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1、 同素异形现象&同分异构现象学习目标学习目标1、从同素异形现象认识物质的多样性2、从金刚石、石墨、足球烯等碳的同素异形体为例，认识由于微观结构不同而导致的同素异形现象3、以同分异构现象为例，认识物质的多样性与微观结构有关系。4、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金刚石，是已知天然矿物中的最硬物质。钻头、轴承、武器装备等。石墨石墨颜色状态颜色状态硬度硬度熔点熔点导电性导电性用途用途 石石 墨墨灰黑色不透明固体灰黑色不透明固体最软矿物之一最软矿物之一导电导电铅笔芯铅笔芯 H.B 电极、润滑剂电极、润滑剂熔点高熔点高 石石 墨墨金刚石金刚石同素异形现象同素异形现象同素异形体
2、同素异形体同一种元素同一种元素形成几种形成几种不同单质不同单质的现象。的现象。同一种元素同一种元素形成几种形成几种不同的不同的单质单质互称为互称为该元素的同素异形体。该元素的同素异形体。概括总结概括总结思考：思考：如何证明金刚石和石墨由同一种元素组成？如何证明金刚石和石墨由同一种元素组成？1772年拉瓦锡证明金刚石可燃，生成年拉瓦锡证明金刚石可燃，生成CO2，进一步测定后确定金刚石是由碳组成的单质。进一步测定后确定金刚石是由碳组成的单质。1779年舍勒证明石墨可燃，也生成年舍勒证明石墨可燃，也生成CO2，进一步测定后确定石墨是由碳组成的单质。进一步测定后确定石墨是由碳组成的单质。1799年法国
3、科学家摩尔沃将一颗金刚石转变为石墨。年法国科学家摩尔沃将一颗金刚石转变为石墨。1955年美国科学家霍尔在年美国科学家霍尔在1650，95000个个 大气压下用石墨合成了金刚石。大气压下用石墨合成了金刚石。纳米碳管的发现纳米碳管的发现 纳米碳管可分单层及多层，是由纳米碳管可分单层及多层，是由单层、多层同心轴单层、多层同心轴石墨卷曲而成的石墨卷曲而成的中中空碳管空碳管。前后末端类似半圆形，使整个碳管成为一个封闭的结构，纳米碳管。前后末端类似半圆形，使整个碳管成为一个封闭的结构，纳米碳管也是碳单质的成员之一。也是碳单质的成员之一。纳米碳管强度高且有韧性，重量轻，比表面积大，性能稳定。制成碳纤纳米碳管
4、强度高且有韧性，重量轻，比表面积大，性能稳定。制成碳纤维材料和复合材料，强度为钢的维材料和复合材料，强度为钢的100100倍，重量则只有钢的倍，重量则只有钢的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，用这种方法制成的燃；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。拓展视野拓展视野1 1 C C6060的发现的发现 19851985年，美国得克萨斯州罗斯大学的科学家制造出了碳年，美国得克萨斯州罗斯大学的科学家制造出了碳新型单质新型单
5、质C C6060分子分子。并在建筑设计师。并在建筑设计师富勒富勒设计球形建筑的启发下，绘制出由设计球形建筑的启发下，绘制出由2020个正个正六边形和六边形和1212个正五边形构成的个正五边形构成的“笼状笼状”分子结构，因分子结构形似足球，分子结构，因分子结构形似足球，又称为又称为“足球烯足球烯”。足球烯分子笼状结构具有向外开放的面，而内部却是空的，这就有足球烯分子笼状结构具有向外开放的面，而内部却是空的，这就有可能将其他物质引入到该球体内部。例如科学家已经尝试着在这些中空可能将其他物质引入到该球体内部。例如科学家已经尝试着在这些中空的物质中加各种各样的金属，使之具有超导性。的物质中加各种各样的
6、金属，使之具有超导性。拓展视野拓展视野2 随着研究的深入，一系列碳的随着研究的深入，一系列碳的“笼状笼状”的的富勒烯富勒烯被科学界发现并制得，其中有被科学界发现并制得，其中有C C2828、C C3232、C C5050、C C7070、C C84 84、C C240 240、C C500500等。开创了一个全新碳等。开创了一个全新碳“笼状笼状”分分子应用研究新领域。子应用研究新领域。拓展视野拓展视野3性质各异性质各异结构不同结构不同金刚石金刚石 石石 墨墨足球烯足球烯纳米碳管纳米碳管氧气氧气 O O2 2臭氧臭氧 O O3 3物质物质化学式化学式气体颜色气体颜色气味气味氧化性氧化性臭氧臭氧O
