第三單元從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性第1課時(shí)同素異形現(xiàn)象與同分異構(gòu)現(xiàn)象知識(shí)條目必考要求加試要求1.同素異形體與同素異形現(xiàn)象ab2.同分異構(gòu)體與同分異構(gòu)現(xiàn)象ab能力要求1.以碳元素的幾種單質(zhì)為例，認(rèn)識(shí)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(rèn)識(shí)有機(jī)物的同分異構(gòu)現(xiàn)象。3.以同素異形現(xiàn)象和同分異構(gòu)現(xiàn)象為例，認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系，學(xué)會(huì)同素異形體、同分異構(gòu)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(zhì)。根據(jù)教材內(nèi)容和你熟悉的知識(shí)，填寫下表空格：單質(zhì)金剛石石墨足球烯(C60)物理性質(zhì)顏色狀態(tài)無色透明固體灰黑色固體灰黑色固體硬度、熔點(diǎn)堅(jiān)硬、熔點(diǎn)很高質(zhì)軟、熔點(diǎn)高硬度小、熔點(diǎn)低導(dǎo)電性不導(dǎo)電導(dǎo)電不導(dǎo)電微觀結(jié)構(gòu)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(zhì)。填寫下表：單質(zhì)氧氣(O2)臭氧(O3)物理性質(zhì)無色無味氣體有魚腥味，淡藍(lán)色氣體化學(xué)性質(zhì)有強(qiáng)氧化性氧化性比氧氣更強(qiáng)轉(zhuǎn)化O2在放電時(shí)轉(zhuǎn)化成O3，O3在催化劑存在時(shí)又可分解為O2差異分析分子中氧原子個(gè)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(zhì)的現(xiàn)象叫做同素異形現(xiàn)象。(2)同一元素可形成不同單質(zhì)，這些單質(zhì)互稱為這種元素的同素異形體。(3)同一元素的不同單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)差異很大，這是因?yàn)椴煌瑔钨|(zhì)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(zhì)是由同一種元素形成的結(jié)構(gòu)不同、性質(zhì)不同的單質(zhì)。(2)同素異形體之間在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，其轉(zhuǎn)化屬于化學(xué)變化。1．下列各組物質(zhì)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(zhì)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(zhì)，互為同素異形體；二氧化硫和三氧化硫都是化合物，并非單質(zhì)，不是同素異形體；二氧化碳和干冰是同種物質(zhì)，不可互稱為同素異形體。2．下列關(guān)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(zhì)稱為碳元素的同素異形體B．碳元素的同素異形體結(jié)構(gòu)雖然不同，但性質(zhì)差別不大C．碳元素的同素異形體性質(zhì)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(zhì)原子間的排列方式不同，物理性質(zhì)差別較大，化學(xué)性質(zhì)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(zhì)。二、同分異構(gòu)現(xiàn)象1．根據(jù)正丁烷和異丁烷的結(jié)構(gòu)式，填寫下表空格：物質(zhì)正丁烷異丁烷結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡式CH3—CH2—CH2—CH3分子式C4H10C4H10沸點(diǎn)－0.5℃－11.7℃差異分析原子的連接方式不同，化學(xué)鍵類型相同，物質(zhì)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(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，稱為同分異構(gòu)現(xiàn)象。(2)分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體。(3)同分異構(gòu)現(xiàn)象主要表現(xiàn)在有機(jī)物中。同分異構(gòu)體的理解(1)兩化合物互為同分異構(gòu)體的必備條件有兩點(diǎn)：①兩者的分子式應(yīng)相同；②兩者的結(jié)構(gòu)應(yīng)不同。(2)兩化合物互為同分異構(gòu)體，則兩化合物的相對分子質(zhì)量及各元素的組成(含量)必然相同。(3)相對分子質(zhì)量相同的兩化合物不一定互為同分異構(gòu)體(如CO和C2H4不互為同分異構(gòu)體)。3．關(guān)于同分異構(gòu)體的敘述正確的是()A．相對分子質(zhì)量相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體B．分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體C．同分異構(gòu)體之間由于分子組成相同，所以它們的性質(zhì)相同D．