专题5 微观结构与物质的多样性 第三单元 第1课时　同素异形现象　同分异构现象高一化学课件（苏教版2019）

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第1课时　同素异形现象　同分异构现象课程目标1. 以碳、氧元素的同素异形体为例，认识同素异形现象。2．以C4H10和C2H6O为例，认识同分异构现象。3．了解一些物质的微观结构。图说考点01.学业基础——自学·思记·尝试02.核心素养——合作·探究·分享03.学考评价——夯实·测控·演练04.课时作业（二十七）内容索引01.学业基础——自学·思记·尝试学业基础——自学·思记·尝试[新知预习]1．同素异形现象(1)同素异形现象：同一种________能够形成几种不同的________的现象。如碳元素可形成的单质有________、________、足球烯等。(2)同素异形体：同一种元素能够形成几种不同的单质，这种现象称为同素异形现象。这些单质之间互称为该元素的同素异形体。如氧的同素异形体有________、________。元素单质金刚石石墨O2O3(3)常见的同素异形体①碳的同素异形体4网状六边形足球烯共价键共价键分子间作用力共价键大软导电②氧的同素异形体淡蓝2.同分异构现象(1)同分异构现象：化合物具有________的分子式，但具有________结构的现象，称为同分异构现象。(2)同分异构体：________相同而________不同的________互称为同分异构体。如正丁烷和异丁烷。相同不同分子式结构化合物(3)正丁烷和异丁烷比较C4H10C4H10(4)乙醇和二甲醚比较C2H6OC2H6O78 ℃[即时自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)18O和16O互称为同素异形体。(　　)(2)碳单质的同分异构体有金刚石、石墨和C60。(　　) ×××(5)足球烯和石墨烯的转化属于化学变化。(　　)(6)同分异构体一定具有相同的相对分子质量。(　　)(7)同分异构体之间物理性质一定不同，化学性质一定相同。(　　)√√×√ 答案：D解析：同素异形体是同一元素形成的不同单质之间的互称。3．下列各对物质中，属于同分异构体的是(　　)A．1H、2H、3HB．干冰和CO2答案：D解析： 属于同一种物质。4．科学家用O2和 制造出了一种新型氧分子O4，下列叙述正确的是(　　)答案：D 02.核心素养——合作·探究·分享核心素养——合作·探究·分享提升点1 同素异形体的判断 例1 下列各项描述的判断正确的是(　　)答案：C解析：氧气和臭氧都是由氧元素组成的单质，它们的混合气体属于混合物，A错；N4只含有一种元素，是一种新单质，不属于化合物，B错；红磷和白磷属于同素异形体，同素异形体之间的转化均是化学变化，C正确；纳米泡沫碳和金刚石是由碳元素组成的不同种单质，互为同素异形体，D错。状元随笔　(1)纯净物与混合物的区别： 化学无不是解析：石墨与金刚石互为同素异形体，二者转化属于化学变化，反应中元素化合价不变，不是氧化还原反应。关键能力同素异形现象(1)产生同素异形现象的原因①组成分子的原子个数不同，如氧气(O2)和臭氧(O3)。②晶体中原子的成键方式和排列方式不同，如金刚石和石墨。(2)同素异形体的“同”“异”的含义①“同”——指元素相同；②“异”——指形成单质不同，结构不同，性质有差异。(3)同素异形体的“结构决定性质”①同素异形体的结构不同，性质存在差异。②物理性质不同，化学性质有的相似，有的相差较大。(4)有单质参加或有单质生成的反应不一定为氧化还原反应，如3O2放电2O3。提升点2　同分异构现象例2 (1)互为同分异构体的物质一定具有的是________，一定不会具有的是________。A．相同的分子式　　　B．相同的结构C．相似的化学性质 D．相同的相对分子质量ADB解析：同分异构体分子式相同，故相对分子质量相同，结构不相同，化学性质可能相似也可能不同。