徐州市学年高一化学苏教版必修2导学案专题1第3单元 从微观结构看物质的多样性Word下载.docx
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2.同素异形体之间物理性质和化学性质是否相同?
同素异形体之间的相互转化是化学变化还是物理变化?
3.12C、14C、C60互为同素异形体吗?
二、同分异构体
(1)同分异构现象:
________________________________的现象。
(2)同分异构体:
____________________________________________________________互称。
2.几种常见的简单有机物的同分异构体
(1)正丁烷和异丁烷:
分子式均为____________,其结构式分别为_______________________
_________________________________________________。
(2)乙醇和二甲醚:
分子式均为____________,其结构式分别为_________________________
_______________________________________________。
1.对比正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚的结构式,简述同分异构体形成的原因。
2.相对分子质量相等的两种物质是否为同分异构体?
【难点突破】
一、同素异形体判断
1.同素异形体的含义
(1)同素异形体是指单质,不是指同位素和核素,也不是指化合物。
(2)互为同素异形体的不同单质是由同一种元素形成的,构成它们的原子的核电荷数相同,中子数可以相同,也可以不相同。
2.产生同素异形现象的原因
(1)组成分子的原子个数和成键方式不同。
如氧气(O2)和臭氧(O3)。
(2)晶体中原子的排列方式不同。
如金刚石和石墨。
3.同素异形体性质不同的原因
(1)由于分子组成或晶体结构不同,导致它们的性质存在区别,即物理性质差异很大,而化学性质有些相似,但是存在活泼性的差异,有些相差很大。
(2)同素异形体之间的转化属于化学变化,但不是氧化还原反应。
例1 下列各组物质中,属于同素异形体的是( )
A.16O和18O
B.红磷、白磷
C.二氧化硫、三氧化硫
D.二氧化碳、干冰
变式训练1 下列叙述中,正确的是( )
A.由碳元素的单质组成的物质一定是纯净物
B.金刚石和石墨具有相似的化学性质
C.金刚石转化为石墨,有单质生成,该反应属于氧化还原反应
D.C60是新发现的一种碳的化合物
解题反思 由同一种元素组成的物质可能是纯净物,也可能是混合物;
同素异形体间的转化属于化学变化;
同素异形体的物理性质不同,化学性质可能相似,也可能不同;
同素异形体之间的转化是非氧化还原反应。
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
概念
具有相同质子数和不同的中子数的同一元素的原子
由同种元素形成的不同单质
分子式相同,但结构不同的化合物
适用对象
原子
化合物
同
质子数相同
元素种类相同
分子式相同
异
中子数不同,原子种类不同
分子内原子个数不同,或原子结合方式不同
分子内原子的连接方式不同
物理性质
不同
化学性质
基本相同
相似
不一定相似
实例
12C、13C、14C;
1H、2H、3H等
金刚石、石墨、C60;
红磷、白磷;
O2、O3等
正丁烷、异丁烷等
关键提醒 同分异构体混合或同素异形体混合形成的是混合物;
不同同位素原子形成的物质,如果组成和结构相同,属于同一物质,如H2和D2视为同一物质。
例2 下列各组物质中,互为同分异构体的是________,互为同素异形体的是________,互为同位素的是________。
①35Cl和37Cl ②C60和金刚石 ③O3和O2 ④CCl4和CHCl3 ⑤
和
⑥CH3CH2CH3和CH3CH2OH
解题反思 注意理解同分异构体的“同”和“异”。
“同”是指分子式相同;
“异”是指结构不同。
变式训练2 下列各组物质中,两者互为同分异构体的是( )
①CuSO4·
5H2O和CuSO4·
3H2O
②NH4CNO与CO(NH2)2
③CH3CH2OH和CH3—O—CH3
④
H2O和
H2O
A.①②③B.②③
C.①③④D.②③④
