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§1.3.1同素异形现象

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- 1 - 同素异形现象

教学设计

【设计理念】

《普通高中课程标准》指出：高中化学课程中的知识要强调关注学生已有的知识经验和将要经历的知识经验，提倡“从生活走向化学，从化学走向社会”。也就是说教师要做一个有意义建构的帮助者，充分利用学生的最近发展区，将知识点与生活实际相结合，创设合适的情境，从让学生主动发现问题、深入探索。

【教材分析】

本节内容选自苏教版普通高中化学《必修2》专题一第3单元第1节，是学生在学习过物质的宏观分类和微粒间的相互作用的基础上，联结和细分引出同素异形体这一重要概念。同素异形现象是物质分类概念中比较浅显易懂的部分，因此被安排在本单元的第一节；另一方面，在本节中形成的学习模式是接下来学习同分异构现象的重要基础，而同分异构现象则是有机化学中一个非常重要的考点。因此本节内容看似简单，实则起到关键的承上启下作用，不可轻视。

【学情分析】

本节课的教学对象是高一年级第二学期的学生，他们在第一学期的学习中，已经掌握了元素的概念，能够解释和区分“元素”“核素”“同位素”等名词。在此基础进§1.3.1同素异形现象——教学设计

- 2 - 行同素异形体的学习，必然不会遇到太大困难，但教师要注意防止学生将相似的新旧概念混淆。

高一的学生多多少少还留有一些儿童的习性，活泼好动，偏爱动手操作，逻辑思维不够严密，如果教师在教授抽象概念的时候要发挥好语言和PPT的优势，尽量使课堂形象化，学生可以取得极佳的学习效果。

【目标定位】

1.知识与技能：

能够准确说出同素异形现象的定义；

能举例常见的同素异形体；

能区分同素异形体与同位素。

2.过程与方法：

通过观察实验，进一步理解研究物质的方法；

在师生互动的环节中，探索适合自己的学习方法；

在课堂发言的过程中，培养独立自主的学习习惯。

3.情感态度与价值观：

通过对同素异形现象的学习，尝试用辩证的眼光看待物质世界，同时认识到资源开发手段的多样性，增强对科学的兴趣和热情。

【教学重难点】

教学重点：

同素异形现象和同素异形体的定义； §1.3.1同素异形现象——教学设计

- 3 - 同素异形体与同位素的区分。

教学难点：

同素异形体与同位素的区分。

【教学方法】

以讲授法、讨论法贯穿课堂，运用多媒体以及网络等适合中学生心理发展特点的教学方式和手段作为主要授课方法，让学生在生动活泼的探究过程中学习和体验化学学科。

相应于我的教法，我采用的学法是实验探究，边分析边总结的方法。

【教学手段】

PPT、视频等 生动的图像和清晰的文字，有利于学生的兴趣学习

板书 有机结合多媒体课件教学，学生可以有效掌握教学内容

演示实验 生动直观，学生体会实验探究的快乐

【教学过程】

本节课共分为4个环节来进行，分别是：

①观察生活，提出问题

②解释现象，引入概念

③举出实例，拓展知识

④名词类比，课堂小结

 观察生活，提出问题

【视频】【情景设置】播放视频短片《施华洛世奇钻石形象广告》 §1.3.1同素异形现象——教学设计

- 4 - 【师】【提问】好了，钻石嘛，看看就好。我们还是回归生活，讲讲便宜的东西吧。同学们知不知道石墨，知道石墨有什么用吗？

【PPT】【表格】钻石与石墨的对比。

【师】【导入】一个是钻石，一个是石墨。我为什么要将这两个不相关的东西放在一起呢。告诉你们，其实这两位是好兄弟，它们骨子里是一样一样的。

【师】（适当解释一下表格）从性状上来看，石墨和金刚石几乎是天差地别，那么到底哪里一样呢，在1772年，一位叫做拉瓦锡的土豪科学家为我们解开了答案。

【实验视频】金刚石在液氧中燃烧。

【师】【补充提问】1772年拉瓦锡通过实验证实金刚石的燃烧产物是二氧化碳。后来的科学家做了更全面更精密的实验，将石墨燃烧也得到二氧化碳。而且不论是金刚石还是石墨，燃烧只得到二氧化碳。其中氧的质量等于燃烧消耗掉氧气的质量。从以上信息同学们对石墨和金刚石之间的关系有什么猜测？

