苏教版必修2 专题一第三单元 从微观结构看物质的多样性（第1课时） 学案.doc

第三单元从微观结构看物质的多样性第1课时同素异形现象与同分异构现象学习目标核心素养建构1.以碳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.以同素异形现象和同分异构现象为例，认识物质的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。知 识 梳 理一、同素异形现象1基本概念(1)同一种元素形成几种不同单质的现象叫做同素异形现象。(2)同一元素可形成不同单质，这些单质互称为这种元素的同素异形体。2常见的同素异形体(1)碳元素的同素异形体单质结构特征主要性质主要用途金刚石每个碳原子与相邻的4个碳原子以共价键结合，形成空间网状结构无色透明，有光泽、硬度高装饰品，切割玻璃、花岗岩，做勘探钻头等石墨层状结构，层内碳原子间以共价键结合，每一层内碳原子排列成平面六边形，一个个六边形排列成平面网状结构，层间碳原子间存在分子间作用力灰黑色，质地较软，能导电可做润滑剂和电极等c60由60个碳原子形成的封闭笼状分子，形似足球，人们又称它为“足球烯”(2)氧元素的同素异形体单质o2o3性质无色无味气体淡蓝色气体，有鱼腥味，氧化性极强结构臭氧分子和氧气分子中氧原子的个数和氧原子的成键方式不同相互转化3o22o3(3)磷元素的同素异形体单质白磷红磷性质蜡状固体，有剧毒。白磷在空气中能自燃，应保存在冷水中红棕色固体，在空气中能稳定存在，在加热或点燃时也能燃烧结构白磷分子和红磷分子中磷原子的个数和磷原子的成键方式不同【自主思考】1金刚石和石墨都是由碳元素组成的，为何存在物理性质的差异？提示金刚石和石墨晶体中碳原子的成键方式和排列方式不同。212c、14c、c60互为同素异形体，对吗？提示不对，同素异形体指的是同种元素组成的不同单质之间，而12c、14c是原子，不是单质。二、同分异构体1基本概念(1)同分异构现象：化合物具有相同的分子式但具有不同结构的现象。(2)同分异构体：分子式相同而结构不同的化合物的互称。2几种常见的简单有机物的同分异构体(1)正丁烷和异丁烷：分子式均为c4h10，其结构式分别为：。(2)乙醇和二甲醚：分子式均为c2h6o，其结构式分别为：。【自主思考】3对比正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚的结构式，概述同分异构体形成的原因。提示分子中原子的成键方式和连接顺序的不同，造成了同分异构现象。效 果 自 测1判断(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。()(3)二者互为同分异构体。()(4)ch3chch2与互为同分异构体。答案(1)(2)(3)(4)2下列物质之间的相互关系错误的是()ach3ch2no2和h2nch2cooh互为同分异构体bo2和o3互为同素异形体ch和t互为同位素d冰和干冰为同一种物质解析a项中给出的两种物质的结构虽然不同，但其分子式相同，所以两者属于同分异构体，a项正确；b项中给出的两种物质是由同一元素形成的不同单质，属于同素异形体，b项正确；c项中给出的两种微粒为同一元素的不同原子，属于同位素，c项正确；干冰的成分是co2，而冰的成分是h2o，d项错误。答案d探究一、同素异形体的判断【合作交流】1氕、氘、氚形成的氢气单质互称为同素异形体吗？提示不是。因为形成的h2结构相同性质相同。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(1)同素异形体的物理性质不同，化学性质相似。(2)不同的单质间的转化属于化学变化。【点拨提升】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)。 【典题例证1】下列各组物质中，属于同素异形体的是()a16o和18ob红磷、白磷c二氧化硫、三氧化硫d二氧化碳、干冰解析16o和18o是质子数相同，中子数不同的两种原子，互为同位素；白磷和红磷是磷的两种不同单质，互为同素异形体；二氧化硫和三氧化硫都是化合物，并非单质，不是同素异形体；二氧化碳和干冰是同种物质，不可互称为同素异形体。答案b【学以致用1】下列叙述中，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似的化学性质c金刚石转化为石墨，有单质生成，该反应属于氧化还原反应dc60是新发现的一种碳的化合物解析由碳元素的单质组成的物质不一定为纯净物，也可能为混合物，如石墨、金刚石、c60混合，a排除；金刚石和石墨中的碳原子排列方式不同，因此其物理性质不同，化学性质相似，b选项正确；同素异形体之间的转化，虽然有单质生成，但碳元素的化合价未发生变化，故不属于氧化还原反应，排除c选项；c60属于单质而不是化合物，d排除。答案b探究二、同分异构体【合作交流】3同位素和同素异形体研究对象有什么区别？提示同位素研究核素而同素异形体研究单质。4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同的两化合物不一定是同分异构体(如co和c2h4不是同分异构体)。【点拨提升】同位素、同素异形体和同分异构体的比较同位素同素异形体同分异构体定义原子里具有相同质子数和不同的中子数的同一元素的不同原子互称同位素由同种元素形成的不同单质叫做这种元素的同素异形体分子式相同，但结构不同的化合物互称为同分异构体相同点质子数相同，皆为原子元素种类相同，皆为单质分子式相同，皆为化合物不同点中子数不同，原子种类不同分子内原子个数不同，或原子结合方式不同分子内原子的连接方式不同研究对象原子单质化合物实例 12c、13c、14c；1h、2h、3h等金刚石、石墨、c60；红磷、白磷；o2、o3等正丁烷、异丁烷等 【典题例证2】下列各组物质中，互为同分异构体的是_，互为同素异形体的是_，互为同位素的是_。35cl和37clc60和金刚石o3和o2ccl4和chcl3和ch3ch2ch3和ch3ch2oh解析是质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子，属于同位素；是同一元素组成的不同单质，属于同素异形体；与相似；、是分子式不同的化合物，属于不同种分子；是分子式相同、分子结构不同的物质，属于同分异构体。