解题反思 有机物分之间存在同分异构现象,无机物之间、无机物与有机物之间也存在同分异构现象。
【当堂过关】
1.澳大利亚研究人员开发出被称为第五形态的固体碳,这种新的碳结构称作纳米泡沫,它外形类似海绵,密度极小,并且有磁性。
纳米泡沫碳与金刚石的关系是( )
A.同一物质B.同分异构体
C.同位素D.同素异形体
2.下列关于同分异构体的说法错误的是( )
A.具有相同相对分子质量和不同结构的化合物互称为同分异构体
B.互称为同分异构体的物质一定不是同种物质
C.同分异构体之间物理性质一定不同,化学性质不一定相同
D.同分异构体一定具有相同的相对分子质量
3.重水(D2O)是重要的核工业原料,下列有关说法错误的是( )
A.氘(D)原子核外有1个电子
B.1H与D互称同位素
C.H2O与D2O互称同素异形体
D.1H
O与D
O的相对分子质量相同
4.下列各项描述的判断正确的是( )
选项
描述
结论
A
由同种元素组成的物质一定是纯净物
正确
B
科学家最近合了一种新的化合物N4
C
红磷转化为白磷是物理变化
错误
D
纳米泡沫碳和金刚石是同素异形体
5.氰酸铵(NH4CNO)与尿素[CO(NH2)2]( )
A.都是共价化合物B.都是离子化合物
C.互为同分异构体D.互为同素异形体
6.下列物质中,互为同分异构体的有________。
互为同素异形体的有________。
属于同位素的有________。
属于同一种物质的有________。
①液氯 ②
③白磷 ④氯气
⑤
⑥氯水
⑦
⑧
⑨
Cl ⑩红磷 ⑪
Cl ⑫
第2课时 不同类型的晶体
【目标导航】
1.熟知晶体的类型及其分类依据,学会判断晶体类型的方法。
2.知道晶体类型与物质性质的关系,会比较晶体的熔、沸点。
一、晶体
晶体的外部特征就是具有规则的几何外形,晶体的宏观外部特征与微观内部结构有什么关系?
二、几种常见的晶体类型
1.离子晶体
离子晶体是由______________________________________
构成粒子
微粒间的作用
①熔点____、硬度____
②____时不导电,在____________下或________中能够导电
2.分子晶体
分子晶体是由__________________________________________
硬度____,熔、沸点____,晶体不导电
3.原子晶体
原子晶体是由__________________________________________
熔、沸点____,硬度____,一般不导电
1.分析常见的几种晶体模型(氯化钠晶体、干冰晶体、二氧化硅晶体),指出晶体内微粒间的关系?
2.分子晶体、离子晶体和原子晶体中,哪些类型的晶体中不存在单个的分子?
并举例说明其化学式表示什么意义?
3.不同类型晶体之间熔点、硬度大小关系如何?
4.为什么不同类型的晶体熔点、硬度有较大差异?
一、几种常见晶体比较
晶体类型
离子晶体
原子晶体
分子晶体
金属晶体
构成微粒
阴、阳离子
分子
阳离子和自由电子
离子键
共价键
分子间作用力
金属键
物质类别
离子化合物:
强碱、大多数盐、活泼金属氧化物
少数非金属单质:
金刚石、晶体硅;
少数非金属化合物:
SiO2、SiC等
某些非金属单质;
非金属氢化物;
多数非金属氧化物;
酸;
极少数盐;
多数有机物等
金属单质或合金
晶体的
物理特性
熔、沸点
较高
很高
较低
差别大,有高有低
导热性
不良
良好
导电性
固态不导电,熔融或溶于水能导电
一般不导电,个别是半导体
固态和熔融态不导电
硬度
较大
很大
较小
相差幅度大
溶解性
多数易溶于水,难溶于有机溶剂
一般不溶于任何溶剂
相似相溶
难溶(少数与水反应)
例1 下表给出几种物质的熔、沸点:
NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
单质B
熔点/℃
801
710
180
68
2300
沸点/℃
1465
1418
160
57
2500
判断下列有关说法中错误的是( )
A.SiCl4是分子晶体
B.单质B可能是原子晶体
C.AlCl3加热能升华
D.NaCl中离子键的强度比MgCl2中的小
方法规律 晶体类型判断方法
(1)根据构成微粒和微粒间相互作用力判断;
(2)根据物质类别判断;
(3)根据物理性质判断;
(4)记住常见的原子晶体。
变式训练1 下列各晶体中,含有的化学键类型相同且晶体类型也相同的一组是( )
