第三单元 从微观结构看物质的多样性优质课教案

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

【知识与技能】

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。

【过程与方法】

1..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。

2.以碳元素的几种单质为例，认识同素异形现象。

【情感态度与价值观】

.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，学会辩证唯物主义。

【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

每个碳原子与相邻的金刚石

______个碳原子以共价键结合，形成________结构

______结构，层内碳原子间以________结合成平面石墨

六边形，一个个六边形排列成平面网状结构，层间______色，质地较软，______导电

______等

____色透明，______光泽、硬度____ 装饰品，切割玻璃、花岗岩、做勘探钻头等

主要性质

主要用途

碳原子间存在____________ 由____个碳原子形成的封C60

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

性质

结构

相互转化

(3)磷元素的同素异形体

单质

性质

结构

[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。

白磷

______固体，有剧毒。白磷在空气中能____，应保存在______中

红磷

____色固体，在空气中能稳定存在，在加热或点燃时也能燃烧

O2

无色无味气体

O3

______色气体，有鱼腥味，氧化性______ 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______ 3O2=====2O3

放电

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______

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

具有相同质子数和不由同种元素形成的不概念

同的中子数的同一元同单质

素的原子

适用对象

同

结构

异

类不同

不同

物理性质

化学性质

12同素异形体

同分异构体

分子式相同，但结构不同的化合物

原子

质子数相同

中子数不同，原子种单质

元素种类相同

分子内原子个数不化合物

分子式相同

分子内原子的连接方同，或原子结合方式式不同

不同

基本相同

C、C、C；

231314不同

相似

金刚石、石墨、C60；红磷、白磷；O2、O3等

不同

不一定相似

实例

1正丁烷、异丁烷等

H、H、H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

⑤⑥CH3CH2CH3和CH3CH2OH 和

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

3④21H2O和1H2O A．①②③

C．①③④

B．②③

D．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

C．同位素

B．同分异构体

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

16D．1H182O与D2O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 B C D

由同种元素组成的物质一定是纯净物

科学家最近合了一种新的化合物N4

红磷转化为白磷是物理变化

纳米泡沫碳和金刚石是同素异形体

正确

正确

错误

错误

5．氰酸铵(NH4CNO)与尿素[CO(NH2)2](

) A．都是共价化合物

C．互为同分异构体

B．都是离子化合物

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

37⑨3517Cl

⑩红磷

⑪17Cl

⑫