专题5 第3单元 从微观结构看物质的多样性-【金版新学案】2025-2026学年高中化学必修第一册同步课堂高效讲义教师用书Word（苏教版）

本讲义聚焦“从微观结构看物质的多样性”，系统梳理同素异形现象（如碳、氧、磷的同素异形体）、同分异构现象（如正丁烷与异丁烷、乙醇与二甲醚）及晶体类型（离子、分子、共价、金属晶体）的核心知识点，构建“微观结构决定物质性质与多样性”的学习支架。 资料以“结构决定性质”的化学观念为统领，通过表格对比微观结构与性质差异、交流研讨问题引导科学思维，结合典型例题与课时测评。课中辅助教师清晰呈现知识脉络，课后助力学生通过实例分析巩固概念，查漏补缺，提升对物质多样性微观本质的理解。

第三单元　从微观结构看物质的多样性 [学习目标]　1.知道同素异形现象、同分异构体的概念，认识物质的多样性与微观结构有关。　2.熟知晶体的类型及其分类依据，学会判断晶体类型的方法。　3.认识物质的结构决定物质的性质，性质的特点体现了结构的特点。 任务一　同素异形现象　同分异构现象 1.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：同一种元素可形成不同单质，这些　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碳的同素异形体 学生用书⬇第121页 物质 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 硬度熔点 坚硬、熔点很高 质软、熔点高 硬度小、熔点低 导电性 不导电 导电 不导电 微观结构 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 　层状　结构，层内碳原子间以共价键结合，排列成平面六边形平面网状结构，层间存在　分子间作用力　 由　60　个碳原子形成的封闭笼状分子，形似足球，称为“足球烯” 差异分析 碳原子的　成键方式　和　排列方式　不同 ②氧元素的同素异形体 单质 O2 O3 性质 无色无味气体 淡蓝　色气体，有鱼腥味，氧化性极强 续表 单质 O2 O3 结构 分子中氧原子的个数和氧原子的成键方式不同 相互转化 3O22O3 ③磷元素的同素异形体 单质 白磷 红磷 性质 蜡状固体，有剧毒。白磷在空气中能自燃，应保存在冷水中 红棕色固体，在空气中能稳定存在，在加热或点燃时也能燃烧 结构 白磷分子和红磷分子中磷原子的个数和磷原子的成键方式　不同　 2.同分异构现象 (1)同分异构现象：化合物具有相同的　分子式　，但具有不同　结构　的现象。 (2)同分异构体：　分子式　相同而　结构　不同的化合物互称为同分异构体。 (3)两组同分异构体的比较 ①正丁烷和异丁烷 名称 正丁烷 异丁烷 分子式(相同) C4H10 结构式(不同) 结构简式(不同) CH3CH2CH2CH3 (无支链) 续表 名称 正丁烷 异丁烷 沸点(不同) －0.5 ℃ －11.7 ℃ ②乙醇和二甲醚 名称 乙醇 二甲醚 分子式(相同) C2H6O 结构式(不同) 结构简式(不同) CH3CH2OH CH3OCH3 沸点(不同) 78 ℃ －23 ℃ [交流研讨]　(1)SO2是一种无色，有强烈刺激性气味的有毒气体，在空气灰尘的催化下，SO2可以转化成SO3，SO2、SO3是否互为同素异形体？ 提示：不是。SO2、SO3是化合物。 学生用书⬇第122页 (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？ 提示：同素异形体物理性质不同，化学性质可能相似。同素异形体之间的转化属于化学变化。 (3)同分异构体之间由于分子式相同，则性质一定相同吗？ 提示：不一定，虽然同分异构体分子式相同，但分子中原子的成键方式和排列顺序不同，所以性质有差异。 1.闪电时空气中有臭氧生成。下列说法正确的是(　　) A.O3和O2互为同位素 B.O2比O3稳定 C.