第三单元从微观结构看物质的多样性-(2).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三单元,从微观结构看物质的多样性,同素异形现象,人类已发现的元素仅,100,多种，而这些种类有限的元素却构成数千万种不同的物质，你们知道这是为什么吗？,同素异形现象,同分异构现象,无色透明，,折光性好。,用于某些精密光学仪器,金刚石性质,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。,金刚石,颜色状态,硬度,导电性,用途,无色透明晶体,最硬的天然物质,不导电,装饰品,切割玻璃、大理石,钻探机钻头,石墨性质,1564,年发现石墨,滑腻,代替原书写用品“铅”。,灰黑,质软,金刚石,颜色状态,硬度,导电性,用途,无色透明晶体,最硬的天然物质,不导电,装饰品,切割玻璃、大理石,钻探机钻头,石墨,灰黑色不透明固体,最软矿物之一,导电,铅笔芯,电极、润滑剂,为何金刚石和石墨在,硬度,和,导电性,方面有如此大的区别？,金刚石晶体结构,石墨晶体结构,金刚石是正四面体空间网状结构，原子间的作用力很强,石墨是层状结构，层间分子间作用力弱，所以层与层之间易滑动,金刚石和石墨物理性质的差异，主要是由于它们晶体中碳原子的成键方式和排列方式不同引起的。,金刚石,石墨,1985,年，科学家克鲁托、斯莫利、柯尔，通过,激光照射石墨实验,，发现碳新型,单质,C,60,分子,。并绘制出由,20,个正六边形和,12个正五边形构成的,“,笼状,”,分子结构，命名为,“,富勒烯,”,，又称为,“,足球烯,”,。,1996,年三人因此获诺贝尔化学奖,。,拓展视野,1,C,60,结构,北京大学，,1990,年起步，,首次获得,K,3,C,60,超导体,吉林大学，理论研究工作,突出,富勒烯,（,1,）空心笼结构,“,包裹,”,一些金属离子，制成,超导材料,。,（,2,）空心笼结构,“,包容,”,一些治疗癌症放射性元素药物，减少对人体的伤害。,（,3,）不损坏结构基础上，吸附和放出电子，制成,高效化学电池,。,（,4),纳米材料、,科技前沿,“,笼状,”,分子应用研究,4.2,碳,Carbon,更多的单质碳：,C20,C,40,C,70,C,100,C,120,C,90,C,540,C,86,C,80,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的笼状,“,纤维,”,，内部是空的，外部直径只有几到几十纳米，轻而结实。,用途,：,防弹背心，锂电池的电极，,可做成地球,-,月球乘人的电梯等。,纳米碳管片段,我们通常把碳元素形成多种单质的这种现象称为,同素异形现象,，把金刚石、石墨和,C,60,等互称为碳元素的同素异形体。,1,、同素异形现象,一、同素异形现象,同一种,元素形成几种不同,单质,的现象。,同一,种元素形成的不同的,单质,。,2,、同素异形体,同种元素,不同单质,注意,结构不同,金刚石、石墨、无定形碳、,C,60,（足球烯）、,C,70,、,纳米碳管等,实例,(1),碳元素的不同单质,问题,1,Na,和,Na,+,、,16,O,和,18,O,是,同素异形体,吗？为什么？,除了碳元素有同素异形体外，你知道还有什么元素也存在同素异形现象？,除了碳元素外，在常见的元素中，还有氧、硫、磷等元素也存在同素异形现象。,问题,2,如：,O,2,和,O,3,，红磷和白磷等,问 题 探 究 一,怎样用实验证明金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质？,金刚石,和石墨在氧气中燃烧均只生成二氧化碳气体。