1、必修必修2 2 专题专题1 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1、同种元素形成的单质一定是、同种元素形成的单质一定是同一种物质吗同一种物质吗?2、种类有限的元素构成数不清的、种类有限的元素构成数不清的物质，你们知道哪种元素形成的物物质，你们知道哪种元素形成的物质种类最多吗？质种类最多吗？碳生命的基础元素碳生命的基础元素 碳碳在地壳中的含量只占在地壳中的含量只占0.087%。但含碳元素的。但含碳元素的单质和化合物达到单质和化合物达到90%以上。它们在国民经济和以上。它们在国民经济和我们日常生活里占有非常重要的地位。我们日常生活里占有非常重要的地位。世界最大的绿色
2、世界最大的绿色钻石钻石41克拉克拉（8.2克）克）世界最大的有色世界最大的有色钻石钻石407.48克拉（克拉（81.50克）克）(1克拉克拉=200毫克毫克=0.2克克)铅笔（石墨）铅笔（石墨）钻石（金刚石）钻石（金刚石）都是碳元素的单质都是碳元素的单质碳元素的单质碳元素的单质金刚石金刚石石墨石墨金刚石金刚石石墨石墨组成元素组成元素颜色状态颜色状态硬度硬度熔点熔点导电性导电性用途用途无色透明，有光泽无色透明，有光泽灰黑色，不透明灰黑色，不透明天然最硬物质天然最硬物质 金刚石与石墨的比较：金刚石与石墨的比较：碳元素碳元素铅笔芯铅笔芯 H.B电极电极润滑剂润滑剂装饰品装饰品切割玻璃、大理石切割玻璃
3、、大理石钻探机钻头钻探机钻头导电导电不导电不导电很高很高很高很高最软矿物之一最软矿物之一思考：思考：金刚石和石墨的物理性质为什么不一样？金刚石和石墨的物理性质为什么不一样？（在硬度和导电性方面有很大的差异）（在硬度和导电性方面有很大的差异）金刚石和石墨金刚石和石墨物理性质物理性质的的差异差异，主要是由于碳原，主要是由于碳原子子排列结构的不同排列结构的不同引起的引起的 金刚石晶体中形成金刚石晶体中形成空空间网状结构间网状结构，原子间，原子间的作用力很强。的作用力很强。层内层内为正为正六边形的六边形的网状结构网状结构，金刚石与石墨都是由金刚石与石墨都是由同种元素同种元素(C)所所形成的形成的不同的
4、单质不同的单质，这种现象称为？，这种现象称为？金刚石和石墨互称为？金刚石和石墨互称为？同一种元素形成的不同同一种元素形成的不同单质单质。一、同素异形现象一、同素异形现象1、同素异形现象：、同素异形现象：同种元素形成多种不同同种元素形成多种不同单质单质 的现象。的现象。2、同素异形体：、同素异形体：注意：注意：（1）同种元素；）同种元素；（2）不同单质；）不同单质；（3）结构不同。）结构不同。有没有可能把廉价的石墨有没有可能把廉价的石墨转变为昂贵的金刚石呢？转变为昂贵的金刚石呢？石墨转变为金刚石石墨转变为金刚石 工业上利用高温（工业上利用高温（1273K），高压），高压（5X1068X106kP
5、a）以）以Co或或Ni为催化为催化剂，将石墨转变为金刚石，大量生产人剂，将石墨转变为金刚石，大量生产人造金刚石。造金刚石。人们还利用爆炸产生的压力由石墨人们还利用爆炸产生的压力由石墨制得金刚石微晶。制得金刚石微晶。3、同素异形体间的转换：、同素异形体间的转换：其中其中C60是是60个碳原子形成的个碳原子形成的封闭笼封闭笼状分子状分子，形似足球，故称之为，形似足球，故称之为“足球足球烯烯”）富勒烯：富勒烯：固态碳的第三种结构形式，固态碳的第三种结构形式，三维空心球状结构。三维空心球状结构。（包括（包括C60、C70和纳和纳米碳管等）米碳管等）碳还有其他的同素异形体吗？碳还有其他的同素异形体吗？C
6、60的发现的发现 1985年，科学家克鲁托、斯莫利、柯年，科学家克鲁托、斯莫利、柯尔，通过尔，通过激光照射石墨实验激光照射石墨实验，发现碳，发现碳新新型单质型单质C60分子分子。并在建筑设计师富勒设。并在建筑设计师富勒设计球形建筑的启发下，绘制出由计球形建筑的启发下，绘制出由20个正个正六边形和六边形和12个正五边形构成的个正五边形构成的“笼状笼状”分子结构，并把它命名为分子结构，并把它命名为“富勒烯富勒烯”，因分子结构形似足球，又称为因分子结构形似足球，又称为“足球足球烯烯”。1996年三人因此获诺贝尔化学奖年三人因此获诺贝尔化学奖。拓展视野拓展视野1C C6060结构结构 随着研究的深入，