等体积O3和O2含有相同质子数 D.O3与O2的相互转变是物理变化 答案：B 解析：O2和O3互为同素异形体，A不正确；不知道温度、压强，不能确定O2、O3的物质的量，也就不能确定质子数，C不正确；同素异形体之间的转化属于化学变化，D不正确。 2.下列各对物质中，属于同分异构体的是(　　) A.白磷和红磷 B.干冰和CO2 C.和 D.和 答案：D 解析：白磷和红磷属于同素异形体；干冰和CO2是同一种物质；C项属于同一种物质；D项中两者的分子式均为C6H14，结构不同，属于同分异构体，符合题意。 3.(2024·南京期末)同济大学科研团队首次成功合成了两种全新的碳分子材料——芳香性环型碳C10和C14(如图所示)。下列说法不正确的是(　　) A.C与C互为同位素 B.C10与C14互为同素异形体 C.C10与C14的性质完全相同 D.由含碳化合物合成芳香性环型碳属于化学变化 答案：C 解析C与C质子数相同，中子数不同，互为同位素，A正确；C10与C14为碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，B正确；C10与C14的组成和结构不同，性质不完全相同，C错误；由含碳化合物合成芳香性环型碳，生成了新物质，属于化学变化，D正确。 同位素、同素异形体和同分异构体的区别 任务二　晶体与非晶体 1.晶体 2.晶体的结构与性质特点 3.常见的几类晶体 晶体类型 离子晶体 分子晶体 共价晶体 金属晶体 结构 构成晶体的粒子 阴、阳离子 分子 原子 金属阳离子 和自由电子 微粒间的相互作用 　离子键　 　分子间作用力　 共价键 金属键 性质 熔点 较高 低 高 差距大 导电性 　熔融状态　或在水溶液中导电 溶于水时发生电离后可导电 不导电(或半导体) 导电 典型实例 NaCl、CaCO3 干冰、C60 金刚石、SiO2 K、Mg、Cu 学生用书⬇第123页 [交流研讨]　(1)如何用实验来证明某固态物质是晶体？ 提示：用X射线进行衍射实验，若构成固态物质的微粒在空间呈有规则的重复排列，则该物质是晶体。 (2)如何简单地判断晶体类型？ 提示：通常能导电的是金属晶体；熔融状态下能导电的是离子晶体；熔、沸点低的是分子晶体；熔、沸点很高，硬度大，不导电的是共价晶体。 1.下列不属于晶体的特点的是(　　) A.具有规则的几何外形 B.具有固定的沸点 C.具有固定的熔点 D.一定是无色透明的固体 答案：D 解析：晶体具有规则的几何外形，具有固定的熔、沸点。 2.有几种晶体：A.水晶，B.冰醋酸，C.白磷，D.金刚石，E.晶体氩，F.干冰。 (1)属于分子晶体的是　　(填字母，下同)，直接由原子构成的分子晶体是　　。 (2)属于共价晶体的化合物是　　。 (3)直接由原子构成的晶体是　　　　　　　。 (4)受热熔化时，化学键不发生变化的是　　，需克服共价键的是　　。 答案：(1)B、C、E、F　E　(2)A　(3)A、D、E　(4)B、C、E、F　A、D 解析：分子晶体由分子构成，有B、C、E、F。晶体氩是单原子分子；共价晶体和单原子分子晶体都由原子直接构成，共价晶体有A、D，但化合物只有A；分子晶体熔化时，一般不破坏化学键；共价晶体熔化时，破坏化学键。 1.下列各组物质中，关系不正确的是(　　) A.H2和D2互为同素异形体 BPt和Pt互为同位素 C.CH3CH2OH和CH3—O—CH3互为同分异构体 D.水和冰是同一种物质 答案：A 解析：H2和D2是由氢元素的不同同位素形成的氢气单质，既不是同位素也不是同素异形体。 2.白磷在高压下隔绝空气加热后急速冷却，可得钢灰色固体——黑磷，其转化过程如：白磷黑磷，黑磷性质稳定，结构与石墨相似。下列叙述正确的是(　　) A.黑磷与白磷互为同位素 B.黑磷能导电 C.白磷转化为黑磷是物理变化 D.黑磷能在空气中自燃 答案：B 解析：黑磷也是磷元素组成的单质，A错误；类比石墨的导电性知B正确；白磷、黑磷是不同的物质，C错误；黑磷性质稳定，D错误。 3.下列叙述正确的是(　　) A.构成分子晶体的微粒一定含有共价键 B.离子晶体中一定只含有离子键 C.同主族元素形成的氧化物的晶体类型一定相同 D.