化合物，C错误；某些金属元素与非金属元素原子间也能形成共价键，如AlCl3等，D错误
5、。3(双选)下列说法正确的是()A键是由两个p电子“头碰头”重叠形成的B键是镜面对称，而键是轴对称C乙烷分子中的键全为键，乙烯分子中含键和键DH2分子中含键，O2分子中含键解析：选CD。原子轨道以“头碰头”方式相互重叠形成的共价键为键，以“肩并肩”方式相互重叠形成的共价键为键。键是轴对称，而键是镜面对称。分子中所有的单键都是键，双键中有一个键和一个键。4H2O分子中每个O原子结合2个H原子的根本原因是()A共价键的方向性B共价键的饱和性C共价键的键角 D共价键的键长解析：选B。O原子最外层有2个未成对电子，分别与H原子的核外电子形成共用电子对，O原子即达到8电子稳定结构，故1个O原子只能结合2
6、个H原子，符合共价键的饱和性。1键和键的比较共价键类型键键电子云重叠方式沿键轴方向相对重叠沿键轴方向平行重叠电子云重叠部位两原子核之间，在键轴处键轴上方和下方，键轴处为零电子云重叠程度大小示意图键的强度较大较小化学活泼性不活泼活泼成键规律共价单键是键；共价双键中一个是键，一个是键；共价叁键中一个是键，两个是键2共价键分类小结(1)按原子轨道的重叠方式可划分为两种键型，即键和键。(2)按共用电子对是否发生偏移可划分为非极性键和极性键。(3)按两原子之间共用电子对的数目，可划分为共价单键、共价双键和共价叁键。(4)按提供共用电子对的方式可划分为普通共价键和配位键。3配位键与共价键的关系(1)形成过
7、程不同：配位键实质上是一种特殊的共价键，在配位键中一方提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。普通共价键的共用电子对是由成键原子双方共同提供的。(2)配位键与普通共价键的实质相同。它们都被成键原子双方共用，如在NH中有三个普通共价键、一个配位键，但四者是完全相同的。(3)同普通共价键一样，配位键可以存在于分子中如Ni(CO)4，也可以存在于离子中(如NH)。下列物质中，只含有极性键的分子是_，既含离子键又含共价键的化合物是_；只存在键的分子是_，同时存在键和键的分子是_。ACO2BCH2Cl2CC2H6DCaCl2ENH4Cl解析AE的结构式或电子式分别为A、B、C是由分子构成的，D
8、、E是由阴、阳离子构成的。由不同元素原子间形成的共价键为极性键，故A、B分子只含有极性键。共价单键均为键，共价双键或叁键中各含1个键，其他为键，故B、C分子中只存在键，A分子中同时存在键和键。D中只含离子键，E中NH与Cl之间为离子键，NH中NH键为共价键。答案ABEBCA下列有八种物质：CH4CH3CH2OHN2HClO2CH3CH3C2H4C2H2。请按要求回答下列问题(填写编号)：(1)只有键的有_，既有键又有键的有_。(2)只含有极性键的化合物有_，既含有极性键又含有非极性键的化合物有_。(3)含有双键的有_，含有叁键的有_。解析：本题关键是考查八种物质的结构及共价键的类型。八种物质的
9、结构式分别为、 。利用共价键的特点，容易得出正确答案。答案：(1)(2)(3)共价键的形成与类型判断1下列不属于共价键成键因素的是()A共用电子对在两原子核之间高频率出现B共用电子对必须在两原子中间C成键后的体系能量降低，趋于稳定D两原子核体积大小要适中解析：选D。两原子形成共价键时电子云发生重叠，即电子在两核之间出现的机会更多；两原子电子云重叠越多，键越牢固，体系的能量也越低；原子核体积的大小与能否形成共价键无必然联系。2下列说法中正确的是()A乙烷分子中，既有键，又有键BCl2和N2的共价键类型相同C由分子构成的物质中一定含有键DHCl分子中含一个sp 键解析：选D。A中，乙烷分子的结构式
10、为，只有键，无键；B中，Cl2分子是pp 键，N2分子中除有pp 键外，还有pp 键；C中，某些单原子分子(如He、Ne等稀有气体)中不含有化学键。共价键的特征3(双选)硫化氢(H2S)分子中两个共价键的夹角接近90，其原因是()A共价键的饱和性BS原子的电子排布C共价键的方向性DS原子中p轨道的形状解析：选CD。S原子的价电子排布式是3s23p4，有2个未成对电子，并且分布在相互垂直的两个p轨道中，当与两个H原子配对成键时，形成的两个共价键的夹角接近90，这体现了共价键的方向性，是由p轨道的伸展方向决定的。4下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是()AH2O2：HO=OHBCH3COOO
