高一化學(xué)教案：專題第三單元第一課時(shí)同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精教學(xué)設(shè)計(jì)單元分析通過初中和《化學(xué)1》的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解了物質(zhì)的多樣性與其組成的多樣性有關(guān)：種類不同、數(shù)目不同的元素原子按照特定的方式相互組合成不同的物質(zhì)。本單元以同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象、不同類型的晶體為例，幫助學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)的多樣性與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系。為《化學(xué)2》中的有機(jī)化合物的知識、選修模塊《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。教材以碳的同素異形體金剛石、石墨、富勒烯等為例,從“同"“異"兩個(gè)角度幫助學(xué)生認(rèn)識同素異形現(xiàn)象和同素異形體。幫助學(xué)生從微觀結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識金剛石、石墨中碳原子間的結(jié)合方式、作用力和空間排列方式的不同，認(rèn)識它們性質(zhì)不同的原因。并介紹了納米碳管、足球烯等科學(xué)研究熱點(diǎn)。此外教材簡介了氧的同素異形體氧氣（O2）和臭氧（O3），磷的同素異形體白磷和紅磷,豐富了學(xué)生對同素異形體的了解。對同分異構(gòu)現(xiàn)象、同分異構(gòu)體的教學(xué),教材以C4H10的兩種同分異構(gòu)體正丁烷、異丁烷，C2H6O的兩種同分異構(gòu)體乙醇和二甲醚為例，結(jié)合第一單元學(xué)習(xí)的有機(jī)物中碳原子的成鍵特點(diǎn)和連接方式的知識,理解組成相同的分子可以由于原子間的成鍵方式、排列順序不同而形成不同的物質(zhì)，具有不同的性質(zhì)。本單元的重點(diǎn)在于學(xué)習(xí)同素異形現(xiàn)象(同素異形體）、同分異構(gòu)現(xiàn)象(同分異構(gòu)體)和不同類型的晶體，通過實(shí)物、模型、圖片,有條件的可以用三維動(dòng)畫等具體、形象、直觀的教學(xué)手段呈現(xiàn)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的信息,使學(xué)生認(rèn)識同素異形體、了解同分異構(gòu)體及產(chǎn)生的原因，能夠分辨離子晶體、分子晶體、原子晶體、金屬晶體，從而認(rèn)識物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)。性質(zhì)的特點(diǎn)體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，最終體會(huì)到物質(zhì)的多樣性與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系。在教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生對“同”和“異"的認(rèn)識和理解，認(rèn)識存在“異"的內(nèi)在原因。教學(xué)中注意把握深度和廣度，對同分異構(gòu)體不要做過多的展開,不要求對其他物質(zhì)的同分異構(gòu)體,及同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)性質(zhì)的差異和規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)分析。另外對離子晶體的晶胞、晶格等知識不必要進(jìn)行拓展,只要了解晶體具有規(guī)則的幾何外形，晶體內(nèi)部微粒的種類、作用力及個(gè)別性質(zhì)，能描述晶體的特點(diǎn)。對晶體、非晶態(tài)物質(zhì)、液晶的區(qū)別不做介紹。