熔化时不破坏化学键的晶体一定是分子晶体 答案：D 解析：稀有气体形成的分子晶体中无化学键，A项错误；离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键，如NaOH，B项错误；ⅣA族元素中，碳的氧化物CO、CO2形成的晶体为分子晶体，硅的氧化物SiO2属于共价晶体，C项错误；分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力，无化学键被破坏，D项正确。 4.按要求填空。 (1)下面列出了几组物质或微粒，请将合适的序号填写在空格上。 ①金刚石与“足球烯”(C60)；②D与T； ③16O、17O和18O；④氧气(O2)与臭氧(O3)； ⑤乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3)。 上述物质中互为同素异形体的为　　；互为同位素的为　　；互为同分异构体的为　　。 (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3 500 ℃，　　。 答案：(1)①④　②③　⑤　(2)金属晶体　分子晶体　离子晶体　共价晶体 解析：(1)由同一种元素形成的不同单质互为同素异形体，则互为同素异形体的为金刚石与“足球烯”(C60)，氧气(O2)与臭氧(O3)；质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素，则互为同位素的是D与T，16O、17O和18O；分子式相同而结构不同的化合物互为同分异构体，则互为同分异构体的为乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3)；(2)据四种晶体的性质即可判断四种晶体分别为金属晶体、分子晶体、离子晶体、共价晶体。 课时测评31　从微观结构看物质的多样性 (时间：45分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－13题，每小题3分，共39分) 题点1　同素异形现象　同素异形体 1.关于金刚石、石墨、C60的下列说法中，不正确的是(　　) A.它们都是由碳元素组成的单质 B.它们都是电的良导体 C.它们的原子排列方式各不相同 D.它们的化学性质几乎相同 答案：B 解析：金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质；由于其结构中各原子的排列方式不同，而使其物理性质差异较大，如金刚石不导电，石墨能导电等。但它们的化学性质几乎完全相同，如都能在一定条件下与O2完全反应生成二氧化碳。 2.合成新物质是化学研究的主要目的之一。意大利科学家合成了一种新型的氧分子(O4)，下列关于O4的说法正确的是(　　) A.O4是一种新型的化合物 B.O4和O2不互为同素异形体 C.等质量的O4和O2含氧原子数目相同 D.1个O4分子由2个O2分子构成 答案：C 解析：化合物至少含有两种元素，故A错误；同种元素形成的不同单质互为同素异形体，因此O4与O2互为同素异形体，故B错误；依据氧元素守恒分析，等质量的O4和O2氧元素质量相同，氧原子数相同，故C正确；分子中不可能含有其他分子，只能含有原子，故D错误。 3.一瓶气体经化验分析只含有一种元素，则该气体是(　　) A.一种单质 B.一种化合物 C.化合物和单质的混合物 D.既可能是一种单质，又可能是几种单质的混合物 答案：D 解析：氧气中只有氧元素一种元素，则氧气属于单质，而氧气和臭氧的混合物中，也是只有一种氧元素，所以仅含一种元素的物质可能是一种单质也可能是几种单质的混合物。 4.科学家发现的C60是一种新的分子，它是空心的，具有类似足球的结构，被称为“分子足球”。最近日本科学家确认世界上还存在一种“分子足球”N60，它与C60的结构相似，而且在高温或机械撞击后，其中积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。