11、H：CCH4S：DSiHCl3：解析：选A。由共价键的饱和性可知：C、Si均形成4个共价键，H形成1个共价键，O、S均形成2个共价键。A项中O原子之间不可能形成双键，B项是过氧乙酸，含有过氧键“OO”，C项相当于S取代了CH3OH中的氧原子，D项中Si原子形成4个共价键。配位键的形成与判断5(双选)若X、Y两种粒子之间可形成配位键，则下列说法正确的是()AX、Y只能均是分子BX、Y只能均是离子C若X提供空轨道，则Y至少要提供一对孤电子对D若X提供空轨道，则配位键表示为XY解析：选CD。形成配位键的两种微粒可以均是分子或者均是离子，还可以一种是分子、一种是离子，但必须是一种微粒提供空轨道、一种微
12、粒提供孤电子对，A、B项错误，C项正确；配位键中箭头指向提供空轨道的X，D项正确。6下列不能形成配位键的组合是()AAg、NH3BBF3、NH3CCo3、CO DAg、H解析：选D。形成配位键的条件：一方有孤电子对，另一方有空轨道，D选项中，Ag和H中都只有空轨道而没有孤电子对。共价键的键能与化学反应的反应热1键能：原子之间形成的共价键的强度。2键长：两原子核间的平均间距。3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，共价键的键能越大，键长越短。4化学反应过程中的能量变化是由反应物和生成物中化学键的强弱决定的。反应物中旧化学键断裂时所吸收的总能量(即反应物中的键能总和)与生成物中新
13、化学键形成时所放出的总能量(即生成物中的键能总和)的差就是此反应的反应热。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)键长是成键两原子半径的和。()(2)C=C键的键能等于CC键的键能的2倍。()(3)键长短，键能就一定大，分子就一定稳定。()(4)因为OH键的键能小于HF键的键能，所以O2、F2与H2反应的能力依次减弱。()答案：(1)(2)(3)(4)2实验测得四种结构相似的单质分子的键长、键能的数据如下：AABBCCDD键长/1010 ma074c198键能/kJmol1193b151d已知D2分子的稳定性大于A2，则a_(填“”或“3NH键键能的含义是()A由N和H形成1 mol
14、NH3所放出的能量B把1 mol NH3中的共价键全部拆开所吸收的能量C拆开约6.021023个NH键所吸收的能量D形成1个NH键所放出的能量解析：选C。NH键的键能指形成1 mol NH键放出的能量或拆开1 mol NH键吸收的能量，不是指形成1个NH键释放的能量。1 mol NH3分子中含有3 mol NH键，拆开1 mol NH3或形成1 mol NH3吸收或放出的能量应是NH键键能的3倍。4已知某些共价键的键能(kJmol1)如下表所示：键HHBrBrIIClClHClHIHBr键能436193151243431298366(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出能量_k
15、J。(2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2(g)分别反应，放出热量由多到少的顺序是_(填字母)。ACl2Br2I2 BI2Br2Cl2预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热_(填“多”或“少”)。解析：由题中数据和由键能求反应热公式可知：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H436 kJmol1243 kJmol12431 kJmol1183 kJmol1，H2(g)Br2(g)=2HBr(g)H436 kJmol1193 kJmol12366 kJmol1103 kJmol1，H2(g)I2(g)=2HI(g)H436 kJmol1151 kJm
16、ol12298 kJmol19 kJmol1。答案：(1)183(2)A多1对物质性质的影响2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。如原子半径：FClBrI，则共价键的牢固程度：HFHClHBrHI，稳定性：HFHClHBrHI。如共用电子对数：NNClCl，则共价键的牢固程度：NN ClCl。(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。3共价键的键能与化学反应热(1)化学反应的实质：化学反
