1.3 从微观结构看物质的多样性.ppt

1、-1- 第三单元 从微观结构看物质的多样性 -2- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 SUITANG LIANXI 随堂练习 情境导入情境导入 课程目标课程目标 几种晶体 1.掌握同素异形现象和同素异 形体。 2.掌握同分异构体的书写及判 定方法。 3.了解不同类型晶体的判断方 法。 4.以不同类型的晶体为例,认识 物质的多样性与微观结构的关 系。 -3- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 JICHU ZHISHI 基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 SUITANG L

2、IANXI 随堂练习 一 二 三 一、同素异形现象 一种元素形成几种不同单质的现象叫做同素异形现象。同一元素形成 的不同单质,互称为这种元素的同素异形体。 举出下列元素的几种同素异形体: 碳元素:金刚石、石墨、C60、纳米碳管。 氧元素:O2、O3。 磷元素:白磷、红磷。 自主思考1.1 1H、 1 2 H、1 3 H 是否互为同素异形体? 提示:不是;三者互为同位素。 -4- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 JICHU ZHISHI 基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 SUITANG LIANXI 随堂练习 一 二 三 二、同分异构现象 化合物具有相同分子式

3、,但具有不同的结构的现象,称为同分异构现象。 把具有相同分子式而不同结构的化合物互称为同分异构体。例如正丁烷和 异丁烷;乙醇和二甲醚。 自主思考2.同分异构体之间性质是否一定相似? 提示:不是;如乙醇和二甲醚。 -5- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 JICHU ZHISHI 基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 SUITANG LIANXI 随堂练习 一 二 三 三、不同类型的晶体 1.我们把一些具有规则几何外形的固体叫做晶体。在晶体内部,构成晶 体的微粒在空间呈有规则的重复排列。自然界的固态物质有晶态和非晶态 之分。 2.晶体可以分为离子晶体、分子晶体、原子

4、晶体和金属晶体。 自主思考3.CO2和 SiO2的一些物理性质(如下表)有很大 差异,为什么? 熔点 沸点 干冰(CO2) -78.4 -56.2 SiO2 1 723 2 230 -6- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 JICHU ZHISHI 基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 SUITANG LIANXI 随堂练习 一 二 三 提示:CO2是分子晶体,分子之间通过较弱的分子间作用力相结合,所以 CO2的熔沸点较低;SiO2是原子晶体,硅原子和氧原子之间通过较强的共价 键相结合,所以 SiO2的熔沸点很高。 -7- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 Z

5、HONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 探究一 同素异形现象 问题导引 资料分析: (1)我国在古代就会利用燃烧木炭(C)来取暖。 (2)1772 年拉瓦锡证明金刚石燃烧生成 CO2,进一步测定后确定金刚石 是由碳元素组成的单质。 (3)1779 年舍勒证明石墨可燃烧生成 CO2,进一步测定后确定石墨是由 碳元素组成的单质。 (4)1799 年法国科学家摩尔沃将一颗金刚石转变为石墨。 (5)1955 年美国科学家霍尔在 1 650 、 95 000 个大气压下用石墨合成 了金刚石。

6、-8- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 1.金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质,那么它们是否是同一种物 质?它们之间有什么关系? 提示:金刚石和石墨不是同一种物质,它们互为同素异形体。 2.石墨转化为金刚石是物理变化还是化学变化? 提示:石墨转化为金刚石是化学变化。 3.同素异形体之间在性质上有何差异? 提示:同素异形体在物理性质上差异很大,而化学性质往往比较接近。 -9- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NA

7、NDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 名师精讲 同素异形现象 1.同素异形现象定义 一种元素形成几种不同单质的现象叫做同素异形现象。 同一元素形成的不同单质,这些单质互称为这种元素的同素异形体。 在常见的元素中,碳、氧、硫、磷等存在着同素异形现象。同一元素的 不同单质化学性质相似,但物理性质差异很大,这是因为不同单质中,原子排 列情况不同的缘故。 -10- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LI

8、ANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 2.几种同素异形体的比较 (1)金刚石、石墨、富勒烯的比较 金刚石 石墨 富勒烯 结 构 空间网状结构 层状结构,层内原子间 以共价键结合成平面 正六边形 碳原子形成的封闭笼状分 子,C60中有 12 个正五边形,20 个正六边形 性 质 无色透明,有光 泽,十分坚硬, 熔点高 灰黑色,质地软,熔点 高 熔点低 -11- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 (2)氧气与臭氧的比较 氧气 臭氧 物理