AB解析：同分异构体分子式应相同，故C错误；同分异构体结构应不相同，而D选项中的物质与异戊烷结构相同，属于同一物质。状元随笔　分子式相同是判断是否为同分异构体的前提。[提升2]　下列各组物质中，两者互为同分异构体的是(　　)①CuSO4·5H2O和CuSO4·3H2O②NH4CNO与CO(NH2)2④ 与A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④答案：B解析：分子式必须相同而结构不同的物质才互称为同分异构体。①中化学式不同，CuSO4为离子化合物，并无分子存在。②③④各组中，两者分子式相同，但结构不同，故两者互为同分异构体。关键能力四角度认识同分异构体(1)从物质看：互为同分异构体的物质只能是化合物。它们之间的转化属于化学变化，若共存则为混合物。(2)从分子式看：互为同分异构体的化合物，其分子式相同，相对分子质量也相同，但相对分子质量相同的化合物分子式不一定相同，如甲酸(HCOOH)和乙醇(CH3CH2OH)的相对分子质量均为46。(3)从结构看：互为同分异构体的化合物，空间结构不同。(4)从性质看：互为同分异构体的化合物，物理性质不同，化学性质可能相似。03.学考评价——夯实·测控·演练学考评价——夯实·测控·演练1.下列说法正确的是(　　)A．一种元素不一定只组成一种单质B．一种单质可以由几种元素组成C．同种元素组成的单质性质是完全相同的D．由碳元素组成的单质都是黑色的答案：A2．下列叙述中，说明金刚石和石墨是同素异形体的是(　　)A．它们都是熔、沸点很高的晶体B．它们都是不溶于水的单质C．二者是不同的单质，在一定条件下能相互转化D．二者的结构不同，但化学性质相同答案：C3．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，它外形类似海绵，密度极小，并且有磁性。纳米泡沫碳与金刚石的关系是(　　)A．同一物质　　 　B．同分异构体C．同位素 D．同素异形体答案：D4．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．黑磷与白磷互为同分异构体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答案：B解析：黑磷也是磷元素组成的单质，属于同素异形体，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。5．下列叙述正确的是(　　)A．具有相同的相对分子质量和不同结构的现象，称为同分异构现象B．具有相同的相对分子质量的物质一定具有相同的分子式C．相对分子质量相同而结构不同的物质互称为同分异构体D．互为同分异构体的物质是不同的物质答案：D6．下列二者之间是同分异构体关系的是(　　)答案：A解析：A项中两物质的分子式相同，结构不同，互为同分异构体；B、D两项中的物质互为同素异形体；C项中两物质的分子式不同，结构也不同，是不同物质。7．下列物质中，互为同分异构体的有______________；互为同素异形体的有________；属于同位素的有________；属于同一种物质的有_______________________。②⑦与⑤⑧⑫　③和⑩⑨和⑪①和④、②和⑦、⑤⑧和⑫解析：②⑦与⑤⑧⑫互为同分异构体；③和⑩互为同素异形体；⑨和⑪互为同位素；①和④，②和⑦，⑤⑧和⑫属同一种物质。练后感悟有关同分异构体的“三组一定和不一定”(1)分子式相同，一定有相同的相对分子质量，反之不一定成立。(2)分子式相同，一定有相同的最简式，反之不一定成立。(3)分子式相同，一定有相同的元素的质量分数，反之不一定成立。04.课时作业（二十七）一、选择题(每小题只有一个选项符合题意，每小题3分，共33分)1．科学家已经合成出氧的一种单质O4，下列关于该物质的说法正确的是(　　)A．摩尔质量是64 gB．是氧的一种同位素C．分子中含有离子键D．是氧的一种同素异形体答案：D解析：O4的摩尔质量是64 g·mol－1，A错；O4是氧的一种同素异形体，B错，D正确；O4分子中只含有共价键，C错。