高中化學 專題1 微觀結構與物質的多樣 第三單元 從微觀結構看物質的多樣性 第1課時 同素異形現(xiàn)象與同分異構現(xiàn)象導學案 蘇教版必修2

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1、 第1課時　同素異形現(xiàn)象與同分異構現(xiàn)象 知識條目 必考要求 加試要求 1.同素異形體與同素異形現(xiàn)象 a b 2.同分異構體與同分異構現(xiàn)象 a b 能力要求 1.以碳元素的幾種單質為例，認識同素異形現(xiàn)象。2.以正丁烷和異丁烷、乙醇和二甲醚為例，認識有機物的同分異構現(xiàn)象。3.以同素異形現(xiàn)象和同分異構現(xiàn)象為例，認識物質的多樣性與微觀結構的關系，學會同素異形體、同分異構體的判斷方法。 一、同素異形現(xiàn)象 1．碳元素能形成多種單質。根據(jù)教材內(nèi)容和你熟悉的知識，填寫下表空格： 單質 金剛石 石墨 足球烯(C60) 物理 性質 顏色狀態(tài) 無色透明固體 灰黑色固

2、體 灰黑色固體 硬度、熔點 堅硬、熔點很高 質軟、熔點高 硬度小、熔點低 導電性 不導電 導電 不導電 微觀結構 差異分析 碳原子的成鍵方式和排列方式不同 2.氧元素能形成O2和O3兩種單質。填寫下表： 單質 氧氣(O2) 臭氧(O3) 物理性質 無色無味氣體 有魚腥味，淡藍色氣體 化學性質 有強氧化性 氧化性比氧氣更強 轉化 O2在放電時轉化成O3，O3在催化劑存在時又可分解為O2 差異分析 分子中氧原子個數(shù)和氧原子的成鍵方式不同 3．由以上分析可知： (1)同一種元素形成幾種不同單質的現(xiàn)象叫做同素異形現(xiàn)象。 (2)同

3、一元素可形成不同單質，這些單質互稱為這種元素的同素異形體。 (3)同一元素的不同單質化學性質相似，物理性質差異很大，這是因為不同單質中，原子排列情況不同的緣故。 　同素異形體的理解 (1)互為同素異形體的物質是由同一種元素形成的結構不同、性質不同的單質。 (2)同素異形體之間在一定條件下可以相互轉化，其轉化屬于化學變化。 1．下列各組物質中，屬于同素異形體的是(　　) A．16O和18O B．紅磷、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是質子數(shù)相同、中子數(shù)不同的兩種氧原子，互為同位素；白磷和紅磷是磷的兩種不同單質，互為

4、同素異形體；二氧化硫和三氧化硫都是化合物，并非單質，不是同素異形體；二氧化碳和干冰是同種物質，不可互稱為同素異形體。 2．下列關于碳元素的同素異形體的敘述正確的是(　　) A．碳元素形成的各種單質稱為碳元素的同素異形體 B．碳元素的同素異形體結構雖然不同，但性質差別不大 C．碳元素的同素異形體性質不同，其用途相同 D．碳元素的同素異形體只有金剛石、石墨和C60 答案　A 解析　碳元素形成的不同單質原子間的排列方式不同，物理性質差別較大，化學性質相似，用途不同，如金剛石和石墨；金剛石、石墨和C60只是三種主要的碳單質。 二、同分異構現(xiàn)象 1．根據(jù)正丁烷和異丁烷的結構式，填寫下表

5、空格： 物質 正丁烷 異丁烷 結構式 結構簡式 CH3—CH2—CH2—CH3 分子式 C4H10 C4H10 沸點 －0.5 ℃ －11.7 ℃ 差異分析 原子的連接方式不同，化學鍵類型相同，物質類別相同 2.由以上分析可知： (1)化合物具有相同的分子式，但具有不同結構的現(xiàn)象，稱為同分異構現(xiàn)象。 (2)分子式相同而結構不同的化合物互稱為同分異構體。 (3)同分異構現(xiàn)象主要表現(xiàn)在有機物中。 　同分異構體的理解 (1)兩化合物互為同分異構體的必備條件有兩點：①兩者的分子式應相同；②兩者的結構應不同。 (2)兩化合物互為同分異構體，則

