5.3 從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性學(xué)案2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期化學(xué)蘇教版（2019）必修第一冊(cè)

新蘇教版高中化學(xué)必修1PAGEPAGE1第三單元從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.以同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象為例認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性與微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。2.認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，性質(zhì)的特點(diǎn)體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。3.利用結(jié)構(gòu)模型，研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。一、同素異形現(xiàn)象1．基本概念(1)同一種元素能夠形成幾種不同的單質(zhì)的現(xiàn)象稱為同素異形現(xiàn)象。(2)同一種元素可形成幾種不同單質(zhì)，這些單質(zhì)之間互稱為該元素的同素異形體。2．常見的同素異形體(1)碳元素的同素異形體單質(zhì)結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)模型物理性質(zhì)主要用途金剛石晶體中每個(gè)碳原子與相鄰的4個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)無色透明、硬度大、熔點(diǎn)高、不溶于任何溶劑做裝飾品、切割玻璃、做鉆頭等石墨晶體為層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)碳原子以共價(jià)健結(jié)合，每一層內(nèi)碳原子排列成平面六邊形，一個(gè)個(gè)六邊形排列成平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)呈灰黑色，導(dǎo)電、質(zhì)軟、熔點(diǎn)高、不溶于任何溶劑做潤滑劑、電極、鉛筆芯等C60由60個(gè)碳原子形成的封閉籠狀分子，形似足球，人們又稱它為“足球烯”C60為棕黑色固體，為半導(dǎo)體，較易溶于有機(jī)溶劑，熔點(diǎn)較低應(yīng)用于超導(dǎo)體、材料科學(xué)領(lǐng)域石墨烯由碳原子構(gòu)成的二維層狀結(jié)構(gòu)有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、能源、生物醫(yī)學(xué)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。是目前最理想的納米材料之一(2)氧元素的同素異形體單質(zhì)氧氣(O2)臭氧(O3)物理性質(zhì)通常狀況下，為無色、無味的氣體，不易溶于水通常狀況下，為有魚腥味的淡藍(lán)色氣體(液態(tài)呈深藍(lán)色，固態(tài)呈藍(lán)黑色)化學(xué)性質(zhì)O3具有比O2更強(qiáng)的氧化性。如：2Ag＋O3=Ag2O＋O22KI＋O3＋H2O=2KOH＋I(xiàn)2＋O2O3不穩(wěn)定，易分解為O2用途除呼吸、燃燒外，還用于煉鋼、醫(yī)療、氣焊、宇航、登山、潛水及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研等方面脫色劑和消毒劑。大氣中的臭氧層(離地面15～50km的大氣平流層中)是人類和生物的保護(hù)傘轉(zhuǎn)化3O2eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(高溫))2O3,2O3eq\o(=,\s\up7(氟氯烴))3O2(臭氧層被破壞)(3)硫、磷元素的同素異形體元素同素異形體硫單斜硫、斜方硫、彈性硫等多種，分子式有S2、S4、S8等磷白磷(P4)、紅磷、黑磷等多種(1)同素異形體之所以性質(zhì)不同，是因?yàn)樗鼈兊膬?nèi)部結(jié)構(gòu)不同()(2)紅磷和白磷在氧氣中燃燒都生成五氧化二磷，所以它們是同一種物質(zhì)()(3)O2和O3互為同素異形體，3O2eq\o(=,\s\up7(放電))2O3屬于化學(xué)變化()(4)12C、14C與C60互為同素異形體()答案(1)√(2)×(3)√(4)×下列各組物質(zhì)中，互為同素異形體的是()A．16O和18O B．紅磷、白磷C．二氧化硫、三氧化硫 D．二氧化碳、干冰答案B解析紅磷誤；干冰是CO2的固態(tài)存在形式，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、同分異構(gòu)現(xiàn)象1．