第三单元 从微观结构看物质的多样性教学实录与评析

第三单元

从微观结构看物质的多样性

同素异形现象、同分异构现象、不同类型的晶体

整体设计

三维目标

1.

知识与技能

（1）

从同素异形现象、同分异构现象认识物质的多样性与微观结构的关系；

（2）

以金刚石、石墨、富勒烯等碳的同素异形体以及不同类型的晶体为例，认识由于微观结构不同而导致的同素异形现象；

（3）

以正丁烷和异丁烷为例，认识有机物的同分异构现象；

（4）

认识不同的物质可以形成不同的晶体，不同类型的晶体结构、构成微粒、物理性质不尽相同。

2.

过程与方法

（1）

以生活中熟悉的两种碳的同素异形体——金刚石和石墨性质的“异”“同”点为切入点，从“同素”和“异形”两个角度帮助学生认识同素异形现象和同素异形体。

（2）

运用球棍模型，利用碳的成键特点与成键方式的知识，理解组成相同的分子由于原子间的成键方式、排列顺序不同可以形成不同的物质。

（3）

运用电脑图片，向学生展示一些常见的晶体；

（4）

运用三维空间结构模型，向学生展示一些晶体的微观结构；

3.

情感态度与价值观

（1）

学生在动手制作丁烷的同分异构体球棍模型的过程中加深了对原子的不同连接方式和连接顺序的印象，体会化学学习的趣味性和科学性，同时增强动手能力和合作精神；使学生在丰富的教学活动中认识“物质的结构决定性质，性质体现结构”这一观点。

（2）

培养学生自觉地在事物的实质和现象之间建立联系，训练透过现象看本质的思维方式，培养高品质的思维能力。

教学重点

同素异形现象、同分异构现象、认识不同类型的晶体。

教学难点

同分异构体模型的组建；同位素、同素异形体、同分异构体的辨别。理解晶体微观结构和物理性质的联系。

教学准备

所用教具：球棍若干；

氯化钠、干冰、冰、金刚石、石英晶体模型。

教学过程

导入新课

【图片展示】

【提问】在上面的图片中，同学们看到了几种物质，它们有什么联系？

【回答】图中展示的是金刚石和石墨两种物质，它们都是碳的单质。

推进新课

【板书】一、同素异形现象、同素异形体

1、同一种元素能够形成几种不同的单质，这种现象称为同素异形现象。

2、同一种元素形成的不同单质互称为同素异形体

交流与讨论

【提问】观察下表，思考同素异形体中“同”“异”都体现在哪些方面？

性质对比

O2

O3

色、态、味

溶解度

化学

性质

无色无味气体

不易溶于水

点燃

S+O2==SO2

点燃

2CO+O2==2CO2

呼吸、燃烧等

有鱼腥味淡蓝色气体

比O2易溶于水

强氧化性、不稳定性、漂白、杀菌消毒

用途

脱色剂、消毒剂

【回答】同素异形体中的“同”指的是同种元素。“异”是指不同单质的结构不同，进而引起了这些单质的性质不同，所以它们的用途也有所区别。

【分析】对于同素异形体的概念，同学们要把握以下几点：

（1）

同：同种元素

（2）

研究对象：不同的单质

【提问】除了我们熟知的金刚石和石墨，同学们还能举出哪些碳的同素异形体？

【回答】C60、C70、纳米管等富勒烯

【分析】碳的同素异形体有很多，其中C60是由60个碳原子形成的封闭笼状分子，形似足球，又被成为“足球烯”。除了C60，富勒烯还有一系列的笼状分子和单层或多层的纳米碳管，它们在化学前沿的各个领域有着广泛的应用前景。感兴趣的同学课后可以到图书馆或者互联网上查阅资料，了解它们的结构、性质和应用。

【展示】

【板书】3.同素异形体和同位素的比较

【提问】以前我们就已经学过同位素的有关知识，那么同位素和同素异形体有哪些区别呢？

【表格展示】

同素异形体

同位素

定义

研究对象

常见实例

【回答】

同素异形体

同位素

定义

同种元素形成的不同单质子数相同、质量数（或质

中子数）不同的原子

研究对象

单质

原子

常见实例

金刚石、石墨、富勒烯

氕、氘、氚

红磷、白磷

12C、13C、14C 氧气、臭氧

16O、17O、18O 【分析】在有机体中普遍存在的同分异构现象也是有机物种类繁多的重要原因之一，下面我们来学习同分异构现象、同分异构体。

【板书】二、同分异构现象、同分异构体

【分析】下面我们以C4H10为例，通过组建模型的活动来体会同分异构现象的含义。请分组后的小组内，同学合作使用碳原子、氢原子球模型和若干棍模型（代表共价键）尽可能多的组装出不同结构的有机化合物C4H10的分子模型。

要求：（1）碳以4个共价键连接氢原子或其他碳原子，氢以1个共价键连接在碳原子上；

（2）所有的原子之间都以单键相连；

（3）

碳原子连接形成碳链，可以有支链（即只要非环状，不一定要一条直线，可以出现分支）

【学生版演】用4个碳原子、10个氢原子可以分别组建出两种结构的有机分子，它们的分子式相同，都是C4H10.结构式分别为：

【分析】以上的两个结构代表的是一种物质还是两种不同的物质呢？请看下表

分子式

C4H10

C4H10

球棍模型

结构式

名称

正丁烷

异丁烷

－0.5 ℃

－11.7℃

沸点

【分析】像这样的分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。

在有机物中同分异构现象非常普遍，这与碳原子成键方式、连接顺序的多样性等有关，这些也是有机物种类繁多的重要原因。关于同分异构体的具体内容我们将在以后的有机化合物部分学习。

【图片展示】

金刚石

水晶

氯化钠

明矾

干冰

雪花

【分析】上述图片为我们展示了四种晶体，如金刚石、水晶、氯化钠晶体、雪花

【提问】这些晶体在外观上有什么特点？

【回答】都具有规则的几何外形，都是固体。

【提问】玻璃是不是晶体，为什么？

【回答】不是，因为它没有固定的熔点。

【分析】我们把具有规则几何外形（固定熔点）的固体，称为晶体。构成晶体的微粒在空间呈有规则的重复排列。

【板书】一、晶体的定义

【提问】大家物质的构成微粒主要有哪三种？

【回答】主要有离子、原子、分子

【分析】是的，同样，构成晶体的微粒也可以是离子、分子、原子。但是在晶体中，除了离子晶体、分子晶体、原子晶体三种类型外，还有金属晶体。

【板书】二、不同类型的晶体

离子晶体：阴阳离子

离子键

氯化钠、氯化钡

分子晶体：分子

分子间作用力

干冰、白磷

原子晶体：原子

共价键

金刚石、二氧化硅

金属晶体：金属阳离子和自由电子

金属键

钠、钨

【分析】晶体材料广泛的应用于激光技术、电子技术、生物医学、高能物理以及家用电器制造等领域。感兴趣的同学可以在课后了解一下我们耳熟能详的“液晶”方面的知识。

课堂小结

本节课从同素异形现象、同分异构现象认识了物质的多样性，并对同位素进行了复习。同时，我们通过对四种不同类型晶体的学习，体会到了微观结构与物质多样性的关系。