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第三单元　从微观结构看物质的多样性
专题5　微观结构与物质的多样性
课程标准 核心素养目标
1.了解微观结构与物质多样性的关系。
2．依据物质微观结构的特征对物质进行分类。
3．能解释或预测某些物质具有的典型性质。 宏观辨识与微观探析：从宏观和微观相结合的角度对物质进行分类和认识物质的性质，培养学生的宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。
一、同素异形现象
1．同素异形现象和同素异形体
(1)同一种元素能够形成几种不同的单质，这种现象称为同素异形现象。
(2)同一种元素可形成不同的单质，这些单质之间互称为这种元素的__________。
同素异形体
2．常见的同素异形体
(1)碳的同素异形体
续表
个数
成键方式
(3)磷的同素异形体
物质 颜色、状态 毒性 稳定性 保存
白磷 白色蜡状固体 有剧毒 易自燃 冷水中
红磷 红棕色固体 无毒 加热或点燃可燃烧 直接存放在广口瓶中
二、同分异构现象
1．同分异构现象和同分异构体
(1)化合物具有相同的______，但具有不同____的现象，称为同分异构现象。
(2)分子式相同而结构____的化合物互称为同分异构体。
(3)同分异构现象主要表现在有机化合物中。
分子式
结构
不同
2．实例
(1)正丁烷和异丁烷
名称 正丁烷 异丁烷
分子式 C4H10
分子
结构
结构式
.
.
分子
结构 结构简式 CH3CH2CH2CH3
球棍模型
沸点 －0.5℃ －11.7 ℃
差异分析 原子的连接方式____，化学键的类型____，物质类别____
不同
相同
相同
续表
名称 乙醇 二甲醚
分子式 ______
结构式
性质 沸点 78 ℃ －23 ℃
物理性质____，化学性质____
C2H6O
不同
不同
晶体
非晶体
2．常见的几类晶体
晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
构成微粒 __________ ____ ____ 金属阳离子和自由电子
微粒间的作用力 ______ ______ ____________ 金属键
实例 氯化钠、氢氧化钾 金刚石、二氧化硅 冰、干冰 Na、Zn
阴、阳离子
原子
分子
离子键
共价键
分子间作用力
×
√
√
×
×
×
探究一 认识同素异形体与同分异构体
[问题探究]
(1)纳米泡沫碳与金刚石之间是什么关系？
提示：纳米泡沫碳和金刚石是由碳元素形成的不同单质，二者互为同素异形体。
(2)同素异形体之间的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：同素异形体之间的物理性质不同，化学性质相似。同素异形体之间的相互转化属于化学变化。
(3)怎样正确理解同分异构体？
提示：“同分”是指分子式相同，“异构”是指结构不同，“体”是指化合物。
(4)相对分子质量相等但结构不同的两种物质是否互为同分异构体？
提示：两种物质的相对分子质量相等，但分子式并不一定相同(如N2、CO、C2H4)，不一定互为同分异构体。
1．对同素异形体的理解
(1)同一种元素形成几种不同单质的现象叫作同素异形现象。
(2)同一种元素可以形成不同单质，这些单质互称为该元素的同素异形体。
(3)同一种元素的不同单质的化学性质相似，物理性质差异很大，这是由于不同单质中原子的成键方式和排列方式不同。
(4)组成元素：只含有一种元素。
(5)物质类别：互为同素异形体的物质只能是单质。
(6)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。
(7)相互转化：同素异形体之间的转化属于化学变化，因为转化过程中有化学键的断裂与形成。
(8)同素异形体之间的转化既有单质参加，又有单质生成，但由于没有涉及化合价的变化，一般认为这种转化属于非氧化还原反应。
2．四角度认识同分异构体
(1)从物质看：互为同分异构体的物质只能是化合物。它们之间的转化属于化学变化，若共存则为混合物。
(2)从分子式看：互为同分异构体的化合物，其分子式相同，相对分子质量也相同，但相对分子质量相同的化合物的分子式不一定相同，如甲酸(HCOOH)和乙醇(CH3CH2OH)的相对分子质量均为46。
(3)从结构看：互为同分异构体的化合物，空间结构不同。
(4)从性质看：互为同分异构体的化合物，物理性质不同，化学性质可能相似。
B
乙醇和二甲醚的分子式相同(均为C2H6O)，但两者的结构不同，故互为同分异构体，具有相同的相对分子质量；由球棍模型可知，在乙醇分子中存在碳碳单键、碳氧单键、氢氧键、碳氢键，而二甲醚分子中只有碳氧单键和碳氢键；由于两者的结构不同，属于不同种类的物质，故两者的化学性质必然不同。
解析：
1．据《科学》杂志报道，哈佛大学实验室对液氢样本施加大约4.95×1011 Pa压力，成功制造出了金属氢，这是一种由氢离子和自由电子组成的晶体。下列关于金属氢的推测错误的是 (　　)
A．可能具有很好的导电性
B．与氢气互为同素异形体
C．制造金属氢的过程属于化学变化
D．摩尔质量与氢气相同
D
解析：
金属氢是一种由氢离子和自由电子组成的晶体，存在自由移动的电子，能导电；金属氢与氢气均是由氢元素形成的不同单质，故互为同素异形体；在制造金属氢的过程中，有新物质生成，发生的是化学变化；金属氢是一种假定的由氢原子构成的单质形态，与氢气这种分子形态的单质不同，故其摩尔质量不同。
探究二__晶体
[问题探究]
(1)氯化钠是我们熟悉的盐，它属于哪种化合物？ 组成氯化钠的微粒是如何排列的？
提示：离子化合物。Na＋和Cl－有规则地排列。
(2)水晶的主要成分是二氧化硅，其中硅原子和氧原子是如何排列的？
提示：每个硅原子与4个氧原子结合，每个氧原子与两个硅原子结合，形成空间网状结构。
1．根据晶体结构判断晶体类型
先看构成晶体的微粒种类是离子、分子，还是原子。再看微粒间的相互作用力是离子键、分子间作用力，还是共价键。
2．物质类别与晶体类型
(1)离子化合物(强碱和大多数盐)是离子晶体。
(2)共价分子(单质或共价化合物)是分子晶体。
(3)常见的共价晶体有二氧化硅、碳化硅、金刚石、晶体硅等。
3．常见的几种晶体的比较
晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
构成微粒 阴、阳离子 原子 分子 金属阳离子和自由电子
微粒间的作用力 离子键 共价键 分子间
作用力 金属键
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 不良 不良 良好
晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
续表
晶体的物理特性 导电性 固态不导电，熔融态或溶于水能导电 一般不导电，个别是半导体 固态和熔融态都不导电 良好
硬度 较大 很大 较小 差别大
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)
续表
D
解析：
2．下列有关晶体的叙述错误的是 (　　)
A．离子晶体中一定含有离子键
B．共价晶体中只存在共价键
C．构成分子晶体的物质中不存在共价键
D．稀有气体的原子易形成分子晶体
C
解析：
B
解析：
O2和O3均是由氧元素形成的不同单质，故两者互为同素异形体；温度、压强未知，不能确定O2、O3的物质的量，也就不能确定其所含的质子数；同素异形体之间的转化属于化学变化。
A
解析：
D
解析：
D
解析：
NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 单质B
熔点/℃ 801 710 180 68 2 300
沸点/℃ 1 465 1 418 160 57 2 500
A
解析：
解析：

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