7、一系列碳的随着研究的深入，一系列碳的“笼状笼状”的富勒烯的富勒烯被科学界发现并制得，其中有被科学界发现并制得，其中有C28、C32、C50、C70、C84、C240、C500等。开创了一个全新碳等。开创了一个全新碳“笼状笼状”分子应用研究新领域。分子应用研究新领域。问题思考问题思考（1 1）空心笼结构）空心笼结构“包裹包裹”一些一些金属离子，制成金属离子，制成超导材料超导材料。（2 2）空心笼结构）空心笼结构“包容包容”一些一些治疗癌症放射性元素治疗癌症放射性元素药物药物，减，减少对人体的伤害。少对人体的伤害。（3 3）不损坏结构基础上，吸附）不损坏结构基础上，吸附和放出电子，制成高效化学和放
8、出电子，制成高效化学电电池池。（4 4）科技前沿科技前沿“笼状笼状”分子应用研究分子应用研究碳纳米管碳纳米管的发现的发现 19911991年，日本科学家饭岛博士年，日本科学家饭岛博士 。在对。在对石墨进行电弧石墨进行电弧放电实验放电实验时，发现了有时，发现了有单层、多层单层、多层石墨卷曲而成的石墨卷曲而成的碳纳碳纳米碳管米碳管。纳米碳管的发现也给材料化学的研究带来了新。纳米碳管的发现也给材料化学的研究带来了新的变革。的变革。拓展视野拓展视野2 2 其他元素有没有存在其他元素有没有存在同素异形体？同素异形体？如：如：O2和和O3，红磷和白磷等。，红磷和白磷等。臭氧臭氧与氧气的性质对比与氧气的性质
9、对比氧气氧气 臭氧臭氧元素组成元素组成分子式分子式通常状态通常状态气味气味化学性质化学性质分子结构：分子结构：相互转化相互转化氧元素氧元素O2O3无色气无色气体体淡蓝色气淡蓝色气体体无味无味有鱼腥味有鱼腥味氧化性较氧气更强氧化性较氧气更强有氧化性有氧化性3O2 放电放电2O3臭氧层空洞的扩大臭氧层空洞的扩大臭氧的用途臭氧的用途 臭臭氧可用于漂白和消毒。某些染料受到臭氧氧可用于漂白和消毒。某些染料受到臭氧的强烈氧化作用会褪色，臭氧可以杀死许多细菌，的强烈氧化作用会褪色，臭氧可以杀死许多细菌，因此，它是一种很好的因此，它是一种很好的脱色剂和消毒剂脱色剂和消毒剂。臭氧发生器臭氧空气除味机臭氧空气除味
10、机高压电机和复印机在工作高压电机和复印机在工作时，也会产生臭氧。因此，时，也会产生臭氧。因此，这些地方要注意通风，保这些地方要注意通风，保持空气流通。持空气流通。资料资料 空气中的微量臭氧能刺激中枢神经，加速血空气中的微量臭氧能刺激中枢神经，加速血液循环，令人产生爽快和振奋的感觉，但当空气液循环，令人产生爽快和振奋的感觉，但当空气中臭氧的含量超过中臭氧的含量超过105%（体积分数）时，就会（体积分数）时，就会对人体、动植物，以及其他暴露在空气中的物质对人体、动植物，以及其他暴露在空气中的物质造成危害。造成危害。红磷红磷 拓展视野拓展视野拓展视野拓展视野思考：思考：同素异形体的同素异形体的化学性
11、质化学性质基本基本相同相同 （由同种元素形成的单质）（由同种元素形成的单质）22CO 点燃 O(1)C（2）氧气和臭氧都具有强氧化性，）氧气和臭氧都具有强氧化性，臭氧的氧化性更强。臭氧的氧化性更强。522O2P 点燃 5O(3)4P同素异形体的同素异形体的物理性质不同物理性质不同（空间结构（空间结构不同）不同）同素异形体之间转化同素异形体之间转化（金刚石）石墨C)(1)C322O (2)3O 放电（3）思考：思考：1、钠原子、钠原子(Na)和钠离子和钠离子(Na+)都是同都是同一种元素钠元素形成的，它们是一种元素钠元素形成的，它们是同素异形体吗？同素异形体吗？2、Fe2O3和和Fe3O4的组成
12、元素完全相的组成元素完全相同，它们是同素异形体吗？同，它们是同素异形体吗？3、1H与与1H互为什么关系？互为什么关系？21同素异形体与同位素的比较同素异形体与同位素的比较同素异形体同素异形体同位素同位素定义定义研究对象研究对象常见实例常见实例同一种元素形同一种元素形成的不同单质成的不同单质质子数相同、中质子数相同、中子数不同的原子子数不同的原子单质单质原子原子1H、2H、3H35Cl、37Cl金刚石、石墨金刚石、石墨 下图各含碳化合物分子中每个碳原子下图各含碳化合物分子中每个碳原子和氢原子分别能形成几个共价键和氢原子分别能形成几个共价键?碳原子之碳原子之间是怎样连接的间是怎样连接的?（2）碳原
13、子与碳原子能够通过一对、两对）碳原子与碳原子能够通过一对、两对或三对共用电子对相结合，分别构成碳碳或三对共用电子对相结合，分别构成碳碳单键、碳碳双键、碳碳叁键，还可以是碳单键、碳碳双键、碳碳叁键，还可以是碳链、碳环。链、碳环。碳、氢原子的成键方式：碳、氢原子的成键方式：（1）碳原子：能形成四个共价键）碳原子：能形成四个共价键 氢原子：只能形成一个共价键氢原子：只能形成一个共价键 按照碳、氢原子形成共价键的按照碳、氢原子形成共价键的特征，画出组成为特征，画出组成为C4H10的有机化的有机化合物的分子结构式。你可以画出合物的分子结构式。你可以画出几种不同的分子结构式？几种不同的分子结构式？分子式分