A.SiO2和SO2B.SiO2和NaCl
C.NaCl和HClD.CCl4和CH4
解题反思 原子晶体和分子晶体中不可能有离子键,离子晶体中可能有共价键;
原子晶体和离子晶体中不可能存在分子间作用力。
二、晶体熔沸点比较
晶体熔化中汽化时需要克服微粒间的相互作用力,作用力越大,晶体的熔沸点越高。
1.不同晶体类型比较
一般情况下,熔沸点:
原子晶体>
离子晶体>
分子晶体;
金属晶体的熔沸点有的很高,如钨、铂等,有的则很低,如汞、铯等。
2.同类型晶体的比较
(1)原子晶体:
一般情况下,原子半径越小,形成共价键的键长越短,键能越大,其晶体熔沸点越高。
如熔点:
金刚石>
碳化硅>
晶体硅。
(2)离子晶体:
一般情况下,阴、阳离子的电荷数越大,离子半径越小,则离子间作用力就越强,其离子晶体熔沸点越高。
MgO>
MgCl2>
NaCl>
KCl。
(3)分子晶体:
组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,熔沸点越高,如熔沸点:
HI>
HBr>
HCl。
注意 若分子间形成氢键,会使物质的熔沸点升高。
如沸点:
HF>
HI;
H2O>
H2S等。
例2 下列物质的熔沸点高低顺序中,正确的是( )
A.金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅
B.CI4>CBr4>CCl4>CF4
C.MgO>O2>N2>H2O
D.金刚石>生铁>纯铁>钠
方法规律 比较晶体熔沸点时先看晶体类型,再根据有关规律分析。
变式训练2 有关晶体的下列说法中正确的是( )
A.分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
B.原子晶体中共价键越强,熔点越高
C.冰融化时水分子中共价键发生断裂
D.氯化钠熔化时离子键未被破坏
方法规律 原子晶体熔化时破坏共价键,离子晶体熔化时破坏离子键,分子晶体熔化时破坏分子间作用力,共价键不被破坏。
1.下列每组物质发生状态变化时,所克服的微粒间的相互作用属于同种类型的是( )
A.食盐和蔗糖熔化
B.钠和硫熔化
C.碘和干冰升华
D.二氧化硅和氧化钠熔化
2.下列各组物质中前者的熔点高于后者的是( )
A.干冰与固态二硫化碳
B.NaCl晶体与KCl晶体
C.晶体硅与金刚石
D.干冰与碘晶体
3.氮化硅(Si3N4)是一种新型的耐高温耐磨材料,在工业上有广泛的用途,它属于( )
A.原子晶体B.分子晶体
C.离子晶体D.金属晶体
4.有X、Y、Z、W、M五种短周期元素,其中X、Y、Z、W同周期,Z、M同主族;
X+与M2-具有相同的电子层结构;
离子半径:
Z2->W-;
Y的单质晶体熔点高、硬度大,是一种重要的半导体材料。
下列说法中,正确的是( )
A.X、M两种元素只能形成X2M型化合物
B.由于W、Z、M元素的氢化物相对分子质量依次减小,所以其沸点依次降低
C.元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体
D.元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂
5.下表为元素周期表的一部分,其中X、Y、Z、W为短周期元素,W元素的核电荷数为X元素的2倍。
下列说法正确的是( )
X
Y
Z
W
T
A.X、W、Z元素的原子半径及它们的气态氢化物的热稳定性均依次递增
B.Y、Z、W元素在自然界中均不能以游离态存在,它们的最高价氧化物的水化物的酸性依次递增
C.YX2晶体熔化、液态WX3汽化均需克服分子间作用力
D.根据元素周期律,可以推测T元素的单质具有半导体特性,T2X3具有氧化性和还原性
6.
(1)将Na、Na2O、NaOH、Na2S、Na2SO4分别加热熔化,需要克服相同类型作用力的物质有________种。
(2)现有①BaCl2、②金刚石、③KOH、④Na2SO4、⑤干冰、⑥碘片六种物质,按要求回答下列问题:
熔化时不需要破坏化学键的是________(填序号,下同),熔化时需要破坏共价键的是________。
属于离子化合物的是________,只含离子键的物质是________。
①的电子式是__________________,⑤的电子式是_________________________________________。
学案答案精析
自主学习
一、1.
