从微观多样性讲义.docx
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从微观多样性讲义
第三单元 从微观结构看物质的多样性
第1课时 同素异形现象与同分异构现象
【目标导航】
1.以碳元素的几种单质为例，认识同素异形现象。
2.以正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚为例，认识有机物的同分异构现象。
3.以同素异形现象和同分异构现象为例，认识物质的多样性与微观结构的关系，学会同素异形体、同分异构体的判断方法。
【自主学习】
一、同素异形现象
1．基本概念
（1）同一种元素形成几种不同单质的现象叫做________________________。
（2）同一元素可形成不同单质，这些单质互称为这种元素的____________。
2．常见的同素异形体
（1）碳元素的同素异形体
单质
结构特征
主要性质
主要用途
金刚石
每个碳原子与相邻的______个碳原子以共价键结合，形成________结构
____色透明，______光泽、硬度____
装饰品，切割玻璃、花岗岩、做勘探钻头等
石墨
______结构，层内碳原子间以________结合成平面六边形，一个个六边形排列成平面网状结构，层间碳原子间存在____________
______色，质地较软，______导电
______等
C60
由____个碳原子形成的封闭笼状分子，形似足球，人们又称它为“足球烯”
（2）氧元素的同素异形体
单质
O2
O3
性质
无色无味气体
______色气体，有鱼腥味，氧化性______
结构
臭氧分子和氧气分子中氧原子的个数和氧原子的成键方式______
相互转化
3O2
2O3
（3）磷元素的同素异形体
单质
白磷
红磷
性质
______固体，有剧毒。
白磷在空气中能____，应保存在______中
____色固体，在空气中能稳定存在，在加热或点燃时也能燃烧
结构
白磷分子和红磷分子中磷原子的个数和磷原子的成键方式______
[议一议]
1.金刚石和石墨都是由碳元素组成的，为何存在物理性质的差异？
2．同素异形体之间物理性质和化学性质是否相同？
同素异形体之间的相互转化是化学变化还是物理变化？
3．12C、14C、C60互为同素异形体吗？
二、同分异构体
1．基本概念
（1）同分异构现象：
________________________________的现象。
（2）同分异构体：
____________________________________________________________互称。
2.几种常见的简单有机物的同分异构体
（1）正丁烷和异丁烷：
分子式均为____________，其结构式分别为_______________________
_________________________________________________。
（2）乙醇和二甲醚：
分子式均为____________，其结构式分别为_________________________
_______________________________________________。
[议一议]
1．对比正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚的结构式，简述同分异构体形成的原因。
2．相对分子质量相等的两种物质是否为同分异构体？
【难点突破】
一、同素异形体判断
1．同素异形体的含义
（1）同素异形体是指单质，不是指同位素和核素，也不是指化合物。
（2）互为同素异形体的不同单质是由同一种元素形成的，构成它们的原子的核电荷数相同，中子数可以相同，也可以不相同。
2．产生同素异形现象的原因
（1）组成分子的原子个数和成键方式不同。
如氧气（O2）和臭氧（O3）。
（2）晶体中原子的排列方式不同。
如金刚石和石墨。
3．同素异形体性质不同的原因
（1）由于分子组成或晶体结构不同，导致它们的性质存在区别，即物理性质差异很大，而化学性质有些相似，但是存在活泼性的差异，有些相差很大。
（2）同素异形体之间的转化属于化学变化，但不是氧化还原反应。
例1
下列各组物质中，属于同素异形体的是（ ）
A．16O和18O
B．红磷、白磷
C．二氧化硫、三氧化硫
D．二氧化碳、干冰
变式训练1 下列叙述中，正确的是（ ）
A．由碳元素的单质组成的物质一定是纯净物
B．金刚石和石墨具有相似的化学性质
C．金刚石转化为石墨，有单质生成，该反应属于氧化还原反应
D．C60是新发现的一种碳的化合物
解题反思 由同一种元素组成的物质可能是纯净物，也可能是混合物；同素异形体间的转化属于化学变化；同素异形体的物理性质不同，化学性质可能相似，也可能不同；同素异形体之间的转化是非氧化还原反应。
二、同分异构体
同位素、同素异形体和同分异构体的比较
同位素
同素异形体
同分异构体
概念
具有相同质子数和不同的中子数的同一元素的原子
由同种元素形成的不同单质
分子式相同，但结构不同的化合物
适用对象
原子
单质
化合物
结构
同
质子数相同
元素种类相同
分子式相同
异
中子数不同，原子种类不同
分子内原子个数不同，或原子结合方式不同
分子内原子的连接方式不同
物理性质
不同
不同
不同
化学性质
基本相同
相似
不一定相似
实例
12C、13C、14C；
1H、2H、3H等
金刚石、石墨、C60；红磷、白磷；O2、O3等
正丁烷、异丁烷等