,C+O,2,=CO,2,点燃,石墨金刚石,隔绝空气加热到,1000,高温、高压、催化剂,实例：,2,）氧元素的不同单质,O,2,O,3,色、态、味,溶解度,化学,性质,用途,无色无味气体,鱼腥味淡蓝色气体,不易溶于水,比,O,2,易溶于水,S+O,2,=SO,2,点燃,2CO+O,2,=2CO,2,点燃,强氧化性、不稳定性、漂白、杀菌消毒,呼吸、燃烧等,脱色剂、消毒剂,性质对比,放电,3O,2,2O,3,2O,3,3O,2,O,2,和,O,3,之间的转化,活性基因,下列各组物质中，互为同素异形体的是：,Na,和,Na,+,、,Fe,2,O,3,和,Fe,3,O,4,、,S,2,和,S,8,、,1,H,和,2,H,同素异形体与同位素比较：,同素异形体,同位素,概念,研究对象,常见实例,同一种元素形成的不同单质,质子数相同、中子数不同的原子,单质,原子,1,H,、,2,H,、,3,H,12,C,、,14,C,等,金刚石、石墨,O,3,、,O,2,等,实例：,（,3,）磷元素的不同单质,红磷与白磷的物理性质比较：,（自学）,白磷,红磷,色态,着火点,溶解性,毒性,保存方法,白色（或淡黄色）蜡状固体,红棕色粉末状,固体,40,自燃,240,不溶于水，,易溶于,CS,2,不溶于水，,也不溶于,CS,2,剧毒,无毒,保存在冷水中,密封保存,白磷和红磷,隔绝空气加热到,260,红磷,白磷,隔绝空气加热到,416,迅速冷却,白磷,：,白,色或,浅黄,色,蜡,状固体，,剧毒,。不溶于水，着火点是,40,O,C,，在空气中能自燃，应保存在冷水中。,红棕色,固体，无毒，不溶于水，着火点,246,O,C,，,在空气中能稳定存在，在加热或点燃时也能在空气中燃烧。,红磷,：,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：,课堂小结,1,、同素异形现象,一、同素异形现象,同一种,元素形成几种不同,单质,的现象。,同一,种元素形成的不同的,单质,。,2,、同素异形体,金刚石、石墨、无定形碳、,足球烯、,C,70,、纳米碳管等,实例,(1),碳元素的不同单质,实例,(2),氧元素的不同单质,氧气、臭氧,实例,(3),磷元素的不同单质,红磷、白磷,3,、,同素异形体的化学性质相似，物理性质不同,。,4,、,同素异形体之间,可以,相互转化,.,展望未来：,同素异形现象的研究,足球烯：,加进各种各样的金属，使之具有,超导性,；,将某些药物置入,C,60,球体空腔内，成为,缓释型,的药物；,纳米碳管：,制成碳纤维材料和复合材料，强度为钢的,100,倍，重量则,只有钢的,1/6,，科学家称之为,“,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料是一种,清洁能源,，在汽车工业上将会有广阔的发展前景；,臭氧层：自然界中的臭氧，大多分布在距地面,20Km-50Km,的大气中,1,、强氧化性,2,、消菌杀毒,3,、除异味和去臭,4,、防霉作用,5,、阻挡紫外线,臭氧的作用,臭氧层空洞的扩大,1,、直接危害人体健康，象皮肤癌、白内 障、各种传染病患者会大幅度增加；,臭氧层空洞扩大的危害,2,、对生态环境和农林牧渔业造成破坏，农,产品减产、品质下降，渔业产量减少，森,林覆盖率减少等等。,每年的,9,月,16,日为,“,国际保护臭氧层日,”,2009,年国际臭氧层保护日主题,-,全球参与，携手保护臭氧层,1,、下列各组物质中，互为同素异形体的是（）,(A)Na,和,Na,+,(,B),16,O,和,18,O,(C)H,2,和,D,2,(,D),金刚石和石墨,D,练 习,2,、下列物质或微粒中，互为同素异形体的是,（）,A.H,2,O,和,D,2,O B.H和,D,D.O,2,和,O,3,E.,金刚石和石墨,DE,一个白磷分子中有,_,个共价键，,有,_,对共用电子对，白磷的分子式为,_,6,6,P,4,红磷,P,甲烷分子键角,109,28,4,、判断下面哪些是同素异形体 （）,哪些是同位素 （）,A,.,红磷、,白磷,B,.,H,2,0,、,D,2,O,C,.,16,O,、,17,O,、,18,O D,.,金刚石、石墨,A D,C,5,、近年来，科学家发现一种新分子，具有空心类似足球状的结构，其化学式为,C,60,。