第三单元 从微观结构看物质的多样性教学设计(第一课时)

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

[学习目标定位]

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。

一、同素异形现象

1．碳元素能形成多种单质。根据教材内容和你熟悉的知识，填写下表空格：

单质

颜色

状态

物理

性质

硬度、熔点

导电性

金刚石

无色透明固体

石墨

灰黑色固体

足球烯(C60)

灰黑色固体

坚硬、熔点很高

不导电

质软、熔点高

导电

硬度小、熔点低

不导电

微观结构

差异分析

2．氧元素能形成O2和O3两种单质。填写下表：

单质

物理性质

化学性质

转化

差异分析

3.由以上分析可知：

氧气(O2) 无色无味气体

有强氧化性

臭氧(O3) 有鱼腥味，淡蓝色气体

氧化性比氧气更强

碳原子的成键方式和排列方式不同

O2在放电时转化成O3，O3在催化剂存在时又可分解为O2

分子中氧原子个数和氧原子的成键方式不同

(1)同一种元素形成几种不同单质的现象叫做同素异形现象。

(2)同一元素可形成不同单质，这些单质互称为这种元素的同素异形体。

(3)同一元素的不同单质化学性质相似，物理性质差异很大，这是因为不同单质中，原子排列情况不同的缘故。

同素异形体的理解

(1)互为同素异形体的物质是由同一种元素形成的结构不同、性质不同的单质。

(2)同素异形体之间在一定条件下可以相互转化，其转化属于化学变化。

1．下列各组物质中，属于同素异形体的是(

) A．16O和18O

C．二氧化硫、三氧化硫

答案

B 解析

16B．红磷、白磷

D．二氧化碳、干冰

O和18O是质子数相同、中子数不同的两种氧原子，互为同位素；白磷和红磷是磷的两种不同单质，互为同素异形体；二氧化硫和三氧化硫都是化合物，并非单质，不是同素异形体；二氧化碳和干冰是同种物质，不可互称为同素异形体。

2．下列关于碳元素的同素异形体的叙述正确的是(

) A．碳元素形成的各种单质称为碳元素的同素异形体

B．碳元素的同素异形体结构虽然不同，但性质差别不大

C．碳元素的同素异形体性质不同，其用途相同

D．碳元素的同素异形体只有金刚石、石墨和C60

答案

A 解析

碳元素形成的不同单质原子间的排列方式不同，物理性质差别较大，化学性质相似，用途不同，如金刚石和石墨；金刚石、石墨和C60只是三种主要的碳单质。

二、同分异构现象

1．根据正丁烷和异丁烷的结构式，填写下表空格：

物质

正丁烷

异丁烷

结构式

结构简式

分子式

沸点

差异分析

CH3—CH2—CH2—CH3

C4H10

－0.5 ℃

C4H10

－11.7 ℃

原子的连接方式不同，化学键类型相同，物质类别相同

2．由以上分析可知：

(1)化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，称为同分异构现象。

(2)分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。

(3)同分异构现象主要表现在有机物中。

同分异构体的理解

(1)两化合物互为同分异构体的必备条件有两点：①两者的分子式应相同；②两者的结构应不同。

(2)两化合物互为同分异构体，则两化合物的相对分子质量及各元素的组成(含量)必然相同。

(3)相对分子质量相同的两化合物不一定互为同分异构体(如CO和C2H4不互为同分异构体)。

3．关于同分异构体的叙述正确的是(

) A．相对分子质量相同而结构不同的化合物互称为同分异构体

B．分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体

C．同分异构体之间由于分子组成相同，所以它们的性质相同

D．只有少数的有机物之间存在同分异构现象

答案

B 解析

同分异构体是指分子式相同而结构不同的化合物，同分异构体之间分子式相同，则相对分子质量相同，而相对分子质量相同的物质，分子式不一定相同，A项错误；同分异构体的结构不同，性质也不同，C项错误；有机物之间同分异构现象普遍存在，D项错误。

4．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

B．②③

C．①③④

D．②③④

答案

B

解析

分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。①中两种物质的分子式不同。②③组中，两者的分子式相同，但结构不同，故两者互为同分异构体。④中水分子的结构相同，不互为同分异构体。

1．O2与O3

在一定条件下可以相互转化，这一变化属于(

) A．物理变化

C．氧化还原反应

答案

B 2．下列各组物质中，不互为同素异形体的是(

) A．金刚石和C60

C．O2和O3

答案

D 3．下列四组物质中互为同素异形体的是(

) A．纯碱与小苏打

B．12CO和14CO B．红磷和P4

D．干冰与冰

B．化学变化

D．以上都不是

C．CH3CHO与D．金刚石和富勒烯(C60) 答案

D

解析

A项，纯碱是Na2CO3，小苏打是NaHCO3，两者不是同素异形体，错误；B项，12CO和14CO是化合物，不是单质，故不互为同素异形体，错误；C项，CH3CHO与的分子式相同而结构不同，互为同分异构体，错误；D项，金刚石与富勒烯是由碳元素形成的两种不同单质，互为同素异形体，正确。

4．互为同分异构体的物质一定不可能具有(

) A．相同的分子式

C．相似的化学性质

答案

B B．相同的结构

D．相同的相对分子质量

解析

互为同分异构体的物质的分子式相同，其相对分子质量也相同；互为同分异构体的物质结构不同，但其化学性质可能相似。

5．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________。

①二氧化碳

②

③金刚石

④干冰

⑤氢溴酸

⑥溴水

⑦液溴

⑧

⑨12C

⑩石墨

⑪14C

⑫

答案

⑧、⑫与②

③和⑩

⑨和⑪

①和④、⑧和⑫

解析

烷烃中每个碳原子都形成空间的四面体结构。⑧⑫分别与②互为同分异构体；③和⑩互为同素异形体；⑨和⑪属于同位素；①和④、⑧和⑫分别属于同一种物质。