苏教版高中化学必修二第1课时同素异形体与同分异构体docx.docx
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苏教版高中化学必修二第1课时同素异形体与同分异构体docx
高中化学学习材料
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第1课时同素异形体与同分异构体
夯基达标
1.美国在科索沃战场上投下了至少10t贫铀弹。
贫铀弹的主要成分是低放射性的铀238，它与制造原子弹的铀235属于（）
A.同核素B.同位素C.同分异构体D.同素异形体
2.清晨，松树林中的空气格外清新，是因为有极少量的氧气能够变成臭氧（O3），反应的化学方程式为3O2＝＝＝＝2O3，下列说法正确的是（）
A.这是一个化合反应B.产生的臭氧可以填充“臭氧空洞”
C.这是一个氧化还原反应D.产生的臭氧与氧气是氧的同素异形体
3.下列过程中发生了化学变化的是（）
A.红磷隔绝空气加热到416℃升华后冷凝得白磷
B.蒸馏海水制取蒸馏水
C.二氧化碳气体变成干冰
D.氯化钠变成氯离子和钠离子
4.下列物质中，互为同分异构体的是（）
A.金刚石、石墨和C60B.
和
C.H2O和D2OD.乙醇和甲醚
5.13C－NMR（核磁共振）、15N－NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，KurtWuthrich等人为此获得了诺贝尔化学奖。
下面有关13C、15N的叙述正确的是（）
A.13C与15N具有相同的中子数B.13C与C60互为同素异形体
C.15N与14N互为同位素D.15N的核外电子数与中子数相同
6.人们已通过研究发现，C60具有空心的类似足球的结构，有重要的发展前景，下列说法正确的是（）
A.C60是一种新型的化合物B.C60和石墨互为同分异构体
C.C60含离子键D.C60的相对分子质量是720
7.近期《美国化学会杂志》报道，中国科学家以二氧化碳为碳源，金属钠为还原剂，在479℃、80MPa下合成金刚石具有深远意义，下列说法不正确的是（）
A.二氧化碳合成金刚石是化学变化B.金刚石是碳的一种同位素
C.钠被氧化最终生成碳酸钠D.金刚石中只含有非极性共价键
8.据权威刊物报道，科学家在宇宙中发现了H3分子。
请回答：
（1）H3和H2是（）
A.氢的同位素B.氢的同素异形体
C.同一种物质D.同分异构体
（2）甲、乙、丙、丁四位学生对上述认识正确的是（）
A.甲认为上述发现绝对不可能，因为H3的分子违背了共价键理论
B.乙认为宇宙中还可能存在另一种氢单质，因为氢元素有三种同位素必然会有三种同素异形体
C.丙认为如果上述发现存在，则证明传统的价键理论有一定的局限性，有待继续发展
D.丁认为H3分子实质上是H2分子与H＋结合的产物，应写成
9.澳大利亚研究人员最近开发出被称为第五形态的固体碳，这种新的碳结构被称作“纳米泡沫”，它外形类似海绵，密度极小，并具有磁性。
纳米泡沫碳与金刚石的关系是（）
A.同系物B.同位素C.同素异形体D.同分异构体
10.1934年居里夫妇用α粒子（4He）轰击27Al得到一种自然界不存在的核素——30P，开创了人造核素的先河。
其发生的变化可表示为：
27Al＋4He
30P＋1n。
下列有关说法不正确的是
（）
A.30P和31P两种核素互为同位素
B.该变化同样遵循质量守恒定律
C.该变化说明原子核在化学反应中也能发生变化
D.在30P中，质子数＝中子数＝核外电子数
能力提升
11.近来用红外激光技术研究液氢，发现分子间作用力也可引起微粒间的反应，在液氢中有氢分子和质子形成的
其构型是等边三角形,属于二电子三中心离子,同时,
可以在液氢中形成
，下列判断正确的是（）
A.
的电子式是
B.
可在液氢中形成
、
、
C.
可在液氢中形成
、
、
D.
