資源簡介

5.3 從微觀結構看物質的多樣性
一、核心素養發展目標
1.以同素異形現象、同分異構現象為例認識物質的多樣性與微觀結構有關。
2.認識物質的結構決定物質的性質，性質的特點體現了結構的特點。
3.利用結構模型，研究物質的微觀結構。
二、教學重難點
重點：1.同素異形現象、同分異構現象；2、晶體與非晶體
難點：同素異形現象、同分異構現象。
三、教學方法
探究法、總結歸納法、分組討論法等
四、教學過程
【導入】人造鉆石的過程視頻，石墨轉化為鉆石。
【講解】碳元素形成的單質不僅有金剛石、石墨，還有富勒烯（包括C60、C70和單層或多層的納米碳管）等。
同一種元素能夠形成幾種不同的單質，這種現象稱為同素異形現象。
這些單質之間互稱為該元素的同素異形體。
【展示】碳的不同單質的結構與用途
【講解】金剛石和石墨晶體中碳原子的成鍵方式和排列方式均不同。
金剛石晶體中每個碳原子與相鄰的4個碳原子以共價鍵結合，形成空間網狀結構。
而石墨晶體為層狀結構，層內碳原子間以共價鍵結合，每一層內碳原子排列成平面六邊形，一個個六邊形排列成平面網狀結構，層間存在分子間作用力。
C60是由60個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”。
石墨烯，是一種由碳原子構成的二維層狀的碳材料，是目前最理想的納米材料之一，是構成其他石墨材料的基本單元。它具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有廣泛的應用前景。
【展示】其他同素異形體：氧氣和臭氧，紅磷和白磷。
【展示】正丁烷和異丁烷的結構與沸點
【問】正丁烷和異丁烷分子式相同，為什么性質上有差異？
【生】因為它們的結構不同，結構決定性質。
【講解】同分異構現象
(1)概念：化合物具有相同的分子式，但具有不同結構的現象，稱為同分異構現象。分子式相同而結構不同的化合物互稱為同分異構體。
(2)常見實例：正丁烷和異丁烷，乙醇和二甲醚(C2H6O)等。
(3)存在：在有機化合物中普遍存在，是有機化合物種類繁多的原因之一。
【展示】乙醇和二甲醚的結構與球棍模型
【講解】
同素異形體 同分異構體 同位素
相同點 同一種元素 分子式相同 質子數相同
不同點 結構不同 結構不同 中子數不同
研究對象 單質 化合物 原子
【生】分別舉例
【展示】各種晶體圖片
【講解】常見的固態物質一般可分為晶體和非晶體。
氯化鈉、金剛石、干冰等物質屬于晶體。石蠟、玻璃、橡膠等物質屬于非晶體，它們沒有固定的熔點，一般也不具備規則的幾何外形。
晶體具有規則的幾何外形，用X射線進行衍射實驗時發現，在晶體內部，構成晶體的微粒在空間呈有規則的重復排列。晶體規則的幾何外形是其內部構成微粒有規則排列的結果。
【展示】氯化鈉晶體及其離子的排列方式
【講解】離子晶體
由陰、陽離子按一定方式有規則地排列形成的晶體。
在食鹽晶體中，帶正電的鈉離子與帶負電的氯離子相互作用，形成了如圖所示的立方體結構。
【展示】干冰晶體及其分子的排列方式
【講解】分子晶體
干冰等由分子構成的物質所形成的晶體屬于分子晶體體結構。
分子晶體是分子之間依靠分子間作用力按一定規則排列形成的。
【展示】石英晶體、金剛石晶體及其原子的排列方式
【講解】共價晶體
在石英晶體中，硅原子和相鄰的氧原子以共價鍵結合。
每個硅原子和相鄰的四個氧原子結合，每個氧原子和相鄰的兩個硅原子結合，向空間伸展，形成彼此連接的空間網狀結構，因此石英晶體中不存在單個分子。
金剛石晶體中每個碳原子與相鄰的四個碳原子也以共價鍵結合，形成空間網狀結構。
【展示】金屬銀晶體、銅晶體
【講解】金屬晶體有共同的物理特性，如有金屬光澤、能導電和傳熱、有延展性等。
【課堂小結】師生共同完成。
一、同素異形現象
二、同分異構現象
三、晶體與非晶體
【課堂練習】
1、下列各組物質中，關系不正確的是(　　)
A．H2和D2互為同素異形體
B．Pt和Pt互為同位素
C．CH3CH2OH和CH3—O—CH3互為同分異構體
D．水和冰是同一種物質
答案　A
答案：D

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