高三化学二轮复习 专题训练 同素异形体

高三化学复习专题训练同素异形体一、单选题1．家用消毒柜常用臭氧（O3）消毒，在消毒过程中通过放电发生如下反应：3O2(g)=2O3(g)△H=+144.8kJ/mol；下列关于臭氧说法不正确的是A．O2和O3互为同素异形体B．O3具有较强的氧化性C．O2比O3稳定D．植物油等食物为防止细菌污染，可放入消毒柜中消毒2．北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60，实验测知该物质熔融状态下能导电．下列有关分析正确的是（）A．K3C60和C60中都含有共价键B．钾的核外电子排布为：1s22s22p63s23p63d104s1C．K3C60和C60都属于分子晶体，具有较低的熔点D．C60与12C互为同素异形体3．我国科学家成功地研制出长期依赖进口、价格昂贵的物质818O2A．它是816O2的同分异构体 B．它是O3C．818O2与816O2互为同位素 D．1molO4．下列说法错误的是（）A．与是同系物B．HCOOCH3与CH3OCHO是同种物质C．碳纳米管和石墨烯是同素异形体D．异戊烷和2，2－二甲基丙烷是同分异构体5．下列说法正确的是（）A．1H2和2H2属于同素异形体关系B．IA族元素都是活泼金属元素C．分子式不同的烷烃分子之间一定互为同系物D．元素都存在有多种核素的现象6．2020年6月23日西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第五十五颗导航卫星。下列有关说法错误的是（）A．火箭上用的碳纤维复合材料属于碳的同素异形体单质B．火箭燃料发生氧化还原反应将化学能转化为势能、动能、热能C．铝合金做飞行器的材料是利用其质轻强度大的性能D．卫星计算机芯片使用的是高纯度的硅7．2020年我国在科技领域取得了很多与化学密切相关的成就。下列说法正确的是（）A．“中国天眼”所用到的超高耐疲劳性能钢索是一种新型有机高分子材料B．北斗三号全球卫星导航系统正式开通，其导航型芯片的主要成分是二氧化硅C．嫦娥5号卫星带回的月壤中富含“完美能源3He，3He与4He互为同素异形体D．“奋斗者号”成功坐底万米深海，外壳材料利用了新型钛合金坚固、耐腐蚀等性能8．下列说法正确的是（）A．过氧乙酸(CH3COOOH)与羟基乙酸(HOCH2COOH)互为同分异构体B．乙烯与聚乙烯互为同系物C．16O2与D．H216O、D216O、H218O、D218O互为同素异形体9．正确掌握化学用语和化学基本概念是学好化学的基础。下列有关表述中正确的一组是（）A．16O与18O互为同位素；H216O、D216O、H218O、D218O互为同素异形体B．SiH4、PH3、HCl的稳定性逐渐增强C．过氧乙酸(CH3COOOH)与羟基乙酸(HOCH2COOH)所含官能团相同；两者互为同分异构体D．Ca2+的结构示意图为，NH4Cl的电子式为10．下列说法不正确的是（）A．CH4和C8H18一定互为同系物B．14N2和15N4互为同素异形体C．甘油醛和乳酸互为同分异构体D．和互为同系物11．著名化学家徐光宪获得国家最高科学技术奖，以表彰他在稀土萃取理论方面作出的贡献。已知：金属铈（稀土元素）在空气中易氧化变暗，受热时燃烧，遇水很快反应。（注：铈常见的化合价为+3和+4，氧化性：Ce4+>Fe3+>I2。）下列说法正确的是（）A．铈溶于氢碘酸的化学方程式可表示为：Ce+4HI高温__CeI4+2HB．用Ce(SO4)2溶液滴定硫酸亚铁溶液，其离子方程式为：Ce4++2Fe2+=Ce3++2Fe3+C．在一定条件下，电解熔融状态的CeO2制Ce，在阴极获得铈D．铈的四种核素58136Ce、58138C12．关于金刚石、石墨和C60的判断，正确的是（）A．均含共价键 B．互为同分异构体C．互为同位素 D．性质相同13．全氮阴离子盐是一种新型超高能含能材料，某种全氮阴离子盐结构如图。下列关于该物质的说法正确的是（）A．