第1課時同素異形現(xiàn)象與同分異構(gòu)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(gòu)現(xiàn)象。3.以同素異形現(xiàn)象和同分異構(gòu)現(xiàn)象為例，認識物質(zhì)的多樣性與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系，學(xué)會同素異形體、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，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、熔點堅硬、熔點很高質(zhì)軟、熔點高硬度小、熔點低導(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，淡藍色氣體化學(xué)性質(zhì)有強氧化性氧化性比氧氣更強轉(zhuǎn)化O2在放電時轉(zhuǎn)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(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，這是因為不同單質(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()A16O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CH3CH2CH2CH3分子式C4H10C4H10沸點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：兩者的分子式應(yīng)相同；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項錯誤；同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)也不同，C項錯誤；有機物之間同分異構(gòu)現(xiàn)象普遍存在，D項錯誤。4下列各組物質(zhì)中，兩者互為同分異構(gòu)體的是()CuSO45H2O和CuSO43H2ONH4CNO與CO(NH2)2CH3CH2OH和CH3OCH3H2O和H2OA B C D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。中兩種物質(zhì)的分子式不同。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。中水分子的結(jié)構(gòu)相同，不互為同分異構(gòu)體。1O2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P4CO2和O3 D干冰與冰答案D3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CCH3COOCH2CH3和CH3CH2COOCH3是不同物質(zhì)DCH3CH2OH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(gòu)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(zhì)，互為同素異形體，B項正確；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(xué)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(guān)14C的敘述正確的是()A14C與C60中碳原子的化學(xué)性質(zhì)不同B14C與14N含的中子數(shù)相同C14C與C60是同素異形體D14C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項錯誤；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(zhì)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(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_。二氧化碳金剛石干冰氫溴酸溴水液溴12C石墨14C答案和、和和和和、和解析烷烴中每個碳原子都形成空間的四面體結(jié)構(gòu)。分別與互為同分異構(gòu)體；和互為同素異形體；和屬于同位素；和、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(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BN5與N2互為同素異形體C14C的質(zhì)子數(shù)為14DC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下列各組物質(zhì)中，屬于同素異形體的是()AS2、S4 B碘晶體、碘蒸氣CH、D D.O2、O2答案A解析S2和S4是硫元素形成的不同單質(zhì)，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(zhì)，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(zhì)，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是相同的，D項不屬于同素異形體。題組二同分異構(gòu)體4下列說法中正確的是()ASO2、SO3互為同分異構(gòu)體B兩種化合物的組成元素相同，且各元素的質(zhì)量分數(shù)也相同，則二者一定互為同分異構(gòu)體C相對分子質(zhì)量相同的幾種化合物互稱為同分異構(gòu)體D組成元素的質(zhì)量分數(shù)相同、相對分子質(zhì)量也相同的不同化合物互為同分異構(gòu)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(zhì)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(gòu)體，也可能不是同分異構(gòu)體，B項錯誤；相對分子質(zhì)量相同的物質(zhì)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(zhì)都具有相同的相對分子質(zhì)量，但由于它們的分子式不同，所以它們不互為同分異構(gòu)體，C項錯誤；當(dāng)不同化合物組成元素的質(zhì)量分數(shù)相同，相對分子質(zhì)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(gòu)體，D項正確。5下列物質(zhì)互為同分異構(gòu)體的是()A35Cl和37ClBCH3CH2OH和CH3OCH3CCH3CH3和CH3CH2CH3DH2O和H2O2答案B解析A項互為同位素；B項互為同分異構(gòu)體；D項是兩種不同的化合物。6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。題組三同素異形體、同分異構(gòu)體的比較7下列各組中的物質(zhì)互為同素異形體的是()A金剛石與石墨 BCH4與CH3CH3C乙醇與二甲醚 D12C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(gòu)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(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(zhì)不一定是純凈物，如氧氣和臭氧的混合氣體為混合物，A項判斷不正確；N4屬于單質(zhì)，B項判斷正確；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(zhì)CSO2、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，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(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。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，臭氧的分子式為O3。有關(guān)反應(yīng)為O3O2OClO3ClOO2OClO=ClO2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。12有下列幾組物質(zhì)：6C與6C石墨與富勒烯硝基丙烷(CH3CH2CH2NO2)與丙氨酸CH3CH2CH2CH3和天然氣的主要成分與沼氣的主要成分HF與HCl。對各組物質(zhì)的性質(zhì)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(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)(3)(4)解析6C與6C的質(zhì)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(zhì)，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(jié)構(gòu)不同，所以都互為同分異構(gòu)體；天然氣與沼氣的主要成分都是CH4，屬于同一種物質(zhì)；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(yīng)，且均能生成鹽和水。D和E的電子層結(jié)構(gòu)見下表：元素最外層電子數(shù)次外層電子數(shù)Dxx4Ex1x4在一般情況下，B元素的單質(zhì)不能與A、C、D、E元素的單質(zhì)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(xué)式為_，E的氫化物的化學(xué)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R能形成R2、R8等幾種單質(zhì)，這幾種單質(zhì)之間的關(guān)系是_。答案(1)NaMgAlSiPCl(2)SiH4PH3PH3SiH4(3)互為同素異形體解析由x48可知x4，D、E分別為Si、P元素；由性質(zhì)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(zhì)，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(jié)果是(1)橙色蒸氣密度折算到標準狀況后是 11.34 gL1，則它的化學(xué)式是_。(2)紅棕色蒸氣的質(zhì)量是相同狀況下同體積空氣的6.62倍，則它的化學(xué)式是_。(3)無色蒸氣對氫氣的相對密度是64，則它的化學(xué)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(zhì)量為M11.3422.4254，其單質(zhì)的分子式為S8。(2)中硫蒸氣的相對分子質(zhì)量為M296.62192，其單質(zhì)的分子式為S6。(3)中硫蒸氣的相對分子質(zhì)量為M642128，其單質(zhì)的分子式為S4。綜上分析，可知硫元素有多種同素異形體。6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375