可广泛存在于固态、液态和气态氢中
12.科学家根据自然界存在的N2制取出N3，其后又陆续制取出N4、N5、含
的化合物及N60。
极不稳定，需保存在－80℃的干冰中；
由于其极强的爆炸性，又称为“盐粒炸弹”，N60与C60结构相似，并在受热或机械撞击后，其中积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。
分析上述材料，下列说法中不正确的是（）
A.
常温下会剧烈爆炸，体积急剧膨胀，放出大量的热
B.N60的发现开辟了能源世界的新天地，将来可能成为很好的火箭燃料
C.N2、N3、N5、
、N60互为同素异形体
D.含
的化合物中既有离子键又有共价键
13.据著名网站网易报道，意大利科学家使用普通氧分子和带正电的氧化离子作用，制出了新型的氧分子O4，它的结构很复杂，可能具有与S4相似的长方形结构。
（1）下列有关O4的说法正确的是（）
A.O4分子内存在极性共价键
B.合成O4的反应可看作核聚变反应，即不属于化学变化
C.O4与O3、O2互为同素异形体
D.O4将来可用作更强有力的火箭推进的氧化剂
（2）含
、
甚至
的化合物都是可能存在的，通常它们是在氧分子进行下列各种反应时生成的：
上述反应中，_____________（填序号）相当于氧分子的氧化；_____________（填序号）相当于氧分子的还原。
（3）写出
的电子式：
_____________。
（4）化合物O2［PtF6］中含有
，则O2［PtF6］属于_____________（填“离子”或“共价”）化合物，有一种常见的含有
的氧化物可用作宇宙飞船中氧气来源，写出该反应的化学方程式：
_______________________________________________________________________。
拓展探究
14.科学家从化肥厂生产的（NH4）2SO4中检出组成为N4H4（SO4）2的物质，经测定，该物质易溶于水，在水中以
和N4H
两种离子存在，植物的根系极易吸收N4H
，但它遇到碱时，会生成一种形似白磷的N4分子，N4分子不能被植物吸收。
请完成下列问题：
（1）N4和N2的关系为（）
A.同种单质B.同位素C.同分异构体D.同素异形体
（2）N4H4（SO4）2__________（填“能”或“不能”）和草木灰混合施用。
（3）已知白磷、N4H
的空间构型均为正四面体，
的结构式为
（→表示共用电子对由N原子单方面提供），白磷（P4）的结构为
，请画出N4H
的结构式__________________________________________________________。
参考答案
1解析：
掌握四个概念的适用范围，相同的核素是同元素的同一种原子，同位素是同元素的不同原子，同分异构体是分子式相同而结构不同的化合物，同素异形体是同种元素的不同单质。
答案：
B
2解析：
3O2＝＝＝＝2O3反应既不是化合反应，也不是氧化还原反应。
O2、O3是同种元素的不同单质。
答案：
D
3解析：
在判断物质的变化类型时，要抓住变化后有无新物质生成这一关键。
红磷和白磷是不同的物质，同素异形体之间的转化均为化学变化；海水是一种复杂的混合物，蒸馏海水的过程中没有产生新的物质；干冰是二氧化碳在固态时的名称，干冰和二氧化碳只是分子聚集状态不同，并无新物质产生；氯化钠电离为钠离子和氯离子也只是聚集状态的变化，因此B、C、D三项均为物理变化。
答案：
A
4解析：
金刚石、石墨和C60互为同素异形体；
和
互为同位素；H2O和D2O是由氢元素的不同核素构成的水分子；只有D项中的两种物质互为同分异构体。
答案：
D
5解析：
考查原子结构中质子数、中子数、同位素及同素异形体等概念。
答案：
C
6解析：
C60是碳的一种单质，与石墨互为同素异形体，原子间以共价键结合，相对分子质量是720。
答案：
D
7解析：
通过阅读所给信息，可写出CO2和金属钠反应的化学方程式：
3CO2＋4Na＝＝＝＝2Na2CO3＋C；A项有新物质生成，故此反应为化学变化；B项金刚石是碳的一种同素异形体，而不是同位素；C项由上面的方程式可知产物是Na2CO3；D项金刚石是由碳碳键形成的碳单质，所以只含有非极性键。