17、应的实质就是反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。(2)化学反应过程有能量变化：反应物和生成物中化学键的强弱决定着化学反应过程中的能量变化。(3)放热反应和吸热反应放热反应：旧键断裂吸收的总能量小于新键形成放出的总能量。吸热反应：旧键断裂吸收的总能量大于新键形成放出的总能量。(4)反应热(H)与键能的关系H反应物的键能总和生成物的键能总和。注意：H0时，为放热反应；H0时，为吸热反应。由实验测得不同物质中OO键的键长和键能数据如下表。其中X、Y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为WZYX。该规律性是()OO键数据OOO2O键长/1012 m149128121112键
18、能/kJmol1XYZ494W628A电子数越多，键能越大B键长越长，键能越小C成键所用的电子数越少，键能越大D成键时电子对越偏移，键能越大解析电子数由多到少的顺序为OOO2O，而键能由大到小顺序为WZYX，A错误；对于这些微粒在成键时所用的电子数情况，题中无信息，C错误；这些微粒都是O原子成键，无偏移，D错误。答案B(1)关于键长、键能和键角，下列说法中不正确的是_。A化学键的键能通常为正值B键长的长短与成键原子的半径和成键数目有关C键能越大，键长越长，共价化合物越稳定(2)NN键的键能是946 kJ/mol，NN键的键能为193 kJ/mol，经过计算后可知N2中_键比_键稳定。(填“”或
19、“”)解析：(1)键能通常取正值，A正确；键长的长短与成键原子的半径有关，如Cl原子半径小于I原子半径，故ClCl键的键长小于II键的键长，此外，键长还和成键数目有关，如乙烯分子中C= C 键的键长比乙炔分子中CC键的键长要长，B正确；键能越大，键长越短，共价键越强，共价化合物越稳定，C错误。(2)NN键中含有1个键和2个键，键的键能E3765 kJ/mol。因为NN键中键的键能比键的键能大，所以N2中键比键稳定。答案：(1)C(2)键能和键长1(双选)下列说法正确的是()A分子的结构是由键角决定的B共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定CCF4、CCl4、CBr4、CI4中C
20、X(XF、Cl、Br、I)键的键长、键角均相等DH2O分子中两个OH键的键角为104.5解析：选BD。分子的结构是由键角、键长共同决定的，A项错误；由于F、Cl、Br、I的原子半径不同，故CX(XF、Cl、Br、I)键的键长不相等，C项错误；H2O分子中两个OH键的键角为104.5，D项正确。2下列事实不能用键能的大小来解释的是()A氮元素的电负性较大，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DHF比H2O稳定解析：选B。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，没有化学键；卤
21、族元素从F到I，原子半径逐渐增大，其氢化物中化学键的键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以稳定性：HFHClHBrHI；由于HF键的键能大于HO键，所以稳定性：HFH2O。3下列说法不正确的是()A键能越大，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键角是描述分子立体结构的重要参数，其大小与键长、键能的大小无关D键能、键长只能定性分析化学键的强弱解析：选D。A项正确，键能用于衡量共价键的强弱；B项正确，键长基本含义就是两成键原子的核间距；C项正确，键角决定立体空间结构，键长、键能决定共价键的强弱；D项错误，键能、键长这两个物理量的引入就是为了定量衡量共价键
22、的强弱。键能与反应热4白磷与氧气可发生反应P45O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为PP a kJmol1、PO b kJmol1、P=O c kJmol1、O=O d kJmol1。根据如图所示的分子结构和有关数据估算该反应的H，其中正确的是()A(6a5d4c12b) kJmol1B(4c12b6a5d) kJmol1C(4c12b4a5d) kJmol1D(4a5d4c12b) kJmol1解析：选A。根据H反应物键能总和生成物键能总和计算。从图中可以看出1个白磷分子中有6个PP键，所以1 mol P4中共价键断裂要吸收6a kJ的能量，1 mol氧气分子中共价键断裂