(1)同素异形现象
(2)同素异形体
2.(从左到右,从上到下)
(1)4 空间网状 无 有 高 层状 共价键 分子间作用力 灰黑 能 润滑剂和电极 60
(2)淡蓝 极强 不同 (3)蜡状 自燃 冷水 红棕 不同
议一议
1.金刚石和石墨晶体中碳原子的成键方式和排列方式不同。
2.同素异形体的物理性质不同,化学性质相似;
不同的单质间的转化属于化学变化。
3.不是,同素异形体指的是同种元素组成的不同单质之间,而12C、14C是原子,不是单质。
二、1.
(1)化合物具有相同的分子式但具有不同结构
(2)分子式相同而结构不同的化合物的
1.分子中原子的成键方式和连接顺序的不同,造成了同分异构现象。
2.相对分子质量相同的两化合物不一定是同分异构体(如CO和C2H4不是同分异构体)。
难点突破
例1 B [16O和18O是质子数相同,中子数不同的两种原子,互为同位素;
白磷和红磷是磷的两种不同单质,互为同素异形体;
二氧化硫和三氧化硫都是化合物,并非单质,不是同素异形体;
二氧化碳和干冰是同种物质,不可互称为同素异形体。
]
变式训练1 B [由碳元素的单质组成的物质不一定为纯净物,也可能为混合物,如石墨、金刚石、C60混合,排除A选项;
金刚石和石墨中的碳原子排列方式不同,因此其物理性质不同,化学性质相似,B选项正确;
同素异形体之间的转化,虽然有单质生成,但碳元素的化合价未发生变化,故不属于氧化还原反应,排除C选项;
C60属于单质而不是化合物,排除D选项。
例2 ⑤ ②③ ①
解析 ①是质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子,属于同位素;
②是同一元素组成的不同单质,属于同素异形体;
③与②相似;
④、⑥是分子式不同的化合物,属于不同种分子;
⑤是分子式相同、分子结构不同的物质,属于同分异构体。
变式训练2 B [分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。
①中化学式不同且无分子存在。
②③组中,两者的分子式相同,但结构不同,故两者互为同分异构体。
④中水分子的结构相同,不互为同分异构体。
当堂过关
1.D 2.A
3.C [氘(D)原子核电荷数为1,核外有1个电子,A项正确;
1H与D质子数相同,中子数不同互称同位素,B项正确;
H2O与D2O均为水分子,同素异形体是指同种元素构成的不同单质,C项不正确;
1H
O的相对分子质量为1×
2+18=20,D
O的相对分子质量为2×
2+16=20,D项正确。
4.C [由同种元素组成的物质不一定是纯净物,如氧气和臭氧的混合气体为混合物,A项判断不正确;
N4属于单质,B项判断不正确;
红磷和白磷属于不同的物质,其转化为化学变化,C项判断不正确;
纳米泡沫碳和金刚石是由碳元素组成的不同单质,互为同素异体,D项判断不正确。
5.C [氰酸铵是离子化合物,尿素是共价化合物,它们的分子式相同,结构不同,是同分异构体的关系,因此C正确。
6.②和⑤;
⑦⑧和⑫ ③和⑩ ⑨和⑪ ①和④
解析 ②和⑤的分子式都是C6H14,⑦、⑧和⑫的分子式都是C7H16,它们分别属于同分异构体;
③和⑩是磷元素的两种单质,互为同素异形体;
⑨和⑪是氯元素的两种核素,是同位素;
①和④是氯气的液态和气态,属于同一物质。
一、规则的几何外形 离子、分子、原子 离子 分子 原子
晶体的外部特征就是具有规则的几何外形,是因为在晶体内部构成晶体的微粒在空间呈有规则的重复排列。
即晶体规则的几何外形是其内部构成微粒有规则排列的结果。
二、1.离子化合物中的阴、阳离子按一定的方式有规则地排列形成的 阴、阳离子 离子键 ①较高 较大 ②固态 熔融状态 水溶液
2.分子所构成的物质所形成的晶体 分子 分子间作用力 小 低
3.原子间通过共价键结合形成的空间网状结构 原子 共价键 高 大
1.
