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2019-2020年高中化學(xué)《從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性》教案9 蘇教版必修2 【教學(xué)目標(biāo)】 1、從同素異形現(xiàn)象認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性 2、從金剛石、石墨、足球烯等碳的同素異形體為例，認(rèn)識(shí)由于微觀結(jié)構(gòu)不同而導(dǎo)致的同素異形現(xiàn)象 【教材處理】 1、以生活中熟悉的兩種碳的同素異形體——金剛石和石墨性質(zhì)的“異”、“同”點(diǎn)為切入點(diǎn)，從“同素”和“異形”兩個(gè)角度幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)同素異形現(xiàn)象和同素異形體。幫助學(xué)生從微觀結(jié)構(gòu)角度認(rèn)識(shí)兩種晶體中碳元素原子間的結(jié)合方式，作用力和空間排列方式的不同，認(rèn)識(shí)它們性質(zhì)不同的原因。同時(shí)，通過介紹現(xiàn)代科學(xué)研究中的熱點(diǎn)：C60和碳納米管等知識(shí)來拓展學(xué)生的視野，增長學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)。 2、運(yùn)用電腦圖片，向?qū)W生展示“足球烯”、“納米碳管”等碳的不同單質(zhì)。 3、用三維空間結(jié)構(gòu)模型，學(xué)習(xí)金剛石、石墨的結(jié)構(gòu)知識(shí)。 【教學(xué)重點(diǎn)】 以金剛石、石墨為例認(rèn)識(shí)由于微觀結(jié)構(gòu)的不同從而導(dǎo)致的同素異形現(xiàn)象 【教學(xué)難點(diǎn)】 金剛石、石墨、和納米管道的結(jié)構(gòu) 【教學(xué)過程】 【引入】人類已發(fā)現(xiàn)的元素僅百余種，可它們卻能形成數(shù)千萬種不同的物質(zhì)。這是什么原因呢？ 【思考】金剛石和石墨都是C單質(zhì)，為什么它們的物理性質(zhì)卻有很大的區(qū)別？ 【展示】金剛石與石墨的圖片和視頻資料，讓同學(xué)們從視覺上感受差異性。 【歸納】 同素異形體 定義： 。 強(qiáng)調(diào)： 實(shí)例： 。 【講述】 構(gòu)成金剛石的微粒是C原子，C原子以共價(jià)鍵相連，結(jié)合成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，金剛石的基本結(jié)構(gòu)單元是正四面體； 構(gòu)成石墨的微粒是C原子，C原子以共價(jià)鍵相連，在石墨的每一層，每個(gè)C原子與周圍3個(gè)C原子以共價(jià)鍵相連，排列成平面六邊行，無數(shù)平面六邊行形成平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，石墨的不同層之間存在分子間作用力。 【列表比較】 物理性質(zhì) 金剛石 石墨 硬度 熔沸點(diǎn) 導(dǎo)電性 【思考】 為什么金剛石和石墨在硬度和導(dǎo)電性有差異？ 【介紹】 明星分子“足球烯” 【思考】 足球烯結(jié)構(gòu)和金剛石、始末、納米管道有何不同 1、 。 2、 。 3、 。 【設(shè)問】 Na和Na+是同素異形體嗎？ 【講述】 除了C元素有同素異形體外，O、S、P元素也有同素異形現(xiàn)象 O3 O2 色、味、態(tài) 溶解度 熔點(diǎn) 沸點(diǎn) 相互轉(zhuǎn)化 白磷 紅磷 狀態(tài) 顏色 毒性 溶解性 著火點(diǎn) 相互轉(zhuǎn)化 【小結(jié)】 【板書設(shè)計(jì)】 一、同素異形現(xiàn)象 1.同素異形體： 2.強(qiáng)調(diào)：①同種元素 ②不同結(jié)構(gòu)（性質(zhì)不同）③可以相互轉(zhuǎn)化 3.實(shí)例： ①金剛石與石墨 ②氧氣與臭氧 ③紅磷與白磷 【課后練習(xí)】 1、下列各組中互為同位素的是( )，互為同素異形體的是( ) A.O2和O3 B.H和H C.H2O和H2O2 D.O2－和O 2、最近醫(yī)學(xué)界通過用放射性14C標(biāo)記C60，發(fā)現(xiàn)一種C60的羧酸衍生物在特定條件下可通過斷裂DNA殺死細(xì)胞，從而抑制艾滋?。ˋIDS），則有關(guān)14C的敘述正確的是 ( ) （A）與C60中普通碳原子的化學(xué)性質(zhì)不同 （B）與14N含的中子數(shù)相同 （C）是C60的同素異形體 （D）與12C互為同位素 3、1995年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予致力于研究臭氧層被破壞問題的三位環(huán)境科學(xué)家。大氣中的臭氧層可濾除大量的紫外光，保護(hù)地球上的生物。氟利昂可在光的作用下分解，產(chǎn)生Cl原子，Cl 原子會(huì)對(duì)臭氧層產(chǎn)生長久的破壞作用。有關(guān)反應(yīng)為 。 根據(jù)以上敘述，回答1~2小題： ①在上述臭氧變成氧氣的反應(yīng)過程中，Cl 是 ； ②O2和O3是 。 