只有少數(shù)的有機(jī)物之間存在同分異構(gòu)現(xiàn)象答案B解析同分異構(gòu)體是指分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物，同分異構(gòu)體之間分子式相同，則相對分子質(zhì)量相同，而相對分子質(zhì)量相同的物質(zhì)，分子式不一定相同，A項(xiàng)錯(cuò)誤；同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)也不同，C項(xiàng)錯(cuò)誤；有機(jī)物之間同分異構(gòu)現(xiàn)象普遍存在，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．下列各組物質(zhì)中，兩者互為同分異構(gòu)體的是()①CuSO4·5H2O和CuSO4·3H2O②NH4CNO與CO(NH2)2③CH3CH2OH和CH3—O—CH3④eq\o\al(2,1)H2O和eq\o\al(3,1)H2OA．①②③ B．②③C．①③④ D．②③④答案B解析分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體。①中兩種物質(zhì)的分子式不同。②③組中，兩者的分子式相同，但結(jié)構(gòu)不同，故兩者互為同分異構(gòu)體。④中水分子的結(jié)構(gòu)相同，不互為同分異構(gòu)體。1．O2與O3在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，這一變化屬于()A．物理變化 B．化學(xué)變化C．氧化還原反應(yīng) D．以上都不是答案B2．下列各組物質(zhì)中，不互為同素異形體的是()A．金剛石和C60 B．紅磷和P4C．O2和O3 D．干冰與冰答案D3．下列說法不正確的是()A.eq\o\al(12,6)C和eq\o\al(14,6)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(zhì)D．CH3CH2OH可看成是由—C2H5和—OH兩種基團(tuán)組成答案A解析本題考查同位素、同素異形體、同分異構(gòu)體的概念。eq\o\al(12,6)C和eq\o\al(14,6)C屬于同一種元素，但為不同的核素，A項(xiàng)錯(cuò)誤；紅磷和白磷均為磷的單質(zhì)，互為同素異形體，B項(xiàng)正確；CH3COOCH2CH3和CH3CH2COOCH3的分子式相同，但結(jié)構(gòu)不同，是不同種物質(zhì)，兩者互為同分異構(gòu)體，C項(xiàng)正確；CH3CH2OH可以看成是由—C2H5和—OH兩種基團(tuán)組成的，D項(xiàng)正確。4．最近醫(yī)學(xué)界通過放射性14C標(biāo)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(xì)胞，從而抑制艾滋病(AIDS)。有關(guān)14C的敘述正確的是()A．14C與C60中碳原子的化學(xué)性質(zhì)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(xué)性質(zhì)相同，A、C項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)錯(cuò)誤；14C和12C的質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，二者互為同位素，D項(xiàng)正確。5．下列物質(zhì)中，互為同分異構(gòu)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(zhì)的有________。①二氧化碳②③金剛石④干冰⑤氫溴酸⑥溴水⑦液溴⑧⑨12C⑩石墨?14C?答案②和⑧、②和?③和⑩⑨和?①和④、⑧和?解析烷烴中每個(gè)碳原子都形成空間的四面體結(jié)構(gòu)。⑧?分別與②互為同分異構(gòu)體；③和⑩互為同素異形體；⑨和?屬于同位素；①和④、⑧和?分別屬于同一種物質(zhì)。[基礎(chǔ)過關(guān)]題組一同素異形體與同素異形現(xiàn)象1．一瓶氣體經(jīng)化驗(yàn)分析只含有一種元素，則該氣體是()A．一種單質(zhì)B．一種化合物C．化合物和單質(zhì)的混合物D．既可能是一種單質(zhì)，又可能是幾種單質(zhì)的混合物答案D解析該氣體可能是一種單質(zhì)，也可能是這種元素組成的幾種單質(zhì)的混合物，不能確定為純凈物或混合物。2．據(jù)報(bào)道，碳納米管是碳原子形成的大分子，其導(dǎo)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(zhì)子數(shù)為14D．C原子半徑比N原子半徑大答案C解析同素異形體是同種元素形成的不同單質(zhì)。金剛石和碳納米管、N5和N2都是互為同素異形體；14C的質(zhì)子數(shù)為6；C原子半徑大于N原子半徑。3．(2017·紹興市期中)下列互為同素異形體的一組物質(zhì)是()A．CO2和COB．35Cl和37ClC．CH3COOH和HCOOCH3D．紅磷和白磷答案D4．(2017·茅盾中學(xué)月考)20世紀(jì)80年代后，人們發(fā)現(xiàn)和證實(shí)了一種新的含碳物質(zhì)，它們是由一系列偶數(shù)個(gè)碳原子組成的分子，其中C60最具代表性。圖中所示為n個(gè)C60連接而成的物質(zhì)X。下列有關(guān)說法不正確的是()A．X難溶于水，可以與氧氣反應(yīng)生成CO2B．該物質(zhì)是一種新型的化合物C．X是碳的一種同素異形體D．X的摩爾質(zhì)量為720ng·mol－1答案B題組二同分異構(gòu)體與同分異構(gòu)現(xiàn)象5．氰酸銨(NH4CNO)與尿素[CO(NH2)2]()A．都是共價(jià)化合物 B．都是離子化合物C．互為同分異構(gòu)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(jià)化合物，它們的分子式相同，結(jié)構(gòu)不同，是同分異構(gòu)體的關(guān)系，因此C正確。