5.3 从微观结构看物质的多样性 教学设计 -2026-2027学年高一上学期化学苏教版必修第一册

年级

高一年级

学科

化学

教师

课题

第三单元  从微观结构看物质的多样性——同素异形现象  同分异构现象

教学

目标

宏观辨识与微观探析

通过金刚石与石墨、氧气与臭氧等实例，从微观结构角度认识物质的多样性，初步形成“结构决定性质”的宏观与微观相关联的意识。

证据推理与模型认知

通过分析碳元素多种单质的结构模型，理解同素异形现象的微观本质，掌握同素异形体的判断方法。

科学探究与创新意识

通过搭建正丁烷和异丁烷的分子结构模型，经历“提出假设—搭建模型—得出结论”的探究过程，认识同分异构现象。

科学态度与社会责任

体会微观结构研究的价值，感受化学学科对认识物质世界、创造新物质的独特贡献。

教学

重难点

1.以碳元素的几种单质为例，认识同素异形现象，掌握同素异形体的判断方法（重点）。

2.以正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚为例，认识同分异构现象，理解同分异构体的判断依据（重点）。

3.从微观结构的角度解释物质性质差异的原因，初步理解“结构决定性质”（难点）。

教学过程

教师活动

学生活动

导入新课

教师：通过前面的学习，我们已经知道组成物质的元素只有一百多种，可是由元素组成的物质却有数千万种。那么，这一百多种元素是怎样构成数千万种不同的物质的呢？请大家结合已有知识思考并交流。

学生：碳原子之间可以形成单键、双键、叁键，也可以形成链状和环状结构；同种元素可以和不同的元素形成不同的化合物，如氯化钠、氢氧化钠；同种元素之间还可以形成比例不同的化合物，如氧化钠和过氧化钠。

教师：同学们说得好。物质的种类之所以如此繁多，其奥妙都藏在物质的微观结构之中。除了前面学过的同位素，今天我们再来认识使物质世界呈现多样性的另外两种重要现象——同素异形现象和同分异构现象。

思考交流，回答问题

新课讲授  一、同素异形现象

观察图片，比较金刚石与石墨微

教师：请同学们观察金刚石和石墨的微观结构示意图（如图1），思考：二者都是由碳元素组成的单质，为什么物理性质差异这么大？

学生：金刚石中碳原子之间以共价键结合，形成空间网状结构，因而质硬；石墨中碳原子呈平面正六边形层状排列，层与层之间存在分子间作用力，因而质软、能导电。

师生归纳1：像金刚石和石墨这样，由同一种元素形成的几种性质不同的单质的现象，叫作同素异形现象；这些单质互称为该元素的同素异形体。

教师：请列举你所知道的其他同素异形体，并阅读教材完成表1。

表1  常见的碳元素同素异形体及其性质比较

教师：氧气和臭氧都是氧元素组成的单质，二者在一定条件下可以相互转化。该转化前后氧元素的化合价都是0价，没有电子转移，所以同素异形体之间的转化虽然属于化学变化，但不属于氧化还原反应。

例题1  下列各组物质中，属于同素异形体的是（　　）

A. 氧气与臭氧        B. 二氧化硫与三氧化硫

C. 16O 与 18O       D. 冰与干冰

观结构的差异

小组讨论，归纳同素异形体的概念

阅读教材，完成表1

思考并回答问题

答案  A

解析  同素异形体必须同时满足两个条件：形成单质的元素相同，且单质的种类不同。氧气与臭氧都是氧元素形成的不同单质，属于同素异形体，A正确；二氧化硫与三氧化硫都是化合物，不是单质，B错误；16O 与 18O 是质子数相同、中子数不同的两种核素（原子），不是单质，C错误；冰与干冰分别是水与二氧化碳两种不同化合物，D错误。

新课讲授  二、同分异构现象

教师：同一种元素可以形成不同的单质，那么，分子式相同的化合物是否也会表现出结构和性质上的差异呢？请同学们根据碳、氢原子形成共价键的特征，动手搭建分子式为C4H10的分子结构模型，你能搭建出几种不同的结构？

学生：两种。一种是碳原子连成直链的正丁烷，另一种是碳链上带支链的异丁烷。

教师：请观察二者的结构式（如图2），比较它们的性质差异。

学生：二者的分子式都为C4H10，但结构不同，物理性质也有差异，正丁烷的沸点比异丁烷高。

教师：再看另一个例子，分子式为C2H6O的化合物也有两种不同的结构（如图3），请比较。

动手搭建分子结构模型

观察结构式，比较性质差异

小组交流，归纳同分异构现象的概念及判断依据