5.3.1 同素异形体和同分异构体 ppt课件-(2020)新苏教版高中化学必修第一册.pptx
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1、第三单元第三单元 从微观结构看物质的多样性从微观结构看物质的多样性 同素异形现象、同素异形现象、 同分异构现象同分异构现象专题专题1 微观结构与物质的多样性微观结构与物质的多样性元素元素100100多种多种物质物质40004000万种万种?世界上最大的钻石世界上最大的钻石库利南一号库利南一号石墨石墨C C6060灰黑色固体灰黑色固体最硬的,无色最硬的,无色透明的晶体透明的晶体, ,硬度很大。硬度很大。深灰色、不透明、质软、深灰色、不透明、质软、易导电的片状固体易导电的片状固体三者与氧气反应均生成三者与氧气反应均生成CO2 说明它们都是碳单质说明它们都是碳单质 2、同素异形体:由、同素异形体:由
2、同种元素同种元素形成的性质不同的形成的性质不同的单质单质, 互称为同素异形体。互称为同素异形体。 例如例如C元素的同素异形体有:元素的同素异形体有:金刚石、石墨、金刚石、石墨、 富勒烯(富勒烯(C60、C70、单层或多层纳米碳管)单层或多层纳米碳管)O元素的同素异形体有:元素的同素异形体有:O2、O3,P元素的同素异形体有:元素的同素异形体有:红磷、白磷红磷、白磷1、同素异形现象:由同种元素形成性质不同单质的现象。、同素异形现象:由同种元素形成性质不同单质的现象。一、一、 同素异形现象同素异形现象 思考:为什么同种元素组成的不同种单质的性质相差这么大呢?思考:为什么同种元素组成的不同种单质的性
3、质相差这么大呢?结构决定性质结构决定性质构成金刚石的微粒是构成金刚石的微粒是C C原子原子,每个,每个C C原子与另外原子与另外4 4个个C C原子原子以以共价键共价键相连,相连,C C原子间以共价键结合成原子间以共价键结合成空间网状结构空间网状结构,最小的碳环上有最小的碳环上有6 6个个C C原子且原子且6 6个个C C原子不在同一平面。金原子不在同一平面。金刚石的刚石的基本结构单元是正四面体基本结构单元是正四面体。 金金刚刚石石的的结结构构 实例实例1 1:石墨的结构石墨的结构构成石墨的微粒是构成石墨的微粒是C C原子原子,C C原子以原子以共价键共价键相连,在石墨相连,在石墨的每一层,每
4、个的每一层,每个C C原子与周围原子与周围3 3个个C C原子以共价键相连,排原子以共价键相连,排列成平面六边形,无数平面六边形形成列成平面六边形,无数平面六边形形成平面网状结构,平面网状结构,石墨的不同层之间存在石墨的不同层之间存在分子间作用力分子间作用力。 石石墨墨的的结结构构 C C6060的发现的发现 19851985年,美国得克萨斯州罗斯大学的科学家制造出了碳年,美国得克萨斯州罗斯大学的科学家制造出了碳新新型单质型单质C C6060分子分子。并在建筑设计师。并在建筑设计师富勒富勒设计球形建筑的启发下,设计球形建筑的启发下,绘制出由绘制出由2020个正六边形和个正六边形和1212个正五
5、边形构成的个正五边形构成的“笼状笼状”分子结分子结构,因分子结构构,因分子结构形似足球,又称为形似足球,又称为“足球烯足球烯”。 足球烯分子笼状结构具有向外开放的面,而内部却是空的,足球烯分子笼状结构具有向外开放的面,而内部却是空的,这就有可能将其他物质引入到该球体内部。例如科学家已经尝这就有可能将其他物质引入到该球体内部。例如科学家已经尝试着在这些中空的物质中加各种各样的金属,使之具有超导性。试着在这些中空的物质中加各种各样的金属,使之具有超导性。拓展视野拓展视野1C60的结构的结构C C6060是是6060个个碳原子碳原子形成的封闭笼状分子,是一个由形成的封闭笼状分子,是一个由2020个正