23、要吸收d kJ的能量；1个P4O10中有4个P=O键和12个PO键，所以生成1 mol P4O10需放出(4c12b) kJ的能量，所以该化学反应的反应热为(6a5d4c12b) kJmol1。5F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g)H313 kJmol1，FF键的键能为159 kJmol1，ClCl键的键能为242 kJmol1，则ClF3中ClF键的平均键能为_kJmol1。解析：设ClF键的平均键能为x。根据反应的焓变反应物的键能总和生成物的键能总和可知，Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g)的H242 k
24、Jmol1159 kJmol136x313 kJmol1，则x172 kJmol1。答案：172原子晶体1概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。2原子晶体中共价键的键能大，所以原子晶体一般具有很高的熔、沸点和很大的硬度。3对于结构相似的原子晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高，如金刚石(C)、晶体硅(Si)、碳化硅(SiC)三种原子晶体中，由于碳原子的半径比硅原子小，使键长：CCCSiCSiSiSi，所以三种晶体的熔点由高到低的顺序是金刚石碳化硅晶体硅。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)由原子直接构成的晶体一定是原子晶体。()(2)
25、具有共价键的晶体叫做原子晶体。()(3)原子晶体在固态或熔化时都不导电。()(4)原子晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时不与其他物质反应。()(5)SO2与SiO2的化学键类型相同，晶体类型也相同。()(6)1 mol 晶体硅中含 4 mol SiSi键。()(7)60 g SiO2 晶体中含4 mol SiO键。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2金刚石是典型的原子晶体，下列关于金刚石的说法中错误的是()A晶体中不存在独立的分子B碳原子间以共价键相结合C是自然界中硬度最大的物质D化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应解析：选D。在金刚石中，碳原子之间以共价键结合
26、形成空间立体网状结构，不存在具有固定组成的分子；由于碳的原子半径比较小，碳与碳之间的共价键键能很高，所以金刚石的硬度很高，故A、B、C选项正确。但是由于金刚石是碳的单质，在高温下可以在空气或氧气中燃烧生成CO2，故D选项错误。3单质硼有无定形和晶体两种，参照下表数据填空：金刚石晶体硅晶体硼熔点(K)3 8231 6832 573沸点(K)5 1002 6282 823摩氏硬度107095(1)晶体硼属于_晶体，理由是_。(2)请比较三者熔点高低的顺序，由此说明C、Si、B非金属性强弱的关系：_。解析：(1)由所给数据，可知晶体硼的熔、沸点很高，硬度很大，比较其熔、沸点和硬度均介于金刚石和晶体硅
27、之间，而金刚石和晶体硅都是原子晶体，故晶体硼也是原子晶体。(2)原子晶体的熔、沸点与共价键的键能有关，而键能大小与原子的非金属性有关，非金属性越强，形成的共价键的键能越大，破坏它需要的能量越高，则熔、沸点越高，故非金属性CBSi。答案：(1)原子晶体硼的熔、沸点和硬度均介于金刚石和晶体硅两种原子晶体之间，故晶体硼是原子晶体(2)CBSi1常见的原子晶体(1)物质类别(2)金刚石的结构特点金刚石的晶体结构模型在晶体中每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体。晶体中 CCC夹角为1095。最小环上有6个碳原子。晶体中碳原子个数与CC键数之比为1(4)12。(3)二氧化硅