对于N60，下列说法中正确的是(　　) A.N60是化合物，不是单质 B.N60与14N都是氮的同位素 C.N60没有同素异形体 D.N60的发现开辟了能源世界的新天地，N60将会成为较好的火箭燃料 答案：D 解析：N60是单质，同位素的研究对象是原子，N60与N2互为同素异形体。 题点2　同分异构现象　同分异构体 5.氰酸铵(NH4OCN)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 答案：C 解析：氰酸铵属于铵盐，是离子化合物，尿素是共价化合物，A、B项错误；氰酸铵与尿素的分子式均为CON2H4且结构不同，因此互为同分异构体，C项正确；同素异形体是指同种元素形成的不同单质，而氰酸铵与尿素都属于化合物，D项错误。 6.下列说法错误的是(　　) A.水与过氧化氢互为同分异构体 B.和互为同分异构体 C.同分异构体的性质有差异，是因为它们的分子结构不同 D.同分异构现象是有机化合物种类繁多的原因之一 答案：A 7.下列说法正确的是(　　) A.所有有机物都存在同分异构体 B.两种化合物组成元素相同，各元素质量分数也相同，则二者一定互为同分异构体 C.相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体 D.各组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，互为同分异构体 答案：D 解析：A项，组成和结构简单的有机物，如CH4、C2H6、CH3OH等，不存在同分异构体；B项，只能说明两种化合物的最简式相同，可能不互为同分异构体，如C2H4与C3H6；C项，只限定相对分子质量相同，则可能不互为同分异构体，如H2SO4与H3PO4、C2H6O与CH2O2等；D项，能表明化合物的分子式相同而结构不同，互为同分异构体。 8.科学家发现铂的两种化合物a和b，其结构分别为和。a和b均为平面分子，a具有抗癌作用，而b没有。则a和b互为(　　) A.同分异构体 B.同素异形体 C.同位素 D.同一种物质 答案：A 解析：a和b具有相同的分子组成，但分子结构不同，a中的2个Cl原子处于相邻位置，而b中的2个Cl原子处于相对位置，所以a和b互为同分异构体。 题点3　晶体和非晶体 9.我们熟悉的食盐、金属、刨冰、钻石、水晶等都是晶体；而同样透明的玻璃却是非晶体。下列关于晶体和非晶体的本质区别的叙述正确的是(　　) A.是否具有规则几何外形的固体 B.是否具有固定组成的物质 C.是否具有美观对称的外形 D.内部构成微粒是否在空间呈有规则的重复排列 答案：D 10.下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是(　　) A.SO2和SiO2 B.CO2和H2O C.SiC和HCl D.CCl4和KCl 答案：B 解析：A项中SO2和SiO2的化学键相同，都是共价键，但晶体类型不同，SO2晶体属于分子晶体，SiO2晶体属于共价晶体；B项中CO2和H2O的化学键都是共价键，且都属于分子晶体；C项中SiC和HCl的化学键相同，都为共价键，但晶体类型不同，SiC晶体属于共价晶体，HCl晶体属于分子晶体；D项中CCl4和KCl的化学键类型不同，CCl4为共价键，KCl为离子键，且晶体类型也不同，CCl4晶体属于分子晶体，KCl晶体属于离子晶体。 11.下列各组物质熔化或升华时，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.氯化钠和蔗糖熔化 D.碘和干冰升华 答案：D 解析：Na2O熔化克服离子键、SiO2熔化克服共价键，类型不同，故A错误；冰是分子晶体、金刚石是共价晶体，晶体类型不同，熔化时克服的作用力类型不同，故B错误；氯化钠熔化克服离子键，蔗糖熔化克服分子间作用力，类型不同，故C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，类型相同，故D正确。 