本單元可以通過豐富有趣的學(xué)生活動(dòng)，例如讓學(xué)生自己嘗試用小球與棍甚至是家庭素材連接丁烷的分子結(jié)構(gòu)的球棍模型,觀察原子在分子中的空間相對位置，體驗(yàn)和感知同分異構(gòu)現(xiàn)象，對有機(jī)物種類的多樣性、有機(jī)分子的空間結(jié)構(gòu)產(chǎn)生深刻的認(rèn)識.課時(shí)分配同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象1課時(shí)不同類型的晶體1課時(shí)第一課時(shí)同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象整體設(shè)計(jì)三維目標(biāo)1。知識與技能（1）從同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象認(rèn)識物質(zhì)的多樣性與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系;（2)以金剛石、石墨、富勒烯等碳的同素異形體為例，認(rèn)識由于微觀結(jié)構(gòu)不同而導(dǎo)致的同素異形現(xiàn)象;(3)以正丁烷和異丁烷、乙醇和二甲醚為例，認(rèn)識有機(jī)物的同分異構(gòu)現(xiàn)象.2。過程與方法(1)以生活中熟悉的兩種碳的同素異形體——金剛石和石墨性質(zhì)的“異"“同”點(diǎn)為切入點(diǎn)，從“同素”和“異形”兩個(gè)角度幫助學(xué)生認(rèn)識同素異形現(xiàn)象和同素異形體。（2）運(yùn)用球棍模型,學(xué)習(xí)正丁烷、異丁烷、乙醇和二甲醚的結(jié)構(gòu)知識；（3）利用碳的成鍵特點(diǎn)與成鍵方式的知識，理解組成相同的分子由于原子間的成鍵方式、排列順序不同可以形成不同的物質(zhì)。3。情感態(tài)度與價(jià)值觀學(xué)生在動(dòng)手制作丁烷的同分異構(gòu)體球棍模型的過程中加深了對原子的不同連接方式和連接順序的印象,體會(huì)化學(xué)學(xué)習(xí)的趣味性和科學(xué)性，同時(shí)增強(qiáng)動(dòng)手能力和合作精神；使學(xué)生在豐富的教學(xué)活動(dòng)中認(rèn)識“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)"這一觀點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象。教學(xué)難點(diǎn)同分異構(gòu)體模型的組建;同位素、同素異形體、同分異構(gòu)體的辨別.教學(xué)準(zhǔn)備所用教具：球棍若干、乙醇、二甲醚的球棍模型.教學(xué)過程導(dǎo)入新課［圖片展示］【提問】在上面的圖片中，同學(xué)們看到了幾種物質(zhì)，它們有什么聯(lián)系？［回答]圖中展示的是金剛石和石墨兩種物質(zhì)，它們都是碳的單質(zhì)。推進(jìn)新課[板書］一、同素異形現(xiàn)象、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。同一元素形成的不同單質(zhì)互稱為同素異形體。交流與討論【提問】觀察下表，思考同素異形體中“同”“異”都體現(xiàn)在哪些方面？金剛石石墨元素組成碳元素結(jié)構(gòu)組成以碳原子為中心的正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu),每一層內(nèi)為正六邊形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)作用力碳原子間全部通過C—C共價(jià)鍵結(jié)合每一層內(nèi)碳原子間通過C—C共價(jià)鍵結(jié)合，層間碳原子間存在分子間作用力顏色狀態(tài)無色透明、有光澤、正八面體形狀的固體深灰色、有金屬光澤、不透明的細(xì)鱗片狀固體硬度天然最硬物質(zhì)最軟礦物之一熔點(diǎn)很高（3558℃）很高(3652℃）導(dǎo)電性不導(dǎo)電導(dǎo)電用途裝飾品、切割玻璃、鉆具潤滑劑、電極、鉛筆芯[回答]同素異形體的“同”指的是同種元素?！爱悺笔侵覆煌瑔钨|(zhì)的結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而引起了這些單質(zhì)的性質(zhì)不同，所以它們的用途也有所區(qū)別。