14、子式C4H10C4H10球棍模型球棍模型结构式结构式名称名称正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷沸点沸点0.5 11.71、同分异构现象、同分异构现象:化合物化合物具有具有相同的分子式相同的分子式，但具有，但具有不不同结构同结构的现象，叫做的现象，叫做 分子式相同分子式相同而而结构不同结构不同的的化合物化合物互称为互称为2、同分异构体、同分异构体:二、同分异构现象同分异构现象。同分异构现象。同分异构体。同分异构体。同：分子式相同同：分子式相同不同：结构不同、属不同化合物、性质不同不同：结构不同、属不同化合物、性质不同 同分异构体中，分子式相同，同分异构体中，分子式相同，相对分子质量？相对分子质量？相对分子
15、质量相同的化合物互相对分子质量相同的化合物互为同分异构体吗？为同分异构体吗？如：H3PO4和H2SO4相同相同不是不是 观察下面的分子结构模型观察下面的分子结构模型（其中绿色小球（其中绿色小球代表代表C，红色小球代表，红色小球代表H，浅黄绿色代表，浅黄绿色代表O）：）：（1）根据分子结构模型写出结构式根据分子结构模型写出结构式。（2）写出分子式。）写出分子式。（3）以上两个分子结构有何差异？）以上两个分子结构有何差异？（4）判断两者是同分异构体吗？）判断两者是同分异构体吗？分子式分子式C2H6OC2H6O球棍模型球棍模型结构式结构式名称名称乙醇乙醇二甲醚二甲醚沸点沸点78 23请判断下列各组物
16、质之间的关系请判断下列各组物质之间的关系1H与与2H红磷与白磷红磷与白磷CH3CH2CHCH3和和CH3CCH3金刚石与金刚石与C70 水银与汞水银与汞乙醇与二甲醚乙醇与二甲醚 O2与与O3 CH3CH3CH3同位素同位素同素异形体同素异形体 同分异构体同分异构体概念概念对象对象相同点相同点不同点不同点举例举例相近概念的比较相近概念的比较质子数相同、质子数相同、中子数不同中子数不同的原子的原子同一种元素形同一种元素形成的不同单质成的不同单质分子式相同，分子式相同，结构不同的化结构不同的化合物合物原子原子单质单质化合物化合物质子数质子数元素种类元素种类分子式分子式中子数中子数结构结构结构结构12
17、C、13CO2、O3乙醇和二甲醚乙醇和二甲醚D随堂练习随堂练习1、近年来，科学家发现一种新的由碳元素组成、近年来，科学家发现一种新的由碳元素组成的物质，化学式为的物质，化学式为C60，下列说法中错误的是，下列说法中错误的是()A C60由分子构成由分子构成B C60和石墨、金刚石都是碳的同素异形体和石墨、金刚石都是碳的同素异形体C C60在纯氧中充分燃烧生成在纯氧中充分燃烧生成CO2D C60的摩尔质量为的摩尔质量为7202、纳米碳管是一种由碳原子构成的直径为几个、纳米碳管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米的空心管纳米的空心管.下列说法错误的是下列说法错误的是()A.纳米碳管是一种新型的有机化
18、合物纳米碳管是一种新型的有机化合物B.纳米碳管材料中含离子键纳米碳管材料中含离子键C.纳米碳管材料管道多纳米碳管材料管道多,表面积大表面积大,吸附能力强吸附能力强D.纳米碳管在常温下化学性质稳定纳米碳管在常温下化学性质稳定.AB随堂练习随堂练习3、判断下面哪些是同素异形体（、判断下面哪些是同素异形体（），），哪些是同位素（哪些是同位素（）A.红磷、白磷红磷、白磷 B.水、重水水、重水 C.16O、17O、18O D.金刚石、石墨金刚石、石墨随堂练习随堂练习ADC4、据报道，最近科学家在宇宙中发现了、据报道，最近科学家在宇宙中发现了H3分子，分子，则则H2和和H3属于属于()A 同位素同位素 B 同素异形体同素异形体 C 同分异构体同分异构体 D 同种物质同种物质B 下列各组物质属于同位素的是下列各组物质属于同位素的是 ；属于同素异形体的是属于同素异形体的是 ；属于同分异；属于同分异构体的是构体的是 。1.O2与与O3ClCl.237173517与3.CH3CH3与与CH3CH2CH2CH34.氕、氘、氚氕、氘、氚5.CH3CH2CH2CH2CH3CH3CCH3CH3CH3与与练习：10928金刚石金刚石-120共价键共价键分子间作用力分子间作用力石墨石墨
