苏教版高中化学必修二131 同素异形现象 同分异构现象.docx

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苏教版高中化学必修二131同素异形现象同分异构现象

高中化学学习材料

（精心收集**整理制作）

1.3.1同素异形现象同分异构现象

【典例导悟】

【典例1】（2010·昆明模拟）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，其转化过程如下：

，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

【规范解答】选B。

解答本题要先从概念入手，判断白磷和黑磷之间的相互关系，然后结合题中所给的信息和已学过的白磷的性质进行类比和推断。

【互动探究】白磷在高压下如果不隔绝空气加热后急速冷却，能否得到黑磷？

提示：

不能。

若不隔绝空气，则加热时白磷会燃烧生成白色的五氧化二磷固体。

【思路点拨】解答本题需要明确如下三点：

（1）同素异形体、同位素、同分异构体的概念。

（2）原子结构中各个微粒之间的关系。

（3）微粒半径的比较规律。

【变式训练】下列物质，肯定为纯净物的是（）

A．只由一种元素组成的物质

B．只由一种原子组成的物质

C．只由一种分子组成的物质

D．只由一种元素的阳离子跟另一种元素的阴离子组成的物质

【学业达标训练】

1．互为同分异构体的物质一定不可能具有（）

A．相同的分子式B．相同的结构

C．相似的化学性质D．相同的相对分子质量

【解析】选B。

互为同分异构体的物质的分子式相同，其相对分子质量也相同；互为同分异构体的物质的结构不同，其化学性质可能相似，也可能不同。

3．（2010·百色高一检测）下列五组物质互为同素异形体的是（）

①16O2和18O2②H2SiO3和H4SiO4③O2和O3

④H2O和H2O2⑤金刚石、石墨和C60⑥红磷和白磷

A.只有②③⑤B.只有③⑤⑥

C.只有①③⑤D.只有①②④⑥

【解析】选B。

同素异形体是由同种元素形成的不同单质，金刚石、石墨和C60都是碳元素形成的单质，O2和O3都是氧元素形成的单质，红磷和白磷都是磷元素形成的单质，它们都互为同素异形体。

4．下列物质中与CH3—CH2—CH2—CH3互为同分异构体的是（）

【解析】选C。

CH3—CH2—CH2—CH3的分子式为C4H10，四个选项中所给物质的分子式分别是C4H6、C4H8、C4H10和C4H6，所以C选项符合。

5．（2010·武汉高一检测）最近意大利罗马大学的FulvioCacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。

N4分子结构如图所示，下列说法正确的是（）

A．N4属于一种新型的化合物

B．N4转化为N2属于物理变化

C．N4的摩尔质量为56

D．N4与N2互为同素异形体

【解析】选D。

N4和N2都是由氮元素组成的结构不同的单质，属于同素异形体，它们之间的变化属于化学变化，其摩尔质量为56g/mol。

7．某物质经分析知道它仅含一种元素，则该物质不可能是（）

A．混合物B．化合物

C．纯净物D．单质

8．闪电时空气中有臭氧生成，下列说法正确的是（）

A．O3和O2互为同位素

B．O2比O3稳定

C．等体积O3和O2含有相同的原子数

D．O3与O2的相互转变是物理变化

9．近年来，科学家在氦的气氛中给石墨电极通电，石墨挥发，在其挥发的黑烟中发现了C60，其结构模型如图所示：

（1）它与金刚石互为________。

（2）它是一种具有类似足球状的空心结构的新分子，碳原子之间存在________键，它的摩尔质量是_______。

【解析】从C60分子组成可知，它是由碳元素组成的一种单质，与金刚石互为同素异形体。

在分子中，碳原子与碳原子之间以共价键结合，它的摩尔质量为720g/mol。

答案：

同素异形体共价720g/mol

（1）互为同素异形体的是___________；

（2）互为同分异构体的是___________；

（3）互为同位素的是___________；

（4）属于同一化合物的是___________；

【素能综合检测】

2．（2010·银川高一检测）硫可以形成分子式为S2、S4、S6、S8的单质，其中S8的分子结构如图所示。

下列有关说法正确的是（）

A．S2、S4、S6、S8互为同位素

B．S2的摩尔质量为32g/mol

C．硫的单质在足量的空气中完全燃烧可生成SO3

D．1molS8单质中含有的S—S键个数为8NA

【解析】选D。

S2、S4、S6、S8都是由硫元素形成的单质，互为同素异形体，在空气中燃烧只能生成SO2，而不能生成SO3，A和C选项错误；S2的摩尔质量为64g/mol，B选项错误；由图可知，1个S8分子中含有8个S—S键，D选项正确。

