精品试卷

第1课时同素异形现象与同分异构现象

学习目标：1.以碳元素、氧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.认识物质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。

[自主预习·探新知]

一、同素异形现象

1．同素异形现象

碳单质有金刚石、石墨、富勒烯(包括C60、C70和单层或多层的纳米碳管)等。同一种元素能够形成几种不同的单质的现象称为同素异形现象。

2．同素异形体

具有同素异形现象的不同单质互称为该元素的同素异形体。

3．常见的同素异形体

(1)碳元素的同素异形体

(2)

(3)

1

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2 二、同分异构现象

1．同分异构现象和同分异构体

2．实例

(1)正丁烷和异丁烷

物理性质不同，化学性质几乎相同。

(2)乙醇和二甲醚

物理性质不同，化学性质不同。

[基础自测]

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)12C 、14C 互为同素异形体。( )

(2)碳单质的同分异构体有金刚石、石墨、C 60。( )

(3)CH 3—CH===CH 2与互为同分异构体。( )

(4)同分异构体化学性质一定相同。( )

【答案】 (1)× (2)× (3)√ (4)×

2．下列说法正确的是( )

A ．红磷转化为白磷发生了氧化还原反应

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3 B ．石墨导电，金刚石不导电，故二者不是同素异形体

C ．O 2和O 3分子式不同，但结构相同

D ．S 2、S 4、S 8都是硫的同素异形体

D [同素异形体之间的转化为非氧化还原反应，A 错误；同素异形体的物理性质一般不同，B 错误；O 2和O 3的结构不同，C 错误；S 2、S 4、S 8均为硫元素的不同单质，它们互为同素异形体。]

3．下列各组物质中，两者互为同分异构体的是( )

①CuSO 4·5H 2O 和CuSO 4·3H 2O

②NH 4CNO 与CO(NH 2)2

③CH 3CH 2OH 和CH 3—O —CH 3

④2

1H 2O 和31H 2O

A ．①②③

B ．②③

C ．①③④

D ．②③④

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；互为同分异构体的物质结构不同，但其化学性质可能相似。]

[合 作 探 究·攻 重 难]

[澳大利亚研究人员开发出被称为第五形态的固体碳，这种新的碳结构称作纳米泡沫，它的外形类似海绵，

密度极小，并且有磁性。

[思考交流]

(1)纳米泡沫碳与金刚石之间是什么关系？

【提示】 纳米泡沫碳与金刚石是碳元素形成的不同单质，二者互为同素异形体。

(2)同素异形体之间物理性质和化学性质是否相同？同素异形体之间的相互转化是化学变化还是物理变化？

【提示】 同素异形体物理性质不同，化学性质可能相似。同素异形体之间的转化属于化学变化。

同素异形体的理解

(1)同素异形体是指单质，不是指同位素和核素，也不是指化合物。

(2)互为同素异形体的不同单质是由同一种元素形成的，构成它们的原子的核电荷数相同，中子数可以相同，也可以不相同。

(3)产生同素异形现象的原因：

①构成分子的原子个数不同。如氧气(O 2)和臭氧(O 3)。

②晶体中原子的排列方式不同。如金刚石和石墨。

(4)由于分子构成或晶体结构不同，导致它们的性质存在区别，即物理性质差异很大，而化学性质有些相似，

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4 有些相差很大，但是存在活泼性的差异。如：金刚石硬度很大、不能导电，而石墨硬度较小，层与层之间能滑动、导电性能好；石墨的化学性质较金刚石活泼，但两者化学性质相似(与O 2反应、具有还原性等)。

[

[思考交流]

(1)怎样正确理解同分异构体？

【提示】 “同分”是指分子式相同，“异构”是指结构不同，“体”是指化合物。

(2)相对分子质量相等结构不同的两种物质是否为同分异构体？

【提示】 相对分子质量相等，分子式并不一定相同(如N 2、CO 、C 2H 4)，不一定是同分异构体。

同分异构体概念的理解

(1)分子式相同

①同分异构体的相对分子质量必相同，反之不成立。如NO 和C 2

H 6。

②不一定属于同一类物质。如

与CH 2==CHCH 3。 (2)结构不同 ①原子或原子团的连接顺序不同。

②原子的空间排布不同。

[当 堂 达 标·固 双 基]

题组1 同素异形体的分析判断

1．下列六组物质互为同素异形体的是( )

①16O 2和18O 2 ②H 2SiO 3和H 4SiO 4 ③O 2和O 3

④H 2O 和H 2O 2 ⑤金刚石、石墨和C 60 ⑥红磷和白磷

A ．只有②③⑤

B ．只有③⑤⑥

C ．只有①③⑤

D ．只有①②④⑥

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5 B

2

．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，其转化过程如下：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

B [黑磷也是磷元素组成的单质，A 错误；黑磷结构与石墨相似，类比石墨的导电性，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。

]

同素异形体的理解

(1)同素异形体有两个“相同”和三个“不同”——组成元素相同，同为单质；结构不同，不同种物质，性质不同。

(2)同素异形体的性质差别是由物质结构的差别所决定的。

(3)同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应。

题组2 同分异构体的理解与判断

3．正丁烷和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

C ．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合方式不同

D

4．下列各对物质中属于同分异构体的是(

)

C [A 项，两原子属于同位素；B 项，两物质属于同素异形体；C 项，两物质的分子式相同，结构不同，属于同分异构体；

D 项，两种物质的分子式相同，结构也相同(各原子的连接顺序和排列方式均相同)，它们属于同

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6 一种物质。]

题组3 同素异形体、同分异构体、同位素辨析

5．下列物质之间的相互关系错误的是( )

A ．CH 3—CH 2—NO 2和H 2N —CH 2—COOH 互为同分异构体

B ．O 2和O 3互为同素异形体

C ．H 和T 互为同位素

D ．冰和干冰为同一种物质

D

(1)互为同素异形体的是________。

(2)互为同位素的是________。

(3)互为同分异构体的是________。

(4)同一种物质的是________。

【解析】 同素异形体是由同种元素组成的不同种单质，O 2和O 3、石墨和足球烯属于同素异形体；同位素是质子数相同中子数不同的原子，12C 和

14C 属于同位素；同分异构体是分子式相同，结构不同的化合物，CH 3CH 2CH 2CH 2CH 2CH 3和、CH 3CH 2OH(乙醇)和CH 3—O —CH 3(二甲醚)属于同分异构体；同一种物质的组成元素相同，结构也相同，H 2和D 2、属于同一种物质。

【答案】 (1)①④ (2)③ (3)⑤⑦ (4)②⑥