属于有机物 B．与N2互为同素异形体C．可用于制造炸药 D．不含共价键14．石墨烯是一种由碳原子形成的六角型蜂巢状的二维碳纳米材料，石墨烯一层层叠起来就是石墨。以石墨材料为主要成分的非常疏松的泡沫陶瓷用作航天飞机表层的防热瓦。下列关于石墨和石墨烯的说法错误的是（）A．石墨烯与石墨互为同素异形体B．石墨烯能导电，其中的碳原子间是以共价键相结合C．石墨中碳碳键之间的夹角为109°28'D．石墨成为航天飞机防热瓦的泡沫陶瓷主要成分的一个主要原因是石墨熔点很高15．下列说法正确的是（）A．H2、D2、B．H2、D2、TC．由H、D、T与16O、17O、D．D、T发生核聚变成为其他元素，属于化学变化16．下列说法正确的是（）A．1735ClB．乙醇和乙醚互为同分异构体C．CH3CH(CH3)2的名称叫2-甲基丙烷，也可以叫做异丁烷D．CH2=CH2和CH2=CH-CH=CH2具有相同的官能团，互为同系物二、综合题17．次磷酸钠(NaH2PO2)广泛应用于化学镀镍，次磷酸钠的生产与镀镍过程如下：据此回答下列问题：（1）红磷与黄磷之间的关系为。（2）次磷酸钠中磷元素的化合价为。（3）写出碱溶过程的化学反应方程式，该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为。（4）已知次磷酸钠中的H2PO2−为四面体结构，请写出H2PO2−的结构式，次磷酸钠NaH2（5）请简述化学镀镍的反应原理。18．有下列几种物质：A．金刚石和石墨；B．C2H6和C5H12；C．C2H4和C2H6D．CH3CH2CH2CH3和CH3CH（CH3）2；E．35Cl和37Cl．（1）属于同分异构体的是（填序号，下同）；（2）属于同素异形体的是；（3）属于同系物的是；（4）属于同位素的是．19．碳元素的单质有多种形式，如图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：回答下列问题：（1）金刚石、石墨、C60、碳纳米管都是碳元素的单质形式，它们互为．（2）金刚石、石墨烯（指单层石墨）中碳原子的杂化形式分别为、．（3）C60属于晶体，石墨属于晶体．（4）石墨晶体中，层内C﹣C键的键长为142pm，而金刚石中C﹣C键的键长为154pm．其原因是金刚石中只存在C﹣C间的共价键，而石墨层内的C﹣C间不仅存在共价键，还有键．（5）金刚石晶胞含有个碳原子．若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r=a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率（不要求计算结果）．20．[化学——选修3：物质结构与性质]碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题：（1）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用形象化描述。在基态原子中，核外存在对自旋相反的电子。（2）碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是。（3）CS2分子中，共价键的类型有，C原子的杂化轨道类型是，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子。（4）CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253K，沸点为376K，其固体属于晶体。（5）碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：①在石墨烯晶体中，每个C原子连接个六元环，每个六元环占有个C原子。②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接个六元环，六元环中最多有个C原子在同一平面。

