高中化学 专题1 微观结构与物质的多样 第三单元 从微观结构看物质的多样性 第1课时 同素异形现象与.docx

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高中化学专题1微观结构与物质的多样第三单元从微观结构看物质的多样性第1课时同素异形现象与

第1课时　同素异形现象与同分异构现象

知识条目

必考要求

加试要求

1.同素异形体与同素异形现象

a

b

2.同分异构体与同分异构现象

a

b

能力要求

1.以碳元素的几种单质为例，认识同素异形现象。

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.以同素异形现象和同分异构现象为例，认识物质的多样性与微观结构的关系，学会同素异形体、同分异构体的判断方法。

一、同素异形现象

1．碳元素能形成多种单质。

根据教材内容和你熟悉的知识，填写下表空格：

单质

金刚石

石墨

足球烯（C60）

物理

性质

颜色状态

无色透明固体

灰黑色固体

灰黑色固体

硬度、熔点

坚硬、熔点很高

质软、熔点高

硬度小、熔点低

导电性

不导电

导电

不导电

微观结构

差异分析

碳原子的成键方式和排列方式不同

2.氧元素能形成O2和O3两种单质。

填写下表：

单质

氧气（O2）

臭氧（O3）

物理性质

无色无味气体

有鱼腥味，淡蓝色气体

化学性质

有强氧化性

氧化性比氧气更强

转化

O2在放电时转化成O3，O3在催化剂存在时又可分解为O2

差异分析

分子中氧原子个数和氧原子的成键方式不同

3．由以上分析可知：

（1）同一种元素形成几种不同单质的现象叫做同素异形现象。

（2）同一元素可形成不同单质，这些单质互称为这种元素的同素异形体。

（3）同一元素的不同单质化学性质相似，物理性质差异很大，这是因为不同单质中，原子排列情况不同的缘故。

　同素异形体的理解

（1）互为同素异形体的物质是由同一种元素形成的结构不同、性质不同的单质。

（2）同素异形体之间在一定条件下可以相互转化，其转化属于化学变化。

1．下列各组物质中，属于同素异形体的是（　　）

A．16O和18OB．红磷、白磷

C．二氧化硫、三氧化硫D．二氧化碳、干冰

答案　B

解析　16O和18O是质子数相同、中子数不同的两种氧原子，互为同位素；白磷和红磷是磷的两种不同单质，互为同素异形体；二氧化硫和三氧化硫都是化合物，并非单质，不是同素异形体；二氧化碳和干冰是同种物质，不可互称为同素异形体。

2．下列关于碳元素的同素异形体的叙述正确的是（　　）

A．碳元素形成的各种单质称为碳元素的同素异形体

B．碳元素的同素异形体结构虽然不同，但性质差别不大

C．碳元素的同素异形体性质不同，其用途相同

D．碳元素的同素异形体只有金刚石、石墨和C60

答案　A

解析　碳元素形成的不同单质原子间的排列方式不同，物理性质差别较大，化学性质相似，用途不同，如金刚石和石墨；金刚石、石墨和C60只是三种主要的碳单质。

二、同分异构现象

1．根据正丁烷和异丁烷的结构式，填写下表空格：

物质

正丁烷

异丁烷

结构式

结构简式

CH3—CH2—CH2—CH3

分子式

C4H10

C4H10

沸点

－0.5℃

－11.7℃

差异分析

原子的连接方式不同，化学键类型相同，物质类别相同

2.由以上分析可知：

（1）化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，称为同分异构现象。

（2）分子式相同而结构不同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物中。

　同分异构体的理解

（1）两化合物互为同分异构体的必备条件有两点：

①两者的分子式应相同；②两者的结构应不同。

（2）两化合物互为同分异构体，则两化合物的相对分子质量及各元素的组成（含量）必然相同。

（3）相对分子质量相同的两化合物不一定互为同分异构体（如CO和C2H4不互为同分异构体）。

3．关于同分异构体的叙述正确的是（　　）

A．相对分子质量相同而结构不同的化合物互称为同分异构体

B．分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体

C．同分异构体之间由于分子组成相同，所以它们的性质相同

D．只有少数的有机物之间存在同分异构现象

答案　B

解析　同分异构体是指分子式相同而结构不同的化合物，同分异构体之间分子式相同，则相对分子质量相同，而相对分子质量相同的物质，分子式不一定相同，A项错误；同分异构体的结构不同，性质也不同，C项错误；有机物之间同分异构现象普遍存在，D项错误。