6、兩化合物的相對分子質量及各元素的組成(含量)必然相同。 (3)相對分子質量相同的兩化合物不一定互為同分異構體(如CO和C2H4不互為同分異構體)。 3．關于同分異構體的敘述正確的是(　　) A．相對分子質量相同而結構不同的化合物互稱為同分異構體 B．分子式相同而結構不同的化合物互稱為同分異構體 C．同分異構體之間由于分子組成相同，所以它們的性質相同 D．只有少數(shù)的有機物之間存在同分異構現(xiàn)象 答案　B 解析　同分異構體是指分子式相同而結構不同的化合物，同分異構體之間分子式相同，則相對分子質量相同，而相對分子質量相同的物質，分子式不一定相同，A項錯誤；同分異構體的結構不同，性質

7、也不同，C項錯誤；有機物之間同分異構現(xiàn)象普遍存在，D項錯誤。 4．下列各組物質中，兩者互為同分異構體的是(　　) ①CuSO45H2O和CuSO43H2O ②NH4CNO與CO(NH2)2 ③CH3CH2OH和CH3—O—CH3 ④H2O和H2O A．①②③ B．②③ C．①③④ D．②③④ 答案　B 解析　分子式相同而結構不同的化合物互稱為同分異構體。①中兩種物質的分子式不同。②③組中，兩者的分子式相同，但結構不同，故兩者互為同分異構體。④中水分子的結構相同，不互為同分異構體。 1．O2與O3 在一定條件下可以相互轉化，這一變化屬于(　　) A．物理

8、變化 B．化學變化 C．氧化還原反應 D．以上都不是 答案　B 2．下列各組物質中，不互為同素異形體的是(　　) A．金剛石和C60 B．紅磷和P4 C．O2和O3 D．干冰與冰 答案　D 3．下列說法不正確的是(　　) A.C和是一種核素 B．紅磷和白磷互為同素異形體 C．CH3COOCH2CH3和CH3CH2COOCH3是不同物質 D．CH3CH2OH可看成是由—C2H5和—OH兩種基團組成 答案　A 解析　本題考查同位素、同素異形體、同分異構體的概念。C和C屬于同一種元素，但為不同的核素，A項錯誤；紅磷和白磷均為磷的單質，互為同素異形體，B項正確

9、；CH3COOCH2CH3和CH3CH2COOCH3的分子式相同，但結構不同，是不同種物質，兩者互為同分異構體，C項正確；CH3CH2OH可以看成是由—C2H5和—OH兩種基團組成的，D項正確。 4．最近醫(yī)學界通過放射性14C標記的C60，發(fā)現(xiàn)有一種C60的羧酸衍生物在特定條件下可通過斷裂DNA殺死細胞，從而抑制艾滋病(AIDS)。有關14C的敘述正確的是(　　) A．14C與C60中碳原子的化學性質不同 B．14C與14N含的中子數(shù)相同 C．14C與C60是同素異形體 D．14C與12C互為同位素 答案　D 解析　14C是碳元素的一種原子，與其他碳原子的化學性質相同，A、C項錯

10、誤；14C的中子數(shù)為8,14N的中子數(shù)為7，二者的中子數(shù)不同，B項錯誤；14C和12C的質子數(shù)相同，中子數(shù)不同，二者互為同位素，D項正確。 5．下列物質中，互為同分異構體的有________；互為同素異形體的有________；屬于同位素的有________；屬于同一種物質的有________。 ①二氧化碳　②　③金剛石?、芨杀? ⑤氫溴酸　⑥溴水?、咭轰濉、? ⑨12C?、馐?14C　? 答案?、诤廷?、②和??、酆廷狻、岷?　①和④、⑧和? 解析　烷烴中每個碳原子都形成空間的四面體結構。⑧?分別與②互為同分異構體；③和⑩互為同素異形體；⑨和?屬于同位素；①和④、⑧和?分別屬于同一

11、種物質。 [基礎過關] 題組一　同素異形體 1．一瓶氣體經(jīng)化驗分析只含有一種元素，則該氣體是(　　) A．一種單質 B．一種化合物 C．化合物和單質的混合物 D．既可能是一種單質，又可能是幾種單質的混合物 答案　D 解析　該氣體可能是一種單質，也可能是這種元素組成的幾種單質的混合物，不能確定為純凈物或混合物。 2．據(jù)報道，碳納米管是碳原子形成的大分子，其導電性是銅的1萬倍；N5可用作烈性炸藥。下列說法不正確的是(　　) A．金剛石與碳納米管互為同素異形體 B．N5與N2互為同素異形體 C．14C的質子數(shù)為14 D．C原子半徑比N原子半徑大 答案　C 解