【第二課時(shí) 同分異構(gòu)現(xiàn)象】 【課題二】同分異構(gòu)現(xiàn)象 【教學(xué)目標(biāo)】 1、以同分異構(gòu)現(xiàn)象為例，認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性與微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)系。 2、以正丁烷和異丁烷、乙醇和二甲醚為例，認(rèn)識(shí)有機(jī)物的同分異構(gòu)現(xiàn)象 3、運(yùn)用活動(dòng)與探究方法，學(xué)習(xí)正丁烷和異丁烷的同分異構(gòu)現(xiàn)象 【教材處理】 1、運(yùn)用活動(dòng)與探究方法，學(xué)習(xí)正丁烷和異丁烷的同分異構(gòu)現(xiàn)象 2、運(yùn)用三維空間結(jié)構(gòu)模型，學(xué)習(xí)正丁烷和異丁烷、乙醇和二甲醚的結(jié)構(gòu)知識(shí) 3、利用碳的成鍵特點(diǎn)與成鍵方式的知識(shí)，理解組成相同的分子由于原子間的成鍵方式、排列順序不同可以形成不同的物質(zhì)。 4、讓學(xué)生自己嘗試連接丁烷的分子結(jié)構(gòu)球棍模型，體驗(yàn)和感知同分異構(gòu)現(xiàn)象。 【情感、態(tài)度和價(jià)值觀】 認(rèn)識(shí)“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)”這一觀點(diǎn)。學(xué)生依照碳原子成鍵的可能方式動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，探究原子的不同連接方式和連接順序，觀察原子在分子中的空間位置，將會(huì)對(duì)分子的空間結(jié)構(gòu)、同分異構(gòu)現(xiàn)象和同分異構(gòu)體產(chǎn)生深刻的印象。 【教學(xué)重點(diǎn)】以正丁烷和異丁烷、乙醇和二甲醚為例，認(rèn)識(shí)由于微觀結(jié)構(gòu)不同而導(dǎo)致的同分異構(gòu)現(xiàn)象 【教學(xué)難點(diǎn)】各種同分異構(gòu)現(xiàn)象 【教學(xué)過程】 【復(fù)習(xí)回顧】 1．同素異形體的定義： 。 2．常見的同素異形體有 、 、 。 【知識(shí)梳理】 依據(jù)碳原子和氫原子的價(jià)鍵規(guī)律，請(qǐng)你思考一下你可以拼成幾種分子式符合C4H10的結(jié)構(gòu)？請(qǐng)用結(jié)構(gòu)式表達(dá)出來。（可不填滿也可再加） ⑴ ⑵ ⑶ …… 【課堂活動(dòng)】P20制作分子結(jié)構(gòu)模型 【歸納總結(jié)】 1．同分異構(gòu)現(xiàn)象： 。 2．同分異構(gòu)體： 。 說明1：概念中的“結(jié)構(gòu)”所包含的內(nèi)容主要是： ①主鏈碳數(shù)不同——碳鏈異構(gòu) ②支鏈（或官能團(tuán)）位置不同——位置異構(gòu) ③官能團(tuán)不同——類別異構(gòu)。 說明2：分子式相同，式量必相，但反之是不成立的，也就是說式量相同，并不表示分子式就一定相同。舉例說明。 說明3：分子式相同，組成元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)必相同，反之則不一定成立。舉例說明。 說明4：同分異構(gòu)體的最簡式必相同，但最簡式相同，則不一定是同分異構(gòu)體。 說明5：同分異構(gòu)體的熔沸點(diǎn)比較：支鏈越多，熔沸點(diǎn)越低。因?yàn)橹ф溤蕉?，分子就越不容易靠近，分子間距離越遠(yuǎn)，分子間作用力也就越小，熔沸點(diǎn)越低。 3．寫出你所了解的同分異構(gòu)體的名稱及結(jié)構(gòu)式： 【例題】下列說法正確的是： A． 相對(duì)分子質(zhì)量相同的物質(zhì)是同一種物質(zhì) B． 相對(duì)分子質(zhì)量相同的不同有機(jī)物一定為同分異構(gòu)體 C． 金剛石和石墨是同分異構(gòu)體 D． 分子式相同的不同種有機(jī)物，一定是同分異構(gòu)體 【小結(jié)】“三同”的比別： 概念 描述對(duì)象 相同之處 不同之處 同位素 同素異形體 同分異構(gòu)體 【課后習(xí)題】 1、對(duì)于同位素的概念，下列敘述中正確的是 （ ） A．原子序數(shù)相等，化學(xué)性質(zhì)與質(zhì)量數(shù)不同 B．原子序數(shù)相等，并有相同的化學(xué)性質(zhì)和相同的質(zhì)量數(shù) C．原子序數(shù)相等，化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同，則中子數(shù)不同 D．化學(xué)性質(zhì)相同，而質(zhì)量數(shù)與原子序數(shù)不同 2、818O、816O、O2—、O2、O3是 （ ） A．氧元素的五種不同微粒 B.五種氧元素 C.氧的五種同素異形體 D.氧的五種同位素 3、已知A、B、C、D四種短周期元素原子序數(shù)依次增大，并依C、D、 B、A順序原子半徑逐漸減小。且已知A、C同主族，B、D同主族；B、D兩原子核外電子數(shù)之和為A、C的原子核外電子數(shù)之和的兩倍；C元素與其它三種元素均能形成離子化合物。試回答下列問題。 ⑴寫出有關(guān)化學(xué)用語：①A的元素符號(hào) ； ②B的原子結(jié)構(gòu)示意圖 ； ③C、D形成的化合物的電子式 。 ⑵同時(shí)含有上述四種元素的化合物有多種，試寫出其中兩種的化學(xué)式（要求：其中有一種水溶液呈中性） 、 。 ⑶X、Y、Z、W四種常見化合物分別由上述四種元素中的三種構(gòu)成，且各自組成元素均不完全相同。X、Y、W均為離子化合物；Z為共價(jià)化合物，且極易分解。在溶液中X、Y、Z兩兩之間均可反應(yīng)，其中①Y和Z發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)可生成W；②X與過量Z發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)可生成D的單質(zhì)。試寫出上述反應(yīng)的離子方程式： 、 ⑷a、b、c、d、e五種常見共價(jià)化合物分子分別由上述四種元素中的兩種構(gòu)成，其中只有a、c、d為三原子分子，c與e分子中原子核外電子數(shù)相同，且知a、e均具有漂白性，b、c兩分子以一定比例混合共熱可得a、d兩種分子，試寫出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式： ①a+e 。 ②b+c a+d 。 【第二課時(shí) 不同類型的晶體】 【教學(xué)目標(biāo)】 1、以不同類型的晶體為例，認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性與微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)系。 2、認(rèn)識(shí)不同的物質(zhì)可以形成不同的晶體，不同類型的晶體的結(jié)構(gòu)、構(gòu)成微粒、物質(zhì)性質(zhì)不盡相同各有特點(diǎn)。 3、認(rèn)識(shí)原子晶體、離子晶體、分子晶體的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì) 【教材處理】 1、運(yùn)用電腦圖片，向?qū)W生展示一些常見的晶體。 2、運(yùn)用三維空間結(jié)構(gòu)模型，向?qū)W生展示一些晶體的微觀結(jié)構(gòu)。 3、運(yùn)用列表對(duì)比的方法，比較不同類型晶體的結(jié)構(gòu)、構(gòu)成微粒、物理性質(zhì)等內(nèi)容。 【情感、態(tài)度與價(jià)值觀】 理解“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)”這一觀點(diǎn)。培養(yǎng)學(xué)生自覺的在事物的實(shí)質(zhì)和現(xiàn)象之間建立聯(lián)系，訓(xùn)練透過現(xiàn)象看本質(zhì)的思維方式，培養(yǎng)高品質(zhì)的思維能力。 【教學(xué)重點(diǎn)】相關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)、構(gòu)成微粒與物理性質(zhì) 【教學(xué)難點(diǎn)】相關(guān)晶體的結(jié)構(gòu) 【教學(xué)過程】 【知識(shí)回顧】 1．離子鍵、共價(jià)鍵、分子間作用力、氫鍵的定義 2．晶體的定義： 。 【知識(shí)梳理】 1．自然界中的固態(tài)物質(zhì)分為 和 ； 晶體具有規(guī)則的幾何外形的原因是________________________________ _。 2．構(gòu)成晶體的微粒有 。 【板書】 一．離子晶體 1）定義： 。 2）在NaCl晶體中 ① 每個(gè)Na+離子周圍同時(shí)吸引著 個(gè)Cl-離子，每個(gè)Cl-離子周圍同時(shí)吸引著 個(gè)Na+離子； ② 晶體中陰陽離子數(shù)目之比是 ； ③ 在NaCl晶體中是否有NaCl分子存在？ ； 3）注意：一個(gè)晶胞中離子的四種位置 ①、晶胞里的離子 ②、晶胞面上的離子 ③、晶胞棱上的離子 ④、晶胞頂點(diǎn)上的離子 4）離子晶體的物理性質(zhì) ①一般說來，離子晶體硬度 ，密度 ，有較 的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)；（為什么？） ②離子晶體的導(dǎo)電 。 二．分子晶體 1）定義： 的晶體叫做分子晶體。 ①舉例：______________________ __。 　　②判斷的方法：看晶體的構(gòu)成微粒是否是分子。 2）物理性質(zhì) ①分子晶體具有較 的熔沸點(diǎn)和較 的硬度，如CO的熔點(diǎn)為—199℃，沸點(diǎn)為—191.5℃。（ 為什么？） ②分子晶體 導(dǎo)電性。 3）常見的分子晶體 鹵素、氧氣、氫氣等多數(shù)非金屬單質(zhì)、稀有氣體、非金屬氫化物、多數(shù)非金屬氧化物、含氧酸、大多數(shù)有機(jī)物 4）二氧化碳的分子結(jié)構(gòu) 在二氧化碳的晶體中，每個(gè)二氧化碳的周圍有 個(gè)二氧化碳分子 三．原子晶體 1、 定義： 。 2、 構(gòu)成微粒 。 作用力 。 3、原子晶體物理性質(zhì)的特點(diǎn)： A. 熔、沸點(diǎn) B. 硬度 C. 溶解性 4、二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)： 在SiO2晶體中，每個(gè)Si原子和 個(gè)O原子形成 個(gè)共價(jià)鍵，每個(gè)Si原子周圍結(jié)合 個(gè)O原子；同時(shí)，每個(gè)O原子周圍和 個(gè)Si原子相結(jié)合成鍵。 