第三单元 从微观结构看物质的多样性获奖说课稿

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

同素异形体

同位素

定义

同一种元素的不同单质

互称同素异形体

同一元素的不同核素（或不同原子）互称同位素

研究对象

举例

单质

金刚石和石墨

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。

教学案

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

物理

性质

状态

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

碳原子的成键方式和排列方式不同

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：

(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

16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

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

B．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

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)。

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

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 ②NH4O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。21