2019高中化学第1部分第三单元第一课时同素异形现象同分异构现象讲义（含解析）苏教版.docx

同素异形现象同分异构现象1你知道由碳元素形成的单质有哪些吗？提示：碳元素形成的单质有金刚石、石墨、焦炭、活性炭、炭黑等。2形成南极上空“臭氧空洞”的原因是什么？你能写出臭氧的化学式吗？提示：氟利昂是造成臭氧层被破坏的主要原因，臭氧的化学式是O3。3氧气和臭氧之间的转化是物理变化还是化学变化？提示：化学变化。新知探究探究1金刚石和石墨的组成元素相同吗？二者属于何种关系？提示：相同，均由碳元素组成。二者互为同素异形体。探究2金刚石硬度大，用于钻探钻头，石墨质地较软，能导电，你知道二者的性质为什么有如此大的差异吗？提示：金刚石晶体中每个碳原子与相邻的4个碳原子以共价键结合成空间网状结构，故硬度较大；石墨晶体为层状结构，层内碳原子以共价键结合，而层间以分子间作用力结合，故质地较软。探究3氧气能否转化成臭氧？若能，写出反应的化学方程式。提示：能；3O22O3必记结论1同素异形现象和同素异形体2常见的同素异形体(1)碳的同素异形体：金刚石、石墨性质的差异：a物理性质：金刚石石墨颜色无色透明灰黑色熔点很高很高导电性不导电导电b.化学性质：几乎相同。金刚石、石墨、C60的结构差异：金刚石石墨C60结构模型结构特点每个C原子与相邻的4个碳原子以共价键结合，形成空间网状结构属层状结构。层内C原子以共价键结合，每一层内C原子排成平面六边形，形成平面网状结构。层间存在分子间作用力由60个C原子形成封闭笼状分子，形似足球，又称“足球烯”(2)氧的同素异形体：物理性质：O2O3颜色无色淡蓝色沸点O2O3气味无味鱼腥味化学性质：a化学性质相似，均有氧化性，但O3氧化性更强。b相互转化：3O22O3。(3)磷的同素异形体：物质色态毒性稳定性保存白磷白色蜡状固体有剧毒易自燃冷水中红磷红棕色固体无毒加热或点燃可燃烧直接存放在广口瓶中成功体验1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)O2与O3互为同素异形体。()(2)水和冰互为同素异形体。()(3)金刚石、石墨、C60互为同素异形体。()答案：(1)(2)(3)2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同素异形体解析：选D纳米泡沫碳与金刚石是碳元素的不同单质，二者互为同素异形体。新知探究探究1甲烷(CH4)和乙烷(C2H6)的组成元素相同，二者互为同分异构体吗？提示：甲烷和乙烷的分子式不同，二者不属于同分异构体。探究2C4H10有几种结构？试分别写出它们的结构式。提示：2种，其结构式分别为探究3同分异构体的分子式相同，同分异构体间的性质相同吗？提示：同分异构体间的物理性质不同，化学性质不一定相同。必记结论1同分异构现象和同分异构体化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构2典型实例(1)正丁烷和异丁烷：(2)乙醇和二甲醚：成功体验3互为同分异构体的物质一定不可能具有()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解析：选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的结构不同，其化学性质不一定相似。4属于何种关系？答案：二者的分子式相同，但结构不同，二者互为同分异构体。关键语句小结1“二同”概念：(1)同素异形体：同一种元素能够形成几种不同的单质互称同素异形体；(2)同分异构体：分子式相同而结构不同的化合物互称同分异构体。2“三组”常见的同素异形体：(1)金刚石和石墨；(2)O2和O3；(3)红磷和白磷。3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。例1下列各项描述的判断正确的是()描述结论A由同种元素组成的物质一定是纯净物正确B科学家最近合成了一种新型的化合物N4正确C红磷转化为白磷是物理变化错误D纳米泡沫碳和金刚石是同素异形体错误解析：选C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的判断正确；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的结论错误。1同素异形体(1)同素异形体是指单质，而不是指原子或化合物。(2)互为同素异形体的不同单质是由同一元素形成的。(3)产生同素异形现象的原因：组成分子的原子个数不同。如氧气(O2)和臭氧(O3)。晶体中原子的排列方式不同。如金刚石和石墨。(4)由于分子组成或晶体结构不同，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，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O2反应、具有还原性等)。2常见的同素异形体(1)碳：金刚石、石墨、足球烯(2)氧：氧气(O2)、臭氧(O3)(3)磷：白磷(P4)、红磷1C(石墨)C(金刚石)，该过程属于_变化，_(填“有”或“无”)化合价变化，_(填“是”或“不是”)氧化还原反应。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。答案：化学无不是例2下列各组物质中，两者互为同分异构体的是()CuSO45H2O和CuSO43H2ONH4CNO与CO(NH2)2ABCD解析：选B分子式相同而结构不同的物质才互称为同分异构体。中化学式不同，CuSO4为离子化合物，并无分子存在；各组中，两者的分子式相同，但结构不同，故两者互为同分异构体。2相对分子质量相同的两种不同化合物是否互为同分异构体？提示：不一定；如CO2和C3H8的相对分子质量均为44，但二者不属于同分异构体。1O2与O3在一定条件下可以相互转化，这一变化属于()A物理变化B化学变化C氧化还原反应 D以上都不是解析：选B同素异形体间转化属于化学变化，但不是氧化还原反应。2下列各组物质中，不互为同素异形体的是()A金刚石和C60 B红磷和P4CO2和O3 D干冰与冰解析：选D干冰是固态CO2，冰为固态水，二者不属于同素异形体。3双选下列叙述正确的是()A由碳元素的单质组成的物质一定是纯净物B金刚石和石墨具有相同的化学组成C石墨转变为金刚石不属于化学变化DC60是一种碳的单质解析：选BD由同种元素组成的物质可能是纯净物，也可能是混合物。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，则该物质虽为只含碳元素的单质，但属于混合物，故A项错误。石墨和金刚石都是碳元素形成的碳的不同单质，化学组成相同，B正确。石墨和金刚石的物理性质不相同，化学性质也不完全相同，因而是两种物质，石墨转化为金刚石是化学变化，C项错误。C60是一种单质，D正确。4有一种磷的结构式是，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解析：选D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。5有下列各组物质6C与6C，与，金刚石与石墨，乙醇(CH3CH2OH)与二甲醚()。(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_。解析：6C与6C互为同位素，两者相同的是原子的核电荷数、质子数、核外电子数，不同的是原子核内中子数，两者的化学性质几乎完全相同，但是密度等物理性质不同。金刚石与石墨互为同素异形体，互为同素异形体的物质的组成元