第三单元 从微观结构看物质的多样性优秀教学设计

第三单元

从微观结构看物质的多样性

1-3-1 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

硬度

熔沸点

导电性

金刚石

很大

很高

不导电

石墨

很软

很高

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

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定义

研究对象

举例

同素异形体

同一种元素的不同单质

互称同素异形体

单质

金刚石和石墨

同位素

同一元素的不同核素（或不同原子）互称同位素

核素或原子

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

色、嗅、态

溶解度（水中）

熔点

沸点

O3

通常为一有特殊臭味的淡蓝色气体

大

-251℃

-112.4℃

O2

通常为一无色无气味的气体

小

-218℃

-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。

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