专题5 第三单元 从微观结构看物质的多样性-【导与练】2023-2024学年高中化学必修第一册同步全程学习全书word（新教材，苏教版）

第三单元　从微观结构看物质的多样性 1.通过碳元素的几种单质,能以金刚石和石墨、氧气和臭氧为例认识同素异形现象,能判断同素异形体,能认识物质的多样性与其微观结构有关。 2.通过运用三维空间结构模型,能以正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚为例认识同分异构现象,能了解结构模型可以帮助研究物质的微观 结构。 3.通过学习晶体的结构等建立认知模型,能说出晶体与非晶体的区别,能结合实例描述晶体中微粒排列周期性规律,能通过各种模型说明晶体中的微粒及微粒间的相互作用。 学习任务一　同素异形现象 1.同素异形现象 同一种元素能够形成几种不同的单质的现象。 2.同素异形体 同一种元素形成的不同的单质之间互称为该元素的同素异形体。 3.常见的同素异形体 (1)碳元素能形成多种单质。由碳元素形成的单质有金刚石、石墨、石墨烯等。金刚石和石墨晶体中碳原子的成键方式和排列方式不同。 ①金刚石晶体的结构特点:每个碳原子与相邻的4个碳原子以共价键结合,形成空间网状结构。 ②石墨晶体的结构特点:石墨晶体为层状结构,层内碳原子间以共价键结合,每一层内碳原子排列成平面六边形,一个个六边形排列成平面网状结构,层间存在分子间作用力。 ③C60的结构特点:由60个碳原子形成的封闭笼状分子,形似足球,又称为“足球烯”。 ④石墨烯的结构特点:由碳原子构成的二维层状的碳材料。 (2)由氧元素形成的同素异形体有氧气和臭氧。 (3)由磷元素形成的同素异形体主要有白磷和红磷。 判断正误。 1.所有元素都可能形成同素异形体。(　×　) 2.同一元素的同素异形体结构不同,性质相同。(　×　) 3.只由一种元素组成的物质一定是纯净物。(　×　) 4.在一定条件下,同素异形体之间可以相互转化。(　√　) 5.同素异形体间的转化属于氧化还原反应。(　×　) 研究发现,金刚石、石墨在氧气中完全燃烧均只生成二氧化碳气体,说明它们都是由碳元素形成的单质。金刚石晶体无色透明,有光泽,十分坚硬,可用于切割玻璃、花岗岩,可作地质和石油勘探的钻头。石墨为灰黑色,质地较软,能导电,可作润滑剂和电极等。碳的同素异形体之间是可以相互转化的。早在上个世纪30年代,就已经开始有石墨转化为金刚石的工业生产。90年代后,又由石墨制得C60等球状分子和碳纳米管。有国外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碳,它的外形类似海绵,密度极小,并且有磁性。金刚石、石墨、C60三者的对比如下表。 单质 金刚石 石墨 足球烯(C60) 物理性质 颜色 状态 无色透 明固体 灰黑色 固体 灰黑色 固体 硬度 坚硬 质软 硬度小 熔点 熔点很高 熔点高 熔点低 导电 性 不导电 导电 不导电 微观 结构 差异 分析 碳原子的成键方式和排列方式不同 探究　同素异形体 问题1:什么是同素异形体?试举例。 提示:同一种元素形成的几种不同的单质之间互称为同素异形体;如氧气和臭氧,红磷和白磷。 问题2:同素异形体之间性质是否相同?同素异形体之间的相互转化是物理变化吗? 提示:同素异形体的物理性质不同,化学性质相似;同素异形体之间的转化属于化学变化。 问题3:金刚石、石墨都是由碳元素形成的单质,为什么性质有很大差异?纳米泡沫碳、碳纳米管与金刚石之间是什么关系? 提示:构成单质的原子之间的成键方式和排列方式不同;纳米泡沫碳、碳纳米管和金刚石均是由碳元素形成的不同单质,三者互为同素异形体。 对同素异形体的理解 (1)组成元素:只含有一种元素。 (2)物质类别:互为同素异形体的只能是单质。 (3)性质关系:同素异形体之间的物理性质有差异,但化学性质相似。 (4)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。 (5)由于分子组成或晶体结构不同,导致同素异形体间性质存在区别,即物理性质差异很大,而化学性质相似。 1.下列叙述中正确的是(　B　) 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 解析:碳元素的单质有多种,如石墨、金刚石等,它们互为同素异形体,是不同的单质,若两种单质混合在一起,则为混合物,A错误;金刚石和石墨都是碳元素形成的单质,因此化学性质相似,B正确;转化过程没有化合价变化,不属于氧化还原反应,C错误;C60是碳元素形成的一种单质,D错误。 2.红磷和白磷在一定条件下可以相互转化,由此可以说明(　D　) A.红磷和白磷是同一种物质 B.这一变化是物理变化 C.这一变化是氧化还原反应 D.白磷和红磷的结构不同 解析:红磷和白磷互为同素异形体,结构和性质都不相同,因此属于不同的物质,相互转化时有新物质生成,为化学变化,由