答案解析部分1．【答案】D【知识点】化学反应中能量的转化；同素异形体【解析】【分析】答案：D

D、不正确，植物油中含有不饱和键，很容易被O3氧化，不能放入消毒柜中消毒；

A、正确，氧元素形成的两种不同的单质；

B、正确；O3比O2具有更强的氧化性；

C、正确，O3比O2具有更高的能量。2．【答案】A【知识点】原子核外电子排布；共价键的形成及共价键的主要类型；同素异形体【解析】【解答】解：A．C603﹣和C60中C﹣C键为共价键，所以K3C60和C60中都含有共价键，故A正确；B．钾核外有19个电子，核外电子排布为：1s22s22p63s23p64s1，故B错误；C．K3C60由C603﹣和和K+构成，属于离子晶体，故C错误；D．12C为原子，所以C60与12C不能互为同素异形体，故D错误；故选A．【分析】A．非金属元素之间易形成共价键；B．钾核外有19个电子，核外电子排布为：1s22s22p63s23p64s1；C．K3C60由C603﹣和和K+构成，属于离子晶体；D．同素异形体为同种元素组成的不同种单质．3．【答案】B【知识点】同素异形体；同分异构现象和同分异构体；同位素及其应用【解析】【解答】A．818O2与816OB．818O2与O3C．818O2与816OD．O原子核外有8个电子，1molO2分子中含有16mol电子，故D不符合题意；故答案为：B。

【分析】A．结构相同，是同种物质；B．同种元素形成的不同单质互为同素异形体；C．质子数相同质量数（或中子数）不同的原子互称同位素；D．O原子核外有8个电子，1molO2分子中含有16mol电子。4．【答案】A【知识点】同素异形体；同分异构现象和同分异构体；同系物；同位素及其应用【解析】【解答】A．同系物是指结构相似，含有相同的官能团种类和数目，且化学式相差正整数个-CH2-的一类有机物，两者的结构不相似，不属于同系物，A符合题意；B．两者均为甲酸甲酯，是同一种物质，B不符合题意；C．碳纳米管和石墨烯都是碳的单质，但是是不同的物质，属于同素异形体，C不符合题意；D．两者的化学式均为C5H12，是同分异构体，D不符合题意；故答案为：A。

【分析】A．同系物是指结构相似，含有相同的官能团种类和数目，且化学式相差正整数个-CH2-的一类有机物；B．两者是同一种物质；C．同种元素形成的不同单质互为同素异形体；D．具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体；5．【答案】C【知识点】同素异形体；同系物；元素、核素；元素周期表中原子结构与元素性质的递变规律【解析】【解答】A．1H2和2H2为氢元素不同核素，二者互为同位素，同素异形体研究对象为单质，A不符合题意；

B．IA族元素除了H元素以外，都是活泼金属元素，B不符合题意；

C．烷烃的组成通式是CnH2n+2，分子式不同，肯定C的数目不同，又同是烷烃，所以一定为同系物，C符合题意；

D．元素大多数都存在有多种核素的现象，但F元素就是单核素元素，只有19F一种核素，D不符合题意；

故答案为：C。

【分析】A．同种元素形成的不同单质互称同素异形体；

B．第IA族中H元素为非金属元素；

C．分子式不同的烷烃结构相似，组成上相差一个或若干个CH2原子团；

D．有的元素只含有一种核素。6．【答案】A【知识点】化学反应中能量的转化；同素异形体；硅和二氧化硅；合金及其应用【解析】【解答】A．碳纤维复合材料是由碳纤维与树脂等材料复合而得，属于混合物，同素异形体指同种元素形成的不同单质，A符合题意；B．火箭发射时，利用燃料燃烧发生氧化还原反应产生的巨大能量推进火箭升空，其化学能转化为热能、动能以及势能，B不符合题意；C．铝合金的密度较其他合金要小，故铝合金质轻，且铝合金强度大、耐腐蚀，C不符合题意；D．高纯度的硅可用于生产芯片，D不符合题意；故答案为：A。

【分析】碳纤维符合材料是混合物不是单质不是碳的同素异形体，其他均正确7．【答案】D【知识点】同素异形体；无机非金属材料；高分子材料【解析】【解答】A．钢索是合金，属于金属材料，而不是新型有机高分子材料，A不符合题意；B．芯片的主要成分是单晶硅，而不是二氧化硅，B不符合题意；C．3He与4He的质子数相同、中子数不同，两者互为同位素，C不符合题意；D．钛合金具有硬度大、耐腐蚀等优良性能，D符合题意；故答案为：D。

