下载文档原格式
同素异形现象和同分异构体学案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN高一化学教学案（6）专题1 微观结构与物质的多样性第三单元从微观结构看物质的多样性同分异构现象和同分异构体编写：许乃祥审核：于建东班级：学号：姓名：【学习目标】1、了解同素异形现象、同素异形体，学会对同素异形体的判断。
了解碳、氧、磷三种元素的几种常见同素异形体。
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、运用活动与探究方法，学习正丁烷和异丁烷的同分异构现象；认识物质的多样性与微观结构的关系。
【知识梳理】一、同素异形现象1、同素异形现象：。
2、同素异形体：。
特点：（1）同种元素（2）不同种单质（3）化学性质相似（4）结构不同二、常见的同素异形体注意：除了C有同素异形体外，O、S、P也有同素异形现象。
思考：（1）Na和Na+是同素异形体吗（2）金刚石和石墨都是C单质，为什么它们的物理性质却有巨大的区别2三、同分异构体、同分异构现象[[小结]：分子式，但是空间结构。
[阅读]：见教材P21表1-91．同分异构体2．同分异构现象34【典例分析】例1： Se 是人体必需微量元素，下列关于 的说法正确的是 （ ）A ． 互为同素异形体B ． 互为同位素C ． 分别含有44和46个质子D ． 都含有34个中子例2： 将白磷隔绝空气加热到260o C 可转变为红磷，以下说法正确的是 （ ）A ．白磷转变为红磷是一个吸热过程B ．红磷比白磷稳定C ．白磷转变为红磷时有热量放出D ．白磷比红磷稳定 例3：下列化学式中,只表示一种纯净物的是 ( )例4：有下列各组物质:A 、水银和汞B 、C C 136126和 C 、红磷 、白磷 D 、金刚石与石墨E 、 CH 3CH 2CHO(丙醛)和 CH 3-CO-CH 3(丙酮)F 、氯水和液氯G 、醋酸与乙酸（1）互为同位素的是________（2）互为同分异构体的是________ （3）互为同素异形体的是________（4）属于同一化合物的是________ 【思维训练】1．大气层外的臭氧层的作用是 （ ）A ．吸收CO 2B ．分解补充O 2C ．吸收红外线D ．吸收紫外线 2．下列关于臭氧性质的叙述中不正确的是 （ ）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，是一种很好的脱色剂D．臭氧和氧气一定条件下可以相互转化3．下列各组物质属同素异形体的是（）A．16O和18O B．金刚石、石墨和C60 C． O2和O3D．H2O和H2O24．简单原子的原子结构可用右下图形象表示：其中●表示质子或电子，○表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是（）A．①②③互为同位素 B．①②③互为同素异形体C．①②③是三种化学性质不同的粒子 D．①②③具有相同的质量数5．正丁烷与异丁烷互为同分异构体的依据是（）A．具有相似的化学性质 B．具有相同的物理性质分子具有相同的空间结构 D．分子式相同，但分子内碳原子的结构方式6．属于同分异构体的是：（）A．O2和O3B．2H2和3H2 C．H2O与H2O2 D．C2H5COOH与以下物质的贮存方法正确的是 ( )A.少量白磷贮存在二硫化碳中B.氢氧化钠贮存在带玻璃塞的试剂瓶中C.少量的钠贮存在酒精中硝酸银贮存在棕色试剂瓶中8．据报道，N5是破坏力极强的炸药之一，18O2是比黄金还要贵的物质。
“五同”的辨析与判断“五同”是指同位素、同素异形体、同系物、同分异构体、同种物质，下面从若干方面对这五个概念实行分析、比较，以加深对五个概念的理解与理解，掌握判断的方法和技巧。
一.“五同”的概念1.同位素：质子数相同质量数（或中子数）不同的原子互称同位素。
2.同素异形体：同种元素形成多种不同单质的现象叫做同素异形现象，同种元素形成的不同单质互为同素异形体。
3.同系物：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH 2原子团的物质互称为同系物。
4.同分异构体：化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构式的现象，叫做同分异构现象。
具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
5.同种物质：组成和结构都相同的物质。
三.“五同”的分类与判断 1.同位素多数元素都存有同位素，如1 1H 2 1H 3 1H , 12 6C 13 6C 146C , 少数元素不存有同位素，如钠、氟等元素不存有同位素。
