上課用同素異形體、同分異構(gòu)體

1、第三單元第三單元 從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性 人類已發(fā)現(xiàn)的元素僅人類已發(fā)現(xiàn)的元素僅100100多種，而這些種多種，而這些種類有限的元素卻構(gòu)成數(shù)千萬種不同的物質(zhì)，類有限的元素卻構(gòu)成數(shù)千萬種不同的物質(zhì)，你們知道這是為什么嗎？你們知道這是為什么嗎？同素異形現(xiàn)象同素異形現(xiàn)象同分異構(gòu)現(xiàn)象同分異構(gòu)現(xiàn)象 種類有限的元素構(gòu)成數(shù)不清的物質(zhì)，你種類有限的元素構(gòu)成數(shù)不清的物質(zhì)，你們知道哪種元素形成的物質(zhì)種類最多嗎？們知道哪種元素形成的物質(zhì)種類最多嗎？ 碳碳在地殼中的含量只占在地殼中的含量只占0.087%0.087%。但。但含碳元素的單質(zhì)和化合物達(dá)到含碳元素的單質(zhì)和化合物達(dá)到90%90%以上。以

2、上。它們?cè)趪?guó)民經(jīng)濟(jì)和我們?nèi)粘Ｉ罾镎加兴鼈冊(cè)趪?guó)民經(jīng)濟(jì)和我們?nèi)粘Ｉ罾镎加蟹浅Ｖ匾牡匚弧７浅Ｖ匾牡匚?。碳生命的基礎(chǔ)元素碳生命的基礎(chǔ)元素碳元素的單質(zhì)碳元素的單質(zhì)金剛石金剛石石墨石墨無色、透明的無色、透明的晶體晶體, ,硬度很硬度很大。大。三者與氧氣反應(yīng)均生成三者與氧氣反應(yīng)均生成CO2 說明它們都是碳單質(zhì)說明它們都是碳單質(zhì) C C6060金剛石金剛石石石 墨墨硬硬 度度熔熔 點(diǎn)點(diǎn)導(dǎo)電性導(dǎo)電性用用 途途堅(jiān)硬堅(jiān)硬最軟礦物之一最軟礦物之一很高很高很高很高導(dǎo)電導(dǎo)電不導(dǎo)電不導(dǎo)電裝飾品裝飾品切割玻璃、大理石切割玻璃、大理石鉆探機(jī)鉆頭鉆探機(jī)鉆頭鉛筆芯鉛筆芯 電極電極、 金剛石與石墨的比較金剛石與石墨的比較金剛

3、石、石墨的用途：金剛石、石墨的用途： 為何金剛石和石墨在硬度和為何金剛石和石墨在硬度和導(dǎo)電性方面有很大的差異？導(dǎo)電性方面有很大的差異？問題探究問題探究 主要是由于碳原子排列主要是由于碳原子排列結(jié)構(gòu)的不同引起的結(jié)構(gòu)的不同引起的 金剛石是正四面體空金剛石是正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原子間間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原子間的作用力很強(qiáng)的作用力很強(qiáng) 金剛石和石墨物理性質(zhì)的差異，主要金剛石和石墨物理性質(zhì)的差異，主要是由于碳原子排列結(jié)構(gòu)的不同引起的是由于碳原子排列結(jié)構(gòu)的不同引起的 其中其中C60是是60個(gè)碳原子形成的個(gè)碳原子形成的封閉籠狀封閉籠狀分子，形似足球，故分子，形似足球，故 稱之為稱之為“足球烯足球烯”富勒烯：富勒烯