7、 O3 3氧气氧气O O2 2无色无色无味无味强强淡蓝色淡蓝色鱼腥味鱼腥味极强极强观察与思考观察与思考 化学史话化学史话 18451845年瑞士化学家马里纳，对纯净的年瑞士化学家马里纳，对纯净的O O2 2进进行行放电实验放电实验，获得了一种新的气体，并把它，获得了一种新的气体，并把它叫做叫做臭氧臭氧。3O2=2O3放电放电P20拓展视野拓展视野白磷与红磷白磷与红磷白磷和红磷是磷元素的两种白磷和红磷是磷元素的两种同素异形体，如何通过实验加以证明？同素异形体，如何通过实验加以证明？将白磷和红磷放在氧气中燃烧，都得到五氧化二将白磷和红磷放在氧气中燃烧，都得到五氧化二磷，说明它们都是由磷元素组成的单
8、质。磷，说明它们都是由磷元素组成的单质。同素异形白磷在空气中能够自燃，而红磷不能，说明它们白磷在空气中能够自燃，而红磷不能，说明它们的性质不同。的性质不同。同素异形体可以丰富物质世界元素同素异形体碳碳钻石、石墨、无定型碳、富勒烯钻石、石墨、无定型碳、富勒烯磷磷白磷、黑磷、红磷白磷、黑磷、红磷氧氧O2、O3、O4、O8、硫单斜硫、斜方硫、弹性硫硒红硒、黑硒、灰硒硼结晶硼、无定型硼锗-锗、-锗C概念理解概念理解DC CC CH H H HH H H HHHCCC CHHHHH HHHHH思考思考:同种元素形成的单质不一定是同一种物质，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
9、同一种物质吗那么分子式相同的物质一定是同一种物质吗?根据碳、氢原子形成共价键的特征，我们来预测根据碳、氢原子形成共价键的特征，我们来预测组成为组成为C C4 4H H1010可能的分子结构，并书写其结构式。可能的分子结构，并书写其结构式。预测组成为预测组成为C C2 2H H6 6O O可能的分子结构可能的分子结构分子式分子式C2H6OC2H6O球棍模型球棍模型结构式结构式名称名称沸点沸点预测组成为预测组成为C C2 2H H6 6O O可能的分子结构可能的分子结构乙醇乙醇二甲醚二甲醚78 23同分异构现象同分异构现象同分异构体同分异构体化合物化合物具有具有相同的化学式相同的化学式，但具有但具
10、有不同结构不同结构现象。现象。分子式相同分子式相同而而结构式不同结构式不同的的化合物化合物互称为互称为同分异构体。同分异构体。概括总结概括总结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，化学性质可能物理性质不同，化学性质可能相似相似或或不同不同。有机物种类繁多的原因有机物种类繁多的原因有机物中可以含一个碳原子有机物中可以含一个碳原子,也可成千上万个碳原子。也可成千上万个碳原子。碳原子之间可有单键、双键、三键，也可有环状结构。碳原子之间可有单键、
11、双键、三键，也可有环状结构。大量存在同分异构现象。大量存在同分异构现象。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 同位素同位素研究对象研究对象实例实例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结构式不结构式不同同质子数相同质子数相同的同种元素的同种元素中子数中子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 红磷红磷正丁烷和异丁烷正丁烷和异丁烷C C4 4H H1010乙醇和二甲醚乙醇和二甲醚C C2 2H H6 6O O1H11H21H3146C136C126C金刚石金刚石 石墨石墨C C6060随堂练习随堂练习答案答案BBC作业1.熟记同素异形体，同分异构体概念以及对应举例2.课本对应部分习题完成