【回顧】金剛石、石墨的晶體結(jié)構(gòu) 四．金屬晶體及其特點(diǎn) 【小結(jié)】 三種晶體的比較 晶體類型 微粒 作用力 熔沸點(diǎn) 事例 離子晶體 分子晶體 原子晶體 【課后練習(xí)】 1、下列物質(zhì)屬于分子晶體的是 （ ） A．熔點(diǎn)是1070℃，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電 B．熔點(diǎn)是10.31℃，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電 C．能溶于CS2，熔點(diǎn)是112.8℃，沸點(diǎn)是444.6℃ D．熔點(diǎn)是97.80℃，質(zhì)軟、導(dǎo)電，密度是0.97g/cm3 2、下列晶體中不屬于原子晶體的是 （ ） A．干冰 B.金剛石 C.水晶 D.晶體硅 3、下列各組物質(zhì)的晶體中化學(xué)鍵類型相同，晶體類型也相同的是 （ ） A. SO2和SiO2 B. CO2和H2O C. NaCl和HCl D. NaOH和Na2O2 4、設(shè)NaCl的摩爾質(zhì)量為M克/摩，食鹽晶體的密度為ρ克/厘米3，阿佛加德落常數(shù)為NA。則食鹽晶體中兩個(gè)距離最近的鈉離子中心間的距離為 厘米。（寫出計(jì)算過程） 5．下表中給出幾種氯化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn) NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 熔點(diǎn)（℃） 801 714 190 —70 沸點(diǎn)（℃） 1413 1412 180 57．57 有關(guān)表中所列四種氯化物的性質(zhì)，有以下敘述： ①氯化鋁在加熱時(shí)能升華，②四氯化硅在晶態(tài)時(shí)屬于分子晶體，③氯化鈉晶體中微粒間以分子間作用力結(jié)合，④氯化鋁晶體是典型的離子晶體，其中與表中數(shù)據(jù)一致的是：（依據(jù)晶體的性質(zhì)和題給數(shù)據(jù)來分析） A．只有①② B．②③ C．①②③ D．②④ 【教學(xué)參考資料】 1.碳的同素異形體 （1）碳的同素異形體有金剛石、石墨和碳60等富勒烯，它們的不同性質(zhì)是由微觀結(jié)構(gòu)的不同所決定的。 外觀 密度（g/cm3） 熔點(diǎn)（K） 沸點(diǎn)（K） 莫氏硬度 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性 燃燒熱（kJ/mol） 化學(xué)活潑性 金剛石 無色 透明 3．51 >3823 5100 10 不導(dǎo)電 395．40 不活潑 石墨 灰黑色不透明 2．25 3925 5100 1 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好 393．50 比金剛石稍活潑 金剛石呈正四面體空間網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，碳原子之間形成共價(jià)鍵。當(dāng)切割或熔化時(shí)，需要克服碳原子之間的共價(jià)鍵，金剛石是自然界已經(jīng)知道的物質(zhì)中硬度最大的材料，它的熔點(diǎn)高。上等無暇的金剛石晶瑩剔透，折光性好，光彩奪目，是人們喜愛的飾品，也是尖端科技不可缺少的重要材料。顆粒較小、質(zhì)量略為低劣的金剛石常用在普通工業(yè)方面，如用于制作儀器儀表軸承等精密元件、機(jī)械加工、地質(zhì)鉆探等。鉆石在磨、鋸、鉆、拋光等加工工藝中，是切割石料、金屬、陶瓷、玻璃等所不可缺少的；用金剛石鉆頭代替普通硬質(zhì)合金鉆頭，可大大提高鉆進(jìn)速度，降低成本；鑲嵌鉆石的牙鉆是牙科醫(yī)生得心應(yīng)手的工具；鑲嵌鉆石的眼科手術(shù)刀的刀口鋒利光滑，即使用1000被的顯微鏡也看不到一點(diǎn)缺陷，是摘除眼睛內(nèi)白內(nèi)障普遍使用的利器。金剛石在機(jī)械、電子、光學(xué)、傳熱、軍事、航天航空、醫(yī)學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。 石墨是片層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)碳原子排列成平面六邊形，每個(gè)碳原子以三個(gè)共價(jià)鍵與其它碳原子結(jié)合，同層中的離域電子可以在整層活動(dòng)，層間碳原子以分子間作用力（范德華力）相結(jié)合。石墨是一種灰黑色、不透明、有金屬光澤的晶體。天然石墨耐高溫，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性好，摩擦系數(shù)小。石墨被大量用來做電極、坩堝、電刷、潤滑劑、鉛筆等。具有層狀結(jié)構(gòu)的石墨在適當(dāng)條件下使某些原子或基團(tuán)插入層內(nèi)與C原子結(jié)合成石墨層間化合物。這些插入化合物的性質(zhì)基本上不改變石墨原有的層狀結(jié)構(gòu)，但片層間的距離增加，稱為膨脹石墨，它具有天然石墨不具有的可繞性，回彈性等，可作為一種新型的工程材料，在石油化工、化肥、原子能、電子等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 （2）碳60 1985年，美國德克薩斯洲羅斯大學(xué)的科學(xué)家們制造出了第三種形式的單質(zhì)碳C60， C60是由60個(gè)碳原子形成的封閉籠狀分子，形似足球，C60為黑色粉末，易溶于二硫化碳、苯等溶劑中。