高中化學專題1微觀結構與物質的多樣性第3單元從微觀結構看物質的多樣性第1課時教學案蘇教版

第1課時同素異形現(xiàn)象與同分異構現(xiàn)象[學習目標定位]1.以碳元素的幾種單質為例，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現(xiàn)象。3.以同素異形現(xiàn)象和同分異構現(xiàn)象為例，認識物質的多樣性與微觀結構的關系，學會同素異形體、同分異構體的判斷方法。一、同素異形現(xiàn)象1．碳元素能形成多種單質。依照教材內容和你熟悉的知識，填寫下表空格：單質金剛石石墨足球烯(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、性質堅硬、熔點很高質軟、熔點高硬度小、熔點低熔點導電性不導電導電不導電微觀結構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。填寫下表：單質氧氣(O2)臭氧(O3)物理性質無色無味氣體有魚腥味，淡藍色氣體化學性質有強氧化性氧化性比氧氣更強轉變O2在放電時轉變?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，這些單質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化學性質相似，物理性質差別很大，這是由于不相同單質中，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是由同一種元素形成的結構不相同、性質不相同的單質。同素異形體之間在必然條件下能夠相互轉變，其轉變屬于化學變化。1．以下各組物質中，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，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，不是同素異形體；二氧化碳和干冰是同種物質，不能互稱為同素異形體。2．以下關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稱為碳元素的同素異形體B．碳元素的同素異形體結構誠然不相同，但性質差別不大C．碳元素的同素異形體性質不相同，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原子間的排列方式不相同，物理性質差別較大，化學性質相似，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。二、同分異構現(xiàn)象1．依照正丁烷和異丁烷的結構式，填寫下表空格：物質正丁烷異丁烷結構式結構簡式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，化學鍵種類相同，物質種類相同2．由以上解析可知：化合物擁有相同的分子式，但擁有不相同結構的現(xiàn)象，稱為同分異構現(xiàn)象。分子式相同而結構不相同的化合物互稱為同分異構體。同分異構現(xiàn)象主要表現(xiàn)在有機物中。同分異構體的理解兩化合物互為同分異構體的必備條件有兩點：①兩者的分子式應相同；②兩者的結構應不相同。兩化合物互為同分異構體，則兩化合物的相對分子質量及各元素的組成(含量)必然相同。(3)相對分子質量相同的兩化合物不用然互為同分異構體(如CO和C2H4不互為同分異構體)。3．關于同分異構體的表達正確的選項是( )A．相對分子質量相同而結構不相同的化合物互稱為同分異構體B．分子式相同而結構不相同的化合物互稱為同分異構體C．同分異構體之間由于分子組成相同，因此它們的性質相同D．只有少許的有機物之間存在同分異構現(xiàn)象答案B解析同分異構體是指分子式相同而結構不相同的化合物，同分異構體之間分子式相同，則相對分子質量相同，而相對分子質量相同的物質，分子式不用然相同，A項錯誤；同分異構體的結構不相同，性質也不相同，C項錯誤；有機物之間同分異構現(xiàn)象寬泛存在，D項錯誤。4．以下各組物質中，兩者互為同分異構體的是( )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構不相同的化合物互稱為同分異構體。①中兩種物質的分子式不相同。②③組中，兩者的分子式相同，但結構不相同，故兩者互為同分異構體。④中水分子的結構相3/9同，不互為同分異構體。1．O2與O3在必然條件下能夠相互轉變，這一變化屬于( )A．物理變化B．化學變化C．氧化還原反應D．以上都不是答案B2．以下各組物質中，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，故不互為同素異形體，錯誤；C項，CHCHO與的分3子式相同而結構不相同，互為同分異構體，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，互為同素異形體，正確。4．互為同分異構體的物質必然不能能擁有( )A．相同的分子式B．相同的結構C．相似的化學性質D．相同的相對分子質量答案B解析互為同分異構體的物質的分子式相同，其相對分子質量也相同；互為同分異構體的物質結構不相同，但其化學性質可能相似。4/95．以下物質中，互為同分異構體的有________；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構。⑧?分別與②互為同分異構體；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。[基礎過關]題組一起素異形體1．一瓶氣體經化驗解析只含有一種元素，則該氣體是( )A．一種單質B．一種化合物C．化合物和單質的混雜物D．既可能是一種單質，又可能是幾種單質的混雜物答案D解析該氣體可能是一種單質，也可能是這種元素組成的幾種單質的混雜物，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。金剛石和碳納米管、N5和N2都是互為同素異形體；14C的質子數(shù)為6；C原子半徑大于N原子半徑。3．以下各組物質中，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，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，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，結構和性質是相同的，D項不屬于同素異形體。題組二同分異構體4．以下說法中正確的選項是( )A．SO2、SO3互為同分異構體B．兩種化合物的組成元素相同，且各元素的質量分數(shù)也相同，則兩者必然互為同分異構體C．相對分子質量相同的幾種化合物互稱為同分異構體D．組成元素的質量分數(shù)相同、相對分子質量也相同的不相同化合物互為同分異構體答案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體，也可能不是同分異構體，B項錯誤；相對分子質量相同的物質有很多，如無機物中的H2SO4和H3PO4，有機物中的C2H6O(乙醇)和CH2O2(甲酸)，這些物質都擁有相同的相對分子質量，但由于它們的分子式不相同，因此它們不是同分異構體，C項錯誤；當不相同化合物組成元素的質量分數(shù)相同，相對分子質量也相同時，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體，D項正確。5．以下各組物質中屬于同分異構體的是( )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。6．以下關于同分異構體的描述正確的選項是( )A．無機物之間不存在同分異構現(xiàn)象B．有機物與無機物之間能夠存在同分異構現(xiàn)象C．同分異構體的性質相同D．16O和18O互為同分異構體答案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現(xiàn)象，故A不正確，B正確；同分異構體的性質不相同，16O和18O互為同位素，C、D不正確。題組三同素異形體、同分異構體的比較7．以下每組中的物質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的性質完好相同B．互為同素異形體的物質之間不能能相互轉變C．氧氣和臭氧之間的轉變是物理變化D．分子式為C2H6O的物質有兩種同分異構體答案D解析互為同素異形體的物質物理性質不相同，化學性質相似，A項錯誤；互為同素異形體的物質之間能夠經過化學反應相互轉變，B項錯誤；O2和O3之間的轉變是化學變化，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C．SO2、SO3互為同分異構體D．同分異構體的分子組成相同，分子結構不相同答案B解析同素異形體是同種元素形成的性質不相同的單質，可知A錯，B對；同分異構體是分子式相同但結構不相同的化合物，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，結構不相同，是同分異構體的關系，因此C正確。[能力提升]11．有以下幾組物質：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。對各組物質的性質異同點進行解析，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，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，但是結構不同，因此都互為同分異構體；天然氣與沼氣的主要成分都是CH4，屬于同一種物質；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，且均能生成鹽和水。D和E的電子層結構見下表：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元素的單質不能夠與A、C、D、E元素的單質化合。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的氫化物的化學式為__________，E的氫化物的化學式為________，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，這幾種單質之間的關系是______________。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，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，則它的化學式是________。(2