5.3 从微观结构看物质的多样性 学案（含答案） 2023-2024学年高一化学苏教版（2020）必修第一册

5.3 从微观结构看物质的多样性
【学习目标】
1.以碳元素的几种单质为例,认识同素异形现象。
2.以正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚为例,认识有机物的同分异构现象。
3.以同素异形现象和同分异构现象为例,认识物质的多样性与微观结构的关系,掌握同素异形体、同分异构体的判断方法。
4.初步了解晶体的类型及晶体类型的判断方法。
【合作探究】
【学习情境】
人类已经发现的元素仅100多种,而由这些元素组成的物质却达数千万种,你知道这是为什么吗
任务1　同素异形现象与同分异构现象
【新知生成】
一、同素异形现象
1.同一种　　　　能够形成几种不同　　　　的现象叫作同素异形现象。
2.同一种元素形成的不同单质互称为该元素的　　　　。
3.实例:①　　　　、　　　　、　　　　和纳米碳管;②氧气和　　　　;③白磷和　　　　。
二、同分异构现象
1.化合物具有相同的　　　　,但具有不同　　　　的现象,称为同分异构现象。
2.　　　　相同而　　　　不同的　　　　互称为同分异构体。
3.实例:同分异构现象主要存在于　　　　中,如正丁烷和　　　　、乙醇和　　　　等。
【答案】元素　单质　同素异形体　金刚石　石墨　C60(足球烯)　臭氧　红磷　分子式　结构　分子式　结构　化合物　有机化合物　异丁烷　二甲醚
【核心突破】
典例1　已知:K和Ca;②CH3CHO和;③12C和14C;④(CH3)2CHCH2CH2CH3和CH3CH2CH2CH(CH3)2;⑤石墨和C60;⑥NH4CNO和CO(NH2)2;⑦T和D;⑧CH3COOH和HCOOCH3;⑨氯气和液氯。
(1)互为同位素的是　　　　　　　　(填序号,下同)。
(2)互为同素异形体的是　　　　　　　　。
(3)互为同分异构体的是　　　　　　　　。
(4)属于同一种物质的是　　　　　　　　。
【答案】(1)③⑦　(2)⑤　(3)②⑥⑧　(4)④⑨
归纳总结
同位素、同素异形体和同分异构体的比较
同位素 同素异形体 同分异构体
定义 质子数相同,中子数不同的同种元素的原子 同种元素组成的不同单质 分子式相同,结构不同的化合物
研究 对象 原子 单质 化合物
化学式 用原子符号表示不同的原子 用同种元素符号表示不同的单质组成 相同
性质 化学性质相同,物理性质不同 化学性质相似,物理性质不同 化学性质不一定相同,物理性质不同
举例 H、D、T O2、O3;红磷、白磷;金刚石、石墨 正丁烷和异丁烷
　　训练1　下列物质中,互为同分异构体的是(　　)。
　　A.金刚石、石墨和C60 BCl和Cl
C.H2O和D2O D.乙醇和二甲醚
【答案】D
【解析】金刚石、石墨和C60互为同素异形体Cl和Cl互为同位素;H2O和D2O是由氢元素的不同核素组成的水分子;乙醇和二甲醚互为同分异构体。
任务2　不同类型晶体的比较
【新知生成】
常见的固态物质一般可分为　　　　和非晶体。
具有　　　　几何外形和固定　　　　的固态物质称为　　　　,包括离子晶体(如　　　　)、共价晶体(如　　　　)、分子晶体(如　　　　)和金属晶体(如铜)。　　　　、　　　　和橡胶是常见的非晶体。
【答案】晶体　规则　熔点　晶体　氯化钠　金刚石　干冰　石蜡　玻璃
【核心突破】
典例2　A、B、C、D四种晶体的性质如下,判断其晶体类型:
A.固态时能导电,能溶于盐酸:　　　　。
B.能溶于CS2,不溶于水:　　　　。
