5.3 從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性學(xué)案 高一上學(xué)期化學(xué)蘇教版（2019）必修第一冊(cè)

新蘇教版高中化學(xué)必修1PAGEPAGE1第三單元從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能構(gòu)建微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)多樣性之間的聯(lián)系。2.能依據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)特征對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類。3.能解釋或預(yù)測物質(zhì)具有的一些性質(zhì)。【自主預(yù)習(xí)】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)象稱為同素異形現(xiàn)象。(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)無色透明固體灰黑色固體灰黑色固體硬度熔點(diǎn)堅(jiān)硬、熔點(diǎn)很高質(zhì)軟、熔點(diǎn)高硬度小、熔點(diǎn)低導(dǎo)電性不導(dǎo)電導(dǎo)電不導(dǎo)電微觀結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)封閉籠狀結(jié)構(gòu)差異分析碳原子的和不同(2)氧的同素異形體物質(zhì)O2O3顏色無色淡藍(lán)色沸點(diǎn)O2＜O3氣味無味魚腥味相互轉(zhuǎn)化3O2eq\o(=,\s\up7(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(diǎn)燃可燃燒直接存放在廣口瓶中二、同分異構(gòu)現(xiàn)象1．同分異構(gòu)現(xiàn)象和同分異構(gòu)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(gòu)現(xiàn)象。(2)分子式相同而結(jié)構(gòu)的化合物互稱為同分異構(gòu)體。(3)同分異構(gòu)現(xiàn)象主要表現(xiàn)在有機(jī)化合物中。2．實(shí)例(1)正丁烷和異丁烷名稱正丁烷異丁烷分子式C4H10分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡式CH3CH2CH2CH3球棍模型結(jié)論分子結(jié)構(gòu)不同沸點(diǎn)－0.5－11.7差異分析原子的連接方法，化學(xué)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分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)式結(jié)論分子結(jié)構(gòu)性質(zhì)沸點(diǎn)78－23物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)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(diǎn)，一般也不具備規(guī)則的幾何外形。微點(diǎn)撥：晶體規(guī)則的幾何外形是其內(nèi)部構(gòu)成微粒有規(guī)則排列的結(jié)果。2．常見的幾類晶體晶體類型離子晶體原子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(shí)例氯化鈉、氫氧化鉀金剛石、二氧化硅冰、干冰Na、Zn思考：二氧化碳、二氧化硅都是ⅣA族元素的氧化物，但二者的物理性質(zhì)相差較大，你知道是什么原因嗎？試比較二者熔點(diǎn)的高低。【效果驗(yàn)收】1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。)(1)水、重水、超重水互為同素異形體。 ()(2)CH3—CH=CH2與CH2CH2CH2互為同分異構(gòu)體。 ()(3)晶體中一定存在化學(xué)鍵。 ()(4)NaCl是離子化合物，其晶體是離子晶體。 ()2．下列各組中，既含有離子晶體、分子晶體，又含有原子晶體的是()A．KCl、H2SO4、P4B．CO2、Na3PO4、MgC．NH4F、C60D．Si、SiO2、K2CO33．下面列出了幾組物質(zhì)或微粒，請(qǐng)將合適的序號(hào)填寫在空格上。①金剛石與“足球烯”(C60)；②D與T；③16O、17O和18O；④氧氣(O2)與臭氧(O3)；⑤乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3OCH3)。(1)是同素異形體的。(2)是同位素的。(3)是同分異構(gòu)體的。【難點(diǎn)突破】認(rèn)識(shí)同素異形體與同分異構(gòu)體情境1.澳大利亞研究人員開發(fā)出被稱為第五形態(tài)的固體碳，這種新的碳結(jié)構(gòu)稱作納米泡沫，它的外形類似海綿，密度極小，并且有磁性。[問題1]納米泡沫碳與金剛石之間是什么關(guān)系？[問題2]同素異形體之間物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)是否相同？同素異形體之間的相互轉(zhuǎn)化是化學(xué)變化還是物理變化？情境2.分子式為C5H12的烷烴，存在如下三同分異構(gòu)體：[問題3]怎樣正確理解同分異構(gòu)體？[問題4]相對(duì)分子質(zhì)量相等結(jié)構(gòu)不同的兩種物質(zhì)是否為同分異構(gòu)體？[核心突破]1．對(duì)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(guān)系：同素異形體之間的物理性質(zhì)有差異，但化學(xué)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(xué)變化，因?yàn)檗D(zhuǎn)化過程中有化學(xué)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(jià)的變化，一般認(rèn)為這種轉(zhuǎn)化屬于非氧化還原反應(yīng)。2．四角度認(rèn)識(shí)同分異構(gòu)體(1)從物質(zhì)看：互為同分異構(gòu)體的物質(zhì)只能是化合物。它們之間的轉(zhuǎn)化屬于化學(xué)變化，若共存則為混合物。(2)從分子式看：互為同分異構(gòu)體的化合物，其分子式相同，相對(duì)分子質(zhì)量也相同，但相對(duì)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(duì)分子質(zhì)量均為46。(3)從結(jié)構(gòu)看：互為同分異構(gòu)體的化合物，空間結(jié)構(gòu)不同。