同位素要求质子数相同且中子数不同。
如果质子数中子数都相同，则为同种原子。
同位素适用于原子之间，不适用于分子、离子等微粒。
例1.下列各组微粒中互为同位素的一组的是 （ ）A. D 与2 1HB. 质量数均为40的两原子C. 3 1H 与1 1H +D. 16O 、17O 、18O答案：D解析：A 项中D 与2 1H 为同种原子；B 项中质量数相同能够是同种原子，也能够是不同元素的不同原子，如4019K 和40 20Ca 质量数均为40 ；C 项中原子与离子不能互为同位素；D 项为氧元素的三种不同原子，质子数相同，均为8，中子数不同，分别为8、9、10，互为同位素。
2.同素异形体形成方式有三种：（1）组成分子的原子数不同 如氧气（O 2）和臭氧 （O 3）(2) 晶体中原子的排列方式不同 如金刚石与石墨(3)晶格中分子的排列方式不同 如斜方晶硫与单斜晶硫红磷和白磷的形成方式复杂，分子中原子的数目不同，而原子的排列方式也不同。
同素异形体适用于单质，元素相同且性质不同。
一、同素异形现象、同素异形体（1）概念：一种元素形成几种单质的现象，叫同素异形现象。
（2）表现：同素异形现象表现为一种元素具有几种单质，这几种单质都是这种元素的同素异形体.（3）同素异形体的性质：①构成同素异形体的原子数目和成键方式都不同，所以表现出的物理性质有很大的差别。
如氧气和臭氧：氧气是无色、无味的气体，而臭氧是淡蓝色有鱼腥味的气体；②同素异形体在一定条件下能互相转化，这是化学变化，如氧气转化为臭氧，石墨转化为金刚石，红磷转化为白磷等等。
（4）常见的同素异形体：①碳元素的同素异形体：金刚石、石墨和富勒烯（包括C60、C70和单层或多层的纳米碳管等）都是碳元素的重要单质；②氧元素的同素异形体：氧气和臭氧都是氧元素的单质；③磷元素的同素异形体：磷元素可以形成多种单质，白磷和红磷是磷元素常见的两种单质④硫元素的同素异形体：硫元素可以形成多种单质，S2、S4、S6、S8等，S6和S8是硫元素常见的同素异形体。
特别说明：同素异形体是一种元素形成的不同单质，既不是由相同元素组成的不同化合物，也不是同种元素形成的几种原子，更不是形态不同的同一物质。
例如：①都由碳氧两种元素组成的CO和CO2；②都由SiO2组成的石英和水晶；③都由氢元素形成的三种原子氕、氘，氚等；④气态氢和液态氢，二氧化碳和干冰；⑤冰和水等都不是同素异形体。
例1、以下各组物质中互为同素异形体的是（）A. 金刚石与石墨B. 氕、氘和氚C. 二氧化碳和干冰D. 石灰石和生石灰【解析】A 点拨：本题主要考查同素异形体的概念以及对同素异形体的理解，同素异形体是同一元素形成的不同单质，为单质，应该与同一物质、同位素和同分异构体区分开来。
金刚石和石墨是碳元素的两种不同单质，A选项正确；氕、氘和氚是氢元素的三种不同原子，不是氢元素的单质，故B选项错误：二氧化碳和干冰是同一物质，故C选项错误；石灰石的主要成分为碳酸钙，生石灰的主要成分为氧化钙，是两种不同的化合物，故D选项错误。
双基练习———————————————————
1．根据化学反应的实质是旧键的断裂、新键的形成这一观点，下列变化中，不属于化学反应的是()
A．白磷转化为红磷B．金刚石变成石墨
C．NaCl熔化D．P2O5吸水
解析：NaCl熔化只破坏离子键，没有新键的形成。
答案：C
2．石墨在工业上和日常生活中被广泛应用，但它不能用于()
A．作润滑剂B．制造干电池
C．制铅笔芯D．切割金属
解析：石墨质软。
答案：D
3．下列各组物质中，互为同素异形体的是()
A．重氢、超重氢B．氧气、臭氧
C．红磷、白磷D．乙酸、乙醇
解析：重氢、超重氢互为同位素；氧气和臭氧、红磷和白磷互为同素异形体；乙酸、乙醇是两种不同的化合物。
答案：BC
4．有一种磷的结构式是下列有关它的叙述中，不正确的是()
A．它完全燃烧时的产物是P2O5
B．它易溶于水
C．它在常温下呈固态
D．它与白磷互为同素异形体
解析：P4n、白磷、红磷都是磷的同素异形体，红磷的性质可推知P4n不溶于水，常温下呈固态，燃烧时产物是P2O5。
答案：B
5．下列有关臭氧的叙述中，正确的是()
A．臭氧是无色无味的气体
B．臭氧是氧的同位素
C．臭氧吸收紫外线造成温室效应
D．人类大量使用氟、氯的碳氢化合物是破坏臭氧层的主要原因
答案：D
6．标准状况下，在臭氧发生器中装入100 mL氧气，最后的体积变为95 mL(标准状况)，则最终状态时混合气体的密度是()
A．1.3 g/L B．1.5 g/L
C．1.7 g/L D．1.9 g/L
解析：由质量守恒定律知，反应前后气体的质量不变，则反应后混合气体的密度为：
0.1L
22.4 L/mol×32 g/mol
0.095 L＝1.5 g/L。
答案：B
7．一瓶气体经化验只含一种元素，则该气体是()