6．下列物質(zhì)互為同分異構(gòu)體的是()A．35Cl和37ClB．CH3CH2OH和CH3OCH3C．CH3CH3和CH3CH2CH3D．H2O和H2O2答案B解析A項(xiàng)互為同位素；B項(xiàng)互為同分異構(gòu)體；D項(xiàng)是兩種不同的化合物。7．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鉑的兩種化合物a和b，二者的結(jié)構(gòu)簡式分別為和，a有抗癌作用，而b沒有，二者的關(guān)系為()A．同分異構(gòu)體 B．同素異形體C．同一種物質(zhì) D．同位素答案A解析a有抗癌作用，而b沒有，說明二者屬于不同的物質(zhì)，且二者分子式相同，結(jié)構(gòu)不同，故二者互為同分異構(gòu)體。題組三同素異形現(xiàn)象、同分異構(gòu)現(xiàn)象的綜合8．(2017·湖州市期中)下列物質(zhì)間的歸類正確的是()A．1H、2H、3H互為同素異形體B．碳酸氫鈉和純堿是同一物質(zhì)C．乙醇(CH3CH2OH)與甲醚(CH3OCH3)互為同分異構(gòu)體D．O2與O3互為同位素答案C解析A項(xiàng)，同種元素組成的不同單質(zhì)為同素異形體；B項(xiàng)，碳酸氫鈉為酸式鹽，純堿為碳酸鈉是正鹽；C項(xiàng)，同分異構(gòu)體是分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的有機(jī)物；D項(xiàng)，質(zhì)子數(shù)相同中子數(shù)不同的同種元素的不同原子互為同位素。9．(2017·臺(tái)州市月考)從化學(xué)的角度將下列物質(zhì)進(jìn)行分類，下列說法正確的是()A．因?yàn)镃O和CO2的組成元素完全相同，所以CO與CO2互為同素異形體B．因?yàn)榻饎偸c石墨的化學(xué)式相同，所以金剛石與石墨互為同分異構(gòu)體C．互為同分異構(gòu)體的物質(zhì)具有相同的分子式D．由4個(gè)氧原子構(gòu)成的氧分子O4是一種新的氧化物答案C解析A項(xiàng)，由同種元素形成的不同種單質(zhì)互為同素異形體；B項(xiàng)，同分異構(gòu)體是分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的化合物；C項(xiàng)，分子式相同、結(jié)構(gòu)不同的化合物互為同分異構(gòu)體；D項(xiàng)，氧化物是指由兩種元素組成，一種元素是氧元素的化合物。10．下列各項(xiàng)描述的判斷正確的是()選項(xiàng)描述結(jié)論A由同種元素組成的物質(zhì)一定是純凈物正確B科學(xué)家最近合成了一種新的化合物N4正確C紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是物理變化錯(cuò)誤D納米泡沫碳和金剛石是同素異形體錯(cuò)誤答案C解析由同種元素組成的物質(zhì)不一定是純凈物，如氧氣和臭氧的混合氣體為混合物，A項(xiàng)判斷不正確；N4屬于單質(zhì)，B項(xiàng)判斷不正確；紅磷和白磷屬于不同的物質(zhì)，其轉(zhuǎn)化為化學(xué)變化，C項(xiàng)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(zhì)，互為同素異形體，D項(xiàng)判斷不正確。11．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(zhì)C．SO2、SO3互為同分異構(gòu)體D．同分異構(gòu)體的分子組成相同，分子結(jié)構(gòu)不同答案B解析同素異形體是同種元素形成的性質(zhì)不同的單質(zhì)，可知A錯(cuò)，B對；同分異構(gòu)體是分子式相同但結(jié)構(gòu)不同的化合物，不是分子組成相同，C、D錯(cuò)誤。[能力提升]12．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(hù)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(huì)對臭氧層產(chǎn)生長久的破壞作用，臭氧的分子式為O3。有關(guān)反應(yīng)為O3eq\o(=,\s\up7(光))O2＋OCl＋O3eq\o(=,\s\up7(光))ClO＋O2O＋ClO=Cl＋O2總反應(yīng)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(yīng)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(zhì) 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(yīng)，只不過是反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)保持不變。(2)由同種元素組成的不同單質(zhì)叫作同素異形體。O3和O2是由氧元素組成的兩種不同的單質(zhì)，所以O(shè)3和O2屬于同素異形體。13．有下列幾組物質(zhì)：①eq\o\al(12,

6)C與eq\o\al(13,

6)C②石墨與富勒烯③硝基丙烷(CH3CH2CH2NO2)與丙氨酸()④CH3CH2CH2CH3和⑤天然氣的主要成分與沼氣的主要成分⑥HF與HCl。對各組物質(zhì)的性質(zhì)異同點(diǎn)進(jìn)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(gòu)體的是______________________。(3)互為同位素的是______________________。(4)屬于同一化合物的是______________________。答案(1)②(2)③④(3)①(4)⑤解析eq\