【分析】考查的是物质的组成和用途8．【答案】A【知识点】同素异形体；同分异构现象和同分异构体；同系物；同位素及其应用【解析】【解答】A．过氧乙酸(CH3COOOH)与羟基乙酸(HOCH2COOH)的分子式均为C2H4O3，但结构不同，二者互为同分异构体，A项符合题意；B．乙烯含碳碳双键，聚乙烯无碳碳双键，含官能团不同，不是同系物，B项不符合题意；C．16O2与D．H216O、D216O、H218O、D218O是化合物，而不是单质D项不符合题意；故答案为：A。

【分析】A.根据结构简式写出分子式即可判断

B.结构不同，不是同系物

C.同位素指元素不是单质

D.同素异形体是同种元素组成的不同单质9．【答案】B【知识点】同素异形体；同分异构现象和同分异构体；电子式、化学式或化学符号及名称的综合【解析】【分析】选项A，前半句是对的，但是后半句不对，同素异形体必须是同种原子不同结构，这里四个物质结构相同，原子不同。

选项C，过氧乙酸的结构是，而羟基乙酸的结构是，显然两者的官能团不一样，前者是酸酐，后者是羧基和羟基。

选项D，前面钙离子的结构示意图正确，但是后面氯化铵的电子式不正确，正确的写法是

故排除后知B正确，得电子能力即电负性Si<P<Cl，所以键能Si-H<P-H<H-Cl，所以稳定SiH4<PH3<HCl（共价分子稳定性由键能决定)。通俗的说法就是氧化性越强，氢化物越稳定。10．【答案】D【知识点】同素异形体；同分异构现象和同分异构体；同系物【解析】【解答】A．CH4和C8H18均属于烷烃，结构相似，且相对分子质量相差7个CH2，互为同系物，A不符合题意；

B．14N2和15N4都是由氮元素组成的不同单质，属于同素异形体，B不符合题意；

C．乳酸的结构简式是CH₃CH(OH)COOH，甘油醛的结构简式是HOCH2CHOHCHO，它们的分子式均为C3H6O3，结构不同，互为同分异构体，C不符合题意；

D．中含有羧基和醛基，中含有羟基和醛基，结构不相似，不互为同系物，D符合题意；

故答案为：D。

【分析】A.同系物是指结构相似（若含有官能团，则官能团的种类和个数一样），相对分子质量相差n个CH2原子团的化合物。

B.同素异形体是由相同元素组成的不同的单质。

C.同分异构体的特点是：具有相同的分子式，结构不同的化合物。

D.根据同系物的特点进行分析11．【答案】C【知识点】电解原理；同素异形体；离子方程式的书写【解析】【解答】A.由于氧化性Ce4+＞Fe3+＞I﹣，铈溶于氢碘酸，产物不会生成CeI4，应该是CeI3，A不符合题意；

B.离子方程式中，Ce4++2Fe2+=Ce3++2Fe3+，左边总电荷为+8，右边总电荷为9，电荷不守恒，符合题意应为Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+，B不符合题意；

C.电解熔融状态的CeO2制Ce，化合价降低发生还原反应，阴极发生还原反应，多以在阴极获得铈，C符合题意；

D.四种铈的核素58142Ce58136Ce、58138Ce、58140Ce、12．【答案】A【知识点】同素异形体【解析】【解答】解：A．非金属单质一般含有共价键，金刚石、石墨和C60的结构形成靠碳碳键，属于非极性共价键，故A正确；B．同分异构体是结构不同分子式相同的化合物之间的互称，金刚石、石墨和C60是同种元素形成的不同单质，属于同素异形体，故B错误；C．同位素是质子数相同，中子数不同的原子间互称，金刚石、石墨和C60互为同素异形体，故C错误；D．同素异形体物理性质不同，化学性质相似，金刚石硬度最大，而石墨很软，故D错误，故选A．【分析】A．非金属单质一般含有共价键；B．同分异构体是结构不同分子式相同的化合物之间的互称；C．同位素是质子数相同，中子数不同的原子间互称；D．同素异形体物理性质不同．13．【答案】C【知识点】同素异形体；有机物的结构和性质【解析】【解答】A.不含C，故不属于有机物，A不符合题意B.不是单质，故与氮气不互为同素异形体，B不符合题意C.全氮阴离子盐是一种新型超高能含能材料，故可用作于制炸药，C符合题意D.由图所示，含有共价键，故D不符合题意故答案为：C