(4)從性質(zhì)看：互為同分異構(gòu)體的化合物，物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)可能相似。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]1．科學(xué)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(gòu)體C．同素異形體 D．同位素2．下列說法不正確的是()A．核素eq\o\al(2,1)H的中子數(shù)是0B．12C和14C．金剛石、石墨和富勒烯互為同素異形體D．CH3CH2OH和CH3OCH3互為同分異構(gòu)體(1)互為同位素的是(填序號(hào)，下同)。(2)互為同素異形體的是。(3)互為同分異構(gòu)體的是?！具_(dá)標(biāo)檢測】1．閃電時(shí)空氣中有臭氧生成。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)變是物理變化2．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鉑的兩種化合物a和b，二者的結(jié)構(gòu)分別為，a有抗癌作用，而b沒有，二者的關(guān)系為()A．同分異構(gòu)體 B．同素異形體C．同一種物質(zhì) D．同位素3．下列物質(zhì)互為同分異構(gòu)體的是()A．氧氣和臭氧B．正丁烷和異丁烷C．CH4和C2H4D．1H和2H4．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(guān)于晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別的敘述中，正確的是()A．是否是具有規(guī)則幾何外形的固體B．是否是具有固定組成的物質(zhì)C．是否是具有美觀對(duì)稱的外形D．內(nèi)部構(gòu)成微粒是否在空間呈有規(guī)則的重復(fù)排列5．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(gòu)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(gòu)成的晶體是。(4)受熱熔化時(shí)，化學(xué)鍵不發(fā)生變化的是，需克服共價(jià)鍵的是。

參考答案【自主預(yù)習(xí)】一、1．(2)同素異形體2．(1)成鍵方式排列方式(2)個(gè)數(shù)成鍵方式二、1．(1)分子式結(jié)構(gòu)(2)不同2．(1)不同相同相同(2)C2H6O不同不同不同三、1．晶體非晶體2．陰、陽離子原子分子離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力(或氫鍵)思考：【答案】CO2屬于分子晶體而SiO2屬于原子晶體，故二者物理性質(zhì)差別較大。SiO2的熔點(diǎn)高于CO2。【效果驗(yàn)收】1．(1)×(2)√(3)×(4)√2．【答案】C【解析】A項(xiàng)中的H2SO4和P4都是分子晶體；B項(xiàng)中的Mg是金屬晶體；D項(xiàng)中的Si和SiO2都是原子晶體。3．【答案】(1)①④(2)②③(3)⑤【解析】(1)由同一種元素形成的不同單質(zhì)互為同素異形體，則是同素異形體的為金剛石與“足球烯”(C60)，氧氣(O2)與臭氧(O3)。(2)質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一種元素的不同核素互為同位素，則是同位素的是D與T,16O、17O和18O。(3)分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物互為同分異構(gòu)體，則是同分異構(gòu)體的為乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3OCH3)?！倦y點(diǎn)突破】[問題1]【答案】納米泡沫碳與金剛石是碳元素形成的不同單質(zhì)，二者互為同素異形體。[問題2]【答案】同素異形體物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)可能相似。同素異形體之間的轉(zhuǎn)化屬于化學(xué)變。[問題3]【答案】“同分”是指分子式相同，“異構(gòu)”是指結(jié)構(gòu)不同，“體”是指化合物。[問題4]【答案】相對(duì)分子質(zhì)量相等，分子式并不一定相同(如N2、CO、C2H4)，不一定是同分異構(gòu)體。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]1．【答案】C【解析】C60與C50、C70、C120、C540均是由碳元素組成的不同單質(zhì)，互為同素異形體。2．【答案】A【解析】eq\o\al(2,1)H的中子數(shù)為2－1＝1，A錯(cuò)誤。3.【解析】eq\o\al(12,6)C與eq\o\al(13,6)C互為同位素，兩者相同的是原子的核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、核外電子數(shù)，不同的是原子核內(nèi)中子數(shù)。金剛石與石墨互為同素異形體，互為同素異形體的物質(zhì)的組成元素相同，但物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同。，互為同分異構(gòu)體的物質(zhì)分子組成即分子式相同，但分子內(nèi)原子的連接方式不同，各原子的連接順序和空間排列方式不同?！敬鸢浮?1)①(2)③(3)②【達(dá)標(biāo)檢測】1．【答案】B【解析】O2和O3互為同素異形體，A不正確；溫度、壓強(qiáng)不確定，不能確定O2、O3的物質(zhì)的量，也就是不能確定質(zhì)子數(shù)，C不正確；同素異形體之間的轉(zhuǎn)化屬于化學(xué)變化，D不正確。2．【答案】A【解析】a有抗癌作用，而b沒有，說明二者屬于不同的物質(zhì)，且二者分子式相同，結(jié)構(gòu)不同，故二者互為同分異構(gòu)體；互為同素異形體的必須是單質(zhì)，互為同位素的必須是質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的核素(如eq\o\al(12,6)C與eq\o\al(14,6)C，eq\o\al(35,17)Cl與eq\o\al(37,17)Cl等)。3．【答案】B【解析】氧氣和臭氧是由同種元素形成的不同單質(zhì)，互稱同素異形體，A項(xiàng)錯(cuò)誤；正丁烷和異丁烷分子式相同，結(jié)構(gòu)不同，互稱同分異構(gòu)體，B項(xiàng)正確；CH4和C2H4分子式不同，不可能是同分異構(gòu)體，C項(xiàng)錯(cuò)誤；1H和2H是質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的原子，屬于同位素，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．【答