高一化学学案：第三单元从微观结构看物质的多样性

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精疱工巧解牛知识•巧学一、同素异形现象1.同素异形体由一种元素形成几种不同单质的现象叫做同素异形现象,同一种元素形成的性质不同的单质叫这种元素的同素异形体。2。常见的几种同素异形体（1)碳的同素异形体：金刚石、石墨和富勒烯〔如C60、C70和单层或多层的碳纳米管等〕.(2）氧的同素异形体:O2和O3（臭氧），它们可在一定条件下相互转化.（3）磷的同素异形体：红磷、白磷等.白磷是空间正四面体结构，其化学式为P4。(4）硫的同素异形体：斜方硫、单斜硫、弹性硫等。要点提示同素异形体的指代对象是单质，同素异形体是具有某些特性的单质的互称,任何化合物或原子间的关系,都不是同素异形体。二、同分异构现象同分异构现象和同分异构体化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象,称为同分异构现象；具有相同的分子式而结构不同的化合物互称为同分异构体。要点提示同分异构体是针对化合物，且是具有相同分子式而结构不同的化合物的互称。互为同分异构体的化合物虽然分子式相同,但结构不同，性质往往也不相同，因而不是同一种物质;只有分子式相同，结构也相同的物质才算同一种物质；同分异构现象的广泛存在，是有机化合物种类繁多的原因之一。三、不同类型的晶体晶体是具有规则的几何外形的固体;非晶体是不具有规则的几何外形的固体。晶体之所以具有规则的几何外形是因为在晶体的内部，构成晶体的微粒在空间有规则的重复排列的结果。根据构成晶体的微粒种类的不同以及微粒间的相互作用的不同，可以将晶体分为分子晶体、原子晶体、离子晶体、金属晶体。1.离子晶体(1)离子晶体是离子间通过离子键结合而成的晶体。（2)离子晶体的物理性质①离子晶体具有较高的熔点、沸点，难挥发。由于离子晶体中的离子键的存在，所以要克服离子间的相互作用力使物质熔化、汽化，就需要较多的能量。②离子晶体硬而脆。离子晶体中，阴、阳离子之间较强的作用力,导致离子表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎.③离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电.在离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此，离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获取外界足够能量，从而克服了离子间相互作用力，形成了自由移动的离子；另外离子化合物在水溶液中，通过水分子的作用,也可以变成自由移动的离子，以上两种条件下所产生的自由移动的离子，在通电情况下，可以发生定向移动，而引起导电。要点提示离子晶体的构成微粒:阴、阳离子微粒间的相互作用：离子键2。分子晶体（1）分子晶体是指分子间以分子间作用力相结合的晶体。(2）分子间作用力对物质的熔沸点、溶解度的影响范德华力越大，物质的熔沸点越高。如，卤素单质，随着相对分子质量的增大，分子间作用力越大,它们的熔沸点也相应升高.要点提示分子晶体的构成微粒：分子微粒间的相互作用：分子间作用力只有分子晶体才有真正意义上的分子式。3。原子晶体(1）相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体称为原子晶体.要点提示原子晶体的构成微粒：原子微粒间的相互作用：共价键(2)原子晶体的物理性质原子晶体中，原子间以较强的共价键相结合。要使物质熔化和汽化就要克服共价键作用，需要很多的能量.因此原子晶体一般都具有很高的熔点和沸点，并难溶于水。并且原子晶体的硬度大,一般不导电。4。金属晶体(1)金属阳离子和自由电子通过金属键而形成的晶体叫做金属晶体.要点提示金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，其作用力是金属键。(2）金属晶体的共同物理特性是：有金属光泽、能导电传热、具有延展性.金属晶体的以上共性都跟自由电子有关。问题•探究问题1化学键和分子间作用力有什么不同?它们如何影响物质的性质?探究：化学键与分子间作用力的对比化学键分子间作用力定义相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用物质的分子间存在的一种微弱的相互作用存在分子内或物质内部分子之间强弱强烈120—800kJ·mol-1微弱1—100kJ·mol-1对性质的影响影响化学性质和物理性质只影响物理性质问题2不同晶体的结构和性质有什么异同？探究：不同晶体结构和性质的异同见下表：比较离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体晶体微粒阴、阳离子原子分子金属离子和自由电子微粒间作用离子键共价键分子间作用力金属键硬度较大很大较小一般较大，部分小熔点、沸点、挥发性熔点相对较高,沸点高，一般低挥发性熔点和沸点高，无挥发性低熔点、低沸点、高挥发性一般熔点和沸点较高，但有部分低熔点金属（如Hg、Ga、Cs等）导热性热的不良导体热的不良导体（Si、Ge是半导体）热的不良导体热的良导体导电性固态不良导体,熔化或溶于水能导电非导体固体和熔化状态不导电，具有强极性键的物质,溶于水后能导电(如HCl)良导体机械加工性不良不良不良良物质（实例)大部分盐类、强碱、活泼金属氧化物（NaCl、NaOH、Na2O）金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅(SiC)、氮化铝（AlN)绝大多数非金属单质,非金属氧化物(除SiO2），含氧酸，气态氢化物，大多数有机物各种金属与合金（1)不同晶体类型熔沸点高低的判断：一般来讲，熔沸点按原子晶体＞离子晶体＞分子晶体,金属晶体有高有低。(2）离子晶体：离子半径越小,所带电荷越多，离子键越强，熔沸点越高。(3)原子晶体：对于结构相似的原子晶体，原子半径越小,键长越短，键能越大，熔沸点越高。如SiO2＞SiC＞Si(4）分子晶体:组成结构相似的分子，存在氢键的比不存在氢键的分子晶体的熔沸点高。组成结构相似且不存在氢键的分子晶体，一般相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高.典题•热题例1下列物质互为同素异形体的是()A.CaCO3和MgCO3B。CO2和COC。C60和C70D。S6和S8解析:同素异形体是单质间的互称,由此排除A、B;C选项中，C60和C70都是由C元素形成的不同单质，是C的同素异形体;D中，S6和S8都是由S元素形成的不同单质，它们是S的同素异形体。C、D正确。答案：CD深化升华巩固同素异形体的概念，并能将单质与化合物区别开来。例2下列物质中两者互为同分异构体的是（)A.NH4CNO与CO（NH2）2B.CuSO4·3H2O与CuSO4·5H2OC.［Cr（H2O）4Cl2］Cl·2H2O与[Cr(H2O）5Cl］Cl2·H2OD。H2O与D2O（重水)解析：A中，NH4CNO和CO（NH2）2每个分子都有一个C、四个H、一个O和两个N，而结构是不同的.前者是离子化合物，结构为[O—C≡N］—；后者（尿素）是共价化合物，结构为.A选项正确。B中，虽然两物质分子中Cu和S原子个数相同，但结晶水个数不同，因而分子式不同，故此选项不正确。C中,两物质分子中都含一个Cr、三个Cl、十二个H和六个O，组成相同,即“同分”，而配合物内界摆法不同，说明结构是不一样的，因而是同分异构，所以C选项正确。D中，水和重水两者有相同的结构,不同的是H的同位素不同，所以不属于同分异构体，D选项不正确.答案：AC深化升华透彻理解同分异构体的概念,且能与同位素、同素异形体、同一物质等概念区别开。例3尝试对下列物质进行晶体结构分类，看看哪些是离子晶体，哪些是分子晶体，哪些是原子晶体,哪些是金属晶体。干冰铜碘氯化钙铁二氧化硅氧化钠金刚石解析：干冰是由CO2分子形成的晶体，碘是由I2分子形成的晶体，它们是分子晶体.铜、铁是由