12、析　同素異形體是同種元素形成的不同單質。金剛石和碳納米管、N5和N2都是互為同素異形體；14C的質子數(shù)為6；C原子半徑大于N原子半徑。 3．下列各組物質中，屬于同素異形體的是(　　) A．S2、S4 B．碘晶體、碘蒸氣 C．H、D D.O2、O2 答案　A 解析　S2和S4是硫元素形成的不同單質，互為同素異形體，A項屬于同素異形體；碘蒸氣和碘晶體是碘的不同狀態(tài)，屬于同一物質，B項不屬于同素異形體；H和D是氫元素的兩個同位素，C項不屬于同素異形體；D是同一種物質，結構和性質是相同的，D項不屬于同素異形體。 題組二　同分異構體 4．下列說法中正確的是(　　) A．SO2、S

13、O3互為同分異構體 B．兩種化合物的組成元素相同，且各元素的質量分數(shù)也相同，則二者一定互為同分異構體 C．相對分子質量相同的幾種化合物互稱為同分異構體 D．組成元素的質量分數(shù)相同、相對分子質量也相同的不同化合物互為同分異構體 答案　D 解析　SO2和SO3分子式不同，A項錯誤；若兩種化合物的組成元素相同，各元素的質量分數(shù)也相同，則它們的最簡式必定相同，最簡式相同的化合物可能是同分異構體，也可能不是同分異構體，B項錯誤；相對分子質量相同的物質有很多，如無機物中的H2SO4和H3PO4，有機物中的C2H6O(乙醇)和CH2O2(甲酸)，這些物質都具有相同的相對分子質量，但由于它們的分子式

14、不同，所以它們不互為同分異構體，C項錯誤；當不同化合物組成元素的質量分數(shù)相同，相對分子質量也相同時，其分子式一定相同，因此這樣的不同化合物互為同分異構體，D項正確。 5．下列物質互為同分異構體的是(　　) A．35Cl和37Cl B．CH3CH2OH和CH3OCH3 C．CH3CH3和CH3CH2CH3 D．H2O和H2O2 答案　B 解析　A項互為同位素；B項互為同分異構體；D項是兩種不同的化合物。 6．科學家發(fā)現(xiàn)鉑的兩種化合物a和b，二者的結構簡式分別為a有抗癌作用，而b沒有，二者的關系為(　　) A．同分異構體 B．同素異形體 C．同一種物質 D．同位素 答

15、案　A 解析　a有抗癌作用，而b沒有，說明二者屬于不同的物質，且二者分子式相同，結構不同，故二者互為同分異構體。 題組三　同素異形體、同分異構體的比較 7．下列各組中的物質互為同素異形體的是(　　) A．金剛石與石墨 B．CH4與CH3CH3 C．乙醇與二甲醚 D．12C與14C 答案　A 解析　CH4與CH3CH3分子式不相同，兩種不同的化合物不互為同素異形體；乙醇與二甲醚互為同分異構體；12C 與14C互為同位素。 8．下列各項描述的判斷正確的是(　　) 選項 描述 結論 A 由同種元素組成的物質一定是純凈物 正確 B 科學家最近合成了一種新的化合物

16、N4 正確 C 紅磷轉化為白磷是物理變化 錯誤 D 納米泡沫碳和金剛石是同素異形體 錯誤 答案　C 解析　由同種元素組成的物質不一定是純凈物，如氧氣和臭氧的混合氣體為混合物，A項判斷不正確；N4屬于單質，B項判斷正確；紅磷和白磷屬于不同的物質，其轉化為化學變化，C項判斷正確；納米泡沫碳和金剛石是由碳元素組成的不同單質，互為同素異形體，D項判斷不正確。 9．下列說法中，正確的是(　　) A．液溴、溴蒸氣是同素異形體 B．同素異形體是同種元素的不同單質 C．SO2、SO3互為同分異構體 D．同分異構體的分子組成相同，分子結構不同 答案　B 解析　同素異形體是同種

17、元素形成的性質不同的單質，可知A錯，B對；同分異構體是分子式相同但結構不同的化合物，不是分子組成相同，C、D錯誤。 10．氰酸銨(NH4CNO)與尿素[CO(NH2)2](　　) A．都是共價化合物 B．都是離子化合物 C．互為同分異構體 D．互為同素異形體 答案　C 解析　氰酸銨是離子化合物，尿素是共價化合物，它們的分子式相同，結構不同，是同分異構體的關系，因此C正確。 [能力提升] 11．根據(jù)以下敘述，回答下列問題。 大氣中的臭氧層可濾除大量的紫外光，保護地球上的生物。氟利昂(如CCl2F2)可在光的作用下分解，產(chǎn)生Cl原子，Cl原子會對臭氧層產(chǎn)生長久的破壞作用，臭

