高中化學(xué)專題1微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣性第3單元從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性第1課時教學(xué)案蘇教版

第1課時同素異形現(xiàn)象與同分異構(gòu)現(xiàn)象[學(xué)習(xí)目標定位]1.以碳元素的幾種單質(zhì)為例，認識同素異形現(xiàn)象。2.以正丁烷和異丁烷、乙醇和二甲醚為例，認識有機物的同分異構(gòu)現(xiàn)象。3.以同素異形現(xiàn)象和同分異構(gòu)現(xiàn)象為例，認識物質(zhì)的多樣性與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系，學(xué)會同素異形體、同分異構(gòu)體的判斷方法。一、同素異形現(xiàn)象1．碳元素能形成多種單質(zhì)。依照教材內(nèi)容和你熟悉的知識，填寫下表空格：單質(zhì)金剛石石墨足球烯(C)60顏色無色透明固體灰黑色固體灰黑色固體狀態(tài)物理硬度、性質(zhì)堅硬、熔點很高質(zhì)軟、熔點高硬度小、熔點低熔點導(dǎo)電性不導(dǎo)電導(dǎo)電不導(dǎo)電微觀結(jié)構(gòu)差別解析碳原子的成鍵方式和排列方式不相同2．氧元素能形成O2和O3兩種單質(zhì)。填寫下表：單質(zhì)氧氣(O2)臭氧(O3)物理性質(zhì)無色無味氣體有魚腥味，淡藍色氣體化學(xué)性質(zhì)有強氧化性氧化性比氧氣更強轉(zhuǎn)變O2在放電時轉(zhuǎn)變?yōu)镺3，O3在催化劑存在時又可分解為O2差別解析分子中氧原子個數(shù)和氧原子的成鍵方式不相同由以上解析可知：同一種元素形成幾種不相同單質(zhì)的現(xiàn)象叫做同素異形現(xiàn)象。同一元素可形成不相同單質(zhì)，這些單質(zhì)互稱為這種元素的同素異形體。1/9同一元素的不相同單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)差別很大，這是由于不相同單質(zhì)中，原子排列情況不相同的緣故。同素異形體的理解互為同素異形體的物質(zhì)是由同一種元素形成的結(jié)構(gòu)不相同、性質(zhì)不相同的單質(zhì)。同素異形體之間在必然條件下能夠相互轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變屬于化學(xué)變化。1．以下各組物質(zhì)中，屬于同素異形體的是( )A．16O和18OB．紅磷、白磷C．二氧化硫、三氧化硫D．二氧化碳、干冰答案B解析16O和18O是質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不相同的兩種氧原子，互為同位素；白磷和紅磷是磷的兩種不相同單質(zhì)，互為同素異形體；二氧化硫和三氧化硫都是化合物，其實不是單質(zhì)，不是同素異形體；二氧化碳和干冰是同種物質(zhì)，不能互稱為同素異形體。2．以下關(guān)于碳元素的同素異形體的表達正確的選項是( )A．碳元素形成的各種單質(zhì)稱為碳元素的同素異形體B．碳元素的同素異形體結(jié)構(gòu)誠然不相同，但性質(zhì)差別不大C．碳元素的同素異形體性質(zhì)不相同，其用途相同D．碳元素的同素異形體只有金剛石、石墨和C60答案A解析碳元素形成的不相同單質(zhì)原子間的排列方式不相同，物理性質(zhì)差別較大，化學(xué)性質(zhì)相似，用途不相同，如金剛石和石墨；金剛石、石墨和C60可是三種主要的碳單質(zhì)。二、同分異構(gòu)現(xiàn)象1．依照正丁烷和異丁烷的結(jié)構(gòu)式，填寫下表空格：物質(zhì)正丁烷異丁烷結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡式CH3—CH2—CH2—CH32/9分子式C4H10C4H10沸點－0.5℃－11.7℃差別解析原子的連接方式不相同，化學(xué)鍵種類相同，物質(zhì)種類相同2．