28、的结构特点二氧化硅的晶体结构模型每个硅原子以4个共价单键与4个氧原子结合，每个氧原子与2个硅原子结合，向空间扩展，构成空间网状结构，硅、氧原子个数比为12。晶体中最小的环为6个硅原子、6个氧原子组成的12元环。2原子晶体的物理特性(1)熔点很高。原子晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要克服共价键，需要很多能量。因此，原子晶体一般都具有很高的熔点。如金刚石的熔点大于3 550 。(2)硬度很大。如金刚石是天然存在的最硬的物质。(3)一般不导电，但晶体硅是半导体。(4)难溶于一些常见的溶剂。3解原子晶体类题的注意事项(1)原子晶体中不存在分子，晶体中所有原子全部参与形成共价键，故原
29、子晶体中一定存在共价键。但含有共价键的晶体却不一定是原子晶体，只有原子间的共价键形成空间立体网状结构时才形成原子晶体。(2)原子晶体的晶胞中，原子间为空间的立体网状结构，晶体中不存在单个分子，原子晶体的化学式仅表示物质中的原子个数关系，不是分子式。(3)原子晶体中的共价键具有饱和性和方向性，原子间不是紧密堆积原则，而是较松散排列的结构。(1)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1095，所以金刚石和CH4的晶体类型相同B金刚石的熔点高与CC键的键能无关C金刚石中碳原子个数与CC键键数之比为12D金刚石的
30、熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却(2)已知晶体硼的结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示)，该结构单元中有20个正三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角上各有一个硼原子。通过观察图形及推算，得出此结构单元是由_个硼原子构成的，其中BB键的键角为_，该结构单元共含有_个BB键。解析(1)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，故金刚石的熔点很高。选项C，金刚石中每个C都参与了4个CC 键的形成，而每个C对每条键的贡献只有一半，故碳原子个数与CC键键数之比为(4)412。选项D，金刚石的
31、熔点高，但在打孔过程中会产生很高的温度，如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化。(2)从题图可得出，每个顶角上的硼原子均被5个正三角形所共有，故分摊到每个正三角形的硼原子为个，每个正三角形含有3个硼原子，每个结构单元含硼原子数为20312，而每个BB键被2个正三角形所共有，故每个结构单元含BB键的个数为20330。答案(1)C(2)126030金刚石与金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答：(1)金刚砂属于_晶体，金刚砂的熔点比金刚石的熔点_。(2)金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合_个碳原子，其中键角是_。(3)金刚砂的结构中含有共
32、价键形成的原子环，其中最小的环上有_个硅原子。解析：由于金刚砂是空间网状结构，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合，故金刚砂是原子晶体；硅原子半径比碳原子大，故金刚砂熔点低；硅和碳电子层结构、成键方式相同，硅原子周围有4个碳原子，键角为1095；组成的最小六元环中，有3个碳原子，3个硅原子。答案：(1)原子低(2)41095(3)3原子晶体有关概念的理解及应用1下列关于原子晶体的说法不正确的是()A原子晶体中的成键微粒是原子B原子晶体中原子之间全部以共价键结合C原子晶体均是化合物D原子晶体的熔、沸点都比较高解析：选C。原子晶体可能是单质，如金刚石、晶体硅，也可能是化合物，如二氧化硅、碳化硅等。2
33、(双选)美国科学杂志曾报道：在40 GPa的高压下，用激光加热到1 800 K，人们成功制得了原子晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是()A该原子晶体中含有C=O极性键B该原子晶体易汽化，可用作制冷材料C该原子晶体有很高的熔、沸点D该原子晶体的硬度大，可用作耐磨材料解析：选AB。CO2由固态时形成的分子晶体变为原子晶体，其成键情况也发生了变化，由原来的C=O键变为CO键，A项错误。由于晶体类型及分子结构发生变化，物质的熔、沸点等性质也发生了变化。CO2原子晶体具有高硬度、高熔沸点等性质，C、D项正确，B项错误。金刚石3金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的具有空间网