同分異構(gòu)現(xiàn)象(1)概念：化合物具有相同的分子式，但具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，稱為同分異構(gòu)現(xiàn)象。分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體。(2)常見實(shí)例：正丁烷和異丁烷，乙醇和二甲醚(C2H6O)等。(3)存在：在有機(jī)化合物中普遍存在，是有機(jī)化合物種類繁多的原因之一。2．兩組同分異構(gòu)體的比較(1)正丁烷和異丁烷名稱正丁烷異丁烷(2-甲基丙烷)分子式(相同)C4H10結(jié)構(gòu)式(不同)結(jié)構(gòu)簡式(不同)CH3CH2CH2CH3(無支鏈)沸點(diǎn)(不同)－0.5℃－11.7℃(2)乙醇和二甲醚名稱乙醇二甲醚分子式(相同)C2H6O結(jié)構(gòu)式(不同)結(jié)構(gòu)簡式(不同)CH3CH2OHCH3OCH3沸點(diǎn)(不同)78℃－23℃(1)同分異構(gòu)體的相對(duì)分子質(zhì)量一定相同()(2)CO與N2相對(duì)分子質(zhì)量相同，均為28，故二者互為同分異構(gòu)體()(3)同分異構(gòu)體之間由于分子式相同，則性質(zhì)一定相同()答案(1)√(2)×(3)×1．下列四組物質(zhì)中互為同分異構(gòu)體的是()A．Na2CO3與NaHCO3B．12CO和14COC．CH3CHO與D．金剛石和富勒烯答案C2．下列說法中正確的是()A．所有有機(jī)物都存在同分異構(gòu)體B．兩種化合物組成元素相同，各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)也相同，則二者一定互為同分異構(gòu)體C．相對(duì)分子質(zhì)量相同的幾種化合物，互稱為同分異構(gòu)體D．各組成元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，且相對(duì)分子質(zhì)量也相同的不同化合物，互為同分異構(gòu)體答案D解析A項(xiàng)，組成和結(jié)構(gòu)簡單的有機(jī)物，如CH4、C2H6、CH3OH等，不存在同分異構(gòu)體；B項(xiàng)，只能說明兩種化合物的最簡式相同，可能不互為同分異構(gòu)體，如C2H4與C3H6；C項(xiàng)，只限定相對(duì)分子質(zhì)量相同，則可能不互為同分異構(gòu)體，如H2SO4與H3PO4、C2H6O與CH2O2等；D項(xiàng)，能表明化合物的分子式相同而結(jié)構(gòu)不同，互為同分異構(gòu)體。同位素、同素異形體和同分異構(gòu)體的比較同位素同素異形體同分異構(gòu)體定義質(zhì)子數(shù)相同、質(zhì)量數(shù)(或中子數(shù))不同的核素互稱為同位素由同一種元素形成的幾種不同單質(zhì)叫作這種元素的同素異形體分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體實(shí)例12C、13C、14C；1H、2H、3H等金剛石、石墨、C60；紅磷、白磷；O2、O3等正丁烷、異丁烷等三、晶體與非晶體1．晶體與非晶體eq\a\vs4\al\co1(常見,固態(tài),物質(zhì))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(晶體\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(特征：具有規(guī)則的幾何外形和固定,的熔點(diǎn),形成原因：構(gòu)成晶體的微粒在空間,呈有規(guī)則的重復(fù)排列,常見分類：離子晶體、分子晶體、,共價(jià)晶體、金屬晶體)),非晶體\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(特征：沒有固定的熔點(diǎn)，一般不具,備規(guī)則的幾何外形,形成原因：內(nèi)部原子或分子的排,列呈現(xiàn)雜亂無章的分布狀態(tài),常見實(shí)例：石蠟、玻璃、橡膠、松香、,瀝青等))))2．常見的幾類晶體晶體類型離子晶體分子晶體共價(jià)晶體金屬晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成晶體的粒子陰、陽離子分子原子—微粒間的相互作用離子鍵分子間作用力共價(jià)鍵—性質(zhì)熔點(diǎn)較高低高差距大導(dǎo)電性熔融狀態(tài)或在水溶液中導(dǎo)電溶于水時(shí)發(fā)生電離后可導(dǎo)電不導(dǎo)電(或半導(dǎo)體)導(dǎo)電典型實(shí)例NaCl、CaCO3干冰、C60金剛石、SiO2K、Mg、Cu3.