6、六边形和个正六边形和1212个正五边形构成的削角二十面体。个正五边形构成的削角二十面体。形似足球,人们又称它为形似足球,人们又称它为“足球烯足球烯”。 C60的的结结构构 随着研究的深入,一系列碳的随着研究的深入,一系列碳的“笼状笼状”的的富勒烯富勒烯被被科学界发现并制得,其中有科学界发现并制得,其中有C C2828、C C3232、C C5050、C C7070、C C84 84 、C C240 240 、C C500500等。开创了一个全新碳等。开创了一个全新碳“笼状笼状”分子应用分子应用研究新领域。研究新领域。拓展视野拓展视野2 纳米碳管的发现纳米碳管的发现 纳米碳管可分单层及多层,是由
7、纳米碳管可分单层及多层,是由单层、多层同心轴单层、多层同心轴石墨卷曲而成的石墨卷曲而成的中空碳管中空碳管。前后末端类似半圆形,使整个碳管成为一个封闭的结构,纳米。前后末端类似半圆形,使整个碳管成为一个封闭的结构,纳米碳管也是碳单质的成员之一。碳管也是碳单质的成员之一。 纳米碳管强度高且有韧性,重量轻,比表面积大,性能稳定。纳米碳管强度高且有韧性,重量轻,比表面积大,性能稳定。制成碳制成碳纤维材料和复合材料,强度为钢的纤维材料和复合材料,强度为钢的100100倍,重量则只有钢的倍,重量则只有钢的1/61/6,科学家称,科学家称之为之为“超级纤维超级纤维”;可以在较低的气压下存储大量的氢气,用这种
8、方法制;可以在较低的气压下存储大量的氢气,用这种方法制成的燃料是一种成的燃料是一种清洁能源清洁能源,在汽车工业上将会有广阔的发展前景。,在汽车工业上将会有广阔的发展前景。拓展视野拓展视野3 3碳纳米管碳纳米管还有碳纳米管也是由还有碳纳米管也是由碳原子碳原子构成的,是由石墨碳原子层构成的,是由石墨碳原子层卷曲而成的碳管,管直径一般为几个纳米到几十个纳米,卷曲而成的碳管,管直径一般为几个纳米到几十个纳米,管壁厚度仅为几个纳米,像铁丝网卷成的一个空心圆柱管壁厚度仅为几个纳米,像铁丝网卷成的一个空心圆柱状状“笼形管笼形管”。它非常微小,它非常微小,5 5万个并排起来才有人的一万个并排起来才有人的一根头
9、发丝宽,根头发丝宽,实际上是长度和直径之比很高的纤维。实际上是长度和直径之比很高的纤维。 实例实例2 2:氧元素的不同单质氧元素的不同单质氧气与臭氧的物理性质比较:氧气与臭氧的物理性质比较:化学化学式式颜色颜色(气态)(气态)气味气味沸点沸点溶解性溶解性氧气氧气O O2 2无色无色无味无味1831830.0300.030臭氧臭氧O O3 3淡蓝色淡蓝色鱼腥味鱼腥味112.4112.4OO2 2氧气与臭氧的分子结构:氧气与臭氧的分子结构:磷元素的不同单质比较磷元素的不同单质比较:拓展视野拓展视野实例实例3 3:KClO3、MnO2、 S红磷、红磷、Sb2S3【总结总结】同素异形体的性质差异很大,
10、主要表现同素异形体的性质差异很大,主要表现 为物理性质,而化学性质往往比较接近(为物理性质,而化学性质往往比较接近(记记) (2) (2)氧气和臭氧都具有强氧化性,臭氧的氧化性氧气和臭氧都具有强氧化性,臭氧的氧化性更强。更强。O O3 3常用消毒杀菌剂、漂白剂等。常用消毒杀菌剂、漂白剂等。 (1)(1)C + O2 = CO2点燃点燃 (3)4(3)4P + 5 O2= 2P2O5点燃点燃金刚石、石墨在氧气中完全燃烧均只生成CO2气体。白磷、红磷完全燃烧都生成P2O5。巧记:同种元素,不同单质,结构不同,巧记:同种元素,不同单质,结构不同, 化性相似,物性不同。化性相似,物性不同。同素异形体之
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