【师】【启发】也就是说，金刚石+氧气=二氧化碳，石墨+氧气=二氧化碳。

 解释现象，引入概念

【师】都讲到这份上了，大家不会还不明白吧。很显然，金刚石和石墨都是由碳原子组成的。换句话说，它们都是碳的单质。

【PPT】金刚石和石墨的微观结构示意图。

【师】这两种物质的原子组成是一样的，都是碳。但是它们的原子构成不一样。注意“构成”和“组成”的意思是不同的，“构成”指的是微观粒子的结构方式，“组成”指的是物质含有的元素种类。

【副板书】组成——成分 §1.3.1同素异形现象——教学设计

- 5 - 构成——结构

【师】【解释】金刚石之所以坚硬，是因为它内部的碳原子以立体结构组合，原子间紧密相连，作用力强。而石墨之所以柔软，是因为它内部的碳原子是以层状结构组合，层间作用力弱，容易滑动。

【PPT】【板书】同素异形现象与同素异形体的定义和解释。

同素异形现象：同一种元素能够形成几种不同单质的现象

同素异形体：同一种元素形成的几种不同单质

“同”指的是组成相同

“异”指的是构成不同

 举出实例，拓展知识

【PPT】碳的其他同素异形体，比如碳纳米管、足球烯等。

【师】【提问】同学们回忆一下，在以前学习过哪些别的同素异形体？

【PPT】红磷和白磷，氧气和臭氧。

【实验视频】红磷和白磷的着火点比较

【表格】红磷和白磷的特性比较

【师】同样是磷，因为原子组合的结构不同，性质变得大不相同。所以说，结构决定性质。

【副板书】结构决定性质，性质决定用途。正向为应用，反向可解题。

【师】下面我们再来看看氧气和臭氧。对于臭氧同学们一定不会觉得陌生，在我们的头顶上有着臭氧层为我们阻挡了超过99%的紫外线，保证我们的正常生存。但是臭氧的作用远不止这么简单。

【表格】臭氧的特殊性质 §1.3.1同素异形现象——教学设计

- 6 - 氧气和臭氧的特性比较

【归纳】1.同素异形体的化学性质基本相同

2.同素异形体之间可以相互转化

 名词类比，课堂小结

【提问】1.Na和Na+是同素异形体吗？

2.H1和H2是同素异形体吗？

如果不是，它们是什么关系？

【生】不是同素异形体

【师】是的，这两对都不是同素异形体

Na和Na+是同一种元素的原子与离子

H1和H2互为同位素

【PPT】【表格】同素异形体与同位素的比较：同素异形体是物质层面的概念，同位素是元素层面的概念。

【PPT】【板书】小结：同素异形体的特征

a.化学性质基本相同

b.物理性质不同

c.同素异形体之间可以相互转化 【板书设计】

§1.3.1同素异形现象

定义：

同素异形现象：同种元素形成几种不同单质的现象

同素异形体：同种元素形成的几种不同单质互称为同素异形体 §1.3.1同素异形现象——教学设计

- 7 - 要求：

 同种元素

 不同结构

 单质

特征：

 化学性质基本相同

（由同种元素组成的单质）

 物理性质不同

（原子构成方式不同/空间结构不同）

 同素异形体之间可以相互转化

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同分异构体 同位素 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 同素异形体