34、状结构的原子晶体。在立方体中，若一碳原子位于立方体中心，则与它直接相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶角上(如图中的小立方体)。请问，图中与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子数为多少，它们分别位于大立方体的什么位置()A12，大立方体的12条棱的中点B8，大立方体的8个顶角C6，大立方体的6个面的中心D14，大立方体的8个顶角和6个面的中心解析：选A。与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子分别位于大立方体的12条棱的中点，共12个(如图所示)。4如图甲为金刚石的立体结构图，从其空间网状结构中截取出一个立方体就是金刚石的晶胞(图乙)，该晶胞为面心立方结构，碳原子位于立方体的八个
35、顶点、六个面心以及晶胞内部还有四个碳原子。图丙为一个碳原子与周围碳原子的成键情况。请分析晶胞中碳原子数以及最小环中碳原子数与碳碳键数的比例关系。答案：由均摊法可求出该晶胞中实际含有的碳原子数为8648。由图还可看出，在金刚石晶体中每个C原子与4个C原子紧邻成键，由5个C原子形成正四面体结构单元，CC键的夹角为1095。晶体中的最小环为六元环，为空间六边形，每个C原子被12个六元环共有。晶体中每个碳原子参与了4个CC键的形成，而每个 CC 键为两个碳原子共有，故C原子数与CC 键数之比为12。重难易错提炼1键的特征是轴对称，键的强度较大；键的特征为镜面对称，不如键牢固，比较容易断裂。2键长越短，
36、键能越大，共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定；键角是描述分子立体结构的重要参数，共价键具有方向性。3金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅等原子晶体中的成键数目(1)金刚石(或晶体硅)中，1 mol C(或Si)形成2 mol CC(或SiSi)键。(2)SiC晶体中，1 mol C或1 mol Si均形成4 mol CSi 键。(3)1 mol SiO2晶体中，共有4 mol SiO键。4金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅中最小环上的原子数(1)金刚石、晶体硅、SiC晶体中最小环上的原子数分别为6个C、6个Si、3个Si和3个C。(2)SiO2晶体中最小环上有12个原子(6个Si和6个O)。5金
37、刚石、晶体硅的一个晶胞中，分别含有碳原子数为8、硅原子数为8。课后达标检测一、单项选择题(每小题只有一个选项符合题意)1下列既有离子键又有共价键的化合物是()ANa2OBNaOHCCaBr2 DHF解析：选B。典型的非金属元素O与H之间形成的是共价键，Na与OH之间形成的是离子键。2下列物质的分子中既有键又有键的是()HBrH2ON2H2O2CH3COOCH3HCNA BC D答案：D3COCl2分子的结构式为，COCl2分子内含有()A4个键 B2个键、2个键C2个键、1个键 D3个键、1个键解析：选D。C和Cl之间为键，C和O之间为一个键、一个键。4已知N2(g)O2(g)=2NO(g)为
38、吸热反应，H180 kJmol1，其中NN键、O O键的键能分别为946 kJmol1、498 kJmol1，则NO键的键能为()A1 264 kJmol1 B632 kJmol1C316 kJmol1 D1 624 kJmol1解析：选B。180 kJmol1946 kJmol1498 kJmol12ENO，所以ENO632 kJmol1。5在下列化学反应中，反应时不形成配位键的是()HOH=H2O2H2O22H2OHClNH3=NH4ClBaCl2(NH4)2SO4=BaSO42NH4ClFeCu2=CuFe2NaNH2H2O=NaOHNH3A BC D解析：选A。由结构可知：中各物质均不
39、含有配位键，虽然NH中含有配位键，但在反应过程中该离子没有发生变化，故也没有形成新的配位键。只有中由于生成铵离子而形成配位键。6据报道：用激光可将置于铁室中的石墨靶上的碳原子“炸松”，再用一个射频电火花喷射出氮气，可使碳、氮原子结合成碳氮化合物的薄膜，该碳氮化合物的硬度比金刚石还大，则下列分析正确的是()A该碳氮化合物呈片层状结构B该碳氮化合物呈立体网状结构C该碳氮化合物中CN键键长比金刚石的CC键键长长D相邻主族非金属元素形成的化合物的硬度比单质小解析：选B。由题意知，该碳氮化合物的硬度比金刚石还大，说明该碳氮化合物为原子晶体，因此是立体网状结构；与金刚石相比，C原子半径大于N原子半径，所以