常见晶体及模型
晶体内微粒间的关系
NaCl的
构成微粒是Na+和Cl-,微粒间的相互作用力是离子键,在每个Na+周围与它等距离最近的Cl-有6个,与每个Cl-等距离最近的Na+为6个。
每个Na+周围与它等距离最近的Na+有12个,与每个Cl-等距离最近的Cl-为12个
分子晶
体干冰
的结构
构成微粒是CO2分子,微粒间的相互作用力是分子间作用力,CO2分子位于立方体的8个顶点和六个面心,每个CO2分子周围等距离紧邻有12个CO2分子(同层4个,上层4个,下层4个)。
干冰汽化时只需克服分子间作用力,对其分子内的共价键无影响
原子晶
体SiO2
构成SiO2晶体的微粒是Si原子和O原子。
微粒间的相互作用力是共价键,在SiO2晶体中每个Si原子与4个O原子紧邻成键,每个O原子与2个Si原子紧邻成键,晶体中Si原子数与O原子数之比为1∶2,Si原子与Si—O键数目之比为1∶4
2.离子晶体和原子晶体中不存在单个的分子,其化学式表示晶体中的微粒个数比。
例如NaCl晶体中,NaCl不表示氯化钠的分子式,仅表示在NaCl晶体中Na+和Cl-的个数比是1∶1。
在石英晶体中,不存在SiO2分子,SiO2表示晶体中Si原子与O原子的个数比为1∶2。
3.一般地,晶体熔点、硬度的大小顺序为原子晶体>
分子晶体。
4.原子晶体、离子晶体、分子晶体中的结构微粒间的相互作用力分别为共价键、离子键、分子间作用力,且依次减弱,这就决定了要改变微粒的位置或状态所需能量的多少,也就造成了性质上的差异。
因此,一般来说晶体熔点的高低、硬度的大小是原子晶体>
例1 D [由表中所给熔、沸点数据,可知SiCl4的熔、沸点最低,应为分子晶体;
单质B的熔、沸点最高,因此为原子晶体,AlCl3的沸点低于熔点,故可升华;
NaCl的熔点高于MgCl2的熔点,表明NaCl中离子键的强度比MgCl2中的大。
变式训练1 D [SiO2、SO2、HCl、CCl4、CH4均含有共价键,除SiO2外形成的晶体为分子晶体;
SiO2形成的晶体为原子晶体,NaCl形成的晶体为离子晶体。
例2 B [A中同属原子晶体,熔沸点高低主要看共价键强弱,显然晶体硅<碳化硅,A错误;
B中都是组成结构相似的分子晶体,熔沸点高低取决于相对分子质量的大小,B正确;
C中水在常温下是液体,很明显H2O>O2>N2,C错误;
D中生铁为铁合金,熔点低于纯铁,错误。
变式训练2 B [分子的稳定性强弱,只与分子内所含化学键的强弱有关,而与分子间作用力无关,化学键越强,含该键的分子就越稳定,A不正确;
原子晶体中共价键越强,熔点越高,B正确;
冰是由水分子形成的分子晶体,融化时破坏的是分子间作用力,C不正确;
氯化钠是由Na+和Cl-构成的离子晶体,在熔化时离子键被破坏,D不正确。
1.C
2.B [离子半径Na+<
K+,故熔点NaCl>
KCl;
原子半径C<
Si,故熔点金刚石>
3.A [根据氮化硅(Si3N4)材料的性能:
耐高温、耐磨,说明它具有熔点高、硬度大的性质,可以判断出氮化硅属于原子晶体。
]
4.D [由Y的单质晶体熔点高、硬度大,是一种重要的半导体材料可知Y是硅元素,即X、Y、Z、W属于第3周期,由离子半径:
Z2->W-可知X、Z、W分别为钠、硫、氯元素,又因为Z、M同主族且X+与M2-具有相同的电子层结构,则M是氧元素。
因钠和氧还可以形成Na2O2,故A不正确;
沸点由高到低顺序为H2O>H
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