4、：固態(tài)碳的第三種結(jié)構(gòu)形式，三維固態(tài)碳的第三種結(jié)構(gòu)形式，三維空心球狀結(jié)構(gòu)空心球狀結(jié)構(gòu)（包括（包括C C6060、C C7070和納米碳管等）和納米碳管等）碳納米管碳納米管 我們通常把我們通常把碳碳元素形成多元素形成多種種單質(zhì)單質(zhì)的這種現(xiàn)象稱為的這種現(xiàn)象稱為同素異同素異形現(xiàn)象形現(xiàn)象。把金剛石、石墨和。把金剛石、石墨和C60等互稱為等互稱為同素異形體同素異形體。1、同素異形現(xiàn)象：、同素異形現(xiàn)象：同種元素同種元素形成多形成多種種不同單質(zhì)不同單質(zhì)的現(xiàn)象的現(xiàn)象。2、同素異形體：、同素異形體：同一種元素同一種元素形成的形成的不同單質(zhì)互稱不同單質(zhì)互稱為同素異形體為同素異形體。一、同素異形現(xiàn)象一、同素異形現(xiàn)象強(qiáng)

5、調(diào)：強(qiáng)調(diào)：（1 1）同種元素；）同種元素；（2 2）單質(zhì)；）單質(zhì)；（3 3）結(jié)構(gòu)不同。）結(jié)構(gòu)不同。氧元素的不同單質(zhì)氧元素的不同單質(zhì)氧氣與臭氧的物理性質(zhì)比較：氧氣與臭氧的物理性質(zhì)比較：化學(xué)化學(xué)式式顏色顏色（氣態(tài)）（氣態(tài)）氣味氣味沸點(diǎn)沸點(diǎn)溶解性溶解性氧氣氧氣O O2 2無色無色無味無味1831830.0300.030臭氧臭氧O O3 3淡藍(lán)色淡藍(lán)色魚腥味魚腥味112.4112.4OO2 2實(shí)例：實(shí)例： （2 2）氧元素的不同單質(zhì)）氧元素的不同單質(zhì)氧氣與臭氧的分子結(jié)構(gòu)：氧氣與臭氧的分子結(jié)構(gòu)：O2 O3 色、態(tài)、味色、態(tài)、味溶解度溶解度化學(xué)化學(xué)性質(zhì)性質(zhì)用途用途無色無味氣體無色無味氣體特殊臭味淡藍(lán)色氣體

6、特殊臭味淡藍(lán)色氣體不易溶于水不易溶于水比比O2易溶于水易溶于水S+O2=SO2點(diǎn)燃點(diǎn)燃2CO+O2=2CO2點(diǎn)燃點(diǎn)燃強(qiáng)氧化性、不強(qiáng)氧化性、不穩(wěn)定性、漂白、穩(wěn)定性、漂白、殺菌消毒殺菌消毒呼吸、燃燒等呼吸、燃燒等脫色劑、消毒劑脫色劑、消毒劑性質(zhì)對(duì)比性質(zhì)對(duì)比 臭氧具有極強(qiáng)的氧化性臭氧具有極強(qiáng)的氧化性，AgAg、HgHg等在空氣或氧等在空氣或氧氣中不易被氧化的金屬，可以與臭氧發(fā)生反應(yīng)。氣中不易被氧化的金屬，可以與臭氧發(fā)生反應(yīng)。 臭氧可用于漂白和消毒臭氧可用于漂白和消毒。某些染料受到臭氧的。某些染料受到臭氧的強(qiáng)烈氧化作用會(huì)褪色，臭氧還可以殺死許多細(xì)菌，強(qiáng)烈氧化作用會(huì)褪色，臭氧還可以殺死許多細(xì)菌，因此，它