A．一种单质
B．一种化合物
C．化合物与单质的混合物
D．既可能是一种单质，也可能是几种单质的混合物
解析：一种元素可能形成几种不同的单质。
答案：D
8．最近医学界通过用放射性14C标记C60，发现一种C60的衍生物在特定条件下通过断裂DNA杀死细胞，从而抑制艾滋病。
下列有关14C的叙述中，正确的是() A．与C60中普通碳原子的化学性质不同
B．与16O含有的中子数相同
C．是C60的同素异形体
D．与14N互为同位素
解析：614C、814O的中子数均为8。
答案：B
9．质量相等的石墨与足球烯(C60)所含质子数()
A．前者多B．相等
C．后者多D．无法确定
解析：等质量时，石墨和C60所含的碳原子数相等，质子数也相等。
答案：B
10．下列有关物质的应用是利用了它们的哪些性质？
(1)石墨炸弹使设备短路：________________。
(2)焦炭用于金属冶炼：______________________________________。
(3)活性炭用于某些气体或液体的净化：____________________________。
(4)炭黑用作油墨、鞋油和颜料的原料：__________________________。
答案：(1)导电性。
(2)还原性。
(3)吸附性。
(4)黑色、润滑。
11．金刚石和石墨晶体中碳原子的________和__________不同，石墨晶体是__________结构，每一层内碳原子排列成__________，一个个__________排列成平面网状结构，层间碳原子间存在__________。
氧气分子和臭氧分子中氧原子的__________和__________不同，因而表现出不同的性质。
答案：成键方式排列方式正六边形层状六边形六边形分子间作用力个数成键方式
能力提升———————————————————
12．有下列各组物质：
①NH 4CNO 与CO(NH 2)2
②CuSO 4·3H 2O 与CuSO 4·5H 2O
③H 4SiO 4与Si(OH)4
④[Cr(H 2O)4Cl 2]Cl·2H 2O 与[Cr(H 2O)5Cl]Cl 2·H 2O
⑤H 2O 与D 2O
其中两者互为同分异构体的组有( )
A ．①和③
B ．①和④
C ．③和⑤
D ．④和⑤ 解析：同分异构体要求分子式相同，结构不同。
答案：B
13．在电弧作用下使石墨蒸发，在真空中冷凝，得到空心球状分子，其相对分子质量分别为720和840，写出这两种分子的化学式：__________和__________。
它们与石墨的关系是__________；其中一种分子可与金属钾形成超导化合物，该物质的相对分子质量为837，则此化合物的化学式为__________。
解析：一种分子与金属钾形成化合物，相对分子质量为837，从数量关系看一定是由
C 60与K 形成的，K 原子数目为837－72039
＝3，即C 60K 3。
答案：C 60 C 70 互为同素异形体 C 60K 3
14．(1)白磷在O 2中燃烧的现象是__________。
如果用白磷来进行如图A 所示的实验，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ试管中发生的不同的现象是__________，由此得出的结论是__________。
(2)如图B 所示，玻璃罩中充满空气，在木块上的蒸发皿中放入一块蜡状固体A ，经过
一段时间后发现水面上升了约15
的高度。
试分析：固体A 是__________(填名称)，水面上升的原因是__________。
答案：(1)产生白烟 Ⅰ、Ⅱ试管中白磷不燃烧，Ⅲ试管中白磷燃烧 可燃物燃烧的条件：温度达到着火点，与O 2充分接触
(2)白磷 白磷与空气中O 2反应，生成P 2O 5固体，O 2约占空气体积的15
15．有下列各组物质：①1940K 与2040Ca ，②CO(NH 2)2与NH 4CNO ，
(1)互为同位素的是__________；
(2)互为同素异形体的是__________；
(3)互为同分异构体的是__________；
(4)属于同一种物质的是__________。
答案：(1)⑤ (2)③ (3)②④⑥⑦ (4)⑧
16．O 2和O 3的混合气体 3.1 mol ，在一定条件下O 3完全转化成O 2，气体总物质的量为
3.5 mol ，求原混合气体中O 3的质量分数。
解析：设O 2和O 3的物质的量分别为x 、y ，根据反应式2O 3=====放电
3O 2得下列关系： x ＋y ＝3.1 mol ；x ＋3/2y ＝3.5 mol
得x ＝2.3 mol y ＝0.8 mol
w (O 3)＝0.8×483.5×32
×100%≈34.3% 答案：34.3%。
