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2019-2020年高中化學 《共價鍵 原子晶體》教案1 蘇教版選修3 〖教學目標〗 1．認識共價鍵的本質和特性，了解共價鍵的飽和性與方向性 2．了解共價鍵的類型 3．用電子式法表示共價鍵的形成過程 4．認識影響共價鍵鍵能的主要因素，分析化學鍵的極性強弱，把握鍵能與化學反應熱之間的內在聯(lián)系 5．深化對原子晶體的認識 〖課時安排〗4課時 第一、二課時 〖教學內容〗共價鍵的形成、共價鍵的類型 【板書】3－3－1共價鍵的形成 一、定義：原子間通過共用電子對所形成的化學鍵叫共價鍵。 【設疑】通過共價鍵的概念我們可以了解形成共價鍵的粒子是什么呢？為什么要形成共價鍵？什么元素之間形成共價鍵？ 【思考后得出】成鍵的微粒是原子；成鍵原子必須有未成對電子，成鍵后達到穩(wěn)定結構。一般非金屬元素的原子之間可形成共價鍵。 【板書】1、成鍵微粒：原子。 2、成鍵原因：原子有未成對電子 3、成鍵性質：共用電子對（或電子云重疊） 4、成鍵元素：一般非金屬元素（△x＜1.7） 只含有共價鍵的化合物稱為共價化合物。 【設疑】哪些物質中存在共價鍵？ 【板書】二、存在共價鍵的物質（注：書寫電子式） （1）非金屬單質（除稀有氣體外）。如：H2、Cl2、O2、N2等 （2）共價化合物。如HCl、H2S、NH3、CH4、CO2 （3）某些離子化合物。如NaOH、Ba(OH)2、Na2O2、NH4Cl 【過渡】在前一節(jié)，我們學習過用電子式表示離子鍵的形成過程，那么共價鍵的形成過程如何呢？ 【板書】三、用電子式表示共價分子的形成過程。 【練習】用電子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成過程。 【設問】兩個氫原子之間一定能形成穩(wěn)定的共價鍵嗎？ 【自學】p.39 【總結】只有兩個自旋方向相反的未成對電子才能形成穩(wěn)定的共價鍵。 【設問】為什么沒有He2、H3、H2Cl、Cl3分子 【閱讀】p.40 【板書】四、共價鍵的特點 1．具有飽和性：形成的共價鍵數(shù) = 未成對電子數(shù) 【講解】用電子云描述氫分子的形成 電子云在兩個原子核間重疊，意味著電子出現(xiàn)在核間的概率大，電子帶負電，因而可以形象地說：“核間電子好比在核間架起一座帶負電荷的橋梁，把帶正荷的兩個原子核‘黏結’在一起了”。 H2里的共價鍵稱為δ鍵。其特征是：以成鍵兩原子核連線為軸，成軸對稱。兩個s電子重疊形成的δ鍵稱為“s－sδ鍵”，由于球形對稱，故其沒有方向性。 由于HCl、Cl2里的共價鍵的電子云成軸對稱，因而都是δ鍵。分別稱為“s－pδ鍵”和“p－pδ鍵”，由于其在電子云的伸展方向上成鍵，故其具有方向性。 兩個p電子除了“頭碰頭”重疊形成δ鍵外，還可以“肩并肩”重疊形成π鍵。 其特征是：電子云有兩塊組成，分別位于兩原子核構成平面的兩側，成鏡像對稱。 【板書】3－3－2共價鍵的類型 一、按成鍵方式分類 δ鍵 π鍵 重疊方式 頭碰頭 肩并肩 電子云形狀 軸對稱 鏡像對稱 種類 S-Sδ鍵、S-Pδ鍵P-Pδ鍵 P-Pπ鍵 牢固程度 σ鍵強度大，不容易斷裂 π鍵強度較小，容易斷裂 成鍵判斷規(guī)律 共價單鍵是σ鍵,共價雙鍵中一個是σ鍵,另一個是π鍵,共價三鍵中一個是σ鍵,另兩個為π鍵 N N πy σ πy x z z x z z y y x 【學生活動】p.41“交流與討論” πy πz 【思考】乙烷、乙烯、乙炔分子中的共價鍵分別是由幾個σ鍵和幾個π鍵組成。