《从微观结构看物质的多样性》教案3.docx

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《从微观结构看物质的多样性》教案3

《从微观结构看物质的多样性》教案

同素异形现象

【教学目标】

以金刚石、石墨等碳的同素异形体为例，认识由于微观结构不同而导致的同素异形现象。

【教学难点】

金刚石、石墨和纳米碳管的结构。

【教学过程】

[你知道吗]研究发现，金刚石、石墨在氧气中完全燃烧均只生成二氧化碳气体，它们在一定条件下能相互转化，说明它们都是碳元素的单质。

金刚石晶体无色透明，有光泽，十分坚硬，可做装饰品，可用于切割玻璃、花岗岩，可做地质和石油勘探的钻头等。

石墨为灰黑色，质地较软，能导电，可做润滑剂剂和电极等。

为什么它们的性质有如此大的区别？

[板书]

一、同素异形现象：

同一种元素能够形成几种不同的单质的现象。

二、同素异形体

1、定义：

同一种元素形成的不同单质。

（1）同种元素；

（2）单质；

实例：

①碳元素的不同单质：

金刚石、石墨、无定形碳、足球烯、纳米碳管等。

[展示]金刚石、石墨、足球烯、纳米碳管的三维空间结构模型。

Ⅰ、金刚石：

构成金刚石的微粒是碳原子，碳原子间以共价键相连，结合成空间网状结构，金刚石的基本结构单元为正四面体，每个碳原子与其余的4个碳原子以共价键相结合。

Ⅱ、石墨：

石墨晶体呈层状结构。

构成石墨的微粒是碳原子，碳原子间以共价键相连，在石墨的每一层内，每个碳原子与其余3个碳原子以共价键相结合，碳原子排列成平面正六边形，无数的平面正六边形成平面网状结构。

石墨的不同层之间，存在着分子间作用力。

[展示]金刚石、石墨的物理性质

物理性质

金刚石

石墨

硬度

很大

很软

熔沸点

很高

很高

导电性

不导电

能导电

Ⅲ、足球烯（C60）：

足球烯的结构是60个碳原子形成的封闭的笼状分子，形似足球，所以，人们称它为足球烯。

Ⅳ：

纳米碳管。

[讲述]根据以上结构的观察和有关内容的学习，可以知道，同素异形体的结构是不同的。

[板书]（3）结构不同。

[设问]钠原子和钠离子都是由同一种元素----钠元素形成的，它们是同素异形体吗？

为什么？

[讲解]不是。

因为钠原子和钠离子是同一元素的不同粒子，不属单质。

[设问]Fe2O3和Fe3O4的组成元素完全相同，它们是同素异形体吗？

为什么？

[讲解]不是。

因为它们是由同种元素组成的化合物，不是单质。

[设问]1H和2H是什么关系？

[讲解]同位素。

[展示]同素异形体与同位素的区别

同素异形体

同位素

定义

同一种元素的不同单质互称同素异形体

同一元素的不同核素（或不同原子）互称同位素

研究对象

单质

核素或原子

举例

金刚石和石墨

1H、2H、3H

[过渡]除了碳元素能形成不同的单质，同素异形体还有许多，比如，氧元素形成的单质氧气和臭氧，磷元素形成的单质白磷和红磷等。

[板书]②氧元素形成的单质-----氧气和臭氧。

Ⅰ、氧气；

Ⅱ、臭氧。

[讲述]氧气和臭氧均由氧元素组成，在分子组成上只不过相差1个O原子，但两者的性质却大相径庭。

[展示]氧气和臭氧的物理性质

O3

O2

色、嗅、态

通常为一有特殊臭味的淡蓝色气体

通常为一无色无气味的气体

溶解度（水中）

大

小

熔点

-251℃

-218℃

沸点

-112.4℃

-183℃

[板书]③磷元素形成的单质――白磷和红磷。

2、同素异形体的物理性质不同，因为它们的结构不同；

同素异形体的化学性质基本相同，因为它们都是由同种元素组成的单质。

3、同素异形体之间可以相互转化。

[小结]

[板书设计]