18、氧的分子式為O3。有關反應為 O3O2＋O　Cl＋O3ClO＋O2 O＋ClO===Cl＋O2　總反應為2O3===3O2。 (1)在上述臭氧變成氧氣的過程中，Cl原子是________(填字母，下同)。 A．反應物 B．生成物 C．中間產(chǎn)物 D．催化劑 (2)O3和O2是________。 A．同一種物質 B．同素異形體 C．氧的同位素 D．同一種元素 答案　(1)D　(2)B 解析　(1)根據(jù)催化劑的定義知，Cl原子是催化劑，由此可見催化劑并不是不參加反應，只不過是反應前后的質量和化學性質保持不變。 (2)由同種元素組成的不同單質叫作同素

19、異形體。O3和O2是由氧元素組成的兩種不同的單質，所以O3和O2屬于同素異形體。 12．有下列幾組物質： ①6C與6C?、谑c富勒烯?、巯趸?CH3CH2CH2NO2)與丙氨酸?、蹸H3CH2CH2CH3和　⑤天然氣的主要成分與沼氣的主要成分?、轍F與HCl。對各組物質的性質異同點進行分析，請用數(shù)字序號回答問題： (1)互為同素異形體的是______________________； (2)互為同分異構體的是______________________； (3)互為同位素的是______________________； (4)屬于同一化合物的是_______________

20、_______。 答案　(1)②　(2)③④　(3)①　(4)⑤ 解析　6C與6C的質子數(shù)相同，而中子數(shù)不同，是碳元素的兩種核素，互稱為同位素；石墨與富勒烯都是由碳元素形成的不同單質，都屬于碳元素的同素異形體；硝基丙烷與丙氨酸的分子式都為C3H7NO2，CH3CH2CH2CH3和的分子式都為C4H10，但是結構不同，所以都互為同分異構體；天然氣與沼氣的主要成分都是CH4，屬于同一種物質；HF和HCl屬于不同的分子。 13．今有原子序數(shù)依次增大的A、B、C、D、E、F六種短周期主族元素。已知A、C、F三種原子的最外層共有11個電子，且這三種元素的最高價氧化物的水化物之間兩兩皆能反應，且均能

21、生成鹽和水。D和E的電子層結構見下表： 元素 最外層電子數(shù) 次外層電子數(shù) D x x＋4 E x＋1 x＋4 在一般情況下，B元素的單質不能與A、C、D、E元素的單質化合。請按要求填空： (1)寫出下列各元素的元素符號： A____________，B____________，C____________， D____________，E____________，F(xiàn)____________。 (2)D的氫化物的化學式為__________，E的氫化物的化學式為________，兩者的穩(wěn)定性：________>________。 (3)原子序數(shù)介于E和F之間的元素

22、R能形成R2、R8等幾種單質，這幾種單質之間的關系是______________。 答案　(1)Na　Mg　Al　Si　P　Cl　(2)SiH4　PH3　PH3　SiH4　(3)互為同素異形體 解析　由x＋4＝8可知x＝4，D、E分別為Si、P元素；由性質信息推測C的氫氧化物具有兩性，C為Al元素，則A為Na元素，由“A、C、F三種原子最外層共有11個電子”可知F為Cl元素。由“原子序數(shù)依次增大”可知B為Mg元素。 14．硫通常是一種淡黃色晶體。有橙色、無色、紅棕色三種顏色的硫蒸氣，它們都是硫的單質，但每個分子中硫原子的個數(shù)不同，可用Sx表示。對三種蒸氣測定結果是 (1)橙色蒸氣密度折

23、算到標準狀況后是 11.34 gL－1，則它的化學式是________。 (2)紅棕色蒸氣的質量是相同狀況下同體積空氣的6.62倍，則它的化學式是________。 (3)無色蒸氣對氫氣的相對密度是64，則它的化學式是______________。此事實說明硫有________________。 答案　(1)S8　(2)S6　(3)S4　多種同素異形體 解析　由題意知：(1)中硫蒸氣的相對分子質量為M＝11.3422.4≈254，其單質的分子式為S8。(2)中硫蒸氣的相對分子質量為M＝296.62≈192，其單質的分子式為S6。(3)中硫蒸氣的相對分子質量為M＝642＝128，其單質的分子式為S4。綜上分析，可知硫元素有多種同素異形體。 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375