P.42“問題解決” 【板書】二、按鍵的極性分類 非極性鍵 極性鍵 共用電子對是否偏移 不偏移 偏移 判斷依據(jù) 同種元素原子之間 不同種元素原子之間 在極性共價鍵中，成鍵原子吸引電子能力的差別越大，即電負性相差越大，共用電子對的偏移程度越大，共價鍵的極性越強。 【學生活動】p.43“交流與討論”，閱讀p.44內容。 【板書】三、一種特殊的共價鍵――配位鍵 （1）定義： 由一個原子單方面提供一對電子與另一個接受電子的原子共用而形成共價鍵。 （2）配位鍵的成鍵要求 一個原子提供孤對電子，另一個原子有空軌道，兩者形成配位鍵 （2）配位鍵的存在：NH4+、H3O+、AlCl3 〖習題研究〗 1．結合Cl2的形成，說明共價鍵的形成條件，以及共價鍵為什么具有方向性和飽和性？ 2．試分析右圖分子中共價鍵的類型 第三課時 〖學習內容〗共價鍵的鍵能與化學反應熱 【板書】3-3-3共價鍵的鍵能與化學反應熱 一、共價鍵鍵參數(shù) 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原子的過程所吸收的能量，稱為AB鍵共價鍵的鍵能。單位：kＪ／mol 【設問】鍵能大小與共價鍵的強度有什么關系？ 【回答】鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定，越不易斷裂。 【設問】H－H的鍵能為436 kJ/mol所表示的意義是什么？ 2．鍵長：成鍵原子核間的平均間距 【學生活動】參看p.45 表3-5 共價鍵鍵長與鍵能的關系？ 【板書】鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定，越不易斷裂。 3．鍵角：多原子分子中的兩個共價鍵之間的夾角。 例如：CO2 結構為Ｏ＝Ｃ＝Ｏ，鍵角為180，為直線形分子。 　 H2O　鍵角104.5Ｖ形 CH4　鍵角10928′正四面體 【小結】鍵能、鍵長、鍵角是共價鍵的三個參數(shù) 鍵能、鍵長決定了共價鍵的穩(wěn)定性；鍵角決定了分子的空間構型，可幫助我們認識分子的形狀和判斷分子的極性。 二、利用鍵能計算化學反應中的ΔH 【設問】化學反應的實質是什么？ 【講解】反應熱應該為斷開舊化學鍵（拆開反應物→原子）所需要吸收的能量與形成新化學鍵（原子重新組合成反應生成物）所放出能量的差值。舊鍵斷裂所吸收的總能量大于新鍵形成所放出的總能量，反應為吸熱反應，反之為放熱反應。 【舉例】Cl2+H2=2HCl的能量變化，N2＋O2=2NO的能量變化 【講解】由于反應后放出的熱量使反應本身的能量降低，故規(guī)定△H為“—”，則由鍵能求反應熱的公式為△H =反應物的鍵能總和—生成物的鍵能總和。 【板書】△H =反應物的鍵能總和—生成物的鍵能總和。 【提醒】反應熱△H =生成物的總能量—反應物的總能量。（正好與上面相反） 【講解】反應物和生成物的化學鍵的強弱決定著化學反應過程中的能量變化。 【習題】教材P46“問題解決” 第三課時 〖學習內容〗原子晶體 這節(jié)課我們學習金剛石、水晶、晶體硅、石墨等一些物質所屬晶體類型和性質。 【設疑】金剛石是我們所熟悉的單質，它有什么用途？它屬于哪種晶體呢？ 【展示】展示金剛石晶體結構模型。 【講述】金剛石中每個碳原子與周圍四個碳原子通過四個共價鍵形成 正四面體型的結構，伸展成空間網(wǎng)狀結構、因此金剛石中只有通過共 價鍵彼此連接的碳原子而沒有獨立存在的單個的分子，這又是一種類 型的晶體——原子晶體。 【板書】3-3-3原子晶體 1、定義：相鄰原子間以共價鍵相結合而形成的空間網(wǎng)狀結構的晶體。 2、構成粒子：原子 3、粒子間作用：共價鍵 【討論】甲烷是正四面體結構，金剛石晶體結構中也存在著正四面體，能說甲烷與金剛石的晶體類型是一樣的嗎？ 