人們以建筑大師B.富勒的名字命名了這種形式的單質(zhì)碳，稱為富勒烯（fullarene）。這是因?yàn)楦焕赵O(shè)計(jì)了稱為球狀穹頂?shù)慕ㄖ?，而某些富勒烯的結(jié)構(gòu)正好與其十分相似。C60曾又被稱足球烯、巴基球等，它屬于球碳族，這一類物質(zhì)的分子式可以表示為Cn，n為28到540之間的整數(shù)值，有C50、C70、C84、C240等，在這些分子中，碳原子與另外三個(gè)碳原子形成兩個(gè)單鍵和一個(gè)雙鍵，它們實(shí)際上是球形共扼烯。 富勒烯分子由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，受到了廣泛的重視。人們發(fā)現(xiàn)富勒烯分子籠狀結(jié)構(gòu)具有向外開放的面，而內(nèi)部卻是空的，這就有可能將其他物質(zhì)引入到該球體內(nèi)部，這樣可以顯著地改變富勒烯分子的物理和化學(xué)性質(zhì)。例如化學(xué)家已經(jīng)嘗試著往這些中空的物質(zhì)中加進(jìn)各種各樣的金屬，使之具有超導(dǎo)性，已發(fā)現(xiàn)C60和某些堿金屬化合得到的超導(dǎo)體其臨界溫度高于近年研究過的各種超導(dǎo)體，科學(xué)家預(yù)言C540有可能實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)；也有設(shè)想將某些藥物置入C60球體空腔內(nèi)，成為緩釋型的藥物，進(jìn)入人體的各個(gè)部位。在單分子納米電子器件等方面有著廣泛的應(yīng)用前景，富勒烯已經(jīng)廣泛地影響到物理、化學(xué)、材料科學(xué)、生命及醫(yī)藥科學(xué)各領(lǐng)域。 （3）碳納米管 碳納米管可分單層及多層的碳納米管，它是由單層或多層同心軸石墨層卷曲而成的中空碳管，管直徑一般為幾個(gè)納米到幾十個(gè)納米，多層碳納米管是管壁的石墨層間距為0.34納米，與平面石墨層的間距一樣，不論是單層還是多層碳納米管，前后末端類似半圓形，結(jié)構(gòu)基本上與碳六十相似，使整個(gè)碳管成為一個(gè)封閉結(jié)構(gòu)，故納米碳管也是碳簇的成員之一。碳納米管非常微小，5萬個(gè)并排起來才有人的一根頭發(fā)絲寬，是長度和直徑之比很高的纖維。 碳納米管強(qiáng)度高具有韌性、重量輕、比表面積大，性能穩(wěn)定，隨管壁曲卷結(jié)構(gòu)不同而呈現(xiàn)出半導(dǎo)體或良導(dǎo)體的特異導(dǎo)電性，場發(fā)射性能優(yōu)良。自1991年單層碳納米管的發(fā)現(xiàn)和宏觀量的合成成功以來，由于具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，碳納米管在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用已引起了各國科學(xué)家的普遍關(guān)注，已成為富勒烯和納米科技領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 利用碳納米管可以制成高強(qiáng)度碳纖維材料和復(fù)合材料，如其強(qiáng)度為鋼的100倍，重量則只有鋼的1/6，被科學(xué)家稱為未來的“超級(jí)纖維”；在航天事業(yè)中，利用碳納米管制造人造衛(wèi)星的拖繩，不僅可以為衛(wèi)星供電，還可以耐受很高的溫度而不會(huì)燒毀；用金屬灌滿碳納米管，然后把碳層腐蝕掉，還可以得到導(dǎo)電性能非常好的納米尺度的導(dǎo)線；利用碳納米管做為鋰離子電池的正極和負(fù)極材料可以延長電池壽命，改善電池的充放電性能；利用碳納米管制成極好的發(fā)光、發(fā)熱、發(fā)射電子的準(zhǔn)點(diǎn)光源，制成平面顯示器等，使壁掛電視成為可能；在電子工業(yè)上、用碳納米管生產(chǎn)的晶體管，體積只有半導(dǎo)體的1/10，用碳基分子電子裝置取代電腦芯片，將引發(fā)計(jì)算機(jī)的新的革命；碳納米管可以在較低的氣壓下存儲(chǔ)大量的氫元素，利用這種方法制成的燃料不但安全性能高，而且是一種清潔能源，在汽車工業(yè)將會(huì)有廣闊的發(fā)展前景；碳納米管還可作為催化劑載體和膜材料。 2.磷的同素異形體 磷有多種的同素異形體，其中主要有白磷、紅磷、黑磷等。 固體白磷（P4）是白色的，遇光逐漸變成黃色，它難溶于水，易溶于二硫化碳。白磷有毒，誤食0.1g就能致死。白磷呈正四面體結(jié)構(gòu)。白磷性質(zhì)較活潑。它和空氣或潮氣接觸時(shí)發(fā)生緩慢氧化反應(yīng)，部分能量以光的形式放出，這便是白磷在暗處發(fā)光的原因，叫做磷光現(xiàn)象。白磷的著火點(diǎn)為313K，在空氣中容易自燃。白磷要保存在水中。利用白磷的易燃性和生成物五氧化二磷能形成煙霧的特性，可制燃燒彈和煙霧彈。在工業(yè)上，白磷主要用在制造高純度的磷酸、磷酸鹽、農(nóng)藥、信號(hào)彈等的制造。 紅磷是一種暗紅色粉末，它難溶于水和二硫化碳，沒有毒性。紅磷的結(jié)構(gòu)可能為P4正四面體的一個(gè)P—P鍵斷裂后形成的長鏈狀。紅磷的化學(xué)性質(zhì)比白磷穩(wěn)定得多。紅磷要加熱到513K才燃燒，生成物也是五氧化二磷。