熔化(汽化、升華)過程克服的作用力eq\x(離子晶體)eq\o(→,\s\up7(熔化))eq\a\vs4\al\co1(克服離子鍵，不破壞共價(jià)鍵，如,NaOH=Na＋＋OH－所以,熔點(diǎn)較高)eq\x(共價(jià)晶體)eq\o(→,\s\up7(熔化))克服共價(jià)鍵(所以熔點(diǎn)很高)eq\x(分子晶體)eq\o(→,\s\up7(熔化汽化、升華))eq\a\vs4\al\co1(只克服分子間作用,力，不破壞共價(jià)鍵,所以熔點(diǎn)較低)(1)分子晶體中分子間作用力越大，構(gòu)成晶體的分子越穩(wěn)定()(2)共價(jià)晶體中共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高()(3)冰是分子晶體，水分子之間的作用力有氫鍵()(4)氯化鈉熔化時(shí)，離子鍵被破壞()(5)液晶只具有液體的性質(zhì)，分子無序排列()答案(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×1．下列不屬于晶體的特點(diǎn)的是()A．具有規(guī)則的幾何外形B．具有固定的沸點(diǎn)C．具有固定的熔點(diǎn)D．一定是無色透明的固體答案D2．下列說法正確的是()A．干冰和石英晶體中的化學(xué)鍵類型相同，熔化時(shí)需克服微粒間的作用力類型也相同B．化學(xué)變化發(fā)生時(shí)，需要斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵，并形成生成物中的化學(xué)鍵C．CH4和CCl4中，每個(gè)原子的最外層都具有8個(gè)電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D．NaHSO4晶體溶于水時(shí)，離子鍵被破壞，共價(jià)鍵不受影響答案B解析干冰和石英晶體中的化學(xué)鍵都是共價(jià)鍵，但它們分別屬于分子晶體和共價(jià)晶體，熔化時(shí)需克服的作用力分別是分子間作用力和共價(jià)鍵，A項(xiàng)不正確；化學(xué)反應(yīng)的過程就是反應(yīng)物中的化學(xué)鍵斷裂、生成物中的化學(xué)鍵形成的過程，B項(xiàng)正確；CH4和CCl4中，C、Cl原子的最外層具有8個(gè)電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，但CH4分子中H原子最外層只有2個(gè)電子，C項(xiàng)不正確；NaHSO4晶體溶于水時(shí)，離子鍵被破壞，HSOeq\o\ar(－,4)中H、O原子之間的共價(jià)鍵也斷裂，電離方程式為NaHSO4=Na＋＋H＋＋SOeq\o\ar(2－,4)，D項(xiàng)不正確。1．下列關(guān)于碳元素的同素異形體的敘述正確的是()A．碳元素形成的各種單質(zhì)互稱為碳元素的同素異形體B．碳元素的同素異形體結(jié)構(gòu)雖然不同，但性質(zhì)差別不大C．碳元素的同素異形體性質(zhì)不同，其用途相同D．碳元素的同素異形體只有金剛石、石墨和C60答案A解析碳元素形成的不同單質(zhì)原子間的排列方式不同，物理性質(zhì)差別較大，化學(xué)性質(zhì)相似，用途不同，如金剛石和石墨；金剛石、石墨和C60只是三種主要的碳單質(zhì)。2．下列各組物質(zhì)中，關(guān)系不正確的是()A．H2和D2互為同素異形體B.eq\o\ar(202,78)Pt和eq\o\ar(198,78)Pt互為同位素C．CH3CH2OH和CH3—O—CH3互為同分異構(gòu)體D．水和冰是同一種物質(zhì)答案A解析H2和D2是由氫元素的不同核素形成的氫氣單質(zhì)，既不互為同位素也不互為同素異形體。3．下列說法中正確的是()A．碘晶體、碘蒸氣互為同素異形體B．同素異形體是同種元素的不同單質(zhì)C．CO、CO2互為同分異構(gòu)體D．同分異構(gòu)體的分子式與分子結(jié)構(gòu)都不同答案B解析碘晶體、碘蒸氣是碘的不同狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；CO、CO2分子式不同，不符合同分異構(gòu)體概念，故C錯(cuò)誤；同分異構(gòu)體的分子式相同，但結(jié)構(gòu)不同，故D錯(cuò)誤。4．一瓶氣體經(jīng)化驗(yàn)分析只含有一種元素，則該氣體是()A．一種單質(zhì)B．一種化合物C．化合物和單質(zhì)的混合物D．既可能是一種單質(zhì)，又可能是幾種單質(zhì)的混合物答案D解析該氣體可能是一種單質(zhì)，也可能是這種元素組成的幾種單質(zhì)的混合物，不能確定為純凈物或混合物。5．有下列幾組物質(zhì)：①eq\o\ar(12,6)C與eq\o\ar(13,6)C②石墨與金剛石③硝基丙烷(CH3CH2CH2NO2)與丙氨酸()④CH3CH2CH2CH3和⑤HF與HCl請(qǐng)用序號(hào)回答下列問題：(1)互為同素異形體的是_____________________________________。(2)互為同分異構(gòu)體的是_______________________________________。(3)互