9、性质 无色气体,液态时呈淡蓝色 气态呈淡蓝色,液态呈深蓝色,固 态呈紫黑色 化学性质 有强氧化性 氧化性比氧气更强 转化 O2在放电时转化成 O3,O3在催化剂存在时又可分解为 O2 温馨提示O3与 O2的相互转化: 2O33O2 3O22O3 上述反应不是氧化还原反应,因为无元素化合价的变化。 故有单质参加 和生成的反应不一定是氧化还原反应。 -12- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 【例题 1】 下列叙述不正确的是( ) A.由碳单

10、质组成的物质不一定是纯净物 B.通过化学变化可实现 12C、14C 的相互转化 C.石墨转变为金刚石属于非氧化还原反应 D.C60是碳的一种同素异形体 解析:由碳元素组成的单质有石墨、金刚石、C60等,若将它们混合在一起, 则该物质虽为只含碳元素的单质,但属于混合物,A 正确;12C、14C 的相互转 化涉及原子核的变化,不属于化学变化,B 不正确;反应中化合价没有发生变 化,C 正确;C60是碳的一种单质,D 正确。 答案:B -13- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI

11、 随堂练习 探究一 探究二 探究三 误区警示此类问题实际上是对概念的直接考查。由 同种分子(或同种成分)组成的物质叫做纯净物,而同种元素可以形成多种 同素异形体,同素异形体混合在一起就是混合物。 同素异形体的化学成分是 相同的,金刚石与石墨之间的转化是化学变化。 -14- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 变式训练1(双选)下列各组物质中, 不属于同素异形体 的是( ) A.金刚石、石墨 B.红磷、白磷 C.二氧化硫、三氧化硫 D.二氧化

12、碳、干冰 解析:金刚石和石墨是碳的两种不同单质,互为同素异形体;白磷和红磷 是磷的两种不同单质,互为同素异形体;二氧化硫和三氧化硫都是化合物,并 非单质,二者不是同素异形体;二氧化碳和干冰是同种物质,不能互称为同素 异形体。 答案:CD -15- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 探究二 同分异构现象 问题导引 1.下列各组物质属于同分异构体的是 。 A.6 12C 与 6 13C B.O2与 O3 C.与 D.与 提示:D -16- 第

13、三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 2.同分异构体的分子式相同,所以其相对分子质量也一定相同。那么, 相对分子质量相同的化合物是否一定是同分异构体呢? 提示:不一定;如 CO 和 C2H4。 名师精讲 1.同分异构现象 (1)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。分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。如正丁烷和异丁 烷、乙醇和二甲醚等。 -17- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN N

14、ANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 正丁烷 异丁烷 乙醇 二甲醚 上述正丁烷与异丁烷、乙醇与二甲醚互称为同分异构体。 -18- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 (2)同分异构体的判断 同分异构现象主要表现在有机物中。 两化合物互为同分异构体的必备条件有二:a.二者的分子式应相同;b. 二者的结构应不同。 两化合物互为同分异构体,则两化合物的相

15、对分子质量及各元素的 组成(含量)必然相同;但相对分子质量相同的两种化合物不一定是同分异 构体(如 CO 和 C2H4不是同分异构体)。 含有相同原子种类和数目的分子可能具有不同的结构是同分异构 现象普遍存在的本质原因。 -19- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 2.同位素、同素异形体、同分异构体的比较 比较 概念 定义 化学式 结构 性质 同位素 质子数相同, 中子数不同 的原子 元素符号表示不同, 如 1 1H、 1 2H、 1 3

16、 H 电子排布 相同,原子 核结构不 同 物理性质不 同,化学性质 相同 同素异 形体 同一种元素 组成的不同 单质 元素符号表示相同, 分子式可不同,如石 墨和金刚石、O2和 O3 单质的组 成或结构 不同 物理性质不 同,化学性质 相同 同分异 构体 分子式相同, 结构不同的 化合物 相同 不同 物理性质不 同,化学性质 不一定相同 -20- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 【例题 2】 下列物质中,互为同分异构体的有 ;互为同素异

17、形体 的有 ;属于同位素的有 ;属于同一种物质的有 。 液氯 白磷 氯气 氯水 -21- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 17 35 Cl 红磷 17 37Cl 解析:分别与(或)互为同分异构体;和互为同素异形 体;和互为同位素;和属同种物质;和属于同种物质;和 属于同一种物质。 答案:分别与(或) 和 和 和,和,和 -22- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZH

18、ISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 误区警示关于直接辨认同分异构体问题的解题思路 和方法,可以直接按照概念的含义来分析解决。即解题方法是从概念出发, 按概念的要点去分析。 解决的关键是概念要准确、 熟练,能分辨相似的概念, 注意概念本身的内涵和外延。同分异构体,要求分子式相同,结构不同。 -23- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 探究三 不同类型晶体的结构和性质 问题导引 1.NaCl 晶

19、体中存在哪些微粒?是如何结合成晶体的? 提示:NaCl 晶体中存在 Na+和 Cl-,以离子键结合成晶体。 2.干冰晶体中存在哪些微粒?是如何结合成晶体的? 提示:干冰晶体中存在 CO2分子,以分子间作用力结合成晶体。 3.金刚石晶体中存在哪些微粒?是如何结合成晶体的? 提示:金刚石晶体中存在 C 原子,以共价键结合成晶体。 -24- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 名师精讲 三种晶体的结构和性质的比较 类型 项目 离子晶体 原子晶体 分子晶体 构成晶体的粒

20、子 阴、阳离子 原子 分子 粒子间的作用 离子键 共价键 分子间作用力 作用力强弱 (一般地) 较强 很强 弱 熔、沸点 较高 高 低 硬度 硬而脆 大 较小 导热和导电性 不良导体(熔化 后或溶于水导 电) 不良导体 不良导体(部 分溶于水发生 电离后导电) 溶解性 多数易溶 一般不溶 相似相溶 探究一 探究二 探究三 -25- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 【例题 3】 参考下表中物质的熔点,回答有关问题。 物质 NaCl KCl

21、 RbCl CsCl 熔点/ 801 776 715 646 物质 SiCl4 GeCl4 SnCl4 PbCl4 熔点/ -70.4 -49.5 -36.2 -15 (1)NaCl、 KCl、 RbCl、 CsCl 熔点的变化规律是 , 造成这种规律的主要原因是 。 (2)SiCl4、 GeCl4、 SnCl4、 PbCl4熔点的变化规律是 , 造成这种规律的主要原因是 。 -26- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 解析:(1)比较表

22、中数据,可以看出熔点:NaClKClRbClCsCl 的规律。 对这一变化规律,应该从这些物质的晶体类型及相应作用力强弱的角度进 行解释。具体地说,这些物质都属于离子晶体,它们所含的阴离子相同,阳离 子所带的电荷也都相同,随着 r(Na+)r(K+)r(Rb+)r(Cs+),离子键依次减弱, 熔点依次降低。(2)比较表中的物质,可以看出熔 点:SiCl4GeCl4SnCl4PbCl4的规律。对这一变化规律,同样应该从这些物 质的晶体类型及相应作用力强弱的角度进行解释。这些物质形成的都是分 子晶体,熔点的变化是因为相对分子质量依次增大和分子间作用力依次增 强。 -27- 第三单元 从微观结构看物

23、质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 答案:(1)上述碱金属氯化物的熔点随碱金属原子序数的增大而降低 碱金属氯化物均为离子晶体,随碱金属原子序数的增大,碱金属阳离子的半 径增大,与氯离子间的距离增大,导致晶体中的离子键依次减弱,因而熔点依 次降低 (2)上述氯化物的熔点随相对分子质量的增大而升高 上述氯化物均 为分子晶体,随相对分子质量的增大,分子间作用力依次增强,导致晶体的熔 点依次升高 -28- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NAND

24、IAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 规律方法通过解答该题目,可以得到如下结论: 同主族的金属离子与同一活泼非金属离子形成的同类型的离子晶 体,随着金属阳离子或非金属阴离子核电荷数的递增,离子半径逐渐增大,所 以晶体中离子键逐渐减弱,因而晶体的熔点、沸点逐渐降低。 同主族元素形成的组成和结构相似的分子晶体,随着相对分子质量 逐渐增大,它们的分子间作用力逐渐增强,因此它们的熔沸点逐渐升高。(但 要注意 NH3、H2O、HF 分子间除了分子间作用力以外还有氢键,而使它们 比同族气态氢化物的熔沸点高。因此,学习时

25、,既要抓规律,还要注意反常情 况) 决定离子键强弱的主要因素是离子半径大小以及离子所带电荷的 多少。规律是:半径越小,离子键越强;电荷数越多,离子键越强;半径越小,而 且电荷数又越多,则离子键更强。离子键越强,离子晶体的熔沸点就越高。 -29- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 SUITANG LIANXI 随堂练习 探究一 探究二 探究三 变式训练 2已知下表中几种物质的熔沸点: NaCl KBr AlCl3 单质 X SiCl4 熔点/ 801 730 190 2 300 -70 沸点/ 1 41

