第三單元從微觀結構看物質的多樣性

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1、第三單元 從微觀結構看物質的多樣性 金剛石晶體無色透明，有光澤，十分堅硬，可做裝飾品，金剛石晶體無色透明，有光澤，十分堅硬，可做裝飾品，可用于切割玻璃、花崗巖，可做地質和石油勘探的鉆頭等，可用于切割玻璃、花崗巖，可做地質和石油勘探的鉆頭等，石墨為灰黑色，質地較軟，可做潤滑劑和電極等。石墨為灰黑色，質地較軟，可做潤滑劑和電極等。 【思考思考】 （1 1）金剛石和石墨之間有什么關系？）金剛石和石墨之間有什么關系？ （2 2）為什么它們的性質有如此大的差異？）為什么它們的性質有如此大的差異？ 1 1. .理解理解同素異形現(xiàn)象同素異形現(xiàn)象，并能掌握幾種最為常見的并能掌握幾種最為常見的同素異形體及其相應

2、的性質。同素異形體及其相應的性質。（重點）（重點） 2 2. .了解同分異構現(xiàn)象，初步學會一些簡單有機物了解同分異構現(xiàn)象，初步學會一些簡單有機物的同分異構體的書寫。的同分異構體的書寫。 3 3. .了解了解晶體的分類，識別常見的離子晶體、分子晶體的分類，識別常見的離子晶體、分子晶體、原子晶體、金屬晶體等。晶體、原子晶體、金屬晶體等。（重點）（重點） 17721772年拉瓦錫證明金剛石可燃，年拉瓦錫證明金剛石可燃， 生成生成COCO2 2，進一步測定后確定金，進一步測定后確定金剛石是由碳組成的單質。剛石是由碳組成的單質。 17791779年舍勒證明石墨可燃，也年舍勒證明石墨可燃，也生成生成COC

3、O2 2，進一步測定后確定石，進一步測定后確定石墨是由碳組成的單質。墨是由碳組成的單質。 17991799年法國科學家摩爾年法國科學家摩爾沃將一顆金剛石轉變?yōu)槭?。沃將一顆金剛石轉變?yōu)槭?19551955年美國科學家在年美國科學家在一定條件下用石墨合成了金一定條件下用石墨合成了金剛石。剛石。 金剛石的硬度金剛石的硬度 柔軟的石墨柔軟的石墨 （2 2）能否從微觀結構分析金剛石、石墨在硬度、導）能否從微觀結構分析金剛石、石墨在硬度、導電性上的差異？電性上的差異？ （1 1）請簡單描述金剛石和石墨中碳原子的連接方式。）請簡單描述金剛石和石墨中碳原子的連接方式。 【思考與交流思考與交流】 碳元素碳

4、元素 同素異形體同素異形體 同同 種種元元 素素 性性質質不不同同 單單 質質 常見的幾組同素異形體常見的幾組同素異形體 1.1.碳的同素異形體碳的同素異形體 足球烯足球烯 納米碳管納米碳管 金金剛剛石石 石石 墨墨 金剛石金剛石 石石 墨墨 硬硬 度度 熔熔 點點 導電性導電性 用用 途途 天然最硬物質天然最硬物質 質地較軟質地較軟 很高（很高（3 5503 550） 很很 高高 導導 電電 不導電不導電 裝飾品，切割玻璃、裝飾品，切割玻璃、大理石、鉆探機鉆頭大理石、鉆探機鉆頭 鉛筆芯（鉛筆芯（2B2B）、）、 電極、潤滑劑電極、潤滑劑 化學史話化學史話 18451845年瑞士化學家馬里納，

5、對年瑞士化學家馬里納，對純凈的純凈的O O2 2進行放電實驗，獲得了一進行放電實驗，獲得了一種新的氣體，并把它叫做臭氧。后種新的氣體，并把它叫做臭氧。后來化學家拉登堡確定了臭氧的化學來化學家拉登堡確定了臭氧的化學式為式為O O3 3，并確定了其結構。，并確定了其結構。 氧氣氧氣O O2 2 臭氧臭氧O O3 3 物質物質 化學式化學式 氣體顏色氣體顏色 氣味氣味 氧化性氧化性 臭氧臭氧 O O3 3 氧氣氧氣 O O2 2 無色無色 無味無味 強強 淡藍色淡藍色 魚腥味魚腥味 極強極強 2. 2. 氧的同素異形體氧的同素異形體 3. 3. 硫的同素異形體硫的同素異形體 斜方硫（斜方硫（S S8