紅磷用于火柴生產(chǎn)，火柴盒側(cè)面所涂的物質(zhì)就是紅磷與三硫化二銻等的化合物。 黑磷具有石墨狀片層結(jié)構(gòu)，有導(dǎo)電性，有“金屬磷”之稱。黑磷化學(xué)性質(zhì)最穩(wěn)定。 將白磷隔絕空氣加熱到在533K，就會(huì)轉(zhuǎn)化為紅磷，紅磷加熱到689K時(shí)升華，它的蒸氣冷卻后凝華為白磷。 白磷和紅磷的相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)：取一支長約30厘米、直徑約1厘米的玻璃管，一端用橡皮塞塞緊。在玻璃管里放入兩粒黃豆大小的干燥紅磷，用細(xì)玻璃棒把它推到玻璃管的中部。把玻璃管平夾在鐵架臺(tái)上，在盛紅磷的部分微微加熱。開始時(shí)紅磷會(huì)著火燃燒，有白煙產(chǎn)生。但因玻璃管的一端已被塞住，空氣不能流通，火焰就熄滅了。不久在紅磷兩旁玻璃管的內(nèi)壁上各有一薄層白磷出現(xiàn)。把這支玻璃管取下，放在開有一個(gè)小孔的紙盒里。在暗處通過小孔觀察，可以看到白磷在發(fā)光，不久即熄滅。拔掉一端的塞子，輕輕搖動(dòng)玻璃管使空氣流通，白磷又重行發(fā)光。 3.硫的同素異形體 硫有幾種同素異形體，最常見的是晶狀的斜方硫和單斜硫。斜方硫在369K以下穩(wěn)定，單斜硫在369K以上穩(wěn)定。將單質(zhì)硫加熱到369K，斜方硫不經(jīng)熔化直接變成單斜硫。當(dāng)它冷卻時(shí)，發(fā)生相反的變化。若把加熱到503K的熔融態(tài)的硫急速傾入冷水中，糾纏在一起的長鏈被固定下來，它就會(huì)快速冷卻形成一種軟橡膠狀、可以拉伸的彈性硫，經(jīng)放置后彈性硫會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫盍颉? 4.臭氧 (1)臭氧的化學(xué)性質(zhì) 臭氧是氧的同素異性體，為無色氣體，有特殊臭味。臭氧在常溫下分解緩慢，在高溫下分解迅速，形成氧氣。Ag、Hg等在空氣或氧氣中不易被氧化的金屬，可以與臭氧反應(yīng)。臭氧在大氣污染中有著重要的意義，在紫外線的作用下，臭氧與烴類和氮氧化物的光化學(xué)反應(yīng)，形成具有強(qiáng)烈刺激作用的有機(jī)化合物稱為光化學(xué)煙霧。臭氧在水中的溶解度比較高，是一種廣普高效消毒劑。 (2)臭氧對(duì)人體的危害 臭氧具有強(qiáng)烈的刺激性，對(duì)人體有一定的危害。它主要是刺激和損害深部呼吸道，并可損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，對(duì)眼睛有輕度的刺激作用。當(dāng)大氣中臭氧濃度為0.1mg/m3時(shí)，可引起鼻和喉頭粘膜的刺激；濃度在0.1-0.2mg/m3時(shí)，引起哮喘發(fā)作，導(dǎo)致上呼吸道疾病惡化，同時(shí)刺激眼睛，使視覺敏感度和視力降低。臭氧濃度在2mg/m3以上可引起頭痛、胸痛、思維能力下降，嚴(yán)懲時(shí)可導(dǎo)致肺氣腫和肺水腫。此外，臭氧還能阻礙血液輸氧功能，造成組織缺氧；使甲狀腺功能受損、骨骼鈣化，還可引起潛在性的全身影響，如誘發(fā)淋巴細(xì)胞染色體畸變，損害某些酶的活性和產(chǎn)生溶血反應(yīng)。 (3)室內(nèi)空氣中臭氧的來源 臭氧主要來自室外的光化學(xué)煙霧。此外，室內(nèi)的電視機(jī)、復(fù)印機(jī)、激光印刷機(jī)、負(fù)離子發(fā)生器、紫外燈、電子消毒柜等在使用過程中也都能產(chǎn)生臭氧。室內(nèi)的臭氧可以氧化空氣中的其他化合物而自身還原成氧氣；還可被室內(nèi)多種物體所吸附而衰減，如橡膠制品、紡織品、塑料制品等。臭氧是室內(nèi)空氣中最常見的一種氧化型污染物。 三． 室內(nèi)空氣中臭氧濃度的限值 我國公共場所衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定臭氧濃度不得大于0.1mg/m3。我國室內(nèi)空氣中臭氧衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，1H平均最高容許濃度為0.1mg/m3。（GB/T18202-xx） 5.固體的晶態(tài)和非晶態(tài) 晶態(tài)的固體稱為晶體，非晶態(tài)的固體稱為非晶體。 晶體是經(jīng)過結(jié)晶過程而形成的具有規(guī)則的幾何外形的固體。晶體中的內(nèi)部構(gòu)成微粒都在空間呈有規(guī)則的三維重復(fù)排列而組成一定型式的晶格。這種排列稱為晶體結(jié)構(gòu)。晶體點(diǎn)陣是晶體粒子所在位置的點(diǎn)在空間的排列，相應(yīng)地在外形上表現(xiàn)為一定形狀的幾何多面體，晶體具有固定的熔點(diǎn)，不同的晶體有不同的熔點(diǎn)，且在熔化過程中溫度保持不變。晶體還具有各向異性，即在各個(gè)不同的方向上具有不同的物理性質(zhì)，如力學(xué)性質(zhì)（硬度、彈性模量等等）、熱學(xué)性質(zhì)（熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)等等）、電學(xué)性質(zhì)（介電常數(shù)、電阻率等等）光學(xué)性質(zhì)（吸收系數(shù)、折射率等等）。例如，外力作用在石墨上，垂直與石墨片層的方向很容易裂開，但在片層上裂開則非易事。在云母片上涂層薄石蠟，用燒熱的鋼針觸云母片，便會(huì)以接觸點(diǎn)為中心，逐漸化成橢圓形，說明云母在不同方向上導(dǎo)熱系數(shù)不同。 