一、同分异构体

1.1 定义

同分异构体是指分子式相同、结构不同的化合物。它们具有相同的分子式，但其原子排列或立体构型有所差异。

1.2 特点

• 同分异构体具有相同的分子式，但其物理性质和化学性质有所不同。

• 它们的存在引起了化学反应速率、平衡常数等方面的变化。

1.3 举例说明

同分异构体的典型例子是丙酮和乙醇，它们的分子式都是C3H6O，但它们的结构不同。丙酮是一个含有酮基的化合物，而乙醇是一个含有羟基的化合物。

二、同位素

2.1 定义

同位素是指具有相同原子序数（即核电荷数）Z的原子，但核子数A不同的元素。

2.2 特点

• 同位素具有相同的化学性质，但物理性质有所不同。

• 它们在核反应、放射性衰变和同位素标记等方面具有广泛的应用。

2.3 举例说明

同位素的典型例子是氢的三种同位素：氢-1H、氘-2H和氚-3H。它们的原子序数都是1，但核子数分别为1、2和3，所以它们的质量数不同。 三、同素异形体

3.1 定义

同素异形体是指分子式相同、立体结构不同的化合物。它们具有相同的分子式，但空间构型不同。

3.2 特点

• 同素异形体的物理性质和化学性质可能有所不同。

• 它们的存在导致了药物活性、生物学效应等方面的变化。

3.3 举例说明

同素异形体的典型例子是葡萄糖和果糖，它们的分子式都是C6H12O6，但它们的立体结构不同。葡萄糖是一种左旋的异构体，而果糖是一种右旋的异构体。

四、同分异构体、同位素和同素异形体的联系与区别

4.1 联系

同分异构体、同位素和同素异形体都是在化学分子中出现的现象，它们都与原子的排列或结构有关，导致了不同的性质和效应。它们在化学领域的研究和应用中起着重要的作用。

4.2 区别

• 同分异构体和同素异形体的区别在于它们的结构不同，同分异构体的结构差异在于原子排列或立体构型的不同，而同素异形体的结构差异在于空间构型的不同。

中学常见的同素异形体

中学常见的同素异形体

中学常见的同素异形体

介绍

同素异形体是指化学式相同、结构不同的化合物。在中学化学课程中，同素异形体是一个重要的概念。本文将介绍中学常见的同素异形体，包括其定义、分类、性质以及在生活中的应用。

定义

同素异形体是指化学式相同、结构不同的化合物。它们具有相同的分子式，但其原子间连接方式不同，导致它们的物理性质和化学性质也不同。

分类

同素异形体可以分为以下几类：

构造异构体

构造异构体是指分子中原子的连接方式不同所产生的异构体。例如，异丙醇和正丙醇就是构造异构体。它们的分子式都是C3H8O，但它们的原子连接方式不同，导致它们具有不同的性质。

空间异构体

空间异构体是指分子中原子的空间排列方式不同所产生的异构体。例如，左旋葡萄糖和右旋葡萄糖就是空间异构体。它们的分子式都是C6H12O6，但它们的空间结构不同，导致它们的性质也不同。

环构异构体

环构异构体是指分子中存在环状结构，并且环的大小和原子的连接方式不同所产生的异构体。例如，环己烷和环己烯就是环构异构体。它们的分子式都是C6H12，但它们的环状结构不同，导致它们的性质也不同。

