5-3從微觀結構看物質(zhì)的多樣性（原卷版）（蘇教版2019必修第一冊）

5.3從微觀結構看物質(zhì)的多樣性【學習目標】1.了解物質(zhì)的量及其單位、阿伏加德羅常數(shù)、摩爾質(zhì)量的含義與應用。2.能從宏觀和微觀相結合的視角認識物質(zhì)的量、微觀粒子數(shù)和物質(zhì)的質(zhì)量之間的關系，并建立三者之間簡單計算的思維模型?！局R梳理】一、同素異形現(xiàn)象1．同素異形現(xiàn)象和同素異形體(1)同一種元素能夠形成幾種不同的單質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為。(2)同一種元素可形成不同單質(zhì)，這些單質(zhì)之間互稱為這種元素的。2．常見的同素異形體(1)碳的同素異形體物質(zhì)金剛石石墨足球烯(C60)物理性質(zhì)顏色狀態(tài)透明固體色固體灰黑色固體硬度熔點堅硬、熔點質(zhì)軟、熔點高硬度小、熔點低導電性不導電微觀結構空間網(wǎng)狀結構平面網(wǎng)狀結構封閉籠狀結構差異分析碳原子的和不同(2)氧的同素異形體物質(zhì)O2O3顏色沸點O2O3(填“>”“<”或“＝”)氣味無味魚腥味相互轉(zhuǎn)化3O2eq\o(=,\s\up9(放電))2O3差異分析分子中氧原子和氧原子的不同(3)磷的同素異形體物質(zhì)色態(tài)毒性穩(wěn)定性保存白磷白色蠟狀固體有劇毒易自燃冷水中紅磷紅棕色固體無毒加熱或點燃可燃燒直接存放在廣口瓶中二、同分異構現(xiàn)象1．同分異構現(xiàn)象和同分異構體(1)化合物具有相同的，但具有不同的現(xiàn)象，稱為同分異構現(xiàn)象。(2)分子式相同而結構的化合物互稱為同分異構體。(3)同分異構現(xiàn)象主要表現(xiàn)在有機化合物中。2．實例(1)正丁烷和異丁烷名稱正丁烷異丁烷分子式C4H10分子結構結構式結構簡式CH3CH2CH2CH3球棍模型結論分子結構不同沸點－0.5℃－11.7℃差異分析原子的連接方法，化學鍵的類型，物質(zhì)類別(2)乙醇和二甲醚名稱乙醇二甲醚分子式C2H6O分子結構結構式結論分子結構性質(zhì)沸點78℃－23℃物理性質(zhì)，化學性質(zhì)[辨析]1．“三同”比較定義化學符號結構性質(zhì)同位素質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的原子eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H電子層結構相同，原子結構不同物理性質(zhì)不同，化學性質(zhì)相同同素異形體同一種元素組成的不同單質(zhì)O2、O3單質(zhì)的組成或結構不同物理性質(zhì)不同，化學性質(zhì)不一定相同同分異構體分子式相同，結構不同的化合物一般用結構式或結構簡式表示碳鏈異構、位置異構、官能團異構物理性質(zhì)不同，化學性質(zhì)不一定相同2．對同素異形體的理解(1)組成元素：只含有一種元素。(2)物質(zhì)類別：互為同素異形體的只能是單質(zhì)。(3)性質(zhì)關系：同素異形體之間的物理性質(zhì)有差異，但化學性質(zhì)相似。(4)相互轉(zhuǎn)化：同素異形體之間的轉(zhuǎn)化屬于化學變化，因為轉(zhuǎn)化過程中有化學鍵的斷裂與形成。(5)同素異形體之間的轉(zhuǎn)化既有單質(zhì)參加，又有單質(zhì)生成，但由于沒有涉及化合價的變化，一般認為這種轉(zhuǎn)化屬于非氧化還原反應。3．四角度認識同分異構體(1)從物質(zhì)看：互為同分異構體的物質(zhì)只能是化合物。它們之間的轉(zhuǎn)化屬于化學變化，若共存則為混合物。(2)從分子式看：互為同分異構體的化合物，其分子式相同，相對分子質(zhì)量也相同，但相對分子質(zhì)量相同的化合物分子式不一定相同，如甲酸(HCOOH)和乙醇(CH3CH2OH)的相對分子質(zhì)量均為46。(3)從結構看：互為同分異構體的化合物，空間結構不同。(4)從性質(zhì)看：互為同分異構體的化合物，物理性質(zhì)不同，化學性質(zhì)可能相似?！灸芰_成】1．下列物質(zhì)屬于同素異形體的是()A．