【化学】1.3-从微观结构看物质的多样性(苏教版必修2)课件2.ppt

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1、【化学】【化学】1.3-从微从微观结构看物构看物质的多的多样性性(苏教版必修教版必修2)课件件2活性炭活性炭石墨石墨钻石钻石碳的一家金刚石金刚石石墨石墨颜色状态颜色状态硬度硬度导电性导电性用途用途 石石 墨墨灰黑色不透明固体灰黑色不透明固体最软矿物之一最软矿物之一导电导电铅笔芯铅笔芯 H.B 电极、润滑剂电极、润滑剂锔锅锔碗锔大缸，担着小挑儿游四方没有金刚钻，没有金刚钻，别揽瓷器活。别揽瓷器活。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。金刚石金刚石颜色状态颜色状态硬度硬度导电性导电性用途用途无色透明晶体无色透明晶体最硬的天然物质最硬的天然物质不导电不导电装饰品装饰品切割玻璃、

2、大理石切割玻璃、大理石钻探机钻头钻探机钻头石墨石墨灰黑色不透明固体灰黑色不透明固体最软矿物之一最软矿物之一导电导电铅笔芯铅笔芯 H.B电极、润滑剂电极、润滑剂 石石 墨墨金刚石金刚石同素异形现象同素异形现象同素异形体同素异形体同一种元素同一种元素形成几种形成几种不同单质不同单质的现象。的现象。同一种元素同一种元素形成几种形成几种不同的不同的单质单质互称为该互称为该元素的同素异形体。元素的同素异形体。概括总结概括总结思考：思考：如何证明金刚石和石墨由同一种元素组成？如何证明金刚石和石墨由同一种元素组成？1772年拉瓦锡证明金刚石可燃，生成年拉瓦锡证明金刚石可燃，生成CO2，进一步测定后确定金刚石

3、是由碳组成的单质。进一步测定后确定金刚石是由碳组成的单质。1779年舍勒证明石墨可燃，也生成年舍勒证明石墨可燃，也生成CO2，进一步测定后确定石墨是由碳组成的单质。进一步测定后确定石墨是由碳组成的单质。1799年法国科学家摩尔沃将一颗金刚石转变为石墨。年法国科学家摩尔沃将一颗金刚石转变为石墨。1955年美国科学家霍尔在年美国科学家霍尔在1650，95000个个 大气压下用石墨合成了金刚石。大气压下用石墨合成了金刚石。纳米碳管的发现纳米碳管的发现 纳米碳管可分单层及多层，是由纳米碳管可分单层及多层，是由单层、多层同心轴单层、多层同心轴石墨卷曲而成的石墨卷曲而成的中中空碳管空碳管。前后末端类似半圆

4、形，使整个碳管成为一个封闭的结构，纳米碳管。前后末端类似半圆形，使整个碳管成为一个封闭的结构，纳米碳管也是碳单质的成员之一。也是碳单质的成员之一。纳米碳管强度高且有韧性，重量轻，比表面积大，性能稳定。纳米碳管强度高且有韧性，重量轻，比表面积大，性能稳定。制成碳纤制成碳纤维材料和复合材料，强度为钢的维材料和复合材料，强度为钢的100100倍，重量则只有钢的倍，重量则只有钢的1/61/6，科学家称之为，科学家称之为“超级纤维超级纤维”；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；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料是一种清洁能源清洁能源，在汽车工业上将会有广阔的

5、发展前景。，在汽车工业上将会有广阔的发展前景。拓展视野拓展视野1 1 C C6060的发现的发现 19851985年，美国得克萨斯州罗斯大学的科学家制造出了碳年，美国得克萨斯州罗斯大学的科学家制造出了碳新型单质新型单质C C6060分子分子。并在建筑设计师。并在建筑设计师富勒富勒设计球形建筑的启发下，绘制出由设计球形建筑的启发下，绘制出由2020个正个正六边形和六边形和1212个正五边形构成的个正五边形构成的“笼状笼状”分子结构，因分子结构分子结构，因分子结构形似足球，形似足球，又称为又称为“足球烯足球烯”。足球烯分子笼状结构具有向外开放的面，而内部却是空的，这就有足球烯分子笼状结构具有向外开