6、 8 在在95.595.5以下穩(wěn)定存在）以下穩(wěn)定存在） 單斜硫（單斜硫（S S8 8 在在95.595.5以上穩(wěn)定存在）以上穩(wěn)定存在） 加熱加熱 硫蒸氣（硫蒸氣（S S8 8、S S4 4、S S2 2） 加熱加熱 彈性硫（彈性硫（S S8 8 不能穩(wěn)定存在）不能穩(wěn)定存在） 加熱加熱 逐漸逐漸 轉化轉化 4. 4. 磷的同素異形體磷的同素異形體 白磷白磷 紅磷紅磷 化學式化學式 P P4 4正四面體正四面體 P Pn n分子結構復雜分子結構復雜 色態(tài)色態(tài) 白色（淡黃色）蠟狀固體白色（淡黃色）蠟狀固體 紅棕色粉末狀固體紅棕色粉末狀固體 著火點著火點 4040 240240 溶解性溶解性 不溶于水

7、，易溶于不溶于水，易溶于CSCS2 2 不溶于水，也不溶于不溶于水，也不溶于CSCS2 2 毒性毒性 劇毒劇毒 無毒無毒 保存方法保存方法 少量可保存在水里，大量少量可保存在水里，大量密封保存密封保存 密封保存（易發(fā)生緩慢氧密封保存（易發(fā)生緩慢氧 化，生成易吸水的氧化物）化，生成易吸水的氧化物） 白磷和紅磷是磷元素的兩種白磷和紅磷是磷元素的兩種 同素異形體，如何通過實驗加以證明？同素異形體，如何通過實驗加以證明？ 將白磷和紅磷放在氧氣中燃燒，都得到五氧化二將白磷和紅磷放在氧氣中燃燒，都得到五氧化二 磷，說明它們都是由磷元素組成的單質。磷，說明它們都是由磷元素組成的單質。 同素同素 異形異形 白

8、磷在空氣中能夠自燃，而紅磷不能，說明它們白磷在空氣中能夠自燃，而紅磷不能，說明它們的性質不同。的性質不同。 C C C C H H H H H H H H H H C C C C H H H H H H H H H H 同種元素形成的單質不一定是同一種物質，那么分子同種元素形成的單質不一定是同一種物質，那么分子式相同的物質一定是同一種物質嗎式相同的物質一定是同一種物質嗎? ? 思考思考:根據(jù)碳、氫原子形成共價鍵的特征，我們來預測根據(jù)碳、氫原子形成共價鍵的特征，我們來預測組成為組成為C C4 4H H1010可能的分子結構，并書寫其結構式?？赡艿姆肿咏Y構，并書寫其結構式。 正丁烷正丁烷 異丁烷異

9、丁烷 問題問題1: 1: 對比兩個模型，找找它們的聯(lián)系對比兩個模型，找找它們的聯(lián)系? ? 共同點共同點: : 不同點不同點: : 分子式相同分子式相同 結構不同結構不同 同分異構現(xiàn)象同分異構現(xiàn)象 化合物具有相同的分子式，但具有不同結構式的現(xiàn)象。化合物具有相同的分子式，但具有不同結構式的現(xiàn)象。 同分異構體同分異構體 分分子子式式相相同同 結結構構不不同同 化化合合 物物 物質物質 正丁烷正丁烷 異丁烷異丁烷 熔點熔點/ - -138.4138.4 - -159.6159.6 沸點沸點/ - -0.50.5 - -11.711.7 液態(tài)密度液態(tài)密度/gcm/gcm- -3 3 0.578 80.5

10、78 8 0.5570.557 結論：結論： 物質的結構決定性質，性質體現(xiàn)結構物質的結構決定性質，性質體現(xiàn)結構 問題問題2:2:同分異構體間性質是否相同同分異構體間性質是否相同? ? 同分異構體間的物理性質差異同分異構體間的物理性質差異 CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3 CHCH3 3CHCHCHCH3 3 （正丁烷）（正丁烷） （異丁烷）（異丁烷） CHCH3 3 | | （1 1）碳原子數(shù)不確定）碳原子數(shù)不確定: :有機物中可含一個碳原子有機物中可含一個碳原子, ,也可含成千上萬個碳原子。也可含成千上萬個碳原子。 （2 2）成鍵多樣化）成鍵多樣化: :碳原子之間可有