故A、C、D三项正确，B项错误。
答案：
B
8解析：
注重几个概念的区别，H3和H2是同素异形体，H3不能以现有的共价键理论解释。
答案：
（1）B
（2）C
9解析：
泡沫碳是由碳元素组成的一种单质，由概念知，泡沫碳与金刚石互为同素异形体关系。
答案：
C
10解析：
A项，同位素是指质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，A项正确；B项，该变化符合质量守恒定律；C项，该反应不属于化学反应；D项，P原子有15个质子，则中子数＝30－15＝15，则D项正确。
答案：
C
11解析：
题干给的信息，
是质子（H＋）和H2的分子形成的离子，所以n为奇数，且只存在于液氢中。
为离子，其电子式为
。
答案：
C
12解析：
本题以信息的形式考查了基础知识。
做题时应认真阅读题干信息，抓住题干中“
由于其极强的爆炸性”和“N60与C60结构相似，并在受热或机械撞击后，其中积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来”可以得到：
①
常温下会剧烈爆炸；②N60是很好的能源，符合火箭燃料的要求。
所以A、B两项是正确的。
含
的化合物应为离子化合物，一定含有离子键，而
中N原子之间以共价键相连，所以D项正确；同素异形体是指单质，而
显然不是。
答案：
C
13解析:
（1）由于构成O4分子的原子是同一种原子（氧原子），原子与原子间的共用电子对不偏移，因此原子间形成的都是非极性键，故A项错误；核聚变反应是在反应中原子核发生变化生成新的原子核，即生成了新的原子，核反应不属于化学变化，而合成O4的反应并没有新核生成，所以不是核聚变反应，而为化学变化，故B项错误；O4为同一种原子构成的分子，因此它是一种单质，与臭氧互为同素异形体，故C项正确；O4把更多氧原子集中在同样大小的空间里，因此它液化后的能量、密度均高于普通液态氧，可用作更强有力的火箭推进氧化剂，故D项正确。
（2）根据氧元素化合价的变化或得失电子进行判断，元素化合价升高（失电子）的反应为氧化反应，反之为还原反应。
（3）考查阴离子电子式的书写，书写时应根据氧原子最外层电子数及化学键的形成进行分析，要达到8电子稳定结构。
（4）考查离子化合物的判断，由阴、阳离子形成的化合物为离子化合物。
常见的含有
的氧化物为比Na活泼的K所对应的KO2；化学方程式的书写依照CO2与Na2O2的反应即可写出，根据得失电子数目守恒配平氧化还原反应方程式。
答案:
（1）CD
（2）②①③（3）
（4）离子4KO2＋2CO2＝＝＝＝2K2CO3＋3O2
14解析:
本题为新情景题，主要考查我们灵活运用所学基础知识，分析解答新问题的能力。
（1）由题意可知，N4与N2是由氮元素组成的两种不同的单质，二者互为同素异形体。
（2）因为N4H
与碱性物质作用生成不易被植物吸收的N4，所以N4H4（SO4）2不能与碱性肥料草木灰混合施用。
（3）因为N4H
的空间构型与P4相同，即N4H
中的四个氮原子构成正四面体结构，每个氮原子与另外三个氮原子以共价键结合，且四个氮原子分别单方面提供共用电子对与H＋结合，用“→”表示。
答案:
（1）D
（2）不能
（3）
第2课时晶体类型
夯基达标
1.下列离子化合物中，阴、阳离子所含的电子数不相等的是（）
A.Na2O2B.NaNH2C.NaFD.NaOH
2.某物质熔融状态可以导电，固态也可以导电，将其投入水中后所得的溶液也可以导电，则该物质可能是（）
A.金属单质B.非金属单质C.离子晶体D.分子晶体
3.氮化硅（Si3N4）是一种新型的耐高温、耐磨材料，在工业上有广泛用途，它属于（）
A.原子晶体B.分子晶体C.金属晶体D.离子晶体
4.下列氢化物在液态时，分子间不存在氢键的是（）
A.HFB.H2OC.NH3D.CH4
5.下列表中给出几种氯化物的熔点和沸点：
NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
熔点/℃
801