[分析]對于同素異形體的概念,同學(xué)們要把握以下幾點(diǎn)：（1）同：同種元素(2)研究對象：不同的單質(zhì)【提問】除了我們熟知的金剛石和石墨,同學(xué)們還能舉出哪些碳的同素異形體？［回答]C60、C70、納米碳管等富勒烯.［分析]碳的同素異形體有很多。其中C60是由60個(gè)碳原子形成的封閉籠狀分子，形似足球，又被稱為“足球烯”。除了C60，富勒烯還有一系列的籠狀分子（如下圖所示），和單層或多層的納米碳管，它們在化學(xué)前沿的各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。感興趣的同學(xué)課后可以到圖書館或者互聯(lián)網(wǎng)上查閱資料了解它們的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用。[展示］足球烯的結(jié)構(gòu)模型Fullerene籠狀結(jié)構(gòu)系列納米碳管【提問】除了碳有同素異形現(xiàn)象，其他元素也有同素異形現(xiàn)象,比如氧元素、磷元素.請同學(xué)們自己閱讀教材,列表舉例氧、磷的同素異形體以及它們的異同之處.[回答]氧的同素異形體氧氣臭氧元素組成氧元素分子式O2O3物理性質(zhì)無色、無味的氣體淡藍(lán)色、有魚腥味的氣體化學(xué)性質(zhì)有氧化性氧化性較氧氣更強(qiáng)相互轉(zhuǎn)化3O22O3磷的同素異形體紅磷白磷元素組成磷元素分子分子較復(fù)雜,呈長鏈狀P4（正四面體的白磷分子）物理性質(zhì)紅棕色固體，無毒蠟狀固體，有劇毒化學(xué)性質(zhì)在空氣中能穩(wěn)定存在，加熱或點(diǎn)燃時(shí)能在空氣中燃燒能自燃（少量保存在冷水中）燃燒方程式4P＋5O22P2O5[點(diǎn)評］白磷和紅磷的相互轉(zhuǎn)化：白磷紅磷例題閃電時(shí)空氣中有臭氧生成.下列說法中正確的是(）A.16O和18O互為同素異形體B。O2比O3氧化性強(qiáng)C。等質(zhì)量的O3和O2含有相同質(zhì)子數(shù)D。O3與O2的相互轉(zhuǎn)化是物理變化解析：16O和18O是氧元素的不同原子，它們質(zhì)子數(shù)均為8，中子數(shù)分別為8和10，互為同位素；O3比O2氧化性強(qiáng)；等質(zhì)量的O3和O2含有相同的原子數(shù),即含有相同的質(zhì)子數(shù);同素異形體的相互轉(zhuǎn)化，化學(xué)鍵發(fā)生了改變，生成了新物質(zhì)，是化學(xué)變化。故正確的是C。［答案］C［板書]3。同素異形體和同位素的比較［分析］從剛才的例題中我們看到16O和18O是氧元素的不同原子,互為同位素的關(guān)系.【提問】同位素和同素異形體有哪些區(qū)別呢？請同學(xué)們填寫下表，對它們進(jìn)行區(qū)分，以防混淆。同素異形體同位素定義研究對象常見實(shí)例［回答］同素異形體同位素定義同種元素形成的不同單質(zhì)質(zhì)子數(shù)相同、質(zhì)量數(shù)（或中子數(shù))不同的原子研究對象單質(zhì)原子常見實(shí)例金剛石、石墨、富勒烯紅磷、白磷氧氣、臭氧氕、氘、氚12C、13C16O、17O、18O［練習(xí)]判斷下面哪些是同素異形體____________,哪些是同位素____________。A.紅磷、白磷B。水、重水C.16O、17O、18OD.金剛石、石墨[答案]ADC[分析]在有機(jī)物中普遍存在的同分異構(gòu)現(xiàn)象也是有機(jī)物種類繁多的重要原因之一。下面我們來學(xué)習(xí)同分異構(gòu)現(xiàn)象、同分異構(gòu)體。[板書]二、同分異構(gòu)現(xiàn)象、同分異構(gòu)體［分析］下面我們以C4H10為例，通過組建模型的活動(dòng)來體會(huì)同分異構(gòu)現(xiàn)象的含義.請分組后的小組內(nèi)同學(xué)合作使用碳原子、氫原子球模型和若干棍模型(代表共價(jià)鍵）盡可能多的組裝出不同結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物C4H10的分子模型。要求：（1）碳以4個(gè)共價(jià)鍵連接氫原子或其他碳原子，氫以1個(gè)共價(jià)鍵連接在碳原子上；(2）所有的原子之間都以單鍵相連；（3）碳原子連接形成碳鏈，可以有支鏈(即只要非環(huán)狀，不一定要一條直線，可以出現(xiàn)分支).