第三单元 从微观结构看物质的多样性全国优秀课堂实录

同素异形现象

【教学目标】：

知识与技能：

1．了解金刚石和石墨微观结构特点

2．理解同素异形现象的概念，能举例一些常见元素的同素异形体

3．从同素异形现象认识物质的多样性与微观结构的关系

福建省长乐第一中学

陈文珍

过程与方法：

1．通过观察金刚石和石墨的结构模型，了解模型法在化学研究中的重要作用

2．通过分组讨论学习，体会合作学习的乐趣，增强合作的意识

情感态度与价值观：

1、通过化学史介绍，了解科学发展的历程；

2、通过对富勒烯、臭氧层的介绍，了解相关的科学发展和环境问题

【教学重难点】：

重点：以金刚石和石墨为例认识由于微观结构的不同而导致的同素异形现象，形成同素异形现象的概念

难点：金刚石、石墨的微观结构并运用结构解释现象；金刚石和石墨的相互转化问题

【教学方法】：

教法：讲授法、模型观察法、练习法

学法：情景学习法、观察法、练习法

【教学手段】：模型观察，PPT，板书

【教学过程】：

环节一:探究物质多样性的成因

【引入】为什么一百多种的元素能形成数千万种不同的物质？

（设计意图：

通过讨论辨析构成物质多样性的原因，并引出同素异形体的概念。

讨论

讨论下列各组物质的组成区别在哪里？

①

H2、D2和T2

②

纯碱和苛性钠

③

磁铁和铁锈

④

金刚石和石墨

【师】引导学生回顾金刚石和石墨的物理性质。共同讨论：金刚石和石墨在物理性质上的差异。

【生】通过讨论得出结论：金刚石和石墨物理性质差异大

【板书】

金刚石

石墨

物

理

性

质

差

异

大

【师】介绍有关化学史：

很久以前人们就已经在自然界中发现了金刚石和石墨，也在一直使用，但一直不知道他的成分。

1、1772年拉瓦锡证明金刚石可燃，生成CO2，进一步测定后确定金刚石是由碳组成的单质。

2、1779年舍勒证明石墨可燃，也生成CO2，进一步测定后确定石墨是由碳组成的单质。

【板书】

金刚石

石墨

都由碳元素组成的单质

化学性质相似

【提问】金刚石光彩夺目，价值连城；石墨灰不溜秋，普普通通。当发现它们都由碳组成时，知道这个事实后，当时的人们立刻开始了一项新的研究，你能猜的到他们的研究的问题吗？

【生】“点石成金”

【师】继续介绍化学史

3、1799年法国科学家摩尔沃将一颗金刚石转变为石墨。

4、1955年美国科学家霍尔在1650℃，95000个大气压下用石墨合成了金刚石。

目前人们能大规模的人工合成金刚石。

【播放视频】人工合成金刚石

【板书】

金刚石

石墨

能

相

互

转

化

【讨论】：金刚石和石墨之间的转化是物理变化还是化学变化？

学生讨论后得出的结论：

1、物理性质差异大，确定金刚石和石墨是不同的物质。

2、同种元素组成的金刚石和石墨是不同的物质。

【过渡】金刚石和石墨物理性质为何有如此大的差异，我们来了解它的微观结构。

【讨论】简述金刚石和石墨中碳原子的连接方式

【生】归纳：组成和结构决定性质

【提问】金刚石和石墨之间的这些现象，化学上将它归为同素异形现象。现在根据自己的理解给同素异形现象下一个定义。

【生】讨论得出：同素异形现象的概念

【板书】同素异形现象：同种元素形成的几种不同单质的现象。

．．．．．．【过渡】科学家在研究过程中继续发现碳还有其他的同素异形体。

【师】介绍富勒烯（C60和碳纳米管）的微观结构

讨论：C60和碳纳米管在碳原子成键上的共同特点，并猜想可能的性质

介绍富勒烯的用途前景

（设计意图：通过介绍金刚石和石墨在性质上的差异但又是同种元素形成的单质，造成学生认知冲突，激发兴趣；通过微观结构模型的分析，进一步说明两者是不同的物质，并能利用结构差异说明部分性质上的差异性，初步形成结构决定性质的观念；通过金刚石和石墨这种现象，引导学生主动形成同素异形现象的概念。）

环节二：

简介几种常见的同素异形体

【师】投影氧气和臭氧的性质对比，强调原子个数和成键情况不同。

【生】得出结论：氧气和臭氧是同素异形体。

【师】指导阅读资料卡，并思考相关问题

1、臭氧层的作用

2、臭氧层空洞形成原因

3、对修复臭氧层空洞的建议

【生】讨论后得出结论：

1、臭氧层能吸收紫外线，保护地球，保护人类。

2、臭氧层空洞形成原因：“氟里昂”等物质大量的排放到空气中的，这些物质上升臭氧层后，促使臭氧分解：O3

氟里昂等

O2

3、①禁止排放氟立昂等有害物质，使臭氧层慢慢自己修复

②研究一种物质，排放并入臭氧层，促使O2

?

O3

（设计意图：通过对比氧气和臭氧，进一步认识同素异形现象的特点，讨论臭氧层的有关环境问题，并引导学生能利用相关知识去解释或提出建议。）

【过渡】除碳、氧外，其他元素是否也存在同素异形现象？

【阐述】介绍其它的同素异形体：

红磷和白磷；单斜硫和斜方硫等

【归纳】同素异形现象是普遍存在的，是物质多样性的原因之一。

【提示】一种元素能形成多种物质，对化合物而言其结构更为复杂，下节课将从化合物介绍对物质多样性的影响。

（设计意图：通过实验，让学生对同素异形体之间的转化有更直观的认识，并认识到同素异形现象的普遍性，了解同素异形现象是造成物质多样性的部分原因，并提示从单质到化合物的结构变化，为下节课的同分异构现象做了铺垫。）

环节三

辨析同素异形体与同位素的概念

思考

（1）

Na和Na+都是由同一种元素组成，他们是同素异形体吗？为什么？

（2）

Fe2O3和Fe3O4的组成元素完全相同，他们是同素异形体吗？为什么？

（3）1H和2H是同素异形体吗？

(设计意图

通过辨析，分清同素异形体和同位素的概念。)

评

价

同素异形体与同位素概念的掌握情况

练习

判断下面哪些是同素异形体

（

）

哪些是同位素

（

）

A.足球烯、纳米碳管

B.H2O、D2O

C.16O、17O、18O

D.金刚石、石墨

E.

H 和

D

F.H2

和

D2

小

结

1、导致物质多样性的原因

2、同素异形体之间的差异

作业

名校学案《同素异形体》