6、放的面，而内部却是空的，这就有可能将其他物质引入到该球体内部。例如科学家已经尝试着在这些中空可能将其他物质引入到该球体内部。例如科学家已经尝试着在这些中空的物质中加各种各样的金属，使之具有超导性。的物质中加各种各样的金属，使之具有超导性。拓展视野拓展视野2 随着研究的深入，一系列碳的随着研究的深入，一系列碳的“笼状笼状”的的富勒烯富勒烯被科学界发现被科学界发现并制得，其中有并制得，其中有C C2828、C C3232、C C5050、C C7070、C C84 84、C C240 240、C C500500等。开创了等。开创了一个全新碳一个全新碳“笼状笼状”分子应用研究新领域。分子应用研究新领

7、域。拓展视野拓展视野3性质各异性质各异结构不同结构不同C概念理解概念理解D氧气氧气 O O2 2臭氧臭氧 O O3 3物质物质化学式化学式气体颜色气体颜色气味气味氧化性氧化性臭氧臭氧O O3 3氧气氧气O O2 2无色无色无味无味强强淡蓝色淡蓝色鱼腥味鱼腥味极强极强观察与思考观察与思考 化学史话化学史话 1845 1845年瑞士化学家马里纳，对纯净的年瑞士化学家马里纳，对纯净的O O2 2进进行行放电实验放电实验，获得了一种新的气体，并把它，获得了一种新的气体，并把它叫做叫做臭氧臭氧。3O2=2O3放电放电臭氧层空洞的扩大臭氧层空洞的扩大资料卡资料卡美国宇航局提供的卫星图片美国宇航局提供的卫星

8、图片 20002000年年20062006年年观察与思考观察与思考红磷与白磷红磷与白磷元素元素100100多种多种物质物质40004000万种万种？同素异形体可以丰富物质世界元素同素异形体碳钻石、石墨、无定型碳、富勒烯磷白磷、黑磷、红磷氧O2、O3、O4、O8、硫单斜硫、斜方硫、弹性硫硒红硒、黑硒、灰硒硼结晶硼、无定型硼锗-锗、-锗同分异构体间的物理性质差异物质物质正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷熔点熔点/-138.4-159.6沸点沸点/-0.5-11.7液态密度液态密度/gcm-30.57880.557结论：结论：物理性质不同，化学性质可能相似或不同。物理性质不同，化学性质可能相似或不同。分子式分

9、子式C2H6OC2H6O球棍模型球棍模型结构式结构式名称名称沸点沸点C C2 2H H6 6O O乙醇乙醇二甲醚二甲醚78 23有机物种类繁多的原因有机物种类繁多的原因有机物中可以含一个碳原子有机物中可以含一个碳原子,也可成千上万个碳原子。也可成千上万个碳原子。碳原子之间可有单键、双键、三键，也可有环状结构。碳原子之间可有单键、双键、三键，也可有环状结构。大量存在同分异构现象。大量存在同分异构现象。比较比较同素异形体、同分异构体、同位素同素异形体、同分异构体、同位素三个概念三个概念同素异形体同素异形体同分异构体同分异构体 同位素同位素相同点相同点不同点不同点研究对象研究对象同一种元同一种元素组

10、成素组成结构不同结构不同分子式相同分子式相同分子结构分子结构不同不同质子数相同质子数相同的同种元素的同种元素中子数中子数不同不同单质单质化合物化合物原子原子O O2 2O O3 3白磷白磷红磷红磷C C4 4H H10101 11 1H H1 12 2H H1 13 3H H随堂练习随堂练习答案答案BBBC晶体的概念晶体的概念什么叫晶体什么叫晶体?晶体：晶体：具有规则几何外形的固体叫晶体。具有规则几何外形的固体叫晶体。晶体中的微粒按一定的规则排列。晶体中的微粒按一定的规则排列。阴阳离子阴阳离子分子分子原子原子阴阳离子间以离子键结合，形成阴阳离子间以离子键结合，形成离子晶体离子晶体。分子间以分子

11、间作用力（又称范德华力）结合，分子间以分子间作用力（又称范德华力）结合，形成形成 分子晶体分子晶体。原子间以共价键结合，形成原子间以共价键结合，形成原子晶体原子晶体。构成晶体的基本微粒和作用力构成晶体的基本微粒和作用力不同类型的晶体不同类型的晶体氯化钠晶体氯化钠晶体 每个每个NaNa+周围有六个周围有六个ClCl-每个每个Cl-周围有六个周围有六个Na+一、离子晶体一、离子晶体1.定义：定义：2.特点：特点：3.属于离子晶体的物质：属于离子晶体的物质：离子间通过离子键结合而成的晶体。离子间通过离子键结合而成的晶体。无单个分子存在；如：无单个分子存在；如：NaCl不表示分子式。不表示分子式。熔沸