关键提醒 同分异构体混合或同素异形体混合形成的是混合物；不同同位素原子形成的物质，如果组成和结构相同，属于同一物质，如H2和D2视为同一物质。
例2
下列各组物质中，互为同分异构体的是________，互为同素异形体的是________，互为同位素的是________。
①35Cl和37Cl ②C60和金刚石 ③O3和O2 ④CCl4和CHCl3 ⑤
和
⑥CH3CH2CH3和CH3CH2OH
解题反思 注意理解同分异构体的“同”和“异”。
“同”是指分子式相同；“异”是指结构不同。
变式训练2 下列各组物质中，两者互为同分异构体的是（ ）
①CuSO4·5H2O和CuSO4·3H2O
②NH4CNO与CO（NH2）2
③CH3CH2OH和CH3—O—CH3
④
H2O和
H2O
A．①②③B．②③
C．①③④D．②③④
解题反思 有机物分之间存在同分异构现象，无机物之间、无机物与有机物之间也存在同分异构现象。
【当堂过关】
1．澳大利亚研究人员开发出被称为第五形态的固体碳，这种新的碳结构称作纳米泡沫，它外形类似海绵，密度极小，并且有磁性。
纳米泡沫碳与金刚石的关系是（ ）
A．同一物质B．同分异构体
C．同位素D．同素异形体
2．下列关于同分异构体的说法错误的是（ ）
A．具有相同相对分子质量和不同结构的化合物互称为同分异构体
B.互称为同分异构体的物质一定不是同种物质
C．同分异构体之间物理性质一定不同，化学性质不一定相同
D．同分异构体一定具有相同的相对分子质量
3．重水（D2O）是重要的核工业原料，下列有关说法错误的是（ ）
A．氘（D）原子核外有1个电子
B．1H与D互称同位素
C．H2O与D2O互称同素异形体
D．1H
O与D
O的相对分子质量相同
4．下列各项描述的判断正确的是（ ）
选项
描述
结论
A
由同种元素组成的物质一定是纯净物
正确
B
科学家最近合了一种新的化合物N4
正确
C
红磷转化为白磷是物理变化
错误
D
纳米泡沫碳和金刚石是同素异形体
错误
5．氰酸铵（NH4CNO）与尿素[CO（NH2）2]（ ）
A．都是共价化合物B．都是离子化合物
C．互为同分异构体D．互为同素异形体
6．下列物质中，互为同分异构体的有________。
互为同素异形体的有________。
属于同位素的有________。
属于同一种物质的有________。
①液氯 ②
③白磷 ④氯气
⑤
⑥氯水
⑦
⑧
⑨
Cl ⑩红磷 ⑪
Cl ⑫
第2课时 不同类型的晶体
【目标导航】
1.熟知晶体的类型及其分类依据，学会判断晶体类型的方法。
2.知道晶体类型与物质性质的关系，会比较晶体的熔、沸点。
【自主学习】
一、晶体
[议一议]
晶体的外部特征就是具有规则的几何外形，晶体的宏观外部特征与微观内部结构有什么关系？
二、几种常见的晶体类型
1．离子晶体
概念
离子晶体是由______________________________________
构成粒子
微粒间的作用
物理性质
①熔点____、硬度____
②____时不导电，在____________下或________中能够导电
2.分子晶体
概念
分子晶体是由__________________________________________
构成粒子
微粒间的作用
物理性质
硬度____，熔、沸点____，晶体不导电
3.原子晶体
概念
原子晶体是由__________________________________________
构成粒子
微粒间的作用
物理性质
熔、沸点____，硬度____，一般不导电
[议一议]
1．分析常见的几种晶体模型（氯化钠晶体、干冰晶体、二氧化硅晶体），指出晶体内微粒间的关系？
2．分子晶体、离子晶体和原子晶体中，哪些类型的晶体中不存在单个的分子？
并举例说明其化学式表示什么意义？
3．不同类型晶体之间熔点、硬度大小关系如何？
4．为什么不同类型的晶体熔点、硬度有较大差异？
【难点突破】
一、几种常见晶体比较
晶体类型
离子晶体
原子晶体
分子晶体
金属晶体
构成微粒
阴、阳离子
原子
分子
阳离子和自由电子
微粒间的作用
离子键
共价键
分子间作用力
金属键
物质类别
离子化合物：
强碱、大多数盐、活泼金属氧化物
少数非金属单质：
金刚石、晶体硅；少数非金属化合物：
SiO2、SiC等
某些非金属单质；非金属氢化物；多数非金属氧化物；酸；极少数盐；多数有机物等
金属单质或合金
晶体的
物理特性
熔、沸点
较高
很高
较低
差别大，有高有低
导热性
不良
不良
不良
良好
导电性
固态不导电，熔融或溶于水能导电
一般不导电，个别是半导体
固态和熔融态不导电
良好
硬度
较大
很大
较小
相差幅度大
溶解性
多数易溶于水，难溶于有机溶剂
一般不溶于任何溶剂
相似相溶
难溶（少数与水反应）
例1
下表给出几种物质的熔、沸点：
NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
单质B
熔点/℃
801
710
180
68
2300
沸点/℃
1465
1418
160
57
2500
判断下列有关说法中错误的是（ ）
A．SiCl4是分子晶体
B．单质B可能是原子晶体
C．AlCl3加热能升华
D．NaCl中离子键的强度比MgCl2中的小
方法规律 晶体类型判断方法
（1）根据构成微粒和微粒间相互作用力判断；
（2）根据物质类别判断；（3）根据物理性质判断；（4）记住常见的原子晶体。
变式训练1 下列各晶体中
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