7、是一種很好的脫色劑和消毒劑。因此，它是一種很好的脫色劑和消毒劑。 空氣中的微量臭氧能刺激中樞神經(jīng)空氣中的微量臭氧能刺激中樞神經(jīng)，加速血液，加速血液循環(huán)，令人產(chǎn)生爽快和振奮的感覺，但當(dāng)空氣中臭循環(huán)，令人產(chǎn)生爽快和振奮的感覺，但當(dāng)空氣中臭氧的含量超過氧的含量超過10105 5 % %（體積分?jǐn)?shù)）時(shí)，就會(huì)對(duì)人體、（體積分?jǐn)?shù)）時(shí)，就會(huì)對(duì)人體、動(dòng)植物，以及其他暴露在空氣中的物質(zhì)造成危害。動(dòng)植物，以及其他暴露在空氣中的物質(zhì)造成危害。資料卡資料卡臭氧的化學(xué)性質(zhì)與用途臭氧的化學(xué)性質(zhì)與用途1、極強(qiáng)氧化性、極強(qiáng)氧化性2、不穩(wěn)定性、不穩(wěn)定性 思考：上述反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)？思考：上述反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)？為什么

8、？為什么？否，因?yàn)闆]有元素化合價(jià)的變化。否，因?yàn)闆]有元素化合價(jià)的變化。3、用途：脫色劑、消毒劑、用途：脫色劑、消毒劑 2O3 3O2 氟氯烴氟氯烴 自然界自然界9090的的臭氧集中臭氧集中在離地面在離地面151550 km50 km的的大氣平流層中，它是由氧氣吸收太陽紫外線輻射而大氣平流層中，它是由氧氣吸收太陽紫外線輻射而生成的。臭氧層能使地球上的生物免受太陽光中紫生成的。臭氧層能使地球上的生物免受太陽光中紫外線的傷害，是外線的傷害，是“生命衛(wèi)士生命衛(wèi)士”。近年來的測(cè)量結(jié)果。近年來的測(cè)量結(jié)果表明，臭氧層開始變薄，甚至出現(xiàn)空洞。表明，臭氧層開始變薄，甚至出現(xiàn)空洞。20002000年，年，南極上空

9、的臭氧層空洞面積達(dá)南極上空的臭氧層空洞面積達(dá)2 28 810107 7kmkm2 2，相當(dāng)，相當(dāng)于澳大利亞國(guó)土面積的于澳大利亞國(guó)土面積的4 4倍。關(guān)于引起臭氧層被破倍。關(guān)于引起臭氧層被破壞的原因有多種解釋，但一般認(rèn)為壞的原因有多種解釋，但一般認(rèn)為氟氯烴氟氯烴( (氟利昂，氟利昂，廣泛用于制冷劑和發(fā)泡劑等廣泛用于制冷劑和發(fā)泡劑等) )的大量使用和噴氣式的大量使用和噴氣式飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈將大量廢氣排放到高空，加速了飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈將大量廢氣排放到高空，加速了臭氧分解。保護(hù)高空臭氧層，是科學(xué)家研究的重要臭氧分解。保護(hù)高空臭氧層，是科學(xué)家研究的重要課題。課題。資料卡資料卡臭氧洞的臭氧洞的 擴(kuò)大擴(kuò)大 3

10、O2 = 2O3 放電放電磷元素的不同單質(zhì)比較磷元素的不同單質(zhì)比較：拓展視野拓展視野紅磷紅磷 這是什么變化？這是什么變化？同素異形體的化學(xué)性質(zhì)基本相同同素異形體的化學(xué)性質(zhì)基本相同22CO 點(diǎn)燃 O(1)C（2）氧氣和臭氧都具有強(qiáng)氧化性，）氧氣和臭氧都具有強(qiáng)氧化性， 臭氧的氧化性更強(qiáng)。臭氧的氧化性更強(qiáng)。522O2P 點(diǎn)燃 5O(3)4P 同素異形體之間轉(zhuǎn)化同素異形體之間轉(zhuǎn)化（金剛石）石墨C )(1)C322O (2)3O 放電（3）討論：討論： 根據(jù)以上同素異形體的學(xué)習(xí)，根據(jù)以上同素異形體的學(xué)習(xí)，請(qǐng)歸納小結(jié)：同素異形體之間，什請(qǐng)歸納小結(jié)：同素異形體之間，什么性質(zhì)相同？什么性質(zhì)不同？么性質(zhì)相同？什