2．下列关于碳元素的同素异形体的叙述正确的是(　　)A．碳元素形成的各种单质称为碳元素的同素异形体B．碳元素的同素异形体结构虽然不同，但性质差别不大C．碳元素的同素异形体性质不同，其用途相同D．碳元素的同素异形体只有金刚石、石墨和C60答案：A解析：碳元素形成的不同单质原子间的排列方式不同，物理性质差别较大，化学性质相似，用途不同，如金刚石和石墨；金刚石、石墨和C60只是三种主要的碳单质。3．下列物质，肯定为纯净物的是(　　)A．只含有一种元素的物质B．只含有一种原子的物质C．只含有一种分子的物质D．只含有一种元素的阳离子跟另一种元素的阴离子组成的物质答案：C4．下列四种说法：(1)只有一种元素组成的物质一定是纯净物　(2)分子式为C2H6O组成的物质一定是纯净物　(3)有单质参加的反应一定是氧化还原反应　(4)同素异形体之间的相互转化属于化学反应，其中错误的组合是(　　)A．只有(1)(2) B．只有(3)(4)C．只有(1)(2)(3) D．(1)(2)(3)(4)全错答案：C解析：由氧元素可以形成O2、O3，它们是不同物质，其组成的物质为混合物，(1)错；C2H6O可以表示CH3CH2OH或CH3OCH3，(2)错；如3O2放电2O3，该反应是同素异形体间的转化，是化学变化，但不是氧化还原反应，(3)错，(4)正确。5．下列说法中正确的是(　　)A．SO2、SO3互为同分异构体B．两种化合物的组成元素相同，且各元素的质量分数也相同，则二者一定是同分异构体C.相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体D．组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，互为同分异构体答案：D 解析：SO2和SO3分子式不同，A项错误；若两种化合物的组成元素相同，各元素的质量分数也相同，则它们的最简式必定相同，最简式相同的化合物可能是同分异构体，也可能不是同分异构体，B项错误；相对分子质量相同的物质有很多，如无机物中的H2SO4和H3PO4，又如有机物中的C2H6O(乙醇)和CH2O2(甲酸)，这些物质都具有相同的相对分子质量，但由于它们的分子组成不同，所以它们不是同分异构体，C项错误；当不同化合物组成元素的质量分数相同，相对分子质量也相同时，其分子式一定相同，因此这样的不同化合物互为同分异构体，D项正确。6．有一种磷的结构式是PPPP，有关它的叙述不正确的是(　　)A．它完全燃烧的产物是P2O5B．它不溶于水C．它在常温下是固体D．它与白磷互为同分异构体答案：D 解析：根据磷的同素异形体白磷和红磷的性质类推，可知其不溶于水，常温下为固体，完全燃烧产物是P2O5，它的分子式为P4n与白磷(P4)不同。7．下列叙述正确的是(　　)A．在金刚石的结构中，最小的碳环由6个C原子组成B．在金刚石和石墨晶体中，碳原子间的相互作用都是共价键C．C60是碳元素的同位素D．碳元素的同素异形体只有金刚石、石墨和活性炭答案：A 解析：石墨是层状结构，层间碳原子是以分子间作用力结合；C60是碳元素的同素异形体。8．下列叙述正确的是(　　)A．只由碳元素单质组成的物质一定是纯净物B．金刚石和石墨具有相同结构C．石墨转变为金刚石不属于化学变化D．C60是新发现的一种碳的单质答案：D解析：由碳元素组成的单质有石墨、金刚石和C60。若将它们混合在一起，该物质虽为只含碳元素的单质，但属于混合物。石墨和金刚石是不同单质，所以石墨转化为金刚石是化学变化。9．科学家最近获得了极具理论研究意义的N4分子，N4分子结构如下图所示。下列有关N4的说法正确的是(　　)A．N4 属于一种新型的化合物B．同质量的N4 和N2 所含N原子个数比为1∶2C．N4 和N2互称为同素异形体D．N4 和P4 的结构不相似答案：C 解析：N4属于单质，和N2互称为同素异形体，和P4的结构相似(原子间都以单键结合，且都是正四面体型分子)；同质量的N4和N2所含N原子个数比为1∶1。10．