同素异形现象与同分异构现象yu

1、专题1微观结构与物质的多样性 第三单元从微观结构看物质的多样性第1课时同素异形现象与同分异构现象 碳碳在地壳中的含量只占在地壳中的含量只占0.087%0.087%。但。但含碳元素的单质和化合物达到含碳元素的单质和化合物达到90%90%以上。以上。它们在国民经济和我们日常生活里占有它们在国民经济和我们日常生活里占有非常重要的地位非常重要的地位。碳生命的基础元素碳生命的基础元素由碳元素所形成的单质有哪些呢？由碳元素所形成的单质有哪些呢？金刚石金刚石石墨石墨金刚石、石墨的用途金刚石、石墨的用途切割玻璃切割玻璃金刚石、石墨的用途金刚石、石墨的用途金刚石金刚石石石 墨墨硬硬 度度熔熔 点点导电性导电性用

2、用 途途天然最硬物质天然最硬物质质地较软质地较软很高（很高（3550）很很 高高导导 电电不导电不导电装饰品、切割玻装饰品、切割玻璃、大理石、钻璃、大理石、钻探机钻头探机钻头铅笔芯（铅笔芯（2B2B）电极、润滑剂电极、润滑剂 金刚石与石墨物理性质的比较金刚石与石墨物理性质的比较金刚石的结构金刚石的结构空间网空间网状结构状结构层状结构层状结构石墨的结构石墨的结构富勒烯富勒烯 固态碳的第三种结构形式，三维空心球状结构固态碳的第三种结构形式，三维空心球状结构( (包括包括C C6060、C C7070和纳米碳管等和纳米碳管等) )。 其中其中C C6060是是6060个碳原子形成的封闭笼状分子个碳原

3、子形成的封闭笼状分子足球烯足球烯C70纳米碳管结构模型纳米碳管结构模型 它是石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成它是石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成的笼状的笼状“纤维纤维”，内部是空的，外部直径只有，内部是空的，外部直径只有几到几十纳米，轻而结实。几到几十纳米，轻而结实。用途用途：防弹背心，锂电池的电极，防弹背心，锂电池的电极， 可做成地球可做成地球- -月球乘人的电梯等。月球乘人的电梯等。足球烯足球烯纳米碳管纳米碳管金金刚刚石石碳元素形成的几种不同单质的结构图碳元素形成的几种不同单质的结构图石石墨墨2、同素异形体：由同种元素形成的性、同素异形体：由同种元素形成的性质不同的单质，互称为同素异形体。

4、质不同的单质，互称为同素异形体。例如例如：C元素的同素异形体有：金刚石、石墨、元素的同素异形体有：金刚石、石墨、富勒烯（富勒烯（C60、C70、单层或多层纳米碳管）单层或多层纳米碳管）O元素的同素异形体有：元素的同素异形体有：O2、O3，P元素的同素异形体有：红磷、白磷元素的同素异形体有：红磷、白磷1、同素异形现象：由同种元素形成性质不同单质、同素异形现象：由同种元素形成性质不同单质的现象，叫同素异形现象。的现象，叫同素异形现象。一、一、 同素异形现象同素异形现象氧气与臭氧的物理性质比较：氧气与臭氧的物理性质比较：化学式化学式颜色颜色（气态）（气态）气味气味沸点沸点溶解性溶解性氧气氧气O2无色

5、无色无味无味1830.030臭氧臭氧O3淡蓝色淡蓝色鱼腥味鱼腥味112.4O2 氧气与臭氧分子中氧原子的个数和氧原子氧气与臭氧分子中氧原子的个数和氧原子的成键方式不同的成键方式不同白磷和红磷白磷和红磷红磷红磷 白磷、红磷完全燃烧都生成五氧化二磷白磷、红磷完全燃烧都生成五氧化二磷磷的同素异形体的结构：磷的同素异形体的结构： 总结总结 同素异形体的性质差异很大，主要表现同素异形体的性质差异很大，主要表现为物理性质，而化学性质往往比较接近为物理性质，而化学性质往往比较接近 (2) (2)氧气和臭氧都具有强氧化性，臭氧的氧化性氧气和臭氧都具有强氧化性，臭氧的氧化性更强。更强。O O3 3常用消毒杀菌剂