11、碳碳單鍵、碳碳碳原子之間可有碳碳單鍵、碳碳雙鍵、碳碳叁鍵，有鏈狀也可有環(huán)狀結構。雙鍵、碳碳叁鍵，有鏈狀也可有環(huán)狀結構。 （3 3）同分異構現(xiàn)象大量存在。）同分異構現(xiàn)象大量存在。 有機物種類繁多的原因有機物種類繁多的原因 （1 1）同種元素有不同的核素）同種元素有不同的核素同位素。同位素。 （2 2）同種元素可以形成不同的單質）同種元素可以形成不同的單質同素異形現(xiàn)象。同素異形現(xiàn)象。 （3 3）同種元素可以和不同的元素形成不同的化合物：）同種元素可以和不同的元素形成不同的化合物： 氯化鈉和氫氧化鈉。氯化鈉和氫氧化鈉。 （4 4）同種元素可以與其他同種元素形成比例不同的化合）同種元素可以與其他同種元

12、素形成比例不同的化合 物：氧化鈉和過氧化鈉。物：氧化鈉和過氧化鈉。 （5 5）分子式相同的化合物存在同分異構現(xiàn)象。）分子式相同的化合物存在同分異構現(xiàn)象。 物質世界豐富多彩的原因很多：物質世界豐富多彩的原因很多： 同位素、同素異形體與同分異構體的比較同位素、同素異形體與同分異構體的比較 同：質子數(shù)相同同：質子數(shù)相同 異：中子數(shù)或質量數(shù)異：中子數(shù)或質量數(shù) 不同不同 同：元素相同同：元素相同 異：結構不同異：結構不同 同：分子式相同同：分子式相同 異：結構不同異：結構不同 原子原子 單質單質 化合物化合物 化學性質化學性質 幾乎完全相同幾乎完全相同 物理性質差別大，物理性質差別大，化學性質稍有差化學

13、性質稍有差別別 物理性質和化學性物理性質和化學性質均有較大差別質均有較大差別 1 1H H、2 2H H、3 3H H 3535ClCl、3737ClCl 金剛石、石墨金剛石、石墨 O O3 3 、O O2 2 紅磷、白磷紅磷、白磷 正丁烷和異丁烷正丁烷和異丁烷 同分異構體同分異構體 同素異形體同素異形體 同位素同位素 異同異同 研究研究 對象對象 性質性質 差異差異 常見常見 實例實例 物質的多樣性物質的多樣性 同位素同位素 同素異形現(xiàn)象同素異形現(xiàn)象 同分異構現(xiàn)象同分異構現(xiàn)象 不同類型的晶體不同類型的晶體 像上述這些有規(guī)則的幾何外形的固體物質，稱為像上述這些有規(guī)則的幾何外形的固體物質，稱為晶

14、體。晶體。 食鹽食鹽 雪花雪花 金剛石金剛石 綠色柱狀祖母綠晶體綠色柱狀祖母綠晶體 橄欖石晶體橄欖石晶體 石膏晶體石膏晶體 辰砂辰砂 黑云母黑云母 白云母白云母 海藍寶石海藍寶石 各種各樣的晶體各種各樣的晶體 晶體的概念晶體的概念 1.1.自然界固態(tài)物質的分類：自然界固態(tài)物質的分類：_和和 _。 2.2.晶體的定義：具有晶體的定義：具有_的固體叫晶體的固體叫晶體 如：如：_、_、_、_等。等。 3.3.晶體有規(guī)則幾何外形的原因：晶體有規(guī)則幾何外形的原因： 晶體晶體 非晶體非晶體 規(guī)則的幾何外形規(guī)則的幾何外形 金剛石金剛石 水晶水晶 氯化鈉氯化鈉 雪花雪花 晶體規(guī)則的幾何外形是其內部構成微粒晶體

15、規(guī)則的幾何外形是其內部構成微粒_的結果。的結果。 4.4.構成晶體的微?？梢允菢嫵删w的微粒可以是_、_、_等等 。 有規(guī)則排列有規(guī)則排列 離子離子 分子分子 原子原子 晶體的類型晶體的類型 【思考思考】NaClNaCl晶體中存在哪些微粒？如何結合成晶體的？晶體中存在哪些微粒？如何結合成晶體的？ 【小結小結】在在NaClNaCl晶體中晶體中,_(,_(填“存在”或“不存在”填“存在”或“不存在”) ) 分子分子, ,存在許多存在許多_和和_,_,以以_鍵相結合鍵相結合, ,陰陽離子的陰陽離子的 個數(shù)比為個數(shù)比為_, _, 因此因此NaClNaCl表示的含義是表示的含義是_ _。 不存在不存在