26、3 1 380 180 2 500 53 据此判断, 下列说法中错误的是( ) A.AlCl3晶体加热易升华 B.SiCl4是分子晶体 C.单质 X 可能是原子晶体 D.AlCl3是原子晶体 解析:AlCl3的沸点比熔点低,所以加热易升华;SiCl4的熔、沸点比较低, 一定是分子晶体;未知物 X 熔、沸点很高,有可能是原子晶体;AlCl3是共价 化合物,且其熔、沸点较低,是分子晶体。 答案:D -30- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 SUITANG LIANXI 随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 1 2 3 4 5 1.

27、(双选)世界著名的化学家,C60的发现者罗伯特 科尔被南开大学聘为客座 教授。下列关于 C60的说法中正确的是( ) A.C60是科学家新近发现的一种新化合物 B.C60是碳的一种同素异形体 C.C60不导电,所以不可能应用于材料科学领域 D.C60相对分子质量为 720 解析:C60为一种新单质,是碳的一种同素异形体,其相对分子质量为 720,在 材料科学领域有广泛用途。 答案:BD -31- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 SUITANG LIANXI 随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 1 2 3 4 5 2.下列说法

28、中正确的是( ) A.相对分子质量相同的物质一定是同一种物质 B.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体 C.白磷和红磷是同分异构体 D.分子式相同的不同物质一定互为同分异构体 解析:相对分子质量相同的物质不一定具有相同的分子式,如 N2和 CO,A、 B 两项不正确;白磷和红磷是磷元素的两种不同单质,是同素异形体,C 项不正 确。 答案:D -32- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 SUITANG LIANXI 随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 1 2 3 4 5 3.下列关于同分异构体的叙述中正确的是( ) A.相

29、对分子质量相同而结构不同的化合物互称为同分异构体 B.分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体 C.同分异构体之间由于分子组成相同,所以它们的性质相同 D.只有少数的有机物之间存在同分异构现象 解析:同分异构体是指分子式相同而结构不同的化合物,同分异构体之间分 子式相同,则相对分子质量相同,而相对分子质量相同的物质,分子式不一定 相同,A 项错误;同分异构体的结构不同,性质也不同,C 项错误;有机物之间 的同分异构现象普遍存在,D 项错误。 答案:B -33- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 SUITANG LIANXI 随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 ZHON

30、GDIAN NANDIAN 重点难点 1 2 3 4 5 4.处于固体状态的下列物质,其晶体类型正确的一组是( ) 序号 离子晶体 分子晶体 原子晶体 A KOH SO3 Ar B H2SO4 硫黄 石墨 C CH3COONH4 H2O 水晶 D Ba(OH)2 玻璃 金刚石 解析:A 项 Ar 为分子晶体;B 项 H2SO4为分子晶体,石墨为混合型晶体;D 项 玻璃为混合物,不属于晶体。 答案:C -34- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 SUITANG LIANXI 随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 1 2 3 4 5

31、 5.根据以下叙述,回答(1)(2)小题。 大气中的臭氧层可滤除大量的紫外光,保护地球上的生物不受紫外光的伤 害。氟利昂(如 CCl2F2)可在光的作用下分解,产生 Cl 原子,Cl 原子会对臭氧 层产生长久的破坏作用,臭氧的分子式为 O3。有关反应为 O3O2+O Cl+O3ClO+O2 O+ClOCl+O2 总反应为 2O33O2。 (1)在上述臭氧变成氧气的过程中,Cl 原子是 。 A.反应物 B.生成物 C.中间产物 D.催化剂 -35- 第三单元 从微观结构看物质 的多样性 SUITANG LIANXI 随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI 基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN 重点难点 1 2 3 4 5 (2)O3和 O2是 。 A.同一种物质 B.氧的同素异形体 C.氧的同位素 D.同一种元素 解析:(1)根据催化剂的定义,Cl 原子是催化剂,由此可见催化剂并不是不参 加反应,只不过是反应前后质量和化学性质保持不变的物质。 (2)由同种元素组成的不同单质叫做同素异形体。O3和 O2是由氧元素组成 的两种不同的单质,所以 O3和 O2互为同素异形体。 答案:(1)D (2)B