苏教版高一化学《同素异形现象》公开课

石墨金刚石石墨金刚石石墨颜色状态硬度密度熔点导电性其他性质用途化学性质无色透明，光彩夺目，正八面体晶体深灰黑色，有金属光泽，不透明，细鳞片状固体天然的最硬矿物较软〉35500C3652-36970C导电不导电装饰品、钻探机钻头、切割玻璃、大理石电极、润滑剂、铅笔芯、坩埚3.51g/cm32.25g/cm3导热性，润滑性，不溶于通常的溶剂不导热，不溶于通常的溶剂相互转化很高很高C+O2===CO2点燃金刚石

石墨隔绝空气1000℃

隔绝空气高温高压催化剂[问题探究一]怎样用实验证明金刚石和石墨都由碳元素组成？C+O2===CO2点燃将金刚石和石墨分别放在氧气中完全燃烧，结果都同样生成唯一的产物CO2气体。[结论]金刚石和石墨都是由碳元素形成的不同的单质。[化学方程式]为什么金刚石和石墨在硬度和导电性等物理性质上有很大的差异？[问题探究二]从微观结构看物质的多样性金刚石晶体结构石墨晶体结构金刚石是正四面体空间网状结构，原子间的作用力很强石墨是层状结构，层间分子间作用力弱，所以层与层之间易滑动

金刚石和石墨物理性质的差异，主要是由于它们晶体中碳原子的成键方式和排列方式不同引起的。金刚石石墨其中C60是60个碳原子形成的封闭笼状分子，形似足球，故称之为“足球烯”富勒烯：固态碳的第三种结构形式，三维空心球状结构（包括C60、C70和纳米碳管等）C60(足球烯）C70纳米碳管碳纳米管1、同素异形现象：一、同素异形现象同一种元素形成几种不同单质的现象。同一种元素形成的不同的单质互称为同素异形体。2、同素异形体①同种元素②不同单质[注意]③分子式和结构不同金刚石、石墨、无定形碳、C60（足球烯）、C70、纳米碳管等实例(1)：碳元素的不同单质金刚石

[相互转化]石墨隔绝空气1000℃

隔绝空气高温高压催化剂石墨转化为金刚石的条件：

2000℃--4000℃

6.06X109–12.12X109PaCr.Fe.Pt等催化剂[讨论]金刚石与石墨的相互转化属于什么变化？金刚石与石墨的相互转化是否属于氧化还原反应？1、Na和Na+、16O和18O是同素异形体吗？为什么？2、除了碳元素有同素异形体外，你知道还有什么元素也存在同素异形现象？思考：O2

O3

色、态、味熔点沸点溶解度化学性质用途相互转化无色无味气体淡蓝色有鱼腥味气体不易溶于水比O2易溶于水S+O2===SO2点燃2CO+O2===2CO2点燃极强氧化性呼吸、燃烧等脱色剂、消毒剂漂白性-2180C-2510C-1830C-112、40C不稳定性3O2===2O3放电杀菌消毒强氧化性2O3===3O2△或高温或催化剂3O2

2O3放电△或高温或催化剂实例(2)：氧元素的不同单质氧气、臭氧[问题与讨论]1、你知道全球三大环境问题分别是什么吗？2、臭氧层是如何形成的？为什么臭氧层能够阻挡紫外线？3、保护臭氧层的措施?臭氧破坏

全球气候变暖

生物物种急剧减少

自然界中臭氧主要集中于离地面15—50km的大气平流层中，称为臭氧层。臭氧层中臭氧含量很少，却可以吸收来自太阳的大部分短波紫外辐射，因此，臭氧层却似过滤器一般，阻挡了紫外线，给地球送来了有益于万物生长的光和热，使地球和生物免招灾难，减少了呼吸道疾病、白内障、皮肤病、肿瘤等的发病率。所以臭氧是一个天然保护伞，是名符其实的“生命卫士”。[阅读资料]臭氧是地球的天然保护伞(1)直接危害人体健康，如皮肤癌、白内障、各种传染病患者会大幅度增加；臭氧空洞扩大的危害(2)对生态环境和农林牧渔业造成破坏，农产品减产、品质下降，渔业产量减少，森林覆盖率减少等等。名称白磷红磷颜色状态毒性溶解性着火点化学性质保存方法用途分子结构白色或黄色蜡状固体暗红色粉末剧毒无毒不溶于水，易溶于CS2不溶于水，也不溶于CS240OC240OC在空气中易自燃4P+5O2===2P2O54P+5O2===2P2O5点燃常温下，在空气中稳定存在密封贮存，少量保存于冷水中密封贮存隔绝空气加热到260℃白磷红磷隔绝空气加热到416℃升华后迅速冷却正四面体链状复杂结构制高纯度磷酸,烟幕弹和燃烧弹制农药、安全火柴相互转化实例(3)：磷元素的不同单质红磷、白磷一个白磷分子中有______个共价键，有_____对共用电子对，白磷的分子式为______66P4KClO3、MnO2、S红磷、Sb2S3同素异形体的化学性质相似，因为它们都是由同种元素组成的单质。同素异形体的物理性质不同，因为它们的空间结构不同。4、同素异形体之间可以相互转化3、同素异形体的化学性质相似，物理性质不同。一、同素异形现象属于化学变化，但不是氧化还原反应。1、判断下面哪些是同素异形体（）哪些是同位素（）

