1、学年化学同步苏教版必修2学案专题1 第三单元 第一课时 同素异形现象 同分异构现象 Word版含解第三单元从微观结构看物质的多样性第一课时 同素异形现象同分异构现象课标要求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。1“二同”概念：(1)同素异形体：同一种元素能够形成几种不同的单质互称同素异形体；(2)同分异构体：分子式相同而结构不同的化合物互称同分异构体。2“三组”常见的同素异形体：(1)金刚石、石墨和足球烯；(2)O2和
2、O3；(3)红磷和白磷。3有关同分异构体的“三组一定和不一定”：(1)分子式相同，一定有相同的相对分子质量，反之不一定成立；(2)分子式相同，一定有相同的最简式，反之不一定成立；(3)分子式相同，一定有相同的元素的质量分数，反之不一定成立。同素异形现象1同素异形现象和同素异形体(1)同一种元素能够形成几种不同的单质的现象叫做同素异形现象。 (2)同一种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。2常见的同素异形体(1)碳的同素异形体物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
3、结构差异分析碳原子的成键方式和排列方式不同(2)氧的同素异形体物质O2O3颜色无色淡蓝色沸点O2O3气味无味鱼腥味相互转化3O22O3差异分析分子中氧原子个数和氧原子的成键方式不同(3)磷的同素异形体物质色态毒性稳定性保存白磷白色蜡状固体有剧毒易自燃冷水中红磷红棕色固体无毒加热或点燃可燃烧直接存放在广口瓶中3对同素异形体的理解(1)组成元素：只含有一种元素。(2)物质类别：互为同素异形体的只能是单质。(3)性质关系：同素异形体之间的物理性质有差异，但化学性质相似。(4)相互转化：同素异形体之间的转化属于化学变化，因为转化过程中有化学键的断裂与形成。(5)同素异形体之间的转化既有单质参加，又有单
4、质生成，但由于没有涉及化合价的变化，一般认为这种转化属于非氧化还原反应。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。 (1)O2与O3互为同素异形体()(2)水和冰互为同素异形体 ()(3)金刚石、石墨、C60互为同素异形体 ()答案：(1)(2)(3)2关于金刚石、石墨、C60的下列说法中，不正确的是()A它们都是由碳元素组成的单质B它们都是电的良导体C它们原子的排列方式各不相同D它们的化学性质几乎相同解析：选B金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，它们都是碳元素的同素异形体；由于其结构中各原子的排列方式不同，而使其物理性质差异较大，如金刚石不导电，石墨能导电等。但它们的化学性质几乎完全
5、相同，如都能在一定条件下与O2完全反应生成二氧化碳。同分异构现象1同分异构现象和同分异构体 (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化合物中。2实例(1)正丁烷和异丁烷名称正丁烷异丁烷分子式C4H10分子结构结构式结构简式CH3CH2CH2CH3球棍模型结论分子结构不同沸点0.5 11.7 差异分析原子的连接方法不同，化学键的类型相同，物质类别相同(2)乙醇和二甲醚名称乙醇二甲醚分子式C2H6O分子结构结构式结论分子结构不同性质沸点78 23 物理性质不同，化学性质不同3.四角度
6、认识同分异构体(1)从物质看：互为同分异构体的物质只能是化合物。它们之间的转化属于化学变化，若共存则为混合物。(2)从分子式看：互为同分异构体的化合物，其分子式相同，相对分子质量也相同，但相对分子质量相同的化合物分子式不一定相同，如甲酸(HCOOH)和乙醇(CH3CH2OH)的相对分子质量均为46。(3)从结构看：互为同分异构体的化合物，空间结构不同。(4)从性质看：互为同分异构体的化合物，物理性质不同，化学性质可能相似。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，但
7、其结构不同，化学性质不一定相似。2下列各对物质中，属于同分异构体的是()A白磷和红磷B干冰和CO2解析：选D白磷和红磷两者属于同素异形体，A项不符合题意；干冰和CO2是同一种物质，只是状态不同，B项不符合题意；C项属于同一种物质，不符合题意；D项中两者的分子式均为C6H14，结构不同，属于同分异构体，符合题意。三级训练节节过关1科学家发现C60后，近年又合成了许多球形分子，如C50、C70、C120、C540等，它们互称为()A同一种物质 B同分异构体C同素异形体 D同位素解析：选CC60与C50、C70、C120、C540均是由碳元素组成的不同单质，互为同素异形体。2闪电时空气中有臭氧生成。
8、下列说法正确的是()AO3和O2互为同位素BO2比O3稳定C等体积O3和O2含有相同质子数DO3与O2的相互转变是物理变化解析：选BO2和O3互为同素异形体，A不正确；温度、压强不确定，不能确定O2、O3的物质的量，也就是不能确定质子数，C不正确；同素异形体之间的转化属于化学变化，D不正确。3下列各组物质中，不互为同素异形体的是()A金刚石和C60 B红磷和P4CO2和O3 D干冰与冰解析：选D干冰是固态CO2，冰为固态水，二者不属于同素异形体。4下列物质互为同分异构体的是()A氧气和臭氧 B正丁烷和异丁烷CCH4和C2H4 D1H和2H解析：选B氧气和臭氧是由同种元素形成的不同单质，互称同素