4．下列各组物质中，两者互为同分异构体的是（　　）

①CuSO4·5H2O和CuSO4·3H2O

②NH4CNO与CO（NH2）2

③CH3CH2OH和CH3—O—CH3

④H2O和H2O

A．①②③B．②③

C．①③④D．②③④

答案　B

解析　分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。

①中两种物质的分子式不同。

②③组中，两者的分子式相同，但结构不同，故两者互为同分异构体。

④中水分子的结构相同，不互为同分异构体。

1．O2与O3在一定条件下可以相互转化，这一变化属于（　　）

A．物理变化B．化学变化

C．氧化还原反应D．以上都不是

答案　B

2．下列各组物质中，不互为同素异形体的是（　　）

A．金刚石和C60B．红磷和P4

C．O2和O3D．干冰与冰

答案　D

3．下列说法不正确的是（　　）

A.C和是一种核素

B．红磷和白磷互为同素异形体

C．CH3COOCH2CH3和CH3CH2COOCH3是不同物质

D．CH3CH2OH可看成是由—C2H5和—OH两种基团组成

答案　A

解析　本题考查同位素、同素异形体、同分异构体的概念。

C和C属于同一种元素，但为不同的核素，A项错误；红磷和白磷均为磷的单质，互为同素异形体，B项正确；CH3COOCH2CH3和CH3CH2COOCH3的分子式相同，但结构不同，是不同种物质，两者互为同分异构体，C项正确；CH3CH2OH可以看成是由—C2H5和—OH两种基团组成的，D项正确。

4．最近医学界通过放射性14C标记的C60，发现有一种C60的羧酸衍生物在特定条件下可通过断裂DNA杀死细胞，从而抑制艾滋病（AIDS）。

有关14C的叙述正确的是（　　）

A．14C与C60中碳原子的化学性质不同

B．14C与14N含的中子数相同

C．14C与C60是同素异形体

D．14C与12C互为同位素

答案　D

解析　14C是碳元素的一种原子，与其他碳原子的化学性质相同，A、C项错误；14C的中子数为8,14N的中子数为7，二者的中子数不同，B项错误；14C和12C的质子数相同，中子数不同，二者互为同位素，D项正确。

5．下列物质中，互为同分异构体的有________；互为同素异形体的有________；属于同位素的有________；属于同一种物质的有________。

①二氧化碳　②　③金刚石　④干冰

⑤氢溴酸　⑥溴水　⑦液溴　⑧

⑨12C　⑩石墨　⑪14C　⑫

答案　②和⑧、②和⑫　③和⑩　⑨和⑪　①和④、⑧和⑫

解析　烷烃中每个碳原子都形成空间的四面体结构。

⑧⑫分别与②互为同分异构体；③和⑩互为同素异形体；⑨和⑪属于同位素；①和④、⑧和⑫分别属于同一种物质。

[基础过关]