A.红磷、白磷B.H2O、D2OC.16O、17O、18OD.金刚石、石墨

E.H和DF.H2

和D2

[课堂练习]ADCE同素异形体与同位素的比较：同素异形体同位素定义研究对象常见实例同一种元素形成的不同单质质子数相同、质量数（或中子数）不同的原子单质原子1H、2H、3H35Cl、37Cl金刚石、石墨O3、O22、近年来，科学家发现一种新分子，具有空心类似足球状的结构，其化学式为C60。下列说法中正确的是

（）A.C60是一种新型化合物B.C60分子内只含共价键C.C60在纯氧中充分燃烧后只生成唯一的产物CO2

D.C60的摩尔质量为720BC[课堂练习]3、纳米碳管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米的空心管.下列说法错误的是

()A.纳米碳管是一种新型的有机化合物B.纳米碳管材料如果完全燃烧,生成物是二氧化碳C.纳米碳管材料管道多,表面积大,吸附能力强D.纳米碳管在常温下化学性质稳定.A[课堂练习]4、有关O3的说法中错误的是()(1)O3具有特殊臭味,因此被称为”臭氧”(2)臭氧可用于漂白和消毒(3)O3比O2在相同条件下密度大,比O2易溶于水(4)O3比O2稳定,高温下不易分解

(5)空气中高压放电、高压电机、复印机工作时都会有O3生成(6)空气中O3含量越高越好(7)NO和氟里昂会促使O3分解A.①②③B.④⑤⑥C.④⑥D.⑤⑦C[课堂练习]分子式相同的物质一定是同一种物质吗？根据价键理论，试写出下列物质分子式对应的所有可能的结构式。思考：C2H6、C2H6O、C4H10分子式C2H6OC2H6O球棍模型结构式名称沸点C2H6O乙醇二甲醚78℃－23℃C4H10可能的结构模型正丁烷异丁烷CCCCHHHHHHHHHHCCCCHHHHHHHHHH物质正丁烷异丁烷熔点/℃-138.4-159.6沸点/℃-0.5-11.7液态密度/g·cm-30.57880.557结论：共同点:不同点:分子式相同结构不同化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称同分异构体。同分异构体间性质有一定差异！二、同分异构现象2、同分异构体1、同分异构现象注意：有机物种类繁多的原因？⑴有机物中可以含一个碳原子,也可成千上万个碳原子。⑵每个碳原子都要成四条键。⑶碳原子之间可有单键、双键、三键，也可有环状结构。⑷大量存在同分异构现象。思考：比较同素异形体、同分异构体、同位素三个概念同素异形体同分异构体同位素相同点不同点研究对象同一种元素组成结构不同分子式相同分子结构不同质子数相同的同种元素中子数不同单质化合物原子有下列各组物质:A、6C与6CB、金刚石与石墨C、乙醇与二甲醚D、（1）互为同位素的是________（2）互为同素异形体的是________（3）互为同分异构体的是________1213CH3CHCH2CH3CH3CH3－C－CH3CH3CH3氯化钠金刚石明矾水晶雪花干冰三、不同类型的晶体晶体：通过结晶形成的具有规则几何外形的固体。（1）构成晶体的微粒：离子、分子、原子（2）晶体中的作用力：离子键、共价键、分子间作用力为什么晶体有规则外形呢？三、不同类型的晶体思考：（3）晶体有规则外形的原因：晶体内部构成微粒有规则排列的结果。Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+阴阳离子（无分子）通过离子键形成离子化合物Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+[思考1]：NaCl晶体中存在哪些微粒？如何结合成晶体的？Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+面心棱上顶点氯化钠晶体模型Na+Na+Na+Cl-Na+Na+Na+体心可见：在NaCl晶体中，钠离子、氯离子按一定的规律在空间排列成立方体。1、离子晶体：三、不同类型的晶体阴阳离子间通过离子键结合而成的晶体。类型离子晶体结构基本微粒相互作用性质硬度熔沸点导电性溶解性实例阴阳离子离子键较大较高固体不导电，熔化或溶于水后可导电。多数易溶于水大多数盐、金属氧化物、强碱等思考：每个Cl-

周围与之最接近且距离相等的Na+共有

个。这几个Na+在空间构成的几何构型为

。---Cl----Na+（一）NaCl的晶体结构模型结论：1个氯离子同时受6个钠离子共同吸引；1个钠离子同时受6个氯离子共同吸引。它们构成正八面体与一个氯离子相邻最近且距离相等的氯离子有多少个？食盐的晶体结构图