9、异形体，A项错误；正丁烷和异丁烷分子式相同，结构不同，互称同分异构体，B项正确；CH4和C2H4分子式不同，不可能是同分异构体，C项错误；1H和2H是质子数相同，中子数不同的原子，属于同位素，D项错误。5下面列出了几组物质或微粒，请将合适的序号填写在空格上。金刚石与“足球烯”(C60)；D与T；16O、17O和18O；氧气(O2)与臭氧(O3)；乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3)。(1)是同素异形体的_。(2)是同位素的_。(3)是同分异构体的_。解析：(1)由同一种元素形成的不同单质互为同素异形体，则是同素异形体的为金刚石与“足球烯”(C60)，氧气(O2)与臭氧(O3)。(2
10、)质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素，则是同位素的是D与T,16O、17O和18O。(3)分子式相同而结构不同的化合物互为同分异构体，则是同分异构体的为乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3)。答案：(1)(2)(3)1下列关于同分异构体的描述正确的是()A无机物之间不存在同分异构现象B有机物与无机物之间可以存在同分异构现象C同分异构体的性质相同D16O和18O互为同分异构体解析：选B无机物和无机物、无机物和有机物之间也可能存在同分异构现象，故A不正确，B正确；同分异构体的性质不同，16O和18O互为同位素，C、D不正确。2造成金刚石和石墨性质差异的主要原因是()A
11、碳原子种类不同B同体积两种物质中碳原子个数不同C碳原子成键方式不同D物质状态不同解析：选C因碳原子的成键方式不同造成金刚石与石墨性质不同。3O2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以上都不是解析：选B同素异形体间的转化属于化学变化，但不是氧化还原反应。4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型的化合物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解析：选C氧气和臭氧都是由氧元素组成的单质，它们的混合气体属于混合物，A错误；N4只含有一种元素，是一种新
12、单质，不属于化合物，B错误；红磷和白磷属于同素异形体，同素异形体之间的转化均是化学变化，C正确；纳米泡沫碳和金刚石是由碳元素组成的不同种单质，互为同素异形体，D的结论错误。5下列各组中互为同素异形体关系的是()AH2与D2 BT2O与H2OC. K与K DS4与S8解析：选DH2与D2均是氢气分子，A项错误；T2O与H2O均是水分子，B项错误； K与K的质子数相同而中子数不同，互为同位素，C项错误；S4与S8均是硫元素形成的单质，二者互为同素异形体，D项正确。6下列关于同分异构体的说法错误的是()具有相同相对分子质量和不同结构的化合物互称为同分异构体互称为同分异构体的物质一定不是同种物质同分异
13、构体之间物理性质一定不同，化学性质一定相同同分异构体一定具有相同的相对分子质量A BC D解析：选CN2与CO具有相同的相对分子质量和不同的结构，但不是同分异构体，错误；同分异构体之间的化学性质不一定相同(如乙醇与二甲醚)，错误。7科学家们最近发现一种新分子，具有空心类似足球状的结构，其化学式为C70。下列说法不正确的是()AC70是一种化合物B它的相对分子质量为840C它的化学性质和金刚石相似DC70和金刚石、石墨一样，都是由碳元素组成的单质解析：选A依题意，C70是一种分子，从其化学式可知，一个C70分子由70个碳原子构成，C70应是碳的单质，不属于化合物。8下列关于臭氧性质的叙述中不正确
14、的是()A臭氧比氧气的氧化性更强，常温下能将Ag、Hg等较不活泼的金属氧化B臭氧可以杀死许多细菌，是一种良好的消毒剂C臭氧和活性炭一样，能够吸附有机色素，是一种良好的脱色剂D臭氧和氧气在一定条件下可以相互转化解析：选C臭氧有很强的氧化性，能把有机色素氧化成无色物质。9有下列各组物质6C与6C，与，金刚石与石墨，乙醇(CH3CH2OH)与二甲醚(CH3OCH3)。(1)互为同位素的是_(填序号，下同)。(2)互为同素异形体的是_。(3)互为同分异构体的是_。解析： 6C与6C互为同位素，两者相同的是原子的核电荷数、质子数、核外电子数，不同的是原子核内中子数。金刚石与石墨互为同素异形体，互为同素异
15、形体的物质的组成元素相同，但物质的结构不同，与、乙醇与二甲醚互为同分异构体，互为同分异构体的物质分子组成即分子式相同，但分子内原子的连接方式不同，各原子的连接顺序和空间排列方式不同。答案：(1)(2)(3)、101982年两位日本科学家在南极拍摄到南极上空臭氧空洞的照片。(1)1995年诺贝尔化学奖授予致力于研究臭氧层被破坏问题的三位环境化学家。氟利昂(如CF2Cl2)可在光的作用下分解，产生Cl原子，Cl原子会对臭氧层产生长久破坏作用，有关反应为O3O2O、ClO3=ClOO2、ClOO=ClO2上述变化的总反应是_。在上述变化中，Cl是_。A反应物 B生成物C中间产物 D催化剂O2和O3是