下列说法中正确的是,（）,A.C,60,是一种新型化合物,B.C,60,分子内只含共价键,C.C,60,在纯氧中燃烧后只生成唯一的产物,CO,2,D.C,60,的摩尔质量为,720,BC,6,、纳米碳管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米的空心管,.,下列说法错误的是,(),A.,纳米碳管是一种新型的有机化合物,B.,纳米碳管材料如果完全燃烧,生成物是二氧化碳,C.,纳米碳管材料管道多,表面积大,吸附能力强,D.,纳米碳管在常温下化学性质稳定,.,A,7,、有关,O,3,的说法中错误的是,(),(1),O,3,具有特殊臭味,因此被称为,”,臭氧,”,(2),臭氧可用于漂白和消毒,(3),O,3,比,O,2,在相同条件下密度大,比,O,2,易溶于水,(4),O,3,比,O,2,稳定,高温下不易分解,(5),空气中高压放电、高压电机、复印机工作时,都会有,O,3,生成,(6),空气中,O,3,含量越高越好,(7),NO,和氟里昂会促使,O,3,分解,A.B.C.D.,C,同分异构现象,正丁烷,C,C,C,C,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,C,C,C,C,H,H,H,H,H,H,H,H,H,H,异丁烷,思考,:,根据碳、氢原子形成共价键的特征，我们来预测组成为,C,4,H,10,可能的分子结构，书写其结构式。,一、,同分异构,现象,二、同分异构体,化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，称做,同分异构现象,。,分子式,相同而,结构,不同的化合物互称为,同分异构体,。,共同点：,分子式,不同点,：,结构,同分,异构,问题,1:,对比两个模型,分析它们的异同,?,Cl C Cl,H,H,H C Cl,H,Cl,和,物质,正丁烷,异丁烷,熔点,/,138.4,159.6,沸点,/,0.5,11.7,液态密度,/gcm,-3,0.5788,0.557,结论：,物质的,结构决定性质，性质体现结构,同分异构体间的物理性质差异,分子式,C,2,H,6,O,C,2,H,6,O,球棍模型,结构式,名称,乙醇,二甲醚,沸点,78,23,C,2,H,6,O,同位素,同素异形体,定义,研究对象,性质差异,常见实例,结构异同,同位素、同素异形体与同分异构体的比较,同：质子数相同异：中子数或质量数不同,同：元素相同异：结构不同,同：分子式相同,异：结构不同,原子,单质,化合物,化学性质几乎完全相同,物理性质差别大，化学性质稍有差别,物理性质和化学性质均有较大差别,1,H,、,2,H,、,3,H,35,Cl,、,37,Cl,金刚石、石墨,O,3,、,O,2,红磷、白磷,正丁烷和异丁烷 二甲醚和乙醇,同分异构体,同一元素形成几种性质不同的单质,同一元素的不同核素,分子式相同，结构不同的化合物,碳原子最外层有4个电子，可与其他原子形成4个共价键，碳原子之间可形成4个共价键。,（2）碳原子数,不确定,:,有机物中可含一个碳原子,也可含成千上万个碳原子。,（3）,成键,多样化,:,碳原子之间可有碳碳单键、碳碳双键、碳碳叁键，有链状也可有环状结构。,（4）,同分异构现象,大量存在。,思考,_,有机物种类繁多的原因：,练习,1:,有下列各组物质,:,6,C,与,6,C,金刚石与石墨,乙醇与二甲醚,以及,（,1,）互为同位素的是,（,2,）互为同素异形体的是,（,3,）互为同分异构体的是,12,13,CH,3,CHCH,2,CH,3,CH,3,CH,3,C,CH,3,CH,3,CH,3,