【板書】4、物理性質 【提問】同學們能否描述金剛石的物理性質？ 【講述】金剛石是天然存在的最硬的物質，熔點（＞3550℃）、沸點（4827℃）很高，這是原子晶體的共同特點。經(jīng)實驗測定，注：原子晶體的熔點通常均在1000℃以上，但是熔點在1000℃以上的晶體不一定是原子晶體，也可能是離子晶體。 【板書】（1）熔沸點很高，硬度很大 【提問】試從結構角度分析原子晶體熔沸點很高的原因。（原子晶體中，構成晶體的粒子是原子，原子之間以較強的共價鍵結合，而且形成空間網(wǎng)狀結構，要破壞它需要很大能量） 【板書】（2）難溶于一般的溶劑 （3）大部分不導電（晶體硅是半導體材料） 【學生活動】p.47“問題解決” 【板書】4．影響原子晶體熔沸點、硬度的主要因素 結構相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔、沸點越高，硬度越大。 【板書】5、常見的原子晶體：金剛石、SiO2晶體、晶體硅、SiC晶體等。 （1）金剛石： ①每個碳原子與 個碳原子相連；鍵角為 ，最小碳環(huán)狀為 元環(huán)。 ②晶體中碳原子與C-C鍵數(shù)目比 。 （2）二氧化硅 【講述】石英與金剛石、晶體硅一樣，也具有空間網(wǎng)狀結構。 【展示】展示二氧化硅晶體結構模型。 ①構成二氧化硅晶體的微粒是 ②每個Si原子與 個O原子以共價鍵相結合，每個O原子與 個Si原子以共價鍵相結合。 ③晶體中Si原子與O原子個數(shù)比為 。 所以二氧化硅的化學式為 ，但不能叫分子式。 ④晶體中Si原子與Si-O鍵數(shù)目之比為 ，即1molSiO2晶體中有 mol共價鍵。 ⑤晶體中最小的環(huán)有 個原子。 【板書】6、石墨晶體（混合型晶體） 【展示】⑴石墨的立體結構模型 ⑵平面結構掛圖 【講述】通過觀察，我們可知金剛石為空間四面體的網(wǎng)狀結構，而石墨是層狀結構，請同學們分析： a、同一平面內碳原子之間存在很強的共價鍵，故熔沸點很高。 b、層與層之間是范德華力結合，容易滑動，所以石墨很軟。 【板書】⑴同層間每個碳原子與______碳原子以______結合，鍵角_______。 ⑵最小環(huán)上有______個碳原子，平均每個正六邊形占有C原子數(shù)為____個，占有的碳碳鍵數(shù)為____個。 ⑶碳原子數(shù)與形成的化學鍵數(shù)之比為_____。 【板書】7、三種化學鍵的比較 化學鍵 成鍵本質 鍵的方向性和飽和性 影響鍵強弱的因素 金屬鍵 金屬陽離子和自由電子靜電作用 無 原子半徑和價電子數(shù) 離子鍵 陰陽離子間的靜電作用 無 離子半徑和離子電荷 共價鍵 共用電子對 有 鍵長 〖習題研究〗 氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點高、化學性質穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1300℃反應獲得。 (1)氮化硅晶體屬于______________晶體。 (2)已知氮化硅的晶體結構中，原子間都以單鍵相連，且N原子和N原子，Si原子與Si原子不直接相連，同時每個原子都滿足8電子穩(wěn)定結構，請寫出氮化硅的化學式_______. (3)現(xiàn)用四氯化硅和氮氣在氫氣氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應，可得到較高純度的氮化硅。反應的化學方程式為_________________.