4．下列各组物质中，两者互为同分异构体的是（）

A．2CaSO4·H2O和CaSO4·2H2O

B．CuSO4·3H2O与CuSO4·5H2O

C．CH3CH2OH与CH3OCH3

D．H2O与D2O（重水）

【解析】选C。

A项中2CaSO4·H2O和CaSO4·2H2O带有不同的结晶水，属于两种不同的物质。

B选项中，分子式不同，故不属于同分异构体。

C选项中，分子式相同且结构不同，属于同分异构体。

D选项中，H2O与D2O虽然属于不同的分子，但是其结构和（化学）性质相同，所以不属于同分异构体。

5．等质量的C72和C60，下列说法正确的是（）

A．物质的量相等

B．分子个数相等

C．原子个数相等

D．完全燃烧产生的CO2的质量不同

【解析】选C。

C72和C60都是由碳元素形成的单质，互为同素异形体，它们的质量相同，就是其中所含碳元素的物质的量相同，所以所含碳原子个数相同，故C正确，D错误。

由于它们的摩尔质量不同，所以它们的物质的量不同，分子个数也不同，故A、B错误。

二、非选择题（本题包括3个小题，共30分）

6．（8分）磷是存在于自然界和生物体内的重要元素，回答下列与磷及其化合物有关的问题。

（1）磷在自然界里主要以磷酸盐的形式存在于矿石中。

磷的单质有多种同素异形体，其中最常见的是有毒的_________和无毒的_________。

（2）已知磷在氯气中燃烧可以生成+3价或+5价的氯化物，则磷在不充足的氯气中燃烧的化学方程式为______

____________________。

而在过量的氯气中燃烧的化学方程式则是_________。

7．（8分）（思维拓展题）C60分子是由60个碳原子构成的，它的形状像足球，因此又称“足球烯”。

碳的另一种单质——碳纳米管，它是由六边形环形成的碳原子构成的管状大分子。

用你所学到的知识回答下列问题：

（1）金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管物理性质有较大差异的原因是____________________________。

（2）请你设计一个方案，证明足球烯和碳纳米管都是由碳元素组成的：

______________________________

________________________（文字简要叙述）。

【解析】

（1）结构决定性质，四者的物质结构不同，故其物理性质有较大差距。

（2）同素异形体的组成元素相同，可以将上述物质燃烧，检验其燃烧产物的成分及含量。

答案：

（1）金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管中，碳原子排列的方式各不相同，为四种不同的物质

（2）将足球烯、碳纳米管分别放在充满足量氧气的密闭容器中使之充分燃烧，测定其生成物只是CO2，且CO2里所含的碳的质量等于燃烧前足球烯或碳纳米管所减少的质量

［实验·探究］

8．（14分）臭氧层因为能吸收太阳光中的紫外线而成为人类和生物的保护伞，但因为其具有很强的氧化性，如果在人类生活空间的大气中臭氧的体积分数大于10－5%时，对人体和动植物会造成危害。

某中学化学课外活动小组，想验证臭氧的氧化性强于氧气，通过资料收集和互联网查询最后筛选并设计实验原理和步骤如下：

①实验的反应原理：

2KI+O3+H2O===2KOH+I2+O2淀粉溶液遇单质碘变蓝色

②实验用品：

臭氧消毒碗柜、a溶液、碘化钾溶液、滤纸、玻璃片（两块）、温度计。

③实验步骤：

a.取a溶液与碘化钾溶液混合；

b.取两片用滤纸剪成的纸条，在a溶液和碘化钾溶液的混合液中湿润后分别置于两块洁净的玻璃片上（命名为玻璃片甲和乙）；

c.将玻璃片甲置于臭氧消毒碗柜中并接通电源生成臭氧。

另将玻璃片乙置于可控温度的温箱里，尽量地使温箱的温度与臭氧消毒碗柜中的温度相等。

d.观察现象并进行记录：

请根据如上实验的原理、步骤及你所学的知识回答下列问题：

（1）实验药品中的a溶液是_____________溶液。

（2）整个实验过程要保持两块玻璃片所在环境的温度相同的原因是什么？

_____________________。

（3）写出在臭氧消毒柜中O2转化成O3的化学方程式

_________________________________________。

（4）从实验数据记录可以得出的结论是________（填序号）。

A．O3的氧化性比氧气强

B．氧气也能氧化碘化钾中的碘离子

C．空气中可能也有一定浓度的O3，所以实验数据不可靠，不能达到实验目的

D．O3不仅氧化I－的速率比氧气快，而且有漂白作用

【解析】

（1）根据实验的反应原理：

2KI+O3+H2O===2KOH+I2+O2，臭氧能够将KI中的I-氧化成碘单质，而检验碘单质的生成，可以用淀粉溶液，所以a溶液是淀粉溶液。

（2）做氧气和臭氧氧化KI的对比实验时，为了保证实验结果的准确性，反应温度的条件必须一致。

（3）从表中的数据可以看出，玻璃片甲上的含淀粉溶液和碘化钾溶液的滤纸在45min时开始变浅蓝色，而玻璃片乙上的含淀粉溶液和碘化钾溶液的滤纸在120min时开始变浅蓝色，说明玻璃片乙上产生碘单质的速率慢，即氧气的氧化性比臭氧的弱。

玻璃片甲上变浅蓝色的滤纸，在60min～90min时显蓝色，而到了120min时又变成了浅蓝色，说明臭氧具有漂白作用。

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