甲烷和乙烷 B．35Cl和37ClC．紅磷和白磷 D．氫氧化鈉和氫氧化鉀2．如圖所示為乙醇(C2H5OH)和二甲醚(CH3OCH3)的球棍模型，下列說法錯誤的是()A．兩者互為同分異構體B．兩者的化學鍵完全相同C．兩者的化學性質(zhì)不同D．兩者的相對分子質(zhì)量相同3．科學家發(fā)現(xiàn)C60后，近年又合成了許多球形分子，如C50、C70、C120、C540等，它們互稱為()A．同一種物質(zhì) B．同分異構體C．同素異形體 D．同位素4．下列各組物質(zhì)中，互稱為同分異構體的是()A．冰和水B．氧氣和臭氧C．純堿和燒堿D．5．隨著科學技術的不斷進步，研究物質(zhì)的手段和途徑越來越多，Neq\o\al(＋,5)、H3、O4、C60等已被發(fā)現(xiàn)。下列有關說法中正確的是()A．Neq\o\al(＋,5)中含有36個電子B．O2與O4互為同位素C．C60的摩爾質(zhì)量為720D．H2與H3互為同素異形體6．2017年1月26日美國《科學》雜志報道，哈佛大學實驗室對液氫樣本施加約4.95×1011Pa壓力，成功制造出了金屬氫，這是一種以氫離子和自由電子為基本單位的晶體。下列關于金屬氫的推測錯誤的是()A．可能具有很好的導電性B．與氫氣互為同素異形體C．制造金屬氫的過程屬于化學變化D．摩爾質(zhì)量與氫氣相同7．下列各組物質(zhì)的晶體中，化學鍵類型相同、晶體類型也相同的是()A．SO2和SiO2 B．CO2和H2OC．SiC和HCl D．CCl4和KCl8．互為同分異構體的物質(zhì)一定不可能具有()A．相同的分子式B．相同的結構C．相似的化學性質(zhì)D．相同的相對分子質(zhì)量9．下列各對物質(zhì)中，屬于同分異構體的是()A．白磷和紅磷B．干冰和CO210．氧氣在放電或紫外線照射下能轉(zhuǎn)化為臭氧(O3)。下列說法正確的是()A．O3和O2互為同位素B．O2比O3穩(wěn)定C．等體積O3和O2含有相同質(zhì)子數(shù)D．O3與O2的相互轉(zhuǎn)化是物理變化11．下列各組物質(zhì)中，屬于同素異形體的是（）A．16O和18OB．紅磷、白磷C．二氧化硫、三氧化硫D．二氧化碳、干冰12．下列物質(zhì)之間的相互關系錯誤的是（）A．CH3—CH2—NO2和H2N—CH2—COOH互為同分異構體B．O2和O3互為同素異形體C．H和T互為同位素D．冰和干冰為同一種物質(zhì)【知識梳理】三、晶體與非晶體1．常見固體物質(zhì)一般可分為晶體和非晶體。有規(guī)則的幾何外形，如氯化鈉、金剛石、干冰等。沒有固定的熔點，一般也不具備規(guī)則的幾何外形。微點撥：晶體規(guī)則的幾何外形是其內(nèi)部構成微粒有規(guī)則排列的結果。2．常見的幾類晶體晶體類型離子晶體共價晶體分子晶體金屬晶體晶體微粒金屬陽離子、自由電子形成晶體的作用力金屬鍵實例氯化鈉、氫氧化鉀金剛石、二氧化硅冰、干冰Na、Zn[辨析]1．不同類型晶體的比較一般情況下，不同類型晶體的熔、沸點：共價晶體>離子晶體>分子晶體。金屬晶體的熔、沸點差別較大，有些金屬熔、沸點較低，例如堿金屬；有些金屬熔、沸點很高，例如金屬鎢的熔點高達3000℃以上。2．同類型晶體的比較(1)離子晶體一般地，離子晶體中陰、陽離子半徑越小，離子所帶電荷越多，離子鍵越強，離子晶體的熔、沸點越高。例如，熔點：NaCl>KCl>RbCl>CsCl；NaF>NaCl>NaBr>NaI；MgO>Na2O>NaCl。(2)共價晶體一般地，對于結構相似的共價晶體，原子半徑越小，共價鍵的鍵長越短，共價鍵越強，共價晶體的熔、沸點越高。例如，熔點：金剛石>SiC>晶體硅。(3)分子晶體一般地，對于組成和結構相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強，晶體的熔、沸點越高。例如，沸點：F2<Cl2<Br2<I2；CF4<CCl4<CBr4<CI4；HCl<HBr<HI。注意：若分子間能形成氫鍵，會使物質(zhì)的熔、沸點反常的高，例如，沸點：HF>HI>HBr>HCl，H2O>H2Te>H2Se>H2S。HF分子間、H2O分子間均能形成氫鍵，故其沸點反常的高。