16、NaNa+ + ClCl- - 離子離子 1:11:1 與氯離子的個數(shù)比為與氯離子的個數(shù)比為1:11:1 晶體中鈉離子晶體中鈉離子 方解石方解石 （CaCOCaCO3 3） 離子晶體離子晶體 1. 1. 離子晶體離子晶體 （1 1）定義：）定義：離子化合物中的陰、陽離子按一定的方式有規(guī)則離子化合物中的陰、陽離子按一定的方式有規(guī)則 地排列而形成的晶體。地排列而形成的晶體。 說明：說明：構成微粒：構成微粒： 。 形成晶體作用力：形成晶體作用力： 。 陰、陽離子陰、陽離子 離子鍵離子鍵 （2 2）離子晶體的特點：）離子晶體的特點： 無單個分子存在；無單個分子存在；NaClNaCl不表示分子式。不表示

17、分子式。 熔沸點較高，硬度較大。熔沸點較高，硬度較大。 水溶液（易溶）或者熔融狀態(tài)下能導電。水溶液（易溶）或者熔融狀態(tài)下能導電。 （3 3）物質范圍或實例。）物質范圍或實例。 強堿、部分金屬氧化物、絕大部分鹽類。強堿、部分金屬氧化物、絕大部分鹽類。 干冰晶體中存在哪些微粒？如何結合成晶體的？干冰晶體中存在哪些微粒？如何結合成晶體的？ 分子間作用力分子間作用力 共價鍵共價鍵 【思考與交流思考與交流】 2. 2. 分子晶體分子晶體 分子間通過分子間作用力按一定規(guī)則排列而成的晶體。分子間通過分子間作用力按一定規(guī)則排列而成的晶體。 構成微粒：構成微粒：_。 形成晶體作用力：形成晶體作用力：_。 分子分

18、子 分子間作用力分子間作用力 （1 1）定義。）定義。 說明說明 （2 2）分子晶體的特點。）分子晶體的特點。 （3 3）物質范圍或實例。）物質范圍或實例。 大多數(shù)共價化合物（酸、部分非金屬氧化物、有大多數(shù)共價化合物（酸、部分非金屬氧化物、有機物）和大多數(shù)非金屬單質。機物）和大多數(shù)非金屬單質。 熔沸點較低，硬度較小。熔沸點較低，硬度較小。 分子晶體以及它分子晶體以及它熔融熔融狀態(tài)不導電，分子晶體溶狀態(tài)不導電，分子晶體溶 于水時，水溶液有的能導電，如于水時，水溶液有的能導電，如HClHCl溶于水能導電，溶于水能導電， 而乙醇（而乙醇（C C2 2H H5 5OHOH）溶于水不能導電。）溶于水不能

19、導電。 金剛石晶體中存在哪些微粒？如何結合成晶體的？金剛石晶體中存在哪些微粒？如何結合成晶體的？ 【思考與交流思考與交流】 3.3.原子晶體原子晶體 相鄰原子間通過共價鍵結合而形成空間網(wǎng)狀結構的晶體。相鄰原子間通過共價鍵結合而形成空間網(wǎng)狀結構的晶體。 構成微粒：構成微粒：_。 形成晶體作用力：形成晶體作用力：_。 原子原子 共價鍵共價鍵 （1 1）定義。）定義。 說明說明 無單個分子存在；如無單個分子存在；如SiOSiO2 2不表示分子式。不表示分子式。 原子晶體一般具有很高的熔點和沸點，并難溶于水。原子晶體一般具有很高的熔點和沸點，并難溶于水。 原子晶體的硬度大，一般不能導電。原子晶體的硬度