16、_。A同分异构体 B同一种物质C氧的同素异形体 D氧的同位素(2)超音速飞机排放的氮的氧化物(NO和NO2)也会破坏臭氧层，它们和O3及O原子发生如下反应：O3NO=NO2O2、ONO2=NOO2，这两个反应反复循环，其总反应式为_，氮的氧化物在破坏臭氧层过程中起了_作用。(3)臭氧除可吸收紫外线外，又由于臭氧具有极强的氧化性，工业上可用臭氧进行_。解析：将(1)中三个化学方程式相加，消去中间产物，可得到总反应方程式：2O3=3O2。Cl作催化剂，O2与O3属于同种元素形成的不同单质，属于同素异形体。把(2)中的两个化学方程式相加可得O3O=2O2，其中氮的氧化物作催化剂。答案：(1)2O3=
17、3O2DC(2)O3O=2O2催化(3)漂白、杀菌、消毒1下列说法正确的是()ASO2、SO3互为同分异构体B碘晶体、碘蒸气是同素异形体C同分异构体的分子组成相同，分子结构不同D同素异形体是同种元素的不同单质解析：选D分子式相同而结构不同的物质间互为同分异构体；同种元素组成的不同单质互为同素异形体，由概念可知D正确。2下列各组物质中，两者互为同分异构体的是()CuSO45H2O和CuSO43H2ONH4CNO与CO(NH2)2A BC D解析：选B分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。组中分子式不同；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；组中水分子的结构相同，不互为
18、同分异构体。3下列各组物质中，不互为同素异形体的是()A红磷和黄磷 B斜方硫和单斜硫CSi60和晶体硅 DH2O和H2O2解析：选DA项，红磷和黄磷应是磷元素的两种单质；B项，斜方硫和单斜硫应是硫元素的两种单质；C项，Si60是分子晶体与晶体硅，是硅元素的两种单质；D项，H2O和H2O2为化合物，不能成为同素异形体。4在化学中，每种物质都有自己对应的化学式，但往往同一化学式，可能表示不同的物质。下列化学式中，只表示一种纯净物的是()AC BCH4CC2H6O DC4H10解析：选BA可能是金刚石、石墨，C可能是乙醇、二甲醚，D可能是正丁烷、异丁烷。所以符合题意的只有B项。5现代无机化学对硫氮化
19、合物的研究是最为活跃的领域之一。(SN)n是迄今唯一已知的具有超导性质的链状无机高分子。有关如右图所示的硫氮化合物的分子结构的说法中，正确的是()A该物质的分子式为SNB该物质与化合物S2N2互为同分异构体C该物质是电的良导体D1 mol该分子中含有的共价键数目为86.021023解析：选C根据分子结构可知，该物质的分子中含有4个S、4个N，所以它的分子式是S4N4，A项错误；同分异构体是指分子式相同、结构不同的化合物，所以S4N4与S2N2不互为同分异构体，B项错误；由于硫氮化合物具有超导性质，故在一定条件下为电的良导体，C项正确；图示分子中有8个SN键，1个SS键，故1 mol分子中，共价
20、键数目为96.021023，D项错误。6意大利罗马大学的Fulvio Cacace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()AN4属于一种新型化合物BN4转化为N2属于物理变化CN4的摩尔质量为56DN4与N2互为同素异形体解析：选DN4是一种单质，与N2互为同素异形体，二者之间的转化属于化学变化，N4的摩尔质量为56 gmol1。7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：白磷黑磷，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解析：选B黑磷也
21、是磷元素组成的单质，A错误；类比石墨的导电性知B正确；白磷、黑磷是不同的物质，C错误；黑磷性质稳定，D错误。8科学家发现铂的两种化合物a和b，二者的结构式分别为，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同位素解析：选Aa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；互为同素异形体的必须是单质，互为同位素的必须是质子数相同，中子数不同的核素(如C与C， Cl与Cl等)。9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_。二氧化碳CH3C(CH3)2CH2CH3
22、金刚石干冰氢溴酸溴水液溴12C14CCH3CH(CH3)CH(CH3)CH3石墨解析：与互为同分异构体；和互为同素异形体；和属于同位素；和属于同一种物质。答案：与和和和10硫通常是一种淡黄色晶体。有橙色、无色、红棕色三种颜色的硫蒸气，它们都是硫的单质，但每个分子中硫原子的个数不同，可用Sx表示。对三种蒸气测定结果是：(1)橙色蒸气密度折算到标准状况后是11.34 gL1，则它的化学式是_。(2)红棕色蒸气的质量是相同状况下同体积空气的6.62倍，则它的化学式是_。(3)无色蒸气对氢气的相对密度是64，则它的化学式是_。此事实说明硫有_。解析：由题意知：(1)中硫蒸气的相对分子质量为M11.3422.4254，其单质的分子式为S8；(2)中硫蒸气的相对分子质量为M296.62192，其单质的分子式为S6；(3)中硫蒸气的相对分子质量为M642128，其单质的分子式为S4。综上分析，可知硫元素有多种同素异形体。答案：(1)S8(2)S6(3)S4多种同素异形体