6、、漂白剂等。常用消毒杀菌剂、漂白剂等。 (1)(1)C + O2 = CO2点燃点燃 (3)4(3)4P + 5 O2= 2P2O5点燃点燃金刚石、石墨在氧气中完全燃金刚石、石墨在氧气中完全燃烧均只生成烧均只生成COCO2 2气体。气体。白磷、红磷完全燃烧都生成白磷、红磷完全燃烧都生成P P2 2O O5 5。下列各组物质中，互为同素异形体的是：下列各组物质中，互为同素异形体的是： Na和和Na+ 、Fe2O3和和Fe3O4 、 S2和和S8 、 1H和和2H同素异形体与同位素比较：同素异形体与同位素比较：同素异形体同素异形体同位素同位素概念概念研究对象研究对象常见实例常见实例同一种元素形同一

7、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1 1H H、2 2H H、3 3H H1212C C、1414C C 等等金刚石、石墨金刚石、石墨O O3 3 、O O2 2 等等KClOKClO3 3、MnOMnO2 2、 S S红磷、红磷、SbSb2 2S S3 3展望未来：展望未来：同素异形现象的研究同素异形现象的研究足球烯：足球烯： 加进各种各样的金属，使之具有加进各种各样的金属，使之具有超导性超导性； 将某些药物置入将某些药物置入C C6060球体空腔内，成为球体空腔内，成为缓释型缓释型的药物；的药物； 纳米碳管：纳米碳管：

8、制成碳纤维材料和复合材料，强度为钢的制成碳纤维材料和复合材料，强度为钢的100100倍，重量则倍，重量则只有钢的只有钢的1/61/6，科学家称之为，科学家称之为“超级纤维超级纤维”； 可以在较低的气压下存储大量的氢气，用这种方法制成的可以在较低的气压下存储大量的氢气，用这种方法制成的燃料是一种燃料是一种清洁能源清洁能源，在汽车工业上将会有广阔的发展前景；，在汽车工业上将会有广阔的发展前景； 通过前面的学习我们知道通过前面的学习我们知道物质世界丰富多彩的一个物质世界丰富多彩的一个原因是存在着原因是存在着同素异形体同素异形体。那么分子式相同的物质一那么分子式相同的物质一定是同一种物质吗定是同一种物

9、质吗? ? 讨论讨论 思考思考: :根据碳、氢原子形成共价键的特征，我们根据碳、氢原子形成共价键的特征，我们动手制作组成为动手制作组成为C C4 4H H1010可能的有机化合物的可能的有机化合物的分子结构模型。分子结构模型。正丁烷正丁烷 异丁烷异丁烷 C C C CC C C CH H H H H H H HH H H H H H H HH HH HC CC CC C C CH HH HH HH HH H H HH HH HH HH H 二、同分异构现象同分异构体化合物具有相同的分子式，但具有不化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，叫做同结构的现象，叫做同分异构现象同分异构现象。具有

10、同分异构现象的化合物互称具有同分异构现象的化合物互称同分异构体同分异构体。同分异构体间的物理性质差异物质物质正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷熔点熔点/-138.4-159.6沸点沸点/-0.5-11.7液态密度液态密度/gcm-30.57880.557结论：结论： 物理性质不同，化学性质可能相似或不同。物理性质不同，化学性质可能相似或不同。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沸点沸点C C2 2H H6 6O O乙醇乙醇二甲醚二甲醚78 23比较比较同素异形体、同分异构体、同位素同素异形体、同分异构体、同位素三个概念三个概念同素异形体同素异形体同分异构体同分异构体 同位

11、素同位素相同点相同点不同点不同点研究对象研究对象同一种元同一种元素组成素组成结构不同结构不同分子式相同分子式相同分子结构分子结构不同不同质子数相同质子数相同的同种元素的同种元素质量数质量数不同不同单质单质化合物化合物原子原子O O2 2O O3 3白磷白磷 红磷红磷C C4 4H H10101 11 1H H、1 12 2H H、1 13 3H H有下列各组物质有下列各组物质: A、 6C与与6 CB、金刚石与石墨、金刚石与石墨 C、乙醇与二甲醚、乙醇与二甲醚D、（1）互为同位素的是）互为同位素的是_（2）互为同素异形体的是）互为同素异形体的是_（3）互为同分异构体的是）互为同分异构体的是_12 13CH3CHCH2CH3CH3CH3 CCH3CH3CH3ABC,D在化学中每种物质都有自己对应的化学式，但在化学中每种物质都有自己对应的化学式，但往往同一化学式可能表示不同的物质。下列化往往同一化学式可能表示不同的物质。下列化学式中，只表示一种纯净物的是学式中，只表示一种纯净物的是A. C B.CH4C.C2H6O D.C4H10B4. 4. 下列各种微粒中：下列各种微粒中：H H2 2O O、 H H2 2O O2 2 、D D2 2O O、 H H、D D、T T、 1212C