712
190
－68
沸点/℃
1465
1416
180
57
据此，下列判断正确的是（）
①AlCl3加热时能升华②SiCl4在常温下是液体③NaCl能在1500℃时以蒸气形式存在④MgCl2在800℃时为液态
A.②③B.③④C.①②③D.①②③④
6.水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。
它是由液态水急速冷却到165K时形成的，玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同。
有关玻璃态水的叙述正确的是（）
A.水由液态变为玻璃态，体积减小B.水由液态变为玻璃态，体积膨胀
C.玻璃态是水的一种特殊状态D.玻璃态水是分子晶体
7.有关晶体的下列说法正确的是（）
A.分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
B.原子晶体中共价键越强，熔点越高
C.冰融化时水分子中共价键发生断裂
D.氯化钠熔化时离子键未被破坏
8.下表数据是对应物质的熔点（℃）。
NaCl
Na2O
AlF3
AlCl3
BCl3
Al2O3
CO2
SiO2
801
920
1291
190
－109
2073
－57
1723
据此作出的下列判断错误的是（）
A.Al的化合物晶体中有离子晶体B.只有BCl3、干冰是分子晶体
C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
9.请依据下列物质的物理性质，推测它们在固态时可能属于哪类晶体。
A物质熔点995℃，易溶于水，水溶液导电。
A属于______________晶体。
B物质熔点－72.7℃，沸点－10.08℃，易溶于水。
B属于______________晶体。
C物质熔点112.8℃，难溶于水，易溶于CS2、CCl4等溶剂。
C属于______________晶体。
D物质熔点2300℃，沸点2500℃，硬度大，固体不导电。
D属于______________晶体。
能力提升
10.由钾和氧组成的某种离子晶体含钾的质量分数是78/126，其阴离子只有过氧离子（
）和超氧离子（
）两种。
在此晶体中，过氧离子和超氧离子的物质的量之比为（）
A.2∶1B.1∶1C.1∶2D.1∶3
11.据报道，在丹江口市曾有一辆满载10t白磷的卡车因急刹车而导致白磷失火，并引发周围区域发生火灾，事故共造成79人伤亡。
下列说法正确的是（）
A.白磷是红磷的同素异形体，它们有相同的物理性质和化学性质
B.农村及城市生活污水中含有磷元素，排入江河易使水体富营养化，造成藻类过分繁殖，影响水质
C.少量白磷通常保存在CS2中
D.实验室未用完的白磷应弃入废液缸中
12.硼单质（B）有无定型硼和晶体硼两种，下表列出了晶体硼的熔点、沸点和硬度及与金刚石、晶体硅的比较：
晶体
金刚石
晶体硅
晶体硼
熔点/K
>3823
1683
2573
沸点/K
5100
2628
2823
硬度/莫氏
10
7.0
9.5
参考表中数据回答：
晶体硼的晶体类型属于____________晶体，判断的依据是___________________________。
13.氮化碳晶体是新发现的一种高硬度材料，该晶体类型应该是______________晶体。
试根据物质结构知识推测，氮化碳晶体与金刚石晶体相比较，硬度更大的应该是______________，熔点较低的应是______________。
拓展探究
14.现有几组物质的熔点数据如下表：
A组
B组
C组
D组
金刚石：
3550℃
Li：
181℃
HF：
－83℃
NaCl：
801℃
硅晶体：
1410℃
Na：
98℃
HCl：
－115℃
KCl：
776℃
硼晶体：
2300℃
K：
64℃
HBr：
－89℃
RbCl：
718℃
二氧化硅：
1723℃
Rb：
39℃
HI：
－51℃
CsCl：
645℃
据此回答下列问题：
（1）A组属于__________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是_____________________。