11、么性質(zhì)不同？ 同素異形體的化學(xué)性質(zhì)基本相同同素異形體的化學(xué)性質(zhì)基本相同（由同種元素形成的單質(zhì)）（由同種元素形成的單質(zhì)） 同素異形體的物理性質(zhì)不同（空間同素異形體的物理性質(zhì)不同（空間結(jié)構(gòu)不同）結(jié)構(gòu)不同）思考：思考：1、鈉原子、鈉原子(Na)和鈉離子和鈉離子(Na+)都是同一都是同一種元素鈉元素形成的，它們是同素異形體嗎？種元素鈉元素形成的，它們是同素異形體嗎？2、Fe2O3和和Fe3O4的組成元素完全相同，的組成元素完全相同，它們是同素異形體嗎？它們是同素異形體嗎？3、1H與與1H互為什么關(guān)系？互為什么關(guān)系？12同素異形體與同位素的比較同素異形體與同位素的比較同素異形體同素異形體同位素同位素定義

12、定義研究對(duì)象研究對(duì)象常見實(shí)例常見實(shí)例同一種元素形同一種元素形成的不同單質(zhì)成的不同單質(zhì)質(zhì)子數(shù)相同、中質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子子數(shù)不同的原子單質(zhì)單質(zhì)原子原子1 1H H、2 2H H、3 3H H3535ClCl、3737ClCl金剛石、石墨金剛石、石墨O O3 3 、O O2 2判斷下面哪些是同素異形體判斷下面哪些是同素異形體（ ），哪些是同位素），哪些是同位素（ ）A.A.紅磷、白磷紅磷、白磷 B.B.水、重水水、重水C.C.1616O O、1717O O、1818O O D.D.金剛石、石墨金剛石、石墨例例1: 近年來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種新的由碳元素近年來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種新的由碳元素組成的物

13、質(zhì)，化學(xué)式為組成的物質(zhì)，化學(xué)式為C60，下列說法中，下列說法中錯(cuò)誤的是錯(cuò)誤的是( )A . C60由分子構(gòu)成由分子構(gòu)成B. C60和石墨、金剛石都是碳的同素異形體和石墨、金剛石都是碳的同素異形體C. C60在純氧中充分燃燒生成在純氧中充分燃燒生成CO2D. C60的摩爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為720D例例2: 據(jù)報(bào)道，最近科學(xué)家在宇宙中發(fā)現(xiàn)據(jù)報(bào)道，最近科學(xué)家在宇宙中發(fā)現(xiàn)了了H3分子，則分子，則H2和和H3屬于屬于( ) A 同位素同位素 B 同素異形體同素異形體 C 同分異構(gòu)體同分異構(gòu)體 D 同種物質(zhì)同種物質(zhì)B例例3下列各組中不屬于同素異形體的是（）下列各組中不屬于同素異形體的是（）A. 金剛石與金

14、剛石與C60B. 紅磷與白磷紅磷與白磷C. NO與與NO2D. 8O 與與 8O1618C D4、下列有關(guān)、下列有關(guān) 8O2敘述正確的是敘述正確的是( )A.與氧互為同位素與氧互為同位素 B.與氧氣具有相同的化學(xué)性質(zhì)與氧氣具有相同的化學(xué)性質(zhì) C.與氧氣互為同素異形體與氧氣互為同素異形體 D.與同質(zhì)量的氧氣具有相同的體積與同質(zhì)量的氧氣具有相同的體積(同溫同同溫同壓下壓下)18B通過前面的學(xué)習(xí)我們知道物通過前面的學(xué)習(xí)我們知道物質(zhì)世界豐富多彩的一個(gè)原因質(zhì)世界豐富多彩的一個(gè)原因是存在著是存在著同素異形體同素異形體。那么。那么分子式相同分子式相同的物質(zhì)一定是同的物質(zhì)一定是同一種物質(zhì)嗎一種物質(zhì)嗎? ? 討