［學(xué)生板演］用4個(gè)碳原子、10個(gè)氫原子可以分別組建出兩種結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子，它們的分子式相同，都是C4H10。結(jié)構(gòu)式分別為結(jié)構(gòu)簡式分別為CH3—CH2—CH2-CH3［點(diǎn)評］在老師提出活動(dòng)指導(dǎo)的基礎(chǔ)上，學(xué)生組建出有機(jī)分子模型，對應(yīng)模型寫出其結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式，注意結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式的區(qū)別和聯(lián)系,不要混淆。［分析］以上的兩個(gè)結(jié)構(gòu)代表的是一種物質(zhì)還是兩種不同的物質(zhì)呢？請看下表。名稱正丁烷異丁烷分子式C4H10結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡式CH3—CH2-CH2—CH3沸點(diǎn)-0.5℃—11。7℃[分析］像這樣的分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體。［展示］乙醇和二甲醚的球棍模型【提問】(1)觀察這兩個(gè)模型，寫出它們的分子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式。(為碳原子、為氫原子、為氧原子）；（2）看書找出它們性質(zhì)的不同點(diǎn)；（3）說出這兩個(gè)物質(zhì)是什么關(guān)系？它們結(jié)構(gòu)的異同點(diǎn)是什么？乙醇二甲醚[回答]名稱乙醇二甲醚分子式C2H6O結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡式CH3CH2OHCH3OCH3沸點(diǎn)78℃—23℃關(guān)系同分異構(gòu)體兩者是同分異構(gòu)體的關(guān)系，從結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式上可以看出是氧原子的排列位置有所差別.[分析］通過對比我們可以發(fā)現(xiàn)乙醇和二甲醚也是同分異構(gòu)體的關(guān)系.在有機(jī)物中同分異構(gòu)現(xiàn)象非常普遍，這與碳原子成鍵方式、連接順序的多樣性等有關(guān)，這些也是有機(jī)物種類繁多的重要原因。關(guān)于同分異構(gòu)體的具體內(nèi)容我們將在以后的有機(jī)化合物部分學(xué)習(xí).課堂小結(jié)本節(jié)課從同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象認(rèn)識了物質(zhì)的多樣性，并對同位素進(jìn)行了復(fù)習(xí)，將同位素和同素異形體進(jìn)行了對比學(xué)習(xí)，在同分異構(gòu)體部分進(jìn)一步認(rèn)識了有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和有機(jī)物種類繁多的原因。布置作業(yè)1。下列各組中互為同位素的是___________，互為同素異形體的是___________.A.O2和O3B。和C。H2O和H2O2D。O2—和O2。下列敘述中，正確的是(）A.由碳元素單質(zhì)組成的物質(zhì)一定是純凈物B。金剛石和石墨具有相同的元素組成C.石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸粚儆诨瘜W(xué)變化D。C60是新發(fā)現(xiàn)的一種碳原子3。最近醫(yī)學(xué)界通過用放射性14C標(biāo)記C60，發(fā)現(xiàn)一種C60的羧酸衍生物在特定條件下可通過斷裂DNA殺死細(xì)胞，從而抑制艾滋?。ˋIDS），則有關(guān)14A.與C60中普通碳原子的化學(xué)性質(zhì)不同B。與14N含的中子數(shù)相同C.是C60的同素異形體D.與12C[答案]1。BA2.B3.D板書設(shè)計(jì)同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象一、同素異形現(xiàn)象、同素異形體1。