晶體共同的性質(zhì) 各向異性： 晶體種不同的方向上具有不同的物理性質(zhì)。 固定熔點(diǎn)： 晶體具有周期性結(jié)構(gòu)，熔化時(shí)，各部分需要同樣的溫度。 規(guī)則外形： 理想環(huán)境中生長的晶體應(yīng)為凸多邊形。 對(duì) 稱 性： 晶體的理想外形和晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具有特定的對(duì)稱性。 單晶體簡稱“單晶”。單個(gè)晶體構(gòu)成的物體。在單晶體中所有晶胞均呈相同的位向。單晶體具有各向異性。自然界存在的單晶，如金剛石的晶體等。亦可由人工將多晶體拉制成單晶體，如電子器件中所用的鍺及硅的單晶體。摻有特定微量雜質(zhì)的單晶硅，可制成大功率晶體管、整流器及太陽能電池等。 多晶體由許多晶體（稱為晶料）構(gòu)成的物體，稱多晶體。一塊晶體是由許多小的晶粒聚合起來組成的。每一晶粒又由許多原子構(gòu)成。原子在每一晶粒中作有規(guī)則的整齊排列，各個(gè)晶粒中原子的排列方式都是相同的。但是在一塊晶體中，各個(gè)晶粒的取向彼此不同，晶粒與晶粒之間并沒有按照一定的規(guī)則排列。盡管每個(gè)晶粒內(nèi)部原子排列很整齊，但由于一塊晶體內(nèi)部各個(gè)晶粒的排列不規(guī)則，總的來看是雜亂無章的，這樣的多晶體不能用來制造晶體管。 非晶體是指組成它的原子或離子不是作有規(guī)律排列的固態(tài)物質(zhì)。由于內(nèi)部構(gòu)成微粒的不規(guī)則排列，非晶體的外觀不具有規(guī)則外形。如玻璃、松脂、瀝青、橡膠、塑料、人造絲等都是非晶體。非晶體沒有固定的熔點(diǎn)，隨著溫度升高，物質(zhì)首先變軟，然后由稠逐漸變稀，成為流體。具有一定的熔點(diǎn)是一切晶體的宏觀特性，也是晶體和非晶體的主要區(qū)別。非晶體具有各向同性。例如，若在玻璃上涂一薄層石蠟，用燒熱的鋼針觸及背面，則以觸點(diǎn)為中心，將見到熔化的石蠟成圓形。這說明導(dǎo)熱系數(shù)相同。 6. 同質(zhì)多晶現(xiàn)象和類質(zhì)同晶現(xiàn)象 同質(zhì)多晶現(xiàn)象 組成相同的物質(zhì),可以有不同是晶型，稱為同質(zhì)多晶現(xiàn)象。如氯化銫(CsCl)晶體,常溫下結(jié)構(gòu)類似于鎢晶體型,但在高溫下,卻可以轉(zhuǎn)變成類似于氯化鈉型。將硫加熱熔化，從室溫到95.50C時(shí),硫（S8）從正交硫結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡绷蚪Y(jié)構(gòu)。 類質(zhì)同晶現(xiàn)象 有一些組成不同,但化學(xué)性質(zhì)類似的物質(zhì)能夠生成外形完全相同的晶體,稱為類質(zhì)同晶現(xiàn)象,例如,明礬 【KAl(SO4)212H2O】和鉻礬【KCr(SO4)212H2O】都形成八面體結(jié)晶，存在于同一溶液中的這類物質(zhì)能同結(jié)晶出來，生成完整均勻的混晶。這種現(xiàn)象能夠解釋元素在地殼中一定范圍內(nèi)的伴生現(xiàn)象。對(duì)礦物的開采具有指導(dǎo)價(jià)值。 7.晶體類型和物質(zhì)的物理性質(zhì) 常見的晶體可分離子晶體、分子晶體、原子晶體和金屬晶體等四類。四類晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性質(zhì)特征歸納如下表。 晶體類型 離子晶體 原子晶體 分子晶體 金屬晶體 實(shí) 例 氯化鈉、硫酸銅、氫氧化鈉 金剛石、二氧化硅 冰、干冰、甲烷 鈉、鎢、銅、汞 內(nèi)部構(gòu)成微粒 陰、陽離子 原子 分子 原子、陽離子、自由電子 微粒間作用力 離子鍵 共價(jià)鍵 分子間作用力 金屬鍵 某些物理性質(zhì) 熔、沸點(diǎn) 高 很高 低 差別很大 硬度 硬 很硬 軟 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性 熔融態(tài)及其水溶液導(dǎo)電 非導(dǎo)體 不導(dǎo)電 是電和熱的良導(dǎo)體 溶解性 易溶于水 不溶于水 能溶 不溶于水 化學(xué)2專題一練習(xí)題 一、選擇題（每小題只有一個(gè)正確選項(xiàng)） 1、X元素的陽離子和Y元素的陰離子具有與氬原子相同的電子層結(jié)構(gòu)，下列敘述正確的是 A.X的原子序數(shù)比Y的小 B.X的電子層數(shù)比Y的少 C.X的原子半徑比Y的小 D.X元素的最高正價(jià)比Y的小 2、A元素最高正價(jià)和負(fù)價(jià)絕對(duì)值之差為6，B元素次外層有8個(gè)電子，BA2在水溶液中能電離出相同電子層結(jié)構(gòu)的離子，則BA2是 A．MgCl2　　 B．MgF2　　 C．NO2　　 D．CO2 3、 X和Y兩元素的原子，在化學(xué)反應(yīng)中都容易失去兩個(gè)電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，已知X的原子半徑小于Y的原子半徑，下列說法正確的是 　A．兩種原子失去電子的能力相同　 B．兩種原子的核外具有相同的電子層數(shù) C．Y(OH)2的堿性比X(OH)2 的堿性強(qiáng)　　D．Y的金屬性比X的金屬性弱 4、 能說明A元素非金屬性比B元素非金屬性強(qiáng)的是 A．A原子得到電子的數(shù)目比B原子少 　 B．