40、CN键键长小于CC键键长。7X、Y两元素的原子，当它们分别获得两个电子，形成稀有气体元素原子的电子层结构时，X放出的能量大于Y放出的能量；Z、W两元素的原子，当它们分别失去一个电子形成稀有气体元素原子的电子层结构时，W吸收的能量大于Z吸收的能量，则X、Y和Z、W分别形成的化合物中，最不可能是共价化合物的是()AZ2X BZ2YCW2X DW2Y解析：选A。X比Y易得电子，Z比W易失电子，故X、Z的电负性相差最大，最不可能形成共价化合物。二、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)8下列有关键与键的说法错误的是()A含有键的分子在反应时，键是化学反应的积极参与者B当原子形成分子时，首先形成
41、键，可能形成键C有些原子在与其他原子形成分子时只能形成键，不能形成键D在分子中，化学键可能只有键而没有键解析：选D。由于键的强度一般小于键的强度，所以反应时键比键易断裂，A项正确；分子的形成是为了使其能量降低，首先形成键，再根据成键原子的核外电子排布判断是否有键形成，B项正确；H原子形成分子时，只能形成键，不能形成键，C项正确；原子跟其他原子首先形成键，故分子中不可能只有键而没有键。9.碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图所示，下列有关该物质的说法正确的是()A分子式为C3H2O3B分子中含8个键C分子中只有极性键D8.6 g该物质完全燃烧得到6.72 L CO2解析：选
42、AB。此有机物中含有3个C、3个O和2个H，故分子式为C3H2O3，故A正确；此分子中存在4个CO 键、1个C=O键，还存在2个CH键，1个C=C键，总共8个键，故B正确；此有机物中存在C=C键，属于非极性共价键，故C错误；8.6 g该有机物的物质的量为0.1 mol，由于未指明标准状况，故生成的二氧化碳的体积不一定是6.72 L，故D错误。10防晒霜之所以能有效地减轻紫外线对人体的伤害，是因为它所含的有效成分的分子中含有键，这些有效成分的分子中的电子可在吸收紫外线后被激发，从而阻挡部分紫外线对皮肤的伤害。下列物质中没有防晒效果的是()解析：选D。键只存在于不饱和键中，选项A、B、C中均含有不
43、饱和键，有键，而选项D中无不饱和键，不含有键，因而酒精没有防晒效果。11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。下列关于氮化碳晶体的说法正确的是()AC3N4晶体中微粒间通过共价键结合BC3N4晶体中，CN键的键长比金刚石中CC键的键长要长CC3N4晶体中每个C原子连接4个N原子，而每个N原子连接3个C原子D由化学式可知，C3N4晶体中碳元素显4价，氮元素显3 价解析：选AC。根据C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度可推知C3N4与金刚石一样都是原子晶体，原子间以共价键相结合。由于N原子的半径比C原子的半径小，所以CN键的键长比CC键短，从而导致CN键的键能比CC
44、键大，所以C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度。题中说明C3N4晶体中原子间均以单键结合，则可推知晶体中碳原子形成4个共价键，氮原子形成3个共价键，即每个碳原子与4个氮原子成键，每个氮原子与3个碳原子成键。由于氮元素的电负性比碳元素的电负性大，所以碳显4价，氮显3 价。三、非选择题12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/ (kJmol1)356413336226318452(1)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_。(2)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是_。答案：(1)CC键