15、論討論 思考思考: :根據(jù)碳、氫原子形成共價(jià)鍵的特征，我們根據(jù)碳、氫原子形成共價(jià)鍵的特征，我們動(dòng)手制作組成為動(dòng)手制作組成為C C4 4H H1010可能的有機(jī)化合物的可能的有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)模型。分子結(jié)構(gòu)模型。正丁烷正丁烷 異丁烷異丁烷 C C C CC C C CH H H H H H H HH H H H H H H HH HH HC CC CC C C CH HH HH HH HH H H HH HH HH HH H 問題問題1:1:對(duì)比兩個(gè)模型對(duì)比兩個(gè)模型, ,找找它們的聯(lián)系找找它們的聯(lián)系? ?共同點(diǎn)共同點(diǎn): :不同點(diǎn)不同點(diǎn): :分子式相同分子式相同結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)不同二、同分異構(gòu)現(xiàn)象同

16、分異構(gòu)體化合物具有相同的分子式，但具有不化合物具有相同的分子式，但具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，叫做同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，叫做同分異構(gòu)現(xiàn)象同分異構(gòu)現(xiàn)象。具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互稱具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互稱同分異構(gòu)體同分異構(gòu)體。問題問題2:2:同分異構(gòu)體間性質(zhì)有無差異同分異構(gòu)體間性質(zhì)有無差異? ?同分異構(gòu)體間的物理性質(zhì)差異物質(zhì)物質(zhì)正丁烷正丁烷異丁烷異丁烷熔點(diǎn)熔點(diǎn)/-138.4-159.6沸點(diǎn)沸點(diǎn)/-0.5-11.7液態(tài)密度液態(tài)密度/gcm-30.57880.557結(jié)論：結(jié)論： 物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)可能相似或不同。物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)可能相似或不同。分子式分子式C2H6OC2H6O球棍模型球棍模型結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)

17、式名稱名稱沸點(diǎn)沸點(diǎn)C C2 2H H6 6O O乙醇乙醇二甲醚二甲醚78 23比較比較同素異形體、同分異構(gòu)體、同位素同素異形體、同分異構(gòu)體、同位素三個(gè)概念三個(gè)概念同素異形體同素異形體同分異構(gòu)體同分異構(gòu)體 同位素同位素相同點(diǎn)相同點(diǎn)不同點(diǎn)不同點(diǎn)研究對(duì)象研究對(duì)象同一種元同一種元素組成素組成結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)不同分子式相同分子式相同分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)不同不同質(zhì)子數(shù)相同質(zhì)子數(shù)相同的同種元素的同種元素中子數(shù)中子數(shù)不同不同單質(zhì)單質(zhì)化合物化合物原子原子O O2 2O O3 3白磷白磷 紅磷紅磷C C4 4H H10101 11 1H H、1 12 2H H、1 13 3H H 有下列各組物質(zhì)有下列各組物質(zhì): A、 6C與與6 CB、金剛石與石墨、金剛石與石墨 C、乙醇與二甲醚、乙醇與二甲醚D、（1）互為同位素的是）互為同位素的是_（2）互為同素異形體的是）互為同素異形體的是_（3）互為同分異構(gòu)體的是）互為同分異構(gòu)體的是_12 13CH3CHCH2CH3CH3CH3 CCH3CH3CH3ABC、D12. 下列各種微粒中：下列各種微粒中：H2O、 H2O2 、D2O、 H、D、T、 12C、 13C、 金剛金剛石、石墨、乙醇、二甲醚，屬于同位石、石墨、乙醇、二甲醚，屬于同位素的是素的是 ，屬于同素，屬于同素異形體的是異形體的是 ，屬于同分異構(gòu)體的是屬于同分異構(gòu)體的