A元素的最高正價(jià)比B元素的最高正價(jià)要高　 C．氣態(tài)氫化物溶于水后的酸性：A比B更強(qiáng) D．A單質(zhì)能與B的氫化物水溶液反應(yīng)，生成B單質(zhì) 5、下列各微粒中，核外電子總數(shù)相等的是 A. N２和CO B．CO２和NO２ C.CO和CO２ D. K＋和Na＋ 6、下列電子式正確的是 　　 7、某元素R的原子最外層電子數(shù)是它的電子總數(shù)的1/3，該元素的氧化物不可能是 A．R２O B．R２O５ C．R２O３ D．RH３ 8、下列說法正確的是 　　A．原子間的相互作用，叫做化學(xué)鍵　　 　　B．兩個(gè)非金屬原子間不可能形成離子鍵 　　C．非金屬原子間不可能形成離子化合物 　　D．構(gòu)成分子的粒子中一定存在共價(jià)鍵 9、元素的化學(xué)性質(zhì)主要決定于 A主要化和價(jià) B核外電子數(shù) C原子半徑 D最外層電子數(shù) 10、下列分子中所有原子都滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)的是 A．NaCl　　　 B．PCl3 　　 　C．PCl5　　　 D．NH3 11、下列變化中，不需要破壞化學(xué)鍵的是 　　A．加熱氯化銨　　B．干冰氣化　　　C．煅燒石灰石　 D．氯化鈉溶于水 12、在第n電子層中，當(dāng)它作為原子的最外電子層時(shí)，容納電子數(shù)最多與n－１層相同，當(dāng)它作為原子的次外層時(shí)，其電子數(shù)比n＋１層最多能多10個(gè)電子，則此電子層是 A.K層 B.L層 C.M層 D.N層 13、下列敘述中正確的是 A堿性氧化物一定是金屬氧化物 B金屬氧化物一定是堿性氧化物 C酸性氧化物一定是非金屬氧化物 D非金屬氧化物一定是酸性氧化物 14、下列各組物質(zhì)的晶體中，化學(xué)鍵類型相同，晶體類型也相同的是 　　A．SO2和SiO2　　　　　B．NaCl和HCl 　C．CCl4和KCl　　D．CO2和H2O 15、在元素周期表中，主族元素自ⅢA族的硼到ⅦA族的砹連一條斜線，即為金屬和非金屬的分界線，從分界線附近可以找到 　　A．耐高溫材料　　B．新型農(nóng)藥材料　　C．半導(dǎo)體材料　　　D．新型催化劑材料 16、下列各組微粒中，核外電子層結(jié)構(gòu)相同的是 A．Mg2+、Al3+、Cl-、Ne　　 B．Na+、 F-、S2-、Ar 、　 C．Mg2+、O2-、Na+、F-　　　　 D．Na+、 Al2+ 、S2-、Ar 二、填空題 17、有A、B、C、D四種元素，它們最外層電子數(shù)依次為1、2、5、7，它們的原子序數(shù)按A、B、C、D遞增，A和B的次外層電子數(shù)是2，C和D的次外層電子數(shù)是8，試判斷： （1）A、B、C、D各為何種元素，寫出它們的元素符號(hào)：A__________，B________，C_________，D_______。 （2）氫氧化物的堿性最強(qiáng)的元素是 ，酸性最強(qiáng)的是 。 18、在水溶液中，YO3n-和S2-發(fā)生反應(yīng)的離子方程式如下：YO3n-+3 S2-+6H+=Y-+3S↓+3H2O試回答下列問題： （1）YO3n-中Y元素的化合價(jià)為 ，n值是 ； （2）Y元素原子的最外層電子數(shù)是 ； 　?。?）比較S2-與 Y-的還原性 。 19、某短周期元素R的最高價(jià)氧化物的對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式為HnROn+2，該酸與N aOH反應(yīng)時(shí)，可能得到 種酸式鹽；R的氣態(tài)氫化物的化學(xué)式為 。n （選“能”與“不能”）等于4 。 20、A元素的原子序數(shù)為13，它的最高價(jià)氧化物的水化物呈 性；當(dāng)其與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)時(shí)的現(xiàn)象是；離子方程式為 。 21、X、Y、Z三種常見的短周期元素，可形成XY2、Z2Y、XY3、Z2Y2、Z2X等化合物。已知Y的離子和Z的離子有相同的電子層結(jié)構(gòu)，X的離子比Y的離子多一個(gè)電子層，試回答： 　　(1)X2—離子的結(jié)構(gòu)示意圖：______ ____。 　　(2)由XY2的晶體為 __________晶體。 　　(3)Z2Y2的電子式為__________，其中含有__________鍵和__________鍵。 22、m、n、x、y四種短周期元素在周期表里的相對(duì)位置如圖所示，已知它們的原子序數(shù)總和為38。 n 　 　 m x 　 y (1)m與y形成的化合物電子式為 ，含__________鍵。 　　(2)x元素形成的單質(zhì)有 和 兩種，互稱____ ______ 。 　　(3)由m、n、x三種元素形成的物質(zhì)中有9個(gè)原子，結(jié)構(gòu)是分別為 __________和 _________互稱 _________。 三、計(jì)算題 23、某短周期元素X的氣態(tài)氫化物化學(xué)式為HnX。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，8.5gHnX氣體的體積是5.6L。17gHnX氣體與200ml 5mol/L的NaOH溶液恰好完全反應(yīng)。 (1)求X的相對(duì)原子質(zhì)量。 (2)確定X元素在周期表中的位置。