12、点较高，硬度较大。熔沸点较高，硬度较大。水溶液或者熔融状态下均导电。水溶液或者熔融状态下均导电。强碱、部分金属氧化物、部分盐类。强碱、部分金属氧化物、部分盐类。二氧化碳晶体二氧化碳晶体二氧化碳的晶胞可以看成一个小正方体，二氧化碳的晶胞可以看成一个小正方体，二氧化碳分子位于正方体的八个顶点和二氧化碳分子位于正方体的八个顶点和六个面的中心上。六个面的中心上。二、分子晶体二、分子晶体1.定义：定义：2.特点：特点：3.形成分子晶体的物质：形成分子晶体的物质：分子间通过分子间作用力结合成的晶体。分子间通过分子间作用力结合成的晶体。有单个分子存在；化学式就是分子式。有单个分子存在；化学式就是分子式。熔沸

13、点较低，硬度较小。熔沸点较低，硬度较小。液态不导电，溶于水有的导电液态不导电，溶于水有的导电卤素、氧气、氢气等多数非金属单质、卤素、氧气、氢气等多数非金属单质、稀有气体、非金属氢化物、多数非金稀有气体、非金属氢化物、多数非金属氧化物等。属氧化物等。金刚石金刚石1.金刚石属于原子金刚石属于原子晶体，呈空间网晶体，呈空间网状结构状结构。2.金刚石晶体中碳金刚石晶体中碳碳键的键角为碳键的键角为10928。3.金刚石晶体中基本结构单元：正四面体金刚石晶体中基本结构单元：正四面体4.金刚石晶体最小的碳原子环为六元环金刚石晶体最小的碳原子环为六元环。二氧化硅晶体二氧化硅晶体1.二氧化硅属于二氧化硅属于原子

14、晶体，呈空原子晶体，呈空间网状结构间网状结构。2.二氧化硅晶体二氧化硅晶体中硅氧键的键角中硅氧键的键角为为10928。3.二氧化硅晶体中二氧化硅晶体中1个硅原子周围有个硅原子周围有4个氧个氧原子，原子，1个氧原子有个氧原子有2个硅原子；个硅原子；1个硅原子个硅原子占有占有4个硅氧键，个硅氧键，1个氧原子占有个氧原子占有2个硅氧键个硅氧键。4.二氧化硅晶体最小的原子环为十二元环，二氧化硅晶体最小的原子环为十二元环，其中有其中有6个硅原子，个硅原子，6个氧原子个氧原子。三、原子晶体三、原子晶体1.定义：定义：2.特点：特点：3.属于原子晶体的物质：属于原子晶体的物质：原子间通过共价键结合成的具有原

15、子间通过共价键结合成的具有空间网状结构空间网状结构的晶体。的晶体。同种或异种原子同种或异种原子熔沸点很高，硬度很大。熔沸点很高，硬度很大。不导电，难溶于水不导电，难溶于水金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等。金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等。四、金属晶体四、金属晶体1.定义：定义：2.物理性质：物理性质：3.属于金属晶体的物质：属于金属晶体的物质：金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体。金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体。金属键：金属阳离子和自由电子之间强烈的相互金属键：金属阳离子和自由电子之间强烈的相互 作用作用构晶微粒：金属阳离子、自由电子构晶微粒：金属阳离子、自由电子有金属光泽、

16、导电、导热、延展性有金属光泽、导电、导热、延展性金属单质或合金金属单质或合金 如：钠、钾、铜如：钠、钾、铜石墨的晶体结构石墨的结构石墨的结构石墨石墨石墨为什么很软？石墨为什么很软？石墨的熔沸点为什么很高？石墨的熔沸点为什么很高？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。共价键，故熔沸点很高。所以，石墨称为混合型晶体。所以，石墨称为混合型晶体。混合型晶体混合型晶体拓展视野拓展视野总结：四类晶体结构与

17、性质的比较总结：四类晶体结构与性质的比较离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体 原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体晶体粒子晶体粒子粒子间作用粒子间作用硬硬 度度熔点熔点溶解性溶解性导电性导电性阴、阳离子阴、阳离子分子分子原子原子金属阳离子、金属阳离子、自由电子自由电子金属键金属键离子键离子键分子间作分子间作用力用力共价键共价键较大较大较小较小很大很大一般较大，一般较大，部分小部分小较高较高较低较低很高很高有高有低有高有低多数易溶于水多数易溶于水有的溶，有的有的溶，有的不溶不溶难溶难溶难溶，有些难溶，有些可与水反应可与水反应熔化或溶于熔化或溶于水能导电水能导电不易导电不易导电不易导电不易导电 良导体良导