题组一　同素异形体

1．一瓶气体经化验分析只含有一种元素，则该气体是（　　）

A．一种单质

B．一种化合物

C．化合物和单质的混合物

D．既可能是一种单质，又可能是几种单质的混合物

答案　D

解析　该气体可能是一种单质，也可能是这种元素组成的几种单质的混合物，不能确定为纯净物或混合物。

2．据报道，碳纳米管是碳原子形成的大分子，其导电性是铜的1万倍；N5可用作烈性炸药。

下列说法不正确的是（　　）

A．金刚石与碳纳米管互为同素异形体

B．N5与N2互为同素异形体

C．14C的质子数为14

D．C原子半径比N原子半径大

答案　C

解析　同素异形体是同种元素形成的不同单质。

金刚石和碳纳米管、N5和N2都是互为同素异形体；14C的质子数为6；C原子半径大于N原子半径。

3．下列各组物质中，属于同素异形体的是（　　）

A．S2、S4B．碘晶体、碘蒸气

C．H、DD.O2、O2

答案　A

解析　S2和S4是硫元素形成的不同单质，互为同素异形体，A项属于同素异形体；碘蒸气和碘晶体是碘的不同状态，属于同一物质，B项不属于同素异形体；H和D是氢元素的两个同位素，C项不属于同素异形体；D是同一种物质，结构和性质是相同的，D项不属于同素异形体。

题组二　同分异构体

4．下列说法中正确的是（　　）

A．SO2、SO3互为同分异构体

B．两种化合物的组成元素相同，且各元素的质量分数也相同，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．组成元素的质量分数相同、相对分子质量也相同的不同化合物互为同分异构体

答案　D

解析　SO2和SO3分子式不同，A项错误；若两种化合物的组成元素相同，各元素的质量分数也相同，则它们的最简式必定相同，最简式相同的化合物可能是同分异构体，也可能不是同分异构体，B项错误；相对分子质量相同的物质有很多，如无机物中的H2SO4和H3PO4，有机物中的C2H6O（乙醇）和CH2O2（甲酸），这些物质都具有相同的相对分子质量，但由于它们的分子式不同，所以它们不互为同分异构体，C项错误；当不同化合物组成元素的质量分数相同，相对分子质量也相同时，其分子式一定相同，因此这样的不同化合物互为同分异构体，D项正确。

5．下列物质互为同分异构体的是（　　）

A．35Cl和37Cl

B．CH3CH2OH和CH3OCH3

C．CH3CH3和CH3CH2CH3

D．H2O和H2O2

答案　B

解析　A项互为同位素；B项互为同分异构体；D项是两种不同的化合物。

6．科学家发现铂的两种化合物a和b，二者的结构简式分别为a有抗癌作用，而b没有，二者的关系为（　　）

A．同分异构体B．同素异形体

C．同一种物质D．同位素

答案　A

解析　a有抗癌作用，而b没有，说明二者属于不同的物质，且二者分子式相同，结构不同，故二者互为同分异构体。

题组三　同素异形体、同分异构体的比较

7．下列各组中的物质互为同素异形体的是（　　）

A．金刚石与石墨B．CH4与CH3CH3

C．乙醇与二甲醚D．12C与14C

答案　A

解析　CH4与CH3CH3分子式不相同，两种不同的化合物不互为同素异形体；乙醇与二甲醚互为同分异构体；12C与14C互为同位素。

8．下列各项描述的判断正确的是（　　）

选项

描述

结论

A

由同种元素组成的物质一定是纯净物

正确

B

科学家最近合成了一种新的化合物N4

正确

C

红磷转化为白磷是物理变化

错误

D

纳米泡沫碳和金刚石是同素异形体

错误

答案　C

解析　由同种元素组成的物质不一定是纯净物，如氧气和臭氧的混合气体为混合物，A项判断不正确；N4属于单质，B项判断正确；红磷和白磷属于不同的物质，其转化为化学变化，C项判断正确；纳米泡沫碳和金刚石是由碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，D项判断不正确。

9．下列说法中，正确的是（　　）

A．液溴、溴蒸气是同素异形体

B．同素异形体是同种元素的不同单质

C．SO2、SO3互为同分异构体

D．同分异构体的分子组成相同，分子结构不同

答案　B

解析　同素异形体是同种元素形成的性质不同的单质，可知A错，B对；同分异构体是分子式相同但结构不同的化合物，不是分子组成相同，C、D错误。

10．氰酸铵（NH4CNO）与尿素[CO（NH2）2]（　　）

A．都是共价化合物B．都是离子化合物

C．互为同分异构体D．互为同素异形体