【分析】此类不熟悉的物质解题要注意分析题干所给信息，题干中标明是超高含能材料，故可用作制取炸药。14．【答案】C【知识点】键能、键长、键角及其应用；同素异形体【解析】【解答】A．石墨烯是单层石墨，石墨烯和石墨都是碳原子形成的不同单质，二者互为同素异形体，故A不符合题意；B．石墨烯的结构为，每个碳原子成3个共价键，每个碳原子上还含有1个孤电子，该电子可在电流作用下发生定向移动，因此石墨能导电，故B不符合题意；C．石墨是多层石墨烯叠加，层与层之间无化学键，碳碳键之间的夹角为120°，故C符合题意；D．石墨中原子依靠共价键连接，碳碳共价键强度较高难以断裂，使得石墨熔点很高，可用于航天飞机防热瓦的泡沫陶瓷，故D不符合题意；故答案为：C。【分析】A.均是碳元素形成的单质

B.石墨烯可以导电主要是形成键时还有孤对电子可以自由移动

C.石墨层中，形成的正六边形，而层与层的是无键连接

D.石墨具有熔点高的特点可以做防热瓦15．【答案】B【知识点】物理变化与化学变化的区别与联系；同素异形体；同位素及其应用；阿伏加德罗定律及推论【解析】【解答】A．同素异形体是指同一元素形成的性质不同的几种单质，而H2、D2、T2B．相同条件下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比，也等于其相对分子质量之比，故H2、D2、T2C．由H、D、T与16O、17O、18O能形成：H216O、D216O、T216O、HD16O、HT16O、DT16O、H217O、D217O、T217O、HD17O、HT17O、DT17O、HD．核聚变不属于化学变化，故D、T发生核聚变成为其他元素，不属于化学变化，D不符合题意；故答案为：B。

【分析】A.同种元素组成的不同单质为元素的同素异形体；

B.相同条件下气体密度之比为其摩尔质量之比；

C.根据水分子的构成进行分析，一个水分子中含有两个氢原子和一个氧原子，水分子所含有的氢原子可以是同一种氢原子，也可以是不同种氢原子；

D.化学变化的实质是原子的重新组合，原子核变化不是化学变化，虽然有新物质生成，不是化学研究范畴。

16．【答案】C【知识点】同素异形体；同系物；元素、核素；同位素及其应用【解析】【解答】A.同位素的化学性质完全相同，所以两种同位素的化学性质相同，故A不符合题意；