20、大，一般不能導電。 原子間鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定，物質原子間鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定，物質 的熔沸點越高。的熔沸點越高。 金剛石、晶體硅、石英、金剛石、晶體硅、石英、SiCSiC。 （2 2）原子晶體的特點。）原子晶體的特點。 （3 3）物質范圍或實例。）物質范圍或實例。 1091092828 共價鍵共價鍵 金剛石的原子結構示意圖金剛石的原子結構示意圖 109 28 SiSi O O 共價鍵共價鍵 二氧化硅的原子結構示意圖二氧化硅的原子結構示意圖 干冰干冰 分子晶體分子晶體 水晶水晶 原子晶體原子晶體 硫酸銅硫酸銅 離子晶體離子晶體 黃金黃金 鈹鈹 汞汞 鉭（鉭（Ta） 銅銅

21、 金屬晶體金屬晶體 構成微粒：構成微粒：_。 形成晶體作用力：形成晶體作用力：_。 金屬陽離子與自由電子通過金屬鍵形成的單質晶體。金屬陽離子與自由電子通過金屬鍵形成的單質晶體。 金屬陽離子與自由電子金屬陽離子與自由電子 金屬鍵金屬鍵 金屬、合金金屬、合金 4.4.金屬晶體金屬晶體 （1 1）定義。）定義。 （3 3）物質范圍或實例。）物質范圍或實例。 （2 2）金屬晶體的特點。）金屬晶體的特點。 具有良好的導電、導熱性。具有良好的導電、導熱性。 一般具有延展性。一般具有延展性。 說明說明 粒子間的粒子間的相互作用相互作用 物物理理性性質質 熔沸點熔沸點 硬度硬度 延展性延展性 陰、陽陰、陽離子

22、離子 離子鍵離子鍵 分子分子 分子間作分子間作用力用力 原子原子 共價鍵共價鍵 金屬陽離子金屬陽離子和自由電子和自由電子 金屬鍵金屬鍵 較高較高 較低較低 很高很高 差別較大差別較大 較硬較硬 較小較小 硬度大硬度大 差別較大差別較大 固態(tài)不導電固態(tài)不導電 熔融態(tài)導電熔融態(tài)導電 不導電不導電 不導電不導電 導電導電 差差 差差 差差 有延展性有延展性 粒子種類粒子種類 導電性導電性 金屬晶體金屬晶體 原子晶體原子晶體 分子晶體分子晶體 離子晶體離子晶體 晶體類型晶體類型 同素異形現(xiàn)象以及幾種常見的同素異形體同素異形現(xiàn)象以及幾種常見的同素異形體 不同類型的晶體不同類型的晶體 同分異構現(xiàn)象及同分異

23、構體同分異構現(xiàn)象及同分異構體 1.1.離子晶體離子晶體 2.2.分子晶體分子晶體 3.3.原子晶體原子晶體 4.4.金屬晶體金屬晶體 同位素、同素異形體、同分異構體的概念比較同位素、同素異形體、同分異構體的概念比較 1.1.下列各對物質中屬于同分異構體的是（下列各對物質中屬于同分異構體的是（ ） A A1212C C與與1313C C B BO O2 2和和O O3 3 C C 與與 D D 與與 D D 2 2下列化學式表示物質由分子組成的是（下列化學式表示物質由分子組成的是（ ） A ANaCl BNaCl BCOCO2 2 C CCu DCu DSiOSiO2 2 B B 3 3最近意大

24、利羅馬大學的最近意大利羅馬大學的FulvioCacaceFulvioCacace等人獲得了等人獲得了極具理論研究意義的極具理論研究意義的N N4 4分子。分子。N N4 4分子結構如圖所示，分子結構如圖所示，下列說法正確的是（下列說法正確的是（ ） A AN N4 4屬于一種新型的化合物屬于一種新型的化合物 B BN N4 4轉化為轉化為N N2 2屬于物理變化屬于物理變化 C CN N4 4的摩爾質量為的摩爾質量為5656 D DN N4 4與與N N2 2互為同素異形體互為同素異形體 D D 4.(4.(雙選）雙選）下列有關晶體的敘述正確的是下列有關晶體的敘述正確的是( ( ) ) A A金屬晶體含有金屬陽離子和自由電子金屬晶體含有金屬陽離子和自由電子 B B原子晶體一定是單質原子晶體一定是單質 C C分子晶體一定是化合物分子晶體一定是化合物 D D離子晶體在熔化時，離子鍵被破壞離子晶體在熔化時，離子鍵被破壞 ADAD 不能把希望叫做白日做夢，也不能把白日之不能把希望叫做白日做夢，也不能把白日之夢叫做希望。夢叫做希望。