由以上解析可知：化合物擁有相同的分子式，但擁有不相同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，稱為同分異構(gòu)現(xiàn)象。分子式相同而結(jié)構(gòu)不相同的化合物互稱為同分異構(gòu)體。同分異構(gòu)現(xiàn)象主要表現(xiàn)在有機物中。同分異構(gòu)體的理解兩化合物互為同分異構(gòu)體的必備條件有兩點：①兩者的分子式應(yīng)相同；②兩者的結(jié)構(gòu)應(yīng)不相同。兩化合物互為同分異構(gòu)體，則兩化合物的相對分子質(zhì)量及各元素的組成(含量)必然相同。(3)相對分子質(zhì)量相同的兩化合物不用然互為同分異構(gòu)體(如CO和C2H4不互為同分異構(gòu)體)。3．關(guān)于同分異構(gòu)體的表達正確的選項是( )A．相對分子質(zhì)量相同而結(jié)構(gòu)不相同的化合物互稱為同分異構(gòu)體B．分子式相同而結(jié)構(gòu)不相同的化合物互稱為同分異構(gòu)體C．同分異構(gòu)體之間由于分子組成相同，因此它們的性質(zhì)相同D．只有少許的有機物之間存在同分異構(gòu)現(xiàn)象答案B解析同分異構(gòu)體是指分子式相同而結(jié)構(gòu)不相同的化合物，同分異構(gòu)體之間分子式相同，則相對分子質(zhì)量相同，而相對分子質(zhì)量相同的物質(zhì)，分子式不用然相同，A項錯誤；同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)不相同，性質(zhì)也不相同，C項錯誤；有機物之間同分異構(gòu)現(xiàn)象寬泛存在，D項錯誤。4．以下各組物質(zhì)中，兩者互為同分異構(gòu)體的是( )①CuSO4·5H2O和CuSO4·3H2O②NH4CNO與CO(NH2)2③CH3CH2OH和CH3—O—CH331H2O和1H2OA．①②③B．②③C．①③④D．②③④答案B解析分子式相同而結(jié)構(gòu)不相同的化合物互稱為同分異構(gòu)體。①中兩種物質(zhì)的分子式不相同。②③組中，兩者的分子式相同，但結(jié)構(gòu)不相同，故兩者互為同分異構(gòu)體。④中水分子的結(jié)構(gòu)相3/9同，不互為同分異構(gòu)體。1．O2與O3在必然條件下能夠相互轉(zhuǎn)變，這一變化屬于( )A．物理變化B．化學(xué)變化C．氧化還原反應(yīng)D．以上都不是答案B2．以下各組物質(zhì)中，不互為同素異形體的是( )A．金剛石和C60B．紅磷和P4C．O2和O3D．干冰與冰答案D3．以下四組物質(zhì)中互為同素異形體的是( )A．純堿與小蘇打B．12CO和14COC．CH3CHO與D．金剛石和富勒烯(C60)答案D解析A項，純堿是NaCO，小蘇打是NaHCO，兩者不是同素異形體，錯誤；B項，12CO和23314CO是化合物，不是單質(zhì)，故不互為同素異形體，錯誤；C項，CHCHO與的分3子式相同而結(jié)構(gòu)不相同，互為同分異構(gòu)體，錯誤；D項，金剛石與富勒烯是由碳元素形成的兩種不相同單質(zhì)，互為同素異形體，正確。4．互為同分異構(gòu)體的物質(zhì)必然不能能擁有( )A．相同的分子式B．相同的結(jié)構(gòu)C．相似的化學(xué)性質(zhì)D．相同的相對分子質(zhì)量答案B解析互為同分異構(gòu)體的物質(zhì)的分子式相同，其相對分子質(zhì)量也相同；互為同分異構(gòu)體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)不相同，但其化學(xué)性質(zhì)可能相似。4/95．以下物質(zhì)中，互為同分異構(gòu)體的有________；互為同素異形體的有________；屬于同位素的有________；屬于同一種物質(zhì)的有________。①二氧化碳②③金剛石④干冰⑤氫溴酸⑥溴水⑦液溴⑧12C⑩石墨?14C?答案⑧、?與②③和⑩⑨和?①和④、⑧和?解析烷烴中每個碳原子都形成空間的周圍體結(jié)構(gòu)。⑧?分別與②互為同分異構(gòu)體；③和⑩互為同素異形體；⑨和?