距离是多少？(图示距离为a)思考：a12个2a123456789101112aa?（一）NaCl的晶体结构模型[思考2]：干冰晶体中存在哪些微粒？如何结合成晶体的？CO2分子分子间通过分子间作用力按一定规则排列而成的晶体。2、分子晶体：三、不同类型的晶体分子间通过分子间作用力按一定规则排列而成的晶体。类型分子晶体结构基本微粒相互作用性质硬度熔沸点导电性溶解性实例分子分子间作用力较小较低固体不导电，部分溶于水后可导电。相似相溶原理多数非金属单质、稀有气体、多数共价化合物等。二氧化碳晶体

代表一个二氧化碳分子共价键范德华力同一平面内二氧化碳分子的位置思考：1、距离最近的两个二氧化碳分别在什么地方？2、在同一平面上与一个二氧化碳分子距离最近的二氧化碳分子有多少个？321距离最近的分子的位置思考：三维立体中，与一个二氧化碳分子距离最近的二氧化碳有几个？[思考3]：金刚石晶体中存在哪些微粒？如何结合成晶体的？碳原子通过共价键结合而形成空间网状结构的晶体。3、原子晶体：三、不同类型的晶体相邻原子通过共价键结合而形成空间网状结构的晶体，叫做原子晶体。类型原子晶体结构基本微粒相互作用性质硬度熔沸点导电性溶解性实例原子共价键很大很高不导电（Si除外）。难溶于一般溶剂金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等。109º28´共价键金刚石晶体结构示意图基本单元：六元环金刚石晶体金刚石晶体思考：一个碳原子与多少个碳原子相连，多少个碳原子形成一个环？晶体硅

CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较判断SiO2晶体是否属于分子晶体。

熔点沸点

干冰（CO2）-56.2℃-78.4℃

SiO21723℃2230℃思考：180º109º28´SiO共价键二氧化硅晶体结构示意图[思考4]：金属中存在哪些微粒？如何结合成晶体的？金属阳离子和自由电子通过金属键结合而成的晶体。4、金属晶体：三、不同类型的晶体类型金属晶体结构基本微粒相互作用性质硬度熔沸点导电/延展性溶解性实例金属阳离子与自由电子金属键（静电作用）差别很大差别很大良好不溶所有金属

通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的单质晶体，叫做金属晶体小结

液晶(1iquidcrystal)是一种介于晶体状态和液态之间的中间态物质。液晶兼有液体和晶体的某些特点，表现出一些独特的性质。通常，只有那些分子较大、分子形状呈长形或碟形的物质，才易形成液晶态。液晶应用于数码显示、电光学快门、图像显示等方面，在信息技术中占有重要的位置。判断晶体类型的依据:小结（1）看构成晶体的微粒种类及微粒间的相互作用。对分子晶体,构成晶体的微粒是_____，微粒间的相互作用是____；对于离子晶体，构成晶体的是微粒是______，微粒间的相互作______键。对于原子晶体，构成晶体的微粒是_____，微粒间的相互作用是____键。（2）看物质的物理性质(如：熔、沸点或硬度)。一般情况下，不同类晶体熔点高低顺序是___晶体>__晶体>___晶体。原子晶体、离子晶体比分子晶体的熔、沸点高得多熔融状态的导电性。(导电：离子晶体)（3）从组成上判断（仅限于中学范围）：有无金属离子？(有：离子晶体)

是否属于“四种原子晶体”？以上皆否定，则多数是分子晶体。石墨—混合型晶体石墨很软，但熔沸点很高,而且能导电。这些属于哪种晶体的性质？思考：

一些晶体兼容两种或三种晶体结构的特点，称为混合型晶体，如干电池的正极材料石墨，就是一种介于原子晶体和分子晶体之间的混合型晶体。石墨晶体结构石墨的晶体结构俯视图层状结构的基本单元石墨的层状结构可移动的电子：石墨的层间移动可自由移动的电子：石墨晶体石墨的六方晶胞用隧道扫描显微镜放大后的石墨层状结构思考：石墨为什么很软？石墨的熔沸点为什么很高？石墨为什么能导电？

石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。石墨碳原子之间存在自由电子，故能导电。2、下列各组物质发生状态变化所克服的粒子间作用力属于同种类型的是()A.食盐和蔗糖熔化B.钠和硫熔化C.碘和干冰升华D.二氧化硅和氧化钠熔化1、判断下列晶体所属的晶体类型？蔗糖、冰、铁、BaSO4、金刚石、冰醋酸、尿素、水晶、Na2OC课堂练习3、分析物质的物理性质，判断其晶体类型：A、碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电；___________B、溴化铝，无色晶体，熔点98℃，熔融态不导电；___________C、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；_______________D、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电_____________原子晶体分子晶体分子晶体离子晶体4、下列属于分子晶体的一组物质是()A、CaO、NO、COB、CCl4、H2O2、HeC、CO2、SO2、NaClD、CH4、O2、Na2O5、下列性质符合分子晶体的是()A、熔点1070℃，易熔于水，水溶液能导电B、熔点是10.31℃，液体不导电，水溶液能导电C、熔点97.81℃，质软，能导电，密度是0.97g/cm3D、熔点807℃

，熔化时能导电，水溶液也能导电