答案【学以致用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)2ch3ch2oh和ch3och3h2o和h2oabcd解析分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。中化学式不同且无分子存在。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。中水分子的结构相同，不互为同分异构体。答案b1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。答案d2下列关于同分异构体的说法错误的是()a具有相同相对分子质量和不同结构的化合物互称为同分异构体b互称为同分异构体的物质一定不是同种物质c同分异构体之间物理性质一定不同，化学性质不一定相同d同分异构体一定具有相同的相对分子质量解析n2与co具有相同的相对分子质量和不同的结构，但不是同分异构体，a错误。答案a3最近发现一种新微粒o4，有关这种新微粒的说法正确的是()a它的结构与p4相同b它的摩尔质量为64c它是氧气的同素异形体d它是由两个氧分子通过分子间作用力结合而成的新微粒解析由于o最外层有6个电子，可以形成两个共用电子对达到稳定结构，故o4为正方形结构，p4为四面体结构，所以o4与p4的结构不同。答案c4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。答案b5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_。二氧化碳金刚石干冰氢溴酸溴水液溴12c石墨14c解析烷烃中每个碳原子都形成空间的四面体结构。分别与互为同分异构体；和互为同素异形体；和属于同位素；和、和分别属于同一种物质。答案、与和和和、和课时作业基础巩固1科学家发现c60后，近年又合成了许多球形分子(富勒烯)，如c50、c70、c120、c540等，它们互称为()a同系物b同分异构体c同素异形体d同位素解析c60与c50、c70、c120、c540等都是碳元素形成的性质不同的单质，属于碳元素的同素异形体。答案c2下列各组物质中，关系不正确的是()ah2和d2互为同素异形体b78pt和78pt互为同位素cch3ch2oh和ch3och3互为同分异构体d水和冰是同一种物质解析h2和d2是由氢元素的不同同位素形成的氢气单质，既不属于同位素，也不属于同素异形体或同分异构体，a项错误。答案a3造成金刚石和石墨性质差异的主要原因是()a碳原子种类不同b同体积两种物质中碳原子个数不同c碳原子成键方式不同d物质状态不同解析因碳原子的成键方式不同造成金刚石与石墨性质不同。答案c4下列说法中正确的是()aso2、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是很多的，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。答案d5医学界通过用放射性14c标记的c60，发现c60的羧酸衍生物在特定条件下可断裂dna杀死细胞，抑制艾滋病。关于14c的下列说法中正确的是()a14c原子与c60中普通碳原子的化学性质不同b14c原子与14n原子所含中子数相同c是c60的同素异形体d与12c、13c是碳元素的三种同位素解析c60中普通的碳原子为12c,12c、13c、14c互为同位素，它们的化学性质相同，故a选项错误，d选项正确；14c中含有8个中子，14n中含有7个中子，b选项错误；14c是一种核素，c60是碳元素的一种单质，二者不是同素异形体，c选项错误。答案d6下列各对物质中，属于同分异构体的是()a白磷和红磷b干冰和co2解析a项互为同素异形体；b项是同一种物质的不同状态；c项是同一种物质；d项符合同分异构体概念。答案d7下列说法中，正确的是()a碘晶体、碘蒸气是同素异形体b同素异形体是同种元素的不同单质cso2、so3互为同分异构体d同分异构体的分子组成相同，分子结构不同解析同素异形体是同种元素形成的性质不同的单质，可知a错，b对；同分异构体是分子式相同但结构不同的化合物，不是分子组成相同，c、d错误。答案b8闪电时空气中有臭氧生成。下列说法正确的是()ao3和o2互为同位素bo2比o3稳定c等体积o3和o2含有相同质子数do3与o2的相互转变是物理变化解析o2和o3互为同素异形体，a不正确；不知道温度、压强，不能确定o2、o3的物质的量，也就是不能确定质子数，c不正确；同素异形体之间的转化，属于化学变化，d不正确。答案b9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。答案d10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解析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。答案b能力提升11下列各组物质：k和ca；和；12c和14c；和；石墨和c60；nh4cno和co(nh2)2；t和d；和；氯气和液氯(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_。解析是两种不同的元素；、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；、都是同种元素的不同原子，属于同位素；、中两种物质分子式和结构都相同，是同一种物质；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。答案(1)(2)(3)(4)12根据以下叙述，回答(1)(2)小题。大气中的臭氧层可滤除大量的紫外光，保护地球上的生物。氟利昂(如ccl2f2)可在光的作用下分解，产生cl原子，cl原子会对臭氧层产生长久的破坏作用，臭氧的分子式为o3。有关反应为：o3o2oclo3cloo2oclo=clo2总反应为2o3=3o2。(1)在上述臭氧变成氧气的过程中，cl原子是_。a反应物b生成物c中间产物d催化剂(2)o3和o2是_。a同一种物质b同素异形体c氧的同位素d同一种元素解析(1)根据催化剂的定义，cl原子是催化剂，由此可见催化剂并不是不参加反应，只不过是反应前后化学性质保持不变的物质。(2)由同种元素组成的不同单质叫做同素异形体。o3和o2是由氧元素组成的两种不同的单质，所以o3和o2属于同素异形体。答案(1)d(2)b13硫通常是一种淡黄色晶体。有橙色、无色、红棕色三种颜色的硫蒸气，它们都是硫的单质，但每个分子中硫原子的个数不同，可用sx表示。对三种蒸气测定结果是：(1)橙色蒸气密度折算到标准状况后是11