同素異形現(xiàn)象:同一種元素能夠形成幾種不同的單質(zhì)的現(xiàn)象。2.同素異形體：同一種元素能夠形成幾種不同的單質(zhì)互稱為同素異形體。3.同素異形體和同位素同素異形體同位素定義同種元素形成的不同單質(zhì)質(zhì)子數(shù)相同、質(zhì)量數(shù)（或中子數(shù))不同的原子研究對象單質(zhì)原子常見實(shí)例金剛石、石墨、富勒烯紅磷、白磷氧氣、臭氧氕、氘、氚12C、13C16O、17O、18O二、同分異構(gòu)現(xiàn)象、同分異構(gòu)體同分異構(gòu)現(xiàn)象：化合物具有分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的現(xiàn)象。同分異構(gòu)體:分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體.代表：正丁烷與異丁烷（C4H10）乙醇與二甲醚（C2H6O）教學(xué)反思教學(xué)中安排了用球和棍動(dòng)手制作丁烷模型的活動(dòng)環(huán)節(jié)。學(xué)生在上一個(gè)單元已經(jīng)看到過一些有機(jī)物的模型，大致了解了模型中球和棍所代表的含義以及它們的連接方式.在活動(dòng)前教師可以對如何制作模型，球棍連接的具體注意事項(xiàng)加以規(guī)范要求,防止學(xué)生混亂、沒有目標(biāo)的學(xué)習(xí)過程,浪費(fèi)不必要的寶貴時(shí)間。在給出一定規(guī)則和提示的前提下，學(xué)生的活動(dòng)將更有目的性，方向性，規(guī)范性，學(xué)習(xí)的過程也減少了不必要的彎路和時(shí)間精力的浪費(fèi)，這樣的活動(dòng)與探究才能體現(xiàn)出價(jià)值和意義。同時(shí)教師應(yīng)密切注意學(xué)生的活動(dòng)和產(chǎn)生的問題，適時(shí)地給出幫助。備課資料1.碳的同素異形體碳的同素異形體有金剛石、石墨和碳60富勒烯等，它們的不同性質(zhì)是由微觀結(jié)構(gòu)的不同所決定的.金剛石呈正四面體空間網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，碳原子之間形成共價(jià)鍵。當(dāng)切割或熔化時(shí)，需要克服碳原子之間的共價(jià)鍵，金剛石是自然界已經(jīng)知道的物質(zhì)中硬度最大的材料，它的熔點(diǎn)高.上等無暇的金剛石晶瑩剔透，折光性好，光彩奪目，是人們喜愛的飾品，也是尖端科技不可缺少的重要材料。顆粒較小、質(zhì)量略為低劣的金剛石常用在普通工業(yè)方面，如用于制作儀器儀表軸承等精密元件、機(jī)械加工、地質(zhì)鉆探等。在磨、鋸、鉆、拋光等加工工藝中，鉆石是切割石料、金屬、陶瓷、玻璃等所不可缺少的；用金剛石鉆頭代替普通硬質(zhì)合金鉆頭，可大大提高鉆進(jìn)速度，降低成本;鑲嵌鉆石的牙鉆是牙科醫(yī)生得心應(yīng)手的工具；鑲嵌鉆石的眼科手術(shù)刀的刀口鋒利光滑,即使用1000倍的顯微鏡也看不到一點(diǎn)缺陷，是摘除眼睛內(nèi)白內(nèi)障普遍使用的利器。金剛石在機(jī)械、電子、光學(xué)、傳熱、軍事、航空航天、醫(yī)學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。石墨是片層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)碳原子排列成平面六邊形,每個(gè)碳原子以三個(gè)共價(jià)鍵與其他碳原子結(jié)合，同層中的離域電子可以在整層活動(dòng),層間碳原子以分子間作用力（范德華力）相結(jié)合。石墨是一種灰黑色、不透明、有金屬光澤的晶體。天然石墨耐高溫，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性好，摩擦系數(shù)小.石墨被大量用來作電極、坩堝、電刷、潤滑劑、鉛筆等.具有層狀結(jié)構(gòu)的石墨在適當(dāng)條件下使某些原子或基團(tuán)插入層內(nèi)與C原子結(jié)合成石墨層間化合物。這些插入化合物的性質(zhì)基本上不改變石墨原有的層狀結(jié)構(gòu)，但片層間的