45、和CH键的键能较大，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(2)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13长期以来人们一直认为氟的含氧酸不存在。但是在1971年斯图杰尔和阿佩里曼(美)成功地合成了次氟酸后，这种论点被剧烈地动摇了。他们是在0 以下将氟化物从细冰末的上面通过，得到毫克量的次氟酸。(1)以下两种结构式，能正确表示次氟酸结构的是_，理由是_。AHOF BHFO(2)次氟酸中氧元素的化合价为_，次氟酸的电子式为_，次氟酸分子中共价键的键角_(填“”
46、或“”)180。(3)次氟酸刹那间能被热水所分解，生成一种常见的物质M，该物质既表现出氧化性(对于碘化钠)，又表现出还原性(对于高锰酸钾)，则M的化学式为_，写出次氟酸与热水反应的化学方程式：_。(4)写出能够加快M分解的一种催化剂：_(写化学式)。解析：(1)H原子和F原子最外层都有一个未成对电子，而O原子最外层有两个未成对电子，形成化学键时，氧原子只能在中间，故结构式为HOF。(2)次氟酸分子中共价键的键角应类似于H2O分子中的共价键的键角，小于180。(3)HOFHOH反应过程中次氟酸分子中的OF键断裂，水分子中OH键断裂，容易分析出反应过程中有H2O2生成。答案：(1)AA中O和F原子
47、的最外层电子数等于8，较稳定，B中O和F原子的最外层电子数不等于8，不稳定(2)0H (3)H2O2HOFH2O(热)=H2O2HF(4)MnO214通常人们把形成1 mol某化学键所释放的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以用于衡量化学键的强弱，也可以用于估算化学反应的反应热(H)，化学反应的H等于反应中断裂的旧化学键的键能之和与反应中形成的新化学键的键能之和的差。请根据下表中的数据回答下列问题： 化学键SiOSiClHHHClSiSiSiC键能/ (kJ/mol)460360436431176347(1)比较下列两组物质的熔点高低：SiC_Si；SiCl4_SiO2。(填“”或“”)(2
48、)如图所示，立方体中心的“”表示硅晶体中的一个原子，请在立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的硅原子。(3)工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)2H2(g)Si(s)4HCl(g)。该反应的反应热H_kJ/mol。解析：(1)SiC和Si均为原子晶体，熔、沸点高低由共价键的键能大小决定，由于E(SiC)E(SiSi)，故破坏SiC键比破坏SiSi键所需能量高，故SiC熔点高于Si。SiCl4为分子晶体，SiO2为原子晶体，故SiO2熔点高于SiCl4。(2)晶体硅的结构与金刚石相似，5个原子构成正四面体结构，其中1个位于正四面体体心。(3)H4360 kJ/mol2436 kJ/mol
49、2176 kJ/mol4431 kJ/mol236 kJ/mol。答案：(1)(2)如图所示或(3)23615氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如图所示：请回答下列问题：(1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是_、_。(2)基态B原子的电子排布式为_；B和N相比，电负性较大的是_，BN中B元素的化合价为_。(3)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键类型为_。(4)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石(晶胞如图)相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm。立方氮化
50、硼晶胞中含有_个氮原子、_个硼原子，立方氮化硼的密度是_gcm3(只要求列算式，不必计算出数值。阿伏加德罗常数为NA)。解析：(1)由B2O3CaF2H2SO4(已知反应物)BF3(已知产物)，再根据原子守恒，即可写出该反应方程式。(4)由题图可知，每个晶胞中C原子数：顶角：81，面心：63，体内：4；共8个C原子。所以推出与之相似的BN晶胞中，应含有4个N原子、4个B原子。1 mol BN为25 g，1个BN晶胞中含4个BN，361.5 pm361.51010 cm， gcm3。答案：(1)B2O33CaF23H2SO42BF33CaSO43H2OB2O32NH32BN3H2O(2)1s22s22p1N3(3)共价键(或极性共价键)(4)44