18、体（导电传热）（导电传热）观察与思考观察与思考4教材表教材表110列出了几种晶体的熔点、硬度。联列出了几种晶体的熔点、硬度。联 系它们所属的晶体类型，体会四类晶体的性质特系它们所属的晶体类型，体会四类晶体的性质特 点。点。答案答案通通过观过观察，我察，我们发现们发现除了金属晶体之除了金属晶体之间间的差的差 异异较较大，其他三种晶体，同一大，其他三种晶体，同一类类晶体之晶体之间间的性的性质质有有 一定的相似性，不同一定的相似性，不同类类晶体之晶体之间间的性的性质质有一定的差有一定的差 异。异。观观察熔点、硬度，我察熔点、硬度，我们们可以可以发现发现熔点、硬度由熔点、硬度由 高到低一般来高到低一般

19、来说说：原子晶体：原子晶体离子晶体离子晶体分子晶体。分子晶体。而金属晶体的熔、沸点差而金属晶体的熔、沸点差别较别较大。如大。如钨钨的熔点高达的熔点高达 3410，比原子晶体，比原子晶体SiO2的熔点的熔点还还高，而高，而Na的熔点的熔点 很低，比一些分子晶体的熔点很低，比一些分子晶体的熔点还还低。低。晶体类型的判断晶体类型的判断从组成上判断（仅限于中学范围）：从组成上判断（仅限于中学范围）：金属单质：金属晶体金属单质：金属晶体有无金属离子或有无金属离子或NH4+？(有：离子晶体有：离子晶体)是否属于是否属于“四种原子晶体四种原子晶体”？以上皆否定，则多数是分子晶体。以上皆否定，则多数是分子晶体

20、。从性质上判断：从性质上判断：熔沸点和硬度；熔沸点和硬度；由高到低一般来说：原子晶体由高到低一般来说：原子晶体离子晶体离子晶体分子晶体。分子晶体。而金属晶体的熔、沸点差别较大。而金属晶体的熔、沸点差别较大。熔融状态的导电性。熔融状态的导电性。(导电：离子晶体、金属晶体导电：离子晶体、金属晶体)下列物质所属晶体类型分类正确的是 ()原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体离子晶体离子晶体 金属晶体金属晶体A A石英石英冰冰金刚石金刚石硫酸硫酸B B生石灰生石灰固态氨固态氨食盐食盐汞汞C C石膏石膏氯化钠氯化钠明矾明矾氯化镁氯化镁D D金刚石金刚石干冰干冰芒硝芒硝铁铁1 1、下列物质所属晶体类型分类正确的

21、是、下列物质所属晶体类型分类正确的是 ()()D课堂练习题课堂练习题2.下下列列各各组组物物质质的的晶晶体体中中,化化学学键键类类型型相相同同、晶晶体体类型也相同的是类型也相同的是 （）A.SO2和和SiO2 B.CO2和和H2O C.NaCl和和HCl D.CCl4和和KCl3.下下列列物物质质的的晶晶体体中中，不不存存在在分分子子的的是是 （）A、二氧化碳、二氧化碳 B、二氧化硫、二氧化硫 C、二氧化硅、二氧化硅 D、二硫化碳、二硫化碳4、下下 列列 晶晶 体体 熔熔 化化 时时，不不 需需 要要 破破 坏坏 化化 学学 键键 的的 是是 （）A、金刚石、金刚石 B、干冰、干冰 C、食盐、食盐 D、晶体硅、晶体硅BCB5、实现下列变化时，需克服相同类型作用力的是（、实现下列变化时，需克服相同类型作用力的是（）(A)水晶和干冰的熔化水晶和干冰的熔化(B)食盐和冰醋酸熔化食盐和冰醋酸熔化 (C)液溴和液汞的气化液溴和液汞的气化 (D)纯碱和烧碱的熔化纯碱和烧碱的熔化6.在下列有关晶体的叙述中错误的是在下列有关晶体的叙述中错误的是()A.离子晶体中，一定存在离子键离子晶体中，一定存在离子键 B.原子晶体中，只存在共价键原子晶体中，只存在共价键C.金属晶体的熔沸点均很高金属晶体的熔沸点均很高 D.稀有气体的原子能形成分子晶体稀有气体的原子能形成分子晶体DC谢谢