(4)金屬晶體一般地，對于主族元素形成的金屬晶體，金屬陽離子半徑越小、離子所帶電荷數(shù)越多，金屬鍵越強，金屬的熔、沸點越高。例如，熔點：Li>Na>K>Rb>Cs；Na<Mg<Al。注意：晶體的熔、沸點高低還可以通過常溫常壓下物質(zhì)的狀態(tài)進行判斷。例如，在常溫常壓下，碘單質(zhì)為固態(tài)，溴單質(zhì)為液態(tài)，氯單質(zhì)為氣態(tài)，故沸點：I2>Br2>Cl2。3、晶體的熔、沸點高低判斷1．先看晶體的類型不同晶體類型的物質(zhì)其熔點的一般規(guī)律：共價晶體>離子晶體>分子晶體；但是要注意金屬晶體的熔、沸點有的很高，如鎢、鉑等，有的則很低，如汞、銫等。2．同一晶體類型的物質(zhì)，需比較晶體內(nèi)部結構粒子間作用力，作用力越大，熔、沸點越高。（1）共價晶體：要比較共價鍵的強弱，一般地說，原子半徑越小，形成共價鍵的鍵長越短，鍵能越大，其晶體熔、沸點越高。如熔點：金剛石>碳化硅>晶體硅。（2）離子晶體：要比較離子鍵的強弱，一般地說，陰、陽離子的電荷數(shù)越大，離子半徑越小，則離子間作用就越強，其離子晶體熔、沸點越高。如熔點：MgO>NaCl>KCl。（3）分子晶體：含有氫鍵的分子晶體，熔、沸點較高。若無氫鍵，且組成和結構相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，熔沸點越高，如：熔、沸點：HI>HBr>HCl。由上述可知，同類晶體熔、沸點比較思路：共價晶體→共價鍵鍵能→鍵長→原子半徑；分子晶體→分子間作用力→相對分子質(zhì)量；離子晶體→離子鍵強弱→離子所帶電荷多少、離子半徑?！灸芰_成】1．下列物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律與化學鍵強弱無關的是()A．F2、Cl2、Br2、I2的熔點逐漸升高B．HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱C．金剛石的硬度、熔點、沸點都高于晶體硅D．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點依次降低2．根據(jù)表中給出的幾種物質(zhì)的熔沸點數(shù)據(jù)，判斷下列說法錯誤的是()晶體NaClMgCl2AlCl3SiCl4單質(zhì)B熔點/℃801714194－682300沸點/℃14651412181572500A．SiCl4是分子晶體B．單質(zhì)B可能是共價晶體C．AlCl3在加熱時能升華D．NaCl比MgCl2更易熔化3．下列不屬于晶體的特點的是（）A．具有規(guī)則的幾何外形B．具有固定的沸點C．具有固定的熔點D．一定是無色透明的固體4．有關晶體的下列說法中，正確的是（）A．晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定B．原子晶體中共價鍵越強，熔點越高C．冰融化時水分子中共價鍵發(fā)生斷裂D．氯化鈉熔化時離子鍵未被破壞5.下列說法一定正確的是（）A．其水溶液導電的一定是離子晶體B．熔融態(tài)導電的一定是離子晶體C．共價化合物形成的晶體一定是分子晶體D．固態(tài)不導電、熔融態(tài)導電的一定是離子晶體6．下列各組物質(zhì)中，3種物質(zhì)的晶體類型都不相同的是()A．KCl、H2SO4、P4 B．CO2、Na3PO4、MgC．NH4F、C60、干冰 D．Si、SiO2、K2CO37.下列物質(zhì)的熔、沸點高低順序中，正確的是（）A．金剛石>晶體硅>二氧化硅>碳化硅B．CI4>CBr4>CCl4>CF4C．MgO>O2>N2>H2OD．KCl>NaCl>MgO8.下表給出幾種物質(zhì)的熔、沸點：NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 單質(zhì)B熔點/℃ 801 710 180 －68 2300沸點/℃ 1465 1418 160 57 2500判斷下列有關說法中錯誤的是（）①MgCl2屬于離子晶體②SiCl4是分子晶體③單質(zhì)B可能是共價晶體④AlCl3加熱能升華⑤MgCl2水溶液不導電⑥1500℃時，NaCl可形成氣態(tài)分子A．僅⑤B．④⑥C．①④D．②③⑤9．有幾種晶體：A．