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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
学习目标
1.以同素异形现象、同分异构现象为例认识物质的多样性与微观结构有关。
2.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。
3.利用结构模型，研究物质的微观结构。
内容索引
目标一　同素异形现象
目标二　同分异构现象
目标三　晶体与非晶体
新课导入
一、同素异形现象
1.基本概念
(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：
同一种元素可形成几种不同单质，这些单质之间互称为该元素的同素异形体。
C元素的同素异形体有：金刚石、石墨、C60、石墨烯
O元素的同素异形体有：O2、O3
P元素的同素异形体有：红磷、白磷
常见的同素异形体：
思 考 1
氕、氘、氚形成的氢气单质互称为同素异形体吗
不是。因为形成的H2结构相同、化学性质相同。
H2、D2、T2
一、同素异形现象
2. 常见的同素异形体
(1)碳元素的同素异形体
①金刚石：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。
一、同素异形现象
2. 常见的同素异形体
(1)碳元素的同素异形体
②石墨：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。
一、同素异形现象
2. 常见的同素异形体
(1)碳元素的同素异形体
③足球烯(C60)：由60个碳原子形成的封闭笼状分子，形似足球，人们又称它为“足球烯”。
④石墨烯：由碳原子构成的二维层状的碳材料。具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、能源、生物医学和药物传递等方面具有广泛的应用前景。
差异分析：碳原子的成键方式和排列方式均不同。
一、同素异形现象
2. 常见的同素异形体
(2)由氧元素形成的单质氧气与臭氧，由磷元素形成的单质白磷与红磷，均是同素异形体。
思 考 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
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。
应用体验
1.判断正误
(1)同种元素，可以形成形态和性质不同的单质
(2)同素异形体之所以性质不同，是因为它们的内部结构不同
(3)红磷和白磷在氧气中燃烧都生成五氧化二磷，所以它们是同一种物质
(4)O2和O3互为同素异形体，3O2 2O3属于化学变化
(5)12C、14C与C60互为同素异形体
(6)同素异形体的物理性质、化学性质均相同
×
√
√
√
×
×
应用体验
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
√
二、同分异构现象
分子式相同
1. 同分异构现象
(1) 概念
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。
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。
(2) 存在：在有机物中普遍存在，是有机化合物种类
繁多的原因之一。
二、同分异构现象
2. 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)

沸点(不同)
CH3CH2CH2CH3(无支链)
-0.5 ℃
-11.7 ℃
二、同分异构现象
2. 两组同分异构体的比较
(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)
沸点(不同)
CH3CH2OH
CH3OCH3
78 ℃
-23 ℃
思 考
分子式为C5H12的烷烃，存在如下三种同分异构体：
不一定。如CO和N2的相对分子质量都为28。
(1)互为同分异构体的物质相对分子质量一定相同，相对分子质量相同的物质其分子式一定相同吗？
思 考
分子式为C5H12的烷烃，存在如下三种同分异构体：
(2)互为同分异构体的物质是否是化合物？
互为同分异构体的物质只能是化合物。
应用体验
1.碳原子成键的多样性、同分异构现象等是有机化合物种类繁多的原因。乙醇和二甲醚的结构式如图所示。下列关于上述两种物质的说法正确的是
乙醇　　　　　 　二甲醚
A.分子式不同
B.各1 mol分子中共用电子对数目不同
C.各1 mol分子中碳氧键(C—O)数目相同
D.因分子结构不同导致性质有差异
√
应用体验
2.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
√
归纳总结
同位素、同素异形体和同分异构体的比较
同位素 同素异形体 同分异构体
定义
相同点
不同点
研究对象
实例
相同质子数和不同的中子数的核素互称同位素
由同种元素形成的不同单质叫作这种元素的同素异形体
分子式相同,但结构不同的化合物互称为同分异构体
质子数相同,皆为原子
元素种类相同,皆为单质
分子式相同,皆为化合物
中子数不同,原子种类不同
原子个数不同,或原子结合方式不同
分子内原子的连接方式不同
原子
单质
化合物
12C、13C、14C;1H、
2H、3H等
金刚石、石墨、C60;红磷、白磷;O2、O3等
正丁烷、异丁烷等
三、晶体与非晶体
特征：具有规则的几何外形和固定的熔点
形成原因：构成晶体的微粒在空间呈有规则的重复排列
常见分类：离子晶体、分子晶体、共价晶体、金属晶体
1. 晶体与非晶体
常见固态物质
晶体
特征：没有固定的熔点，一般不具备规则的几何外形
形成原因：内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态
常见实例：石蜡、玻璃、橡胶、松香、沥青等
非晶体
三、晶体与非晶体
2. 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 —
微粒间的相互作用 —
性质 熔点
导电性
典型实例
阴、阳离子
分子
原子
离子键
分子间作用力
共价键
较高
低
高
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)
差距大
导电
NaCl、CaCO3
干冰、C60
金刚石、SiO2
K、Mg、Cu
思 考 2
思 考 1
二氧化碳、二氧化硅都是ⅣA族元素的氧化物,但二者的物理性质相差较大,你知道是什么原因吗 试比较二者熔点的高低。
CO2属于分子晶体而SiO2属于共价晶体，故二者物理性质差别较大。
SiO2的熔点高于CO2。
离子晶体中的作用力最多可能有几种
两种。离子晶体一定含离子键，可能含共价键，如NaCl只含离子键；
如NaOH、Na2O2含离子键、共价键。
三、晶体与非晶体
3. 液晶
一种介于晶体和液体之间的中间态物质，兼有液体和晶体的部分性质，表现出一些独特的性质。液晶广泛应用于数码显示、电光学快门、图像显示等方面。
判断正误
(1)分子晶体中分子间作用力越大，构成晶体的分子越稳定
(2)金刚石和冰均为共价晶体
(3)冰是分子晶体，水分子之间的作用力有氢键
(4)氯化钠熔化时，离子键被破坏
×
√
×
√
本节内容结束

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