硫可以形成分子式为S2、S4、S6、S8的单质，其中S8的分子结构模型如下图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．S2、S4、S6、S8 互为同素异形体B．S2 的摩尔质量为32 g·mol－1C．硫的单质在足量的空气中完全燃烧可生成SO3D．1 mol S8 单质中含有S—S键个数为9 NA答案：A解析：S2、S4、S6、S8都是由硫元素形成的单质，互为同素异形体，在空气中燃烧只能生成SO2，而不能生成SO3，A项正确，C项错误；S2的摩尔质量为64 g·mol－1，B项错误；由题图可知，1个S8分子中含有8个S—S键，故D项错误。 答案：C解析：同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，故原子半径C＞O，A正确；元素的非金属性越强，则原子得电子能力越强，在形成化合物时显负价，由于非金属性C＜O，故C24O6中O显负价，B正确；根据C22O4的分子式可知，分子中含有的是共价键，C错误；同种元素的不同种原子间互为同位素，C18、C60和金刚石、石墨和碳纳米管间互为同素异形体，D正确。二、非选择题(共27分)12．(11分)现有下列基本粒子：1H、2H、3H、1H＋、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C，请回答下列问题：(1)其中，它们分属________种元素，属于氢元素的核素有________种，属于铀元素的核素有________种。(2)互为同位素的原子分别为____________、____________。7331H、2H、3H234U、235U、238U解析：(1)题目给出的12种粒子分属H、U、K、Ca、Cl、N、C 7种元素，其中1H和1H＋是同一种核素的不同粒子，1H、2H、3H属于氢元素的3种不同核素，互为同位素；234U、235U、238U属于铀元素的3种不同核素，互为同位素；(2)质子数相同而中子数不同的原子互为同位素，则1H、2H、3H属于氢元素的3种不同核素，互为同位素；234U、235U、238U属于铀元素的3种不同核素，互为同位素；(3)质量数相等的粒子为________、________、________(可不填满、也可补充)。 (4)氢的同位素1H、2H、3H与氧的同位素16O、17O、18O相互结合为水，可得水分子的种数为________；可得相对分子质量不同的水分子种数为________。40K和40Ca14N和14C1H和1H＋187解析：(3)质量数相等的粒子是1H和1H＋，40K和40Ca，14N和14C；(4)氧的同位素16O与氢的3种同位素可形成6种水分子，分别为1H1H16O、2H2H16O、3H3H16O以及1H2H16O、1H3H16O、2H3H16O，同理可知氧的同位素17O、18O与氢的3种同位素各形成6种水分子，共形成18种水分子。在这18种水分子中，相对分子质量最小的为18(1H 216O)，最大的为24(3H218O)，其余水分子的相对分子质量分别为19、20、21、22、23，共有7种相对分子质量不同的水分子。 S8S6S4多种同素异形体解析：由题意知：(1)中硫蒸气的相分子质量为M＝11.43×22.4≈256，其单质的分子式为S8。(2)中硫蒸气的相对分子质量为M＝29×6.62≈192，其单质的分子式为S6。(3)中硫蒸气的相对分子质量为M＝64×2＝128，其单质的分子式为S4。综上分析，可知硫元素有多种同素异形体。(1)互为同位素的是________。(填序号，下同)(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________。③⑦⑤②⑥⑧④⑨解析：①是两种不同的元素；②、⑥、⑧中的两种物质都是分子式相同但结构不同的化合物，属于同分异构体；③、⑦都是同种元素的不同原子，属于同位素；④、⑨中两种物质分子式和结构都相同，是同一种物质；⑤中两种物质是同一种元素形成的不同单质，属于同素异形体。