（2）B组晶体共同的物理性质是___________（填序号）。
①有金属光泽②导电性③导热性④延展性
（3）C组熔化时克服的微粒间作用力是___________________________________________。
C组中HF熔点反常的原因是____________________________________________________。
（4）构成D组晶体的微粒是___________。
D组晶体可能具有的性质是___________。
①硬度小②水溶液能导电③固体能导电④熔融状态能导电
参考答案
1解析：
、F－、OH－、Na＋都是10电子离子，
是18电子离子。
答案：
A
2解析：
离子晶体固态时不导电，金属熔化后可导电，活泼金属和水反应后生成碱液也能导电。
答案：
A
3解析：
题干信息Si3N4耐高温，耐磨是原子晶体的特征。
答案：
A
4解析：
能形成氢键应该是非金属性强的F、N、O和H成键的物质，CH4中的C—H极性不很大，不能形成氢键。
答案：
D
5解析：
用好图表信息，升华是不经熔化直接气化的过程。
答案：
D
6解析：
由题意玻璃态是非晶体态，其密度和水相同，所以变化时体积不变。
玻璃态的水无固定形状，不具有晶体结构，不属于分子晶体。
答案：
C
7解析：
分子的稳定性和形成的共价键的强弱有关，与分子间作用力无关，A项错误；不同的晶体熔化过程中克服不同的作用力，冰融化时破坏分子间作用力，氯化钠熔化时破坏离子键，C、D两项均不正确。
答案：
B
8解析：
由所学知识结合数据分析可知，AlCl3、BCl3、CO2都是分子晶体；AlF3、NaCl、Na2O、Al2O3是离子晶体；SiO2是原子晶体。
答案：
B
9答案：
离子分子分子原子
10解析：
由K＋的质量分数为78/126知K∶O的质量比为78∶48，个数比为2∶3，所以K2O2和KO2的比为1∶2。
答案：
C
11解析：
同素异形体的物理性质不同；白磷溶于CS2，少量白磷保存在水中；白磷易自燃，不可乱放。
答案：
B
12解析：
判断一种物质的晶体类型，一种是依据构成晶体的微粒类型和微粒间作用力的性质进行判断；另一种是根据物质的主要物理性质，如熔点、沸点、硬度、传导性、溶解性等进行判断。
本题通过表格形式给出了晶体硼的熔点、沸点和硬度的数据，并且同时给出了金刚石和晶体硅的相应数据作为参照。
因此，解答本题是根据题中提供的数据作出分析判断。
由表中数据可以看出，晶体硼熔点、沸点均高（介于金刚石和晶体硅之间），硬度也仅次于金刚石。
因此，晶体硼属于原子晶体。
答案：
原子晶体硼的熔点、沸点均高于晶体硅，仅次于金刚石，硬度也介于金刚石与晶体硅之间，金刚石、晶体硅都是典型的原子晶体。
因此，晶体硼属于原子晶体
13解析：
根据氮化碳为高硬度材料且由非金属元素组成，因此该晶体应为原子晶体；又C—C键键长大于C—N键键长，故C—N键键能大于C—C键键能，硬度更大的是氮化碳，熔点相对较低的是金刚石。
答案：
原子氮化碳金刚石
14解析：
原子晶体中原子与原子之间通过共价键形成了一种空间立体网状结构，因此熔、沸点特别高，硬度特别大，要熔化必须破坏共价键；而分子晶体的构成微粒是分子，在三态变化中并没有破坏化学键，只是克服了分子间作用力，因此熔、沸点很低；在HF中，因为F的非金属性特别强，吸引电子的能力特别强，使H原子几乎成为裸露的质子，这样显一定正电性的氢原子就被另一个分子中显一定负电性的F吸引从而形成氢键（但实际上仍是一种分子间作用力，而非化学键，只是比普通的分子间作用力强而已），使HF沸点反常，比其他卤化氢高。
离子晶体中阴阳离子间的相互作用（离子键）较强，因此熔、沸点较高，硬度较大，在晶体状态无自由移动的离子，因此不导电，而在溶于水或者熔融状态下发生电离，形成自由移动的阴阳离子，可以导电。
答案：
（1）原子共价键
（2）①②③④
（3）分子间作用力HF分子间形成了氢键（4）阴离子和阳离子②④
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