性质

同素异形体具有不同的物理性质和化学性质。以下是一些常见的性质：

1. 熔点和沸点：同素异形体的熔点和沸点可能不同，这是由于其分子间相互作用力的差异所致。

2. 密度：同素异形体的密度也可能不同，这是由于其分子结构的不同而导致的。

3. 光学活性：空间异构体常常具有光学活性，即它们可以使入射光产生旋光现象。 4. 反应性：同素异形体的化学反应性也可能不同，这是由于其分子结构的差异所致。

应用

同素异形体在生活中有着广泛的应用。以下是一些常见的应用：

1. 药物设计：药物的同素异构体可能具有不同的药效，因此在药物设计过程中，研究同素异构体的特性是非常重要的。

2. 食品工业：同素异构体在食品工业中的应用也很广泛，例如，左旋和右旋的氨基酸可以用于增加食品的营养价值。

3. 化学工业：同素异构体在化学工业中的应用也很多，例如，构造异构体的石油化学产品可以用于合成不同种类的塑料。

同素异形现象和同分异构体学案

同素异形现象和同分异构体学案

同素异形现象和同分异构体学案

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 高一化学教学案（6）

专题1 微观结构与物质的多样性

第三单元 从微观结构看物质的多样性

同分异构现象和同分异构体

编写：许乃祥 审核：于建东

班级： 学号： 姓名：

【学习目标】

1、了解同素异形现象 、同素异形体，学会对同素异形体的判断。了解碳、氧、磷三种元素的几种常见同素异形体。

2、以正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚为例，认识有机物的同分异构现象。

3、运用活动与探究方法，学习正丁烷和异丁烷的同分异构现象；认识物质的多样性与微观结构的关系。

【知识梳理】

一、同素异形现象

1、同素异形现象： 。

2、同素异形体： 。

特点：（1）同种元素（2）不同种单质（3）化学性质相似（4）结构不同

二、常见的同素异形体

①金刚石、石墨和富勒烯（C60、C70、碳纳米管）

物理性质 金刚石 石墨

硬度 硬 软

熔沸点 5100k 5100k

导电性 不导电 导电导热性好

注意：除了C有同素异形体外，O、S、P也有同素异形现象。

思考：（1）Na和Na+是同素异形体吗

（2）金刚石和石墨都是C单质，为什么它们的物理性质却有巨大的区别

② O3与 O2，，红磷与白磷。

O3 O2， 红磷 白磷

结构概况

物理性质

化学性质

相互转化

主要用途

保存方法

高中化学：从微观结构看物质的多样性

高中化学：从微观结构看物质的多样性

一、同素异形现象、同素异形体

（1）概念：一种元素形成几种单质的现象，叫同素异形现象。

（2）表现：同素异形现象表现为一种元素具有几种单质，这几种单质都是这种元素的同素异形体.

（3）同素异形体的性质：①构成同素异形体的原子数目和成键方式都不同，所以表现出的物理性质有很大的差别。如氧气和臭氧：氧气是无色、无味的气体，而臭氧是淡蓝色有鱼腥味的气体；②同素异形体在一定条件下能互相转化，这是化学变化，如氧气转化为臭氧，石墨转化为金刚石，红磷转化为白磷等等。

（4）常见的同素异形体：①碳元素的同素异形体：金刚石、石墨和富勒烯（包括C60、C70和单层或多层的纳米碳管等）都是碳元素的重要单质；②氧元素的同素异形体：氧气和臭氧都是氧元素的单质；③磷元素的同素异形体：磷元素可以形成多种单质，白磷和红磷是磷元素常见的两种单质④硫元素的同素异形体：硫元素可以形成多种单质，S2、S4、S6、S8等，S6和S8是硫元素常见的同素异形体。

特别说明：同素异形体是一种元素形成的不同单质，既不是由相同元素组成的不同化合物，也不是同种元素形成的几种原子，更不是形态不同的同一物质。例如：①都由碳氧两种元素组成的CO和CO2；②都由SiO2组成的石英和水晶；③都由氢元素形成的三种原子氕、氘，氚等；④气态氢和液态氢，二氧化碳和干冰；⑤冰和水等都不是同素异形体。

例1、以下各组物质中互为同素异形体的是（ ）

A. 金刚石与石墨

B. 氕、氘和氚

C. 二氧化碳和干冰

D. 石灰石和生石灰 【解析】A 点拨：本题主要考查同素异形体的概念以及对同素异形体的理解，同素异形体是同一元素形成的不同单质，为单质，应该与同一物质、同位素和同分异构体区分开来。金刚石和石墨是碳元素的两种不同单质，A选项正确；氕、氘和氚是氢元素的三种不同原子，不是氢元素的单质，故B选项错误：二氧化碳和干冰是同一物质，故C选项错误；石灰石的主要成分为碳酸钙，生石灰的主要成分为氧化钙，是两种不同的化合物，故D选项错误。