屬于同位素；①和④、⑧和?分別屬于同一種物質(zhì)。[基礎(chǔ)過關(guān)]題組一起素異形體1．一瓶氣體經(jīng)化驗解析只含有一種元素，則該氣體是( )A．一種單質(zhì)B．一種化合物C．化合物和單質(zhì)的混雜物D．既可能是一種單質(zhì)，又可能是幾種單質(zhì)的混雜物答案D解析該氣體可能是一種單質(zhì)，也可能是這種元素組成的幾種單質(zhì)的混雜物，不能夠確定為純凈物或混雜物。2．據(jù)報道，碳納米管是碳原子形成的大分子，其導(dǎo)電性是銅的1萬倍；N5可用作烈性炸藥。以下說法不正確的選項是( )A．金剛石與碳納米管互為同素異形體B．N5與N2互為同素異形體C．14C的質(zhì)子數(shù)為14D．C原子半徑比N原子半徑大答案C5/9解析同素異形體是同種元素形成的不相同單質(zhì)。金剛石和碳納米管、N5和N2都是互為同素異形體；14C的質(zhì)子數(shù)為6；C原子半徑大于N原子半徑。3．以下各組物質(zhì)中，屬于同素異形體的是( )A．S2、S4B．碘晶體、碘蒸氣C．H、DD.168O2、188O2答案A解析S2和S4是硫元素形成的不相同單質(zhì)，互為同素異形體，A項屬于同素異形體；碘蒸氣和碘晶體是碘的不相同狀態(tài)，屬于同一物質(zhì)，B項不屬于同素異形體；H和D是氫元素的兩個同位素，C不正確；D是同一種物質(zhì)，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是相同的，D項不屬于同素異形體。題組二同分異構(gòu)體4．以下說法中正確的選項是( )A．SO2、SO3互為同分異構(gòu)體B．兩種化合物的組成元素相同，且各元素的質(zhì)量分數(shù)也相同，則兩者必然互為同分異構(gòu)體C．相對分子質(zhì)量相同的幾種化合物互稱為同分異構(gòu)體D．組成元素的質(zhì)量分數(shù)相同、相對分子質(zhì)量也相同的不相同化合物互為同分異構(gòu)體答案D解析SO2和SO3分子式不相同，A項錯誤；若兩種化合物的組成元素相同，各元素的質(zhì)量分數(shù)也相同，則它們的最簡式必然相同，最簡式相同的化合物可能是同分異構(gòu)體，也可能不是同分異構(gòu)體，B項錯誤；相對分子質(zhì)量相同的物質(zhì)有很多，如無機物中的H2SO4和H3PO4，有機物中的C2H6O(乙醇)和CH2O2(甲酸)，這些物質(zhì)都擁有相同的相對分子質(zhì)量，但由于它們的分子式不相同，因此它們不是同分異構(gòu)體，C項錯誤；當(dāng)不相同化合物組成元素的質(zhì)量分數(shù)相同，相對分子質(zhì)量也相同時，其分子式必然相同，因此這樣的不相同化合物互為同分異構(gòu)體，D項正確。5．以下各組物質(zhì)中屬于同分異構(gòu)體的是( )157N和77B．白磷和紅磷答案D解析A項，147N和157N互為同位素；B項，白磷和紅磷互為同素異形體；C項6/9是同一種物質(zhì)。6．以下關(guān)于同分異構(gòu)體的描述正確的選項是( )A．無機物之間不存在同分異構(gòu)現(xiàn)象B．有機物與無機物之間能夠存在同分異構(gòu)現(xiàn)象C．同分異構(gòu)體的性質(zhì)相同D．16O和18O互為同分異構(gòu)體答案B解析無機物和無機物、無機物和有機物之間也可能存在同分異構(gòu)現(xiàn)象，故A不正確，B正確；同分異構(gòu)體的性質(zhì)不相同，16O和18O互為同位素，C、D不正確。題組三同素異形體、同分異構(gòu)體的比較7．以下每組中的物質(zhì)互為同素異形體的是( )A．金剛石與石墨B．CH4與CH3CH3C．乙醇與二甲醚D．12C與14C答案A解析CH4與CH3CH3分子式不相同，兩種不相同的化合物不互為同素異形體；乙醇與二甲醚互為同分異構(gòu)體；12C與14C互為同位素。8．以下說法正確的選項是( )A．互為同素異形體的物質(zhì)的性質(zhì)完好相同B．互為同素異形體的物質(zhì)之間不能能相互轉(zhuǎn)變C．氧氣和臭氧之間的轉(zhuǎn)變是物理變化D．