同素异形体

第三单元从微观结构看物质的多样性课题：同素异形现象2015、1、13郑慧一、同素异形现象1、定义：同一种元素能形成几种不同的单质的现象叫同素异形现象。这些单质互称为该元素的同素异形体。2、常见同素异形体：金刚石和石墨、氧气和臭氧、白磷和红磷等等。怎样知道金刚石和石墨是由相同的元素组成的物质的？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。金刚石+O2=CO2；石墨+O2=CO2金刚石石墨金刚石和石墨都是碳元素形成的单质天然金刚石钻石金刚石颜色状态硬度导电性用途无色透明晶体最硬的天然物质不导电装饰品切割玻璃、大理石钻探机钻头石墨灰黑色不透明固体最软矿物之一导电铅笔芯H.B电极、润滑剂3、一般来说：同素异形体具有相同（或相似）的化学性质；但物理性质相差很大。一、同素异形现象思考：能否从微观结构分析金刚石、石墨在硬度、导电性上的差异？思考：请简单描述金刚石和石墨中碳原子的连接方式。思考：金刚石和石墨都由碳元素组成，为什么物理性质相差很大？金刚石：每个碳原子与相邻的四个碳原子以共价键形成空间网状结构石墨：为层壮结构、层内碳原子以共价键，层间碳原子间存在分子间作用力------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------碳元素的同素异形体很多：除了金刚石、石墨外，还有C60、C72、纳米碳管等等C60是由12个五边形和20个六边形构成的球形分子。建筑学家富勒设计的球状建筑物“富勒烯”或“足球烯”碳纳米管C60思考：两者在成键上有什么共同的特点？碳碳原子间以共价键相结合二、氧气和臭氧氧气与臭氧的比较氧气（O2）臭氧（O3）颜色无色淡蓝色气味无味鱼腥味沸点（℃）-183-112.4溶解度（体积比）0.030.49氧化性臭氧的氧化性比氧气强转化放电或紫外线3O2加热2O3阅读资料卡，思考下列问题：1、臭氧层的作用2、臭氧层空洞形成的原因3、你对修复臭氧层空洞有什么建议？自然界中的臭氧，大多分布在距地面20Km--50Km的大气中，我们称之为臭氧层。臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造出来的。大家知道，太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种，当大气中（含有21%）的氧气分子受到短波紫外线照射时，氧分子会分解成原子状态。氧原子的不稳定性极强，极易与其他物质发生反应。如与氢（H2）反应生成水（H2O)，与碳（C）反应生成二氧化碳（C02）。同样的，与氧分子（O2）反应时，就形成了臭氧（O3）。臭氧形成后，由于比重大于氧气，会逐渐的向臭氧层的底层降落，在降落过程中随着温度的变化（上升），臭氧不稳定性愈趋明显，再受到长波紫外线的照射，再度还原为氧。臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。臭氧层空洞变化红磷：红棕色固体，在空气中能稳定存在，在加热或点燃的条件下能与氧气反应生成P2O5。除碳、氧外，其他元素是否也存在同素异形现象？白磷：白色（淡黄色）蜡状固体，着火点40℃，在空气能自燃，应保存在冷水中，与氧气反应也生成P2O5磷的同素异形体白磷和红磷比较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）加热逐渐转化同素异形现象是普遍存在的，同素异形现象是物质多样性的原因之一。课堂巩固1、由同种元素组成的物质不可能是（）A、单质B、化合物C、纯净物D、混合物2、下列各组物质中属于同素异形体的是（）A、1H、2HB、Fe2+、FeC、O2、O3D、H2O、H2O2BC3、判断正误A、同素异形现象是物质多样性的一种表现。B、同素异形体之间能够相互转化，这种转化属于非氧化还原的化学变化C、同素异形体之间的差别根本上在于其微观结构上的差异，具体表现为原子排列方式不同、原子数目不同、成键情况不同。D、金刚石和石墨是由同一种元素形成的，实质上是同一种物质。×√√√4、红磷和白磷在一定的条件下可以相互转化，这一变化属于()Ａ．物理变化Ｂ．化学变化Ｃ．氧化还原反应Ｄ．离子反应5、能够证明红磷和白磷是同素异形体的条件是()（１）红磷和白磷中含有相同的元素（２）红磷和白磷燃烧都生成五氧化二磷（３）红磷和白磷都可以与氯气反应（4）红磷和白磷在一定条件下可以相互转化（5）红磷和白磷的着火点不同A.(1)(4)B.(2)(4)C.(1)(2)(4)(5)D.(1)(2)(3)(4)(5)