水晶，B．冰醋酸，C．白磷，D．金剛石，E．晶體氬，F(xiàn)．干冰。(1)屬于分子晶體的是________，直接由原子構成的分子晶體是________。(2)屬于原子晶體的化合物是________。(3)直接由原子構成的晶體是________。(4)受熱熔化時，化學鍵不發(fā)生變化的是________，需克服共價鍵的是________。【學習效果】1.科學家發(fā)現(xiàn)C60后，近年又合成了許多球形分子（富勒烯），如C50、C70、C120、C540等，它們互稱為（）A．同系物B．同分異構體C．同素異形體D．同位素2．下列說法中正確的是（）A．SO2、SO3互為同分異構體B．兩種化合物的組成元素相同，且各元素的質(zhì)量分數(shù)也相同，則二者一定是同分異構體C．相對分子質(zhì)量相同的幾種化合物，互稱為同分異構體D．組成元素的質(zhì)量分數(shù)相同，且相對分子質(zhì)量也相同的不同化合物，互為同分異構體3．下列各組物質(zhì)中，兩者互為同分異構體的是（）①CuSO4·5H2O和CuSO4·3H2O②NH4CNO與CO（NH2）2③CH3CH2OH和CH3—O—CH3④12HA．①②③B．②③C．①③④D．②③④4．下列晶體中屬于共價晶體的是（）A．氖B．食鹽C．干冰D．金剛石5．我們熟悉的食鹽、金屬、刨冰、鉆石、水晶等都是晶體；而同樣透明的玻璃卻是非晶體。下列關于晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別的敘述中正確的是（）A．是否具有規(guī)則幾何外形的固體B．是否具有固定組成的物質(zhì)C．是否具有美觀對稱的外形D．內(nèi)部構成微粒是否在空間呈有規(guī)則的重復排列5．下列說法正確的是()A．H2SO4溶于水能電離出H＋和SOeq\o\al(2－,4)，所以硫酸是離子化合物B．Ba(OH)2晶體中既存在共價鍵又有離子鍵C.SiO2屬于共價晶體，熔化破壞共價鍵和分子間作用力D．干冰升華時，分子內(nèi)共價鍵會發(fā)生斷裂6．石墨烯是從石墨材料中剝離出來的，其剝離原理其實并不復雜，就像我們將寫錯的字用膠條從紙上粘下來一樣。石墨烯是由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體，它是目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料?？茖W家甚至預言“石墨烯將徹底改變21世紀”。下列關于石墨烯的說法錯誤的是()A．從石墨中剝離出石墨烯屬于化學變化B．石墨烯由碳原子構成C．石墨烯與石墨互為同位素D．石墨的導電性比銀的強7．U、V、W、X、Y、Z是原子序數(shù)依次增大的六種常見元素。Y的單質(zhì)在W2中燃燒的產(chǎn)物可使品紅溶液褪色。Z和W元素形成的化合物Z3W4是具有磁性的黑色固體，U的單質(zhì)在W2中燃燒可生成UW和UW2兩種氣體。X的單質(zhì)是一種金屬，該金屬在UW2中劇烈燃燒生成黑、白兩種固體。請回答下列問題：(1)V的單質(zhì)分子的結構式為________；Z元素在元素周期表中的位置是______________。(2)U元素形成的同素異形體的晶體類型可能是____________(填序號)。①原子晶體②離子晶體③分子晶體④金屬晶體(3)U、V、W形成的10電子氫化物中，沸點較低的是________(填化學式)。(4)YW2氣體通入BaCl2和HNO3的混合溶液，生成白色沉淀和無色氣體VW，有關反應的離子方程式為____________________，由此可知VW和YW2還原性較強的是________(填化學式)。8．如圖所示是部分短周期主族元素單質(zhì)熔點的變化圖，根據(jù)此圖回答下列問題：(1)③號元素在元素周期表中的位置是________，該元素的一種同素異形體能導電，該同素異形體的名稱是________。(2)⑤⑥兩種元素的最高價氧化物對應的水化物之間相互反應的離子方程式為___________________________________________________________________。(3)⑦號元素的原子結構示意圖為________。(4)②④兩種元素形成的化合物晶體有兩種結構