分子式為C2H6O的物質(zhì)有兩種同分異構(gòu)體答案D解析互為同素異形體的物質(zhì)物理性質(zhì)不相同，化學(xué)性質(zhì)相似，A項錯誤；互為同素異形體的物質(zhì)之間能夠經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)相互轉(zhuǎn)變，B項錯誤；O2和O3之間的轉(zhuǎn)變是化學(xué)變化，C項錯誤。9．以下說法中，正確的選項是( )A．液溴、溴蒸氣是同素異形體B．同素異形體是同種元素的不相同單質(zhì)C．SO2、SO3互為同分異構(gòu)體D．同分異構(gòu)體的分子組成相同，分子結(jié)構(gòu)不相同答案B解析同素異形體是同種元素形成的性質(zhì)不相同的單質(zhì)，可知A錯，B對；同分異構(gòu)體是分子式相同但結(jié)構(gòu)不相同的化合物，不是分子組成相同，C、D錯誤。7/910．氰酸銨(NH4CNO)與尿素[CO(NH2)2]( )A．都是共價化合物B．都是離子化合物C．互為同分異構(gòu)體D．互為同素異形體答案C解析氰酸銨是離子化合物，尿素是共價化合物，它們的分子式相同，結(jié)構(gòu)不相同，是同分異構(gòu)體的關(guān)系，因此C正確。[能力提升]11．有以下幾組物質(zhì)：12C與13C②石墨與富勒烯③硝基丙烷(CHCHCHNO)與丙氨酸()663222④CH3CH2CH2CH3和⑤天然氣的主要成分與沼氣的主要成分⑥HF與HCl。對各組物質(zhì)的性質(zhì)異同點進行解析，請用數(shù)字序號回答以下問題：互為同素異形體的是______________________；互為同分異構(gòu)體的是______________________；互為同位素的是______________________；屬于同一化合物的是______________________。答案(1)②(2)③④(3)①(4)⑤解析126C與136C的質(zhì)子數(shù)相同，而中子數(shù)不相同，是碳元素的兩種核素，互稱為同位素；石墨與富勒烯都是由碳元素形成的不相同單質(zhì)，都屬于碳元素的同素異形體；硝基丙烷與丙氨酸的分子式都為C3H7NO2，CH3CH2CH2CH3和的分子式都為C4H10，但是結(jié)構(gòu)不同，因此都互為同分異構(gòu)體；天然氣與沼氣的主要成分都是CH4，屬于同一種物質(zhì)；HF和HCl屬于不相同的分子。12．今有原子序數(shù)依次增大的A、B、C、D、E、F六種短周期主族元素。已知A、C、F三種原子的最外層共有11個電子，且這三種元素的最高價氧化物的水化物之間兩兩皆能反應(yīng)，且均能生成鹽和水。D和E的電子層結(jié)構(gòu)見下表：元素最外層電子數(shù)次外層電子數(shù)Dxx＋4Ex＋1x＋4在一般情況下，B元素的單質(zhì)不能夠與A、C、D、E元素的單質(zhì)化合。請按要求填空：寫出以下各元素的元素符號：8/9A____________，B____________，C____________，D____________，E____________，F(xiàn)____________。(2)D的氫化物的化學(xué)式為__________，E的氫化物的化學(xué)式為________，兩者的牢固性：________>________。原子序數(shù)介于E和F之間的元素R能形成R2、R8等幾種單質(zhì)，這幾種單質(zhì)之間的關(guān)系是______________。答案(1)NaMgAlSiPCl(2)SiH4PHPHSiH4(3)互為同素異形體33解析由x＋4＝8可知x＝4，D、E分別為Si、P元素；由性質(zhì)信息推測C的氫氧化物擁有兩性，C為Al元素，則A為Na元素，由“A、C、F三種原子最外層共有11個電子”可知F為Cl元素。由“原子序數(shù)依次增大”可知B為Mg元素。13．硫平時是一種淡黃色晶體。有橙色、無色、紅棕色三種顏色的硫蒸氣，它們都是硫的單質(zhì)，但每個分子中硫原子的個數(shù)不相同，可用Sx表示。對三種蒸氣測定結(jié)果是橙色蒸氣密度折算到標準情況后是11.34g·L－1，則它的化學(xué)式是________。(2