C.固态时不导电,液态时能导电,可溶于水:　　　　。
D.固态、液态时均不导电,熔点为3500℃:　　　　。
【答案】金属晶体　分子晶体　离子晶体　共价晶体
归纳总结
晶体类型的判断方法
(1)根据物质类别判断:离子化合物(强碱和大多数盐)都是离子晶体;共价分子(单质或化合物)是分子晶体;常见的共价晶体,如二氧化硅、碳化硅、金刚石、晶体硅等。
(2)根据微粒间作用力判断:离子晶体一定有离子键,可能有共价键;分子晶体一定有分子间作用力,一定无离子键,有些可能在分子内存在共价键;共价晶体一定有共价键,一定没有离子键。
(3)不同晶体类型的物质熔点或硬度一般规律判断:共价晶体>离子晶体>分子晶体。
训练2　下表数据是对应物质的熔点(℃)。
物质 NaCl Na2O AlF3 AlCl3 BCl3 Al2O3 CO2 SiO2
熔点(℃) 801 920 1291 190 -109 2073 -57 1723
据此做出的下列判断错误的是(　　)。
A.铝的化合物的晶体中有离子晶体
B.所列物质中只有BCl3、干冰是分子晶体
C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
【答案】B
【解析】由表格中的数据可知,氯化铝的熔点较低,属于分子晶体,而氧化铝、氟化铝为离子晶体,A项正确,B项错误;C和Si同主族,但氧化物的晶体类型不同,CO2属于分子晶体,SiO2属于共价晶体,C项正确;Na和Al不同主族,但对应的氧化物都为离子晶体,D项正确。
课堂小结
【随堂检测】
1.下列物质之间的相互关系错误的是(　　)。
A.CH3—CH2—NO2和H2N—CH2—COOH互为同分异构体
B.O2和O3互为同素异形体
C.H和T互为同位素
D.冰和干冰为同一种物质
【答案】D
【解析】A项中给出的两种物质的结构虽然不同,但其分子式相同,所以两者互为同分异构体,正确;B项中给出的两种物质是由同一种元素形成的不同单质,互为同素异形体,正确;C项中给出的两种微粒为同一种元素的不同原子,互为同位素,正确;干冰的成分是CO2,而冰的成分是H2O,D项错误。
2.下表列出的对晶体的说明中,错误的是(　　)。
选项 A B C D
晶体名称 碘化钾 干冰 金刚石 碘
晶体中的粒子 阴、阳离子 分子 原子 分子
粒子间的作用力 离子键 共价键 共价键 分子间作用力
【答案】B
【解析】干冰和碘都是分子晶体,粒子间的作用力是分子间作用力,B项错误。
3.下列各组晶体熔化或升华时,所克服的粒子间作用力属于同种类型的是(　　)。
A.Na2O和SiO2熔化 B.冰和金刚石熔化
C.碘和干冰升华 D.氯化钠和蔗糖熔化
【答案】C
【解析】Na2O熔化克服离子键,SiO2熔化克服共价键,A项错误;冰是分子晶体,金刚石是共价晶体,晶体类型不同,克服的作用力不同,B项错误;碘和干冰均属于分子晶体,升华时均克服分子间作用力,C项正确;氯化钠熔化克服离子键,蔗糖熔化克服分子间作用力,D项错误。
4.氮化碳是化工行业已合成的一种硬度比金刚石还大的晶体,若已知在此化合物中各元素均处于其最高或最低价态,据此推断:
(1)氮化碳的化学式为　　　　　。
(2)氮化碳的晶体类型为　　　　　,该晶体中存在的作用力是　　　　。
(3)氮化碳可能具有的性质或特点有　　　　(填序号)。
①硬度大　②熔点高　③可以导电　④存在单个分子　⑤具有空间网状结构
【答案】(1)C3N4
(2)共价晶体　共价键
(3)①②⑤
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