一、同素异形现象

1、同素异形体：

同一种元素形成的不同单质。

（1）同种元素；

（2）单质；

实例：

①碳元素的不同单质：

金刚石、石墨、无定形碳、足球烯、纳米碳管等。

②氧元素形成的单质-----氧气和臭氧。

③磷元素形成的单质-----白磷和红磷。

2、同素异形体的物理性质不同，因为它们的结构不同；

同素异形体的化学性质基本相同，因为它们都是由同种元素组成的单质。

3、同素异形体之间可以相互转化。

同分异构现象

【教学目标】

1、以同分异构现象为例认识物质的多样性与微观结构有关系。

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、认识物质的结构决定性质、性质体现结构这一观点。

【教学难点】

有机物的同分异构现象。

【教学过程】

[活动与探究]用不同颜色的小球代表碳、氢原子，用塑料棒代表原子间形成的共价键，依据碳、氢原子形成共价键的特征，制作组成为C4H10的有机化合物的分子结构模型。

你可以制作几种不同的分子模型？

[小结]搭配要求：

（1）每个碳原子周围均可形成4个共价键，

（2）每个氢原子周围只可以形成1个共价键（3）碳原子间应该是碳碳单键。

为什么？

[分析]这是为了保证让碳原子和氢原子分别达到最外层8电子和2电子的稳定结构。

[展示]学生搭配出来的2种正确的结构模型。

[设问]这两种结构的异同点？

[小结]分子式相同，但是空间结构不同。

[过渡]这就是我们今天要学习的同分异构现象和同素异形体。

[板书]

一、同分异构现象和同分异构体

1、同分异构现象：

化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。

2、同分异构体：

分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。

[讲解]同分异构现象广泛存在，是有机化合物种类繁多有原因之一。

通过刚才的搭配，我们已经知道，在C4H10的分子中，只含有C、H两种元素，碳原子之间是以碳碳单键连接的，这样的有机化合物被称为烷烃。

又因为C4H10中含有4个碳原子，被称为“丁”，所以，搭配出来的两种结构分别代表的是正丁烷和异丁烷。

[板书]实例1：

丁烷（C4H10）

[练习]1、写出正丁烷和异丁烷的结构式。

[讲解]正丁烷的4个碳原子都在同一条主链上，而异丁烷只有3个碳原子在同一条主链上，另有1个碳原子在支链上。

请问，支链能否连接在主链的最左端或最右端的碳原子上？

[分析]不能。

那样的话，仍然是在同一条主链上，没有支链。

[练习]2、写出正丁烷和异丁烷的结构简式。

[强调]请同学们注意，画在纸平面上或是在黑板上的结构式、结构简式，是不能反映出分子中的原子在空间的伸展方向的。

[展示]正丁烷和异丁烷的物理性质

分子式

物质名称

沸点/℃

状态

C4H10

正丁烷

-0.5

气态

异丁烷

-11.7

气态

[观察与思考]乙醇（沸点为78℃）和二甲醚（沸点为-23℃）互为同分异构体，它们的分子式都是C2H6O。

观察它们的分子结构模型，分析两者间有什么差异。

[讲解]在C2H6O分子中，氧原子可以与碳原子直接相连，也可以与氢原子直接相连，且均以单键相连。

[板书]实例2：

乙醇与甲醚

[练习]写出乙醇与甲醚的结构简式。

CH3-CH2-OHCH3-O-CH3

[板书]

二、同分异构体的物理、化学性质不同

[作业]

[板书设计]

一、同分异构现象和同素异形体

1、同分异构现象：

化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。

2、同分异构体：

分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。

二、同素异形体的物理、化学性质不同

不同类型的晶体

【教学目的】

1、以不同类型的晶体为例认识物质的多样性与微观结构有关；

2、认识物质的结构决定物质的性质，性质的特点体现了结构的特点；

3、培养学生的空间想象力。

【教学重点】

离子晶体、原子晶体、分子晶体。

【教学过程】

[复习提问]在上一个单元，我们学习了化学键的有关知识。

化学键是如何定义和分类的？

[投影]

离子键

化学键

共价键

[练习]下列物质中哪些是离子化合物？

哪些是共价化合物？

KCl、HCl、NaOH、O2、CO2、NH4Cl

[你知道吗？

]在日常生活中我们会遇到许多晶体，如金刚石、雪花、水晶等。

这些晶体在外观上有什么特点？

它们的物理性质（如硬度、导电性等）有什么特点？

[阅读与思考]什么样的物质是晶体？

[板书]

一、晶体：

内部微粒（原子、分子、离子）在空间呈有规则地重复排列的固体。

晶体的特征：

①有规则的几何外形；②具有一定的熔点。

[展示]几种晶体的模型，比较它们的性质。

[投影]

这些晶体的性质各不相同，是结构不同所致。

今天我们就来学习不同类型的晶体。

[过渡]由离子键构成的化合物为离子化合物，常温下大多为晶体，属于离子晶体。

[板书]

二、离子晶体

[观察]NaCl晶体结构模型。

[强调]观察的重点是构成NaCl晶体的粒子及粒子间的排列方式。

[讲解]在NaCl晶体中每个Na+离子同时吸引着6个Cl-，每个Cl-同时也吸引着6个Na+，向空间延伸，形成NaCl晶体。

晶体内无单个的分子，Na+、Cl-离子个数比为1:

1。

[强调指出]NaCl是表示离子晶体中离子个数比的化学式，而不是表示分子组成的分子式。

[板书]1、定义：

离子化合物中的阴、阳离子按一定方式有规则地排列形成的晶体叫做离子晶体。

2、构成离子晶体的粒子：

阴、阳离子。

3、粒子间的作用：

离子键。

[过渡]物质结构决定物质性质，离子晶体具有什么性质呢？

[板书]4、物理性质：

熔点较高、硬度较大。

[提问]NaCl是电解质，在熔融状态或水溶液中能导电，固态时能导电吗？

为什么？

[分析]NaCl虽然由离子构成，但因为离子间存在较强的离子键，离子不能自由移动，所以固态时不能导电。

[反馈练习]

1、下列物质中，属于离子晶体的是__________，含共价键的离子晶体是___________。

KBr、NaOH、HCl、CO2、NH4Cl、I2

[板书]

三、分子晶体

[讲述]CO2常温下为气态，在降温或增大压强时，可成为固态的干冰；水常温下为液体，在降温时可成为固态的冰；食用蔗糖以及I2、H2、H2SO4等都可以晶体形式存在，这些晶体均属于分子晶体。

[观察]干冰晶体结构模型，总结出分子晶体的定义。

[板书]1、定义：

分子之间依靠分子间作用力按一定规则形成的晶体叫分子晶体。

2、构成粒子：

分子。

3、粒子间的作用：

分子间作用力。

[讲述]像干冰一样，其它分子晶体的构成粒子也是分子，所以分子晶体的化学式几乎都是分子式。

[板书]4、物理性质：

熔点较低，硬度较小。

[设疑]金刚石是我们所熟悉的单质，它有什么用途？

它属于哪种晶体呢？

[讲述]金刚石中每个碳原子和周围四个碳原子通过四个共价键形成正四面体型的结构，伸展成空间网状结构。

因此金刚石中只有通过共价键彼此连接的碳原子，而没有独立存在的单个的分子，这又是一种类型的晶体——原子晶体。

[板书]

四、原子晶体

1、定义：

相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。

2、构成粒子：

原子。

3、粒子间作用：

共价键。

4、物理性质：

熔点很高，硬度很大。

[交流与讨论]观察图1-20所示石英晶体中氧原子、硅原子的成键方式与排列方式，并与干冰晶体中二氧化碳分子的排列方式进行比较，你能发现什么？

[阅读]SiO2晶体结构图，描述二氧化硅晶体的结构。

[分析]SiO2不是分子晶体，应属于原子晶体。

[反馈练习]

2、下列各组晶体中，化学键类型完全相同，晶体类型也完全相同的是（）

A、CO2、SiO2B、CO2、H2OC、NaCl、HClD、NaOH、KCl

[板书]

五、金属晶体

[作业]

[板书设计]

一、晶体：

内部微粒（原子、分子、离子）在空间呈有规则地重复排列的固体。

晶体的特征：

①有规则的几何外形；②具有一定的熔点。

二、离子晶体

1、定义：

离子化合物中的阴、阳离子按一定方式有规则地排列形成的晶体叫做离子晶体。

2、构成离子晶体的粒子：

阴、阳离子。

3、粒子间的作用：

离子键。

4、物理性质：

熔点较高、硬度较大。

三、分子晶体

1、定义：

分子之间依靠分子间作用力按一定规则形成的晶体叫分子晶体。

2、构成粒子：

分子。

3、粒子间的作用：

分子间作用力。

4、物理性质：

熔点较低，硬度较小。

四、原子晶体

1、定义：

相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。

2、构成粒子：

原子。

3、粒子间作用：

共价键。

4、物理性质：

熔点很高，硬度很大。

五、金属晶体

【练习一】

1.下列对离子晶体的描述错误的中（）

A.阴、阳离子间存在着较强的静电作用

B.熔化时能导电

C.一般说来，离子晶体的熔点较高

D.因为氯化铯晶体中有单个的氯化铯分子，所以分子式为CsCl

2.下列化合物中含有共价键的离子晶体是（）

A.Na2SB.KFC.Ba（OH）2D.Na2O

3.氯化钠晶体属于______晶体，在晶体中，每个钠离子同时吸引____个氯离子，每个氯离子同时吸引___个钠离子，氯化铯与氯化钠相比，________熔点较高。

4.化合物Y2Z、ZX2中，X、Y、Z均为前三周期的元素，Y、Z属同一周期，Z、X是同一主族，Z元素的原子序数为16，Y元素的单质比水轻，焰色反应呈黄色，则Y2X的化学式是______，晶体类型属___________，ZX2的化学式是_______，晶体类型属__________。

5.填表

【练习二】

1.下列各组物质，前者的沸点高于后者的是（）

A.干冰和固态二硫化碳B.NaCl晶体和KCl晶体

C.金刚石和晶体硅D.干冰、氧化钠、二氧化硅