12.据报道，纳米碳管是碳原子形成的大分子，其导电性是铜的1万倍；N5可用作烈性炸药。下列说法中正确的是(　　) A.金刚石与纳米碳管互为同分异构体 B.N2与N5互为同素异形体 C.非金属元素都存在同素异形体 D.碳原子半径比氮原子半径小 答案：B 解析：A项，金刚石与纳米碳管互为同素异形体；B项，N2与N5互为同素异形体；C项，碳、氮、磷、氧、硫等大多数非金属元素有同素异形体，但不能据此认为非金属元素都存在同素异形体，如卤素只能形成双原子单质分子(F2、Cl2、Br2、I2)，稀有气体只能形成单原子分子，它们没有同素异形体；D项，C、N元素同周期，原子半径：r(C)＞r(N)。 13.硫可以形成分子式为S2、S4、S6、S8的单质，其中S8的分子结构如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A.S2、S4、S6、S8互为同位素 B.S2的摩尔质量为32 g·mol－1 C.硫的单质在足量的空气中完全燃烧可生成SO3 D.1 mol S8单质中含有的S—S键个数为8NA 答案：D 解析：S2、S4、S6、S8都是由硫元素形成的单质，互为同素异形体，A错误；S2的摩尔质量为64 g·mol－1，B错误；硫的单质在空气中燃烧只能生成SO2，而不能生成SO3，C错误；由图可知，1个S8分子中含有8个S—S键，则1 mol S8单质含S—S键个数为8NA，D正确。 14.(4分)下列各组物质： K和Ca；②和； ③12C和14C；④和；⑤石墨和C60； ⑥NH4CNO和CO(NH2)2；⑦T和D； ⑧和； 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 解析：①是两种不同的元素；②⑥⑧中的两种物质都是分子式相同但结构不同的化合物，互为同分异构体；③⑦都是同种元素的不同原子，互为同位素；④⑨中两种物质分子式和结构都相同，是同一种物质；⑤中两种物质是同一种元素形成的不同单质，互为同素异形体。 15.(9分)现有几组物质的熔点(℃)数据： A组 B组 C组 D组 金刚石：＞3 550 Li：181 HF：－84 NaCl：801 硅晶体：1 410 Na：98 HCl：－114 KCl：776 硼晶体：2 300 K：64 HBr：－87 RbCl：718 二氧化硅：1 723 Rb：39 HI：－51 CsCl：645 据此回答下列问题： (1)A组属于　　晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是　　。 (2)B组晶体属于　　晶体。 (3)C组晶体属于　　晶体，晶体含有的作用力有　　。 (4)D组晶体可能具有的性质是　　(填序号)。 ①硬度小　②水溶液能导电　③固体能导电 ④熔融状态能导电 答案：(1)共价　共价键　(2)金属　(3)分子　分子间作用力、共价键　(4)②④ 解析：根据题给各组物质的熔点差异，可判断出A组物质为共价晶体，B组为金属晶体，C组为分子晶体，D组为离子晶体。 16.(8分)硫通常是一种淡黄色晶体。有橙色、无色、红棕色三种颜色的硫蒸气，它们都是硫的单质，但每个分子中硫原子的个数不同，可用Sx表示。对三种蒸气测定结果是： (1)橙色蒸气密度折算到标准状况后是11.43 g·L－1，则它的化学式是　　。 (2)红棕色蒸气的质量是相同状况下同体积空气的6.62倍，则它的化学式是　　。 (3)无色蒸气对氢气的相对密度是64，则它的化学式是　　。此事实说明硫有　　。 答案：(1)S8　(2)S6　(3)S4　多种同素异形体 解析：(1)中硫蒸气的相对分子质量为Mr＝11.43×22.4≈256，其单质的分子式为S8。(2)中硫蒸气的相对分子质量为Mr＝29×6.62≈192，其单质的分子式为S6。(3)中硫蒸气的相对分子质量为Mr＝64×2＝128，其单质的分子式为S4。综上分析，可知硫元素有多种同素异形体。 学生用书⬇第124页 学科网（北京）股份有限公司 $