同素异形现象

第三单元   微观结构与物质的多样性

同素异形现象

【三维目标】

知识与技能目标：从金刚石、石墨、足球烯等碳的同素异形体以及C₄H₁₀、C₂H₆O等同分异构体为例认识同素异形现象和同分异构体的概念，进而认识由于微观结构不同而导致的物质的多样性。

过程与方法：运用多媒体图片展示、教师讲解和学生的讨论和动手实践等方法认识同素异形现象和同分异构现象。

情感态度与价值观：通过学习，激发学生从微观角度探究化学本质问题的学习兴趣，同时认识物质世界的多样性，形成正确的世界观。

教学重点：以金刚石、石墨以及C₄H₁₀、C₂H₆O等同分异构体为例认识由于微观结构的不同从而导致的同素异形现象和同分异构现象。

教学难点：同素异形体、同分异构体、同位素三个概念的辨析。

【教学过程】:

[引入]前面我们刚刚学习了元素周期表。我们知道人类已经发现的元素只有一百多种，可是物质世界是极其丰富多彩、纷繁复杂的，到底一百多种的元素是怎么样形成数千万种不同的物质的呢？

[讨论]（生：同种元素有不同的核素――同位素的概念；

同种元素可以和不同的元素形成不同的化合物――氯化钠 氢氧化钠；

同种元素可以与其它同种元素形成比例不同的化合物――氧化纳 过氧化钠等）

[讲述]同学们说的都很好，不过除了你们所说的这些情况，今天我们还要介绍另外两种对于物质世界的多样性有着巨大贡献的情况。请看一组图片：金刚石、石墨、富勒烯等。

[问题1]你们能说说这几种物质的异同点吗？

（生：都是由碳元素构成的。金刚石是最硬、无色透明的；石墨是深灰色、不透明、质软、易导电的片状固体；C₆₀灰黑色固体）

[问题2]为什么同种元素组成的不同种单质的性质相差这么大呢？

（生：结构决定性质）

展示金刚石、石墨模型，同时示出金刚石、石墨、C₆₀结构模型

[问题3]请同学们认真观察思考金刚石、石墨、C₆₀的微观结构如何不同以致形成的单质性质相差这么大？

（生：构成金刚石的微粒是C原子，C原子以共价键相连，结合成空间网状结构，金刚石的基本结构单元是正四面体；

构成石墨的微粒是C原子，C原子以共价键相连，在石墨的每一层，每个C原子与周围3个C原子以共价键相连，排列成平面六边行，无数平面六边行形成平面网状结构，石墨的不同层之间存在分子间作用力；

C₆₀是60个碳原子形成的封闭笼状分子，形似足球；

还有碳纳米管也是由碳原子构成的，是由石墨碳原子层卷曲而成的碳管，管直径一般为几个纳米到几十个纳米，管壁厚度仅为几个纳米，像铁丝网卷成的一个空心圆柱状“笼形管”。它非常微小，5万个并排起来才有人的一根头发丝宽，实际上是长度和直径之比很高的纤维。）

[小结]同学们说得非常好，由于原子的微观排列不同，使得形成的单质性质差异很大，这种现象称为同素异形现象，而这样形成的不同单质互称为同素异形体。

[过渡]实际上同素异形现象在自然界中是很普遍的，比如同学们早在初中就学过的氧气和臭氧、红磷和白磷。现在请大家阅读课本相关内容，讨论一下氧气和臭氧、红磷和白磷他们的性质有哪些不同。

学生讨论最后教师小结

[拓展视野]

[总结]同素异形体的性质差异很大，主要表现为物理性质，那而化学性质往往比较接近。

（1）C+O₂  ==  CO₂

（2）氧气和臭氧都具有强氧化性，

         臭氧的氧化性更强。

[师]同素异形体之间还能相互转化。

 [过渡]通过刚才的学习我们知道物质世界丰富多彩的一个原因是同种元素能形成不同的单质。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?

[活动]根据碳、氢原子形成共价键的特征，我们动手制作组成为C₄H₁₀的有机化合物的分子结构模型。

（学生思考并动手）

[小结]你们可以作出几种不同的分子结构模型？（两种。）

对比两个模型,找找它们的联系? （分子式相同，结构不同。）

像这样，化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象

具有同分异构现象的化合物互称同分异构体。

[提问]同分异构体间性质有无差异?

[过渡]再看另一个例子分子式为C₂H₆O的有机物可以有两种不同的结构形成不同的化合物：乙醇和二甲醚

[讲述]同分异构现象在有机物中是普遍存在的，这是有机化合物种类繁多的原因之一。大家回忆一下，在我们学习共价键时学习了碳原子之间不同的连接方式，那么现在能不能总结一下有机物种类繁多的原因是什么呢？

学生讨论回答最后教师小结

[小结] （1）有机物中可以含一个碳原子,也可成千上万个碳原子。

   （2）碳原子之间可有单键、双键、三键，也可有环状结构。

   （3）大量存在同分异构现象。

[课堂小结]物质世界丰富多彩原因很多：1.同种元素有不同的核素――同位素；2.同种元素可以形成不同的单质――同素异形现象；3. 同种元素可以和不同的元素形成不同的化合物――氯化钠 氢氧化钠；4.同种元素可以与其它同种元素形成比例不同的化合物――氧化纳 过氧化钠；5分子式相同的化合物存在同分异构现象。

这里我们要重点区分同素异形体、同分异构体、同位素三个概念。

【作业】

【教后感】