从微观结构看物质的多样性

第三单元从微观结构看物质的多样性元素：112种化学物质：九千多万种思考：元素形成单质时，是不是一种元素只能形成一种单质？1772年拉瓦锡证明金刚石可燃，生成CO2，进一步测定后确定金刚石是由碳组成的单质。1779年舍勒证明石墨可燃，也生成CO2，进一步测定后确定石墨是由碳组成的单质。1799年法国科学家摩尔沃将一颗金刚石转变为石墨。1955年美国科学家霍尔在1650℃、95000个大气压下用石墨合成了金刚石。说明：金刚石和石墨是由同一种元素形成的结构不同的两种单质。一.同素异形现象同一种元素形成几种不同的单质互称为该元素的同素异形体。碳元素1.定义：同一种元素形成几种不同单质的现象。石墨金刚石金刚石与石墨的结构：2.同素异形体形成的原因：单质内原子的成键方式不同，结构不同。金刚石石墨硬度熔点导电性用途天然最硬物质质地较软很高（＞3550℃）很高导电不导电装饰品、切割玻璃、大理石、钻探机钻头铅笔芯（2B）电极、润滑剂3.同素异形体性质关系：（1）物理性质差异大（2）化学性质相似（3）在一定条件下可以相互转化属于化学变化性质各异结构不同金刚石石墨足球烯纳米碳管氧气O2臭氧O3物质化学式气体颜色气味氧化性臭氧O3氧气O2无色无味强淡蓝色鱼腥味极强观察与思考化学史话1845年瑞士化学家马里纳，对纯净的O2进行放电实验，获得了一种新的气体，并把它叫做臭氧。3O2====2O3放电磷的同素异形体白磷与红磷完全燃烧均生成P2O5白磷红磷隔绝空气加热到260℃加热到416℃升华后，冷凝硫的同素异形体斜方硫（S8在95.5℃以下稳定存在）单斜硫（S8在95.5℃以上稳定存在）加热硫蒸气（S8、S4、S2）加热弹性硫（S8不能稳定存在）加热逐渐转化CCCCHHHHHHHHHHCCCCHHHHHHHHHH思考:同种元素形成的单质不一定是同一种物质，那么分子式相同的物质一定是同一种物质吗?根据碳、氢原子形成共价键的特征，我们来预测组成为C4H10可能的分子结构，并书写其结构式。正丁烷异丁烷问题1:对比两个模型，找找它们的联系?共同点:不同点:分子式相同结构不同二、同分异构现象1.定义：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构式的现象。具有相同的分子式，但具有不同结构的化合物互称为同分异构体强调：1.分子式相同2.结构不同3.化合物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：物质的结构决定性质，性质体现结构问题2:同分异构体间性质是否相同?同分异构体间的物理性质差异2.互为同分异构体的化合物性质不同预测组成为C2H6O可能的分子结构分子式C2H6OC2H6O球棍模型结构式名称沸点预测组成为C2H6O可能的分子结构乙醇二甲醚78℃－23℃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碳原子之间可有单键、双键、三键，也可有环状结构。⑶大量存在同分异构现象。同位素、同素异形体与同分异构体的比较同：质子数相同异：中子数或质量数不同同：元素相同异：结构不同同：分子式相同异：结构不同原子单质化合物化学性质几乎完全相同物理性质差别大，化学性质稍有差别物理性质和化学性质均有较大差别1H、2H、3H35Cl、37Cl金刚石、石墨O3、O2红磷、白磷正丁烷和异丁烷同分异构体同素异形体同位素异同研究对象性质差异常见实例•1.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－CH3CH3CH3ABC,D2．下列化学式中，只表示一种纯净物的是()A．CB．O2C．C2H6OD．C4H10解析A项中表示碳单质，而碳有几种不同的单质，如金刚石和石墨，故不能只表示一种物质；C项符合该分子式的可能是乙醇或二甲醚；D项符合该分子式的可能是正丁烷和异丁烷。B不同类型的晶体干冰晶体水晶硫酸铜晶体黄金几种晶体思考:晶体为何具有规则的几何外形?微观宏观决定反映1.定义:通过自然形成、具有规则几何外形和固定熔点的固体。三.不同类型的晶体整齐的队列NaCl晶体2.本质:晶体规则的几何外形是其构成微粒有序(规则)排列的结果。3.晶体类型根据构成晶体的粒子种类及粒子之间的相互作用不同，可将晶体分为：(1)离子晶体(2)分子晶体(3)原子晶体(4)金属晶体所有的金属单质离子晶体【思考】NaCl晶体中存在哪些微粒？如何结合成晶体的？【小结】在NaCl晶体中,__________(填“存在”或“不存在”)分子,存在许多___离子和____离子,以______键相结合,阴阳离子的个数比为_____,因此NaCl表示的含义是_____________________________.不存在Na+Cl-离子1：1与氯离子的个数比为1：1晶体中钠离子【思考】干冰晶体中存在哪些微粒？如何结合成晶体的？分子间作用力共价键分子晶体[小结]：在CO2晶体中,(填存在或不存在)分子,在分子内部碳和氧以结合，CO2分子之间以相结合.存在共价键分子间作用力【思考】金刚石晶体中存在哪些微粒？如何结合成晶体的？原子晶体[小结]：在金刚石晶体中,(填存在或不存在)分子,在晶体中碳原子以结合成空间网状结构。不存在共价键109º28´SiO共价键二氧化硅的原子结构示意图离子晶体分子晶体原子晶体构成微粒微粒间的作用力常见物质晶体内可能存在的作用力3.晶体的类型离子晶体分子晶体原子晶体熔沸点硬度导电性4.晶体的性质1.尝试对下列物质进行晶体结构分类,属于离子晶体的有,属于分子晶体的有,属于原子晶体的有,属于金属晶体的有.①铜②硝酸钾③二氧化硅晶体④金刚石⑤冰⑥氢氧化钠⑦醋酸⑧Ar【小试牛刀】②⑥⑤⑦⑧③④①2.下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是()A.SO2和SiO2B.CO2和H2OC.NaCl和HClD.CCl4和KClB【小试牛刀】3、实现下列变化时，需克服相同类型作用力的是（）A.水晶和干冰的熔化B.食盐和冰醋酸熔化C.液溴和液汞的气化D.纯碱和烧碱的熔化D【小试牛刀】【小试牛刀】4、分析物质的物理性质，判断晶体类型A.离子晶体B.分子晶体C.原子晶体(1)碳化铝：黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电(2)氯化铝：无色晶体，183℃升华，熔融态不导电(3)五氟化钒：无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇(4)某化合物：熔点807℃，熔化时能导电，水溶液也能导电ＣＢＢＡ