B.乙醇和乙醚的分子式不同，而这不属于同分异构体，故B不符合题意；

C.2-甲基丙烷也叫异丁烷，故C符合题意；

D.两者含有的碳碳双键的个数不同，即结构不同，而这不属于同系物，故D不符合题意。

故答案为：C。【分析】A.同位素原子的最外层电子数都相同；

B.同分异构体的分子式相同；

C.根据系统命名法和习惯命名法进行判断；

D.根据同系物的概念进行判断。17．【答案】（1）同素异形体（2）＋1（3）P4＋3NaOH＋3H2O=3NaH2PO2＋PH3↑；1：3（4）；正盐（5）次磷酸钠作为还原剂将硫酸镍中的镍还原成金属单质，沉积在镀件表面。【知识点】同素异形体；电镀；化合价与化学式【解析】【解答】(1)红磷与黄磷都是磷的两种单质，两者之间的关系为同素异形体；故答案为：同素异形体。(2)根据化合价钠为＋1价、氢为＋1价、氧为−2价，得到次磷酸钠(NaH2PO2)中磷元素的化合价为＋1；故答案为：＋1。(3)P4和NaOH溶液反应生成NaH2PO2和PH3，因此碱溶过程的化学反应方程式P4＋3NaOH＋3H2O=3NaH2PO2＋PH3↑，磷既是氧化剂又是还原剂，有3个磷化合价升高，有1个磷化合价降低，因此该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为1：3；故答案为：P4＋3NaOH＋3H2O=3NaH2PO2＋PH3↑；1：3。(4)根据次磷酸钠中的H2PO2−为四面体结构，则H2PO2−的结构式(5)化学镀镍是硫酸镍和次磷酸钠反应，镍化合价降低，次磷酸钠化合价升高，的反应原理次磷酸钠作为还原剂将硫酸镍中的镍还原成金属单质，沉积在镀件表面；故答案为：次磷酸钠作为还原剂将硫酸镍中的镍还原成金属单质，沉积在镀件表面。【分析】（1）根据红磷和黄磷均是有磷元素形成的磷单质，即可判断互为同素异形体

（2）根据钠和氧元素的化合价结合代数和为0即可计算出磷元素的化合价

（3）根据反应物和生成物即可写出方程式即可找出氧化剂与还原剂的物质的量之比

（4）根据为四面体结构即可写出结构式，根据结构式即可判断出其为正盐

（5）化学镀镍是利用氧化还原反应的原理进行将镍元素变为镍单质18．【答案】（1）D（2）A（3）B（4）E【知识点】同素异形体；同分异构现象和同分异构体；同位素及其应用【解析】【解答】解：（1）具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体．故答案为：D；（2）同素异形体是同种元素形成的不同单质．故答案为：A；（3）同系物是有机化合物中具有同一通式、组成上相差一个或多个某种原子团、在结构与性质上相似的化合物系列．故答案为：B；（4）具有相同质子数，不同中子数（或不同质量数）同一元素的不同核素互为同位素．故答案为：E．【分析】具有相同质子数，不同中子数（或不同质量数）同一元素的不同核素互为同位素．同系物是有机化合物中具有同一通式、组成上相差一个或多个某种原子团、在结构与性质上相似的化合物系列．具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体．同素异形体是同种元素形成的不同单质．19．【答案】（1）同素异形体（2）sp3；sp2（3）分子；混合（4）σ；σ；π（5）8；38；【知识点】共价键的形成及共价键的主要类型；晶胞的计算；原子轨道杂化方式及杂化类型判断；同素异形体【解析】【解答】解：（1）都是含有碳元素的不同单质，互为同素异形体，故答案为：同素异形体；（2）金刚石中碳原子形成四条共价键，为sp3杂化；石墨烯为片层结构，杂化类型为sp2杂化，故答案为：sp3；sp2；（3）C60晶体组成微粒为60个碳原子组成的C60分子，属于分子晶体；石墨片层内以共价键结合，片层之间以分子间作用力结合，为混合晶体，故答案为：分子；混合；（4）金刚石中碳原子以sp3杂化，形成四条杂化轨道，全部形成σ键；石墨中碳原子以sp2杂化，形成三条杂化轨道，还有一条为杂化的p轨道，三条杂化轨道形成σ键，而未杂化p轨道形成π键，故答案为：σ；σ；π；（5）晶胞中顶点微粒数为：8×18=1，面心微粒数为：6×12=3，体内微粒数为4，共含有8个碳原子；晶胞内含有四个碳原子，则晶胞体对角线长度与四个碳原子直径相同，即3a=8r，r=38a；碳原子的体积为：8×43×π×r3，晶胞体积为：a3【分析】（1）都是含有碳元素的不同单质；（2）金刚石中碳原子形成四条共价键，为s