同位素同素異形體同系物同分異構(gòu)體和同種物質(zhì)的比較概念辨析

同位素同素異形體同系物同分異構(gòu)體和同種物質(zhì)的比較概念辨析化學(xué)基本概念反映化學(xué)物質(zhì)的本質(zhì)屬性，是化學(xué)的基礎(chǔ)。明確概念的涵與外延，是正確把握知識(shí)的要素，也是正確判斷和推理的基礎(chǔ)，因此在概念的教學(xué)中，讓學(xué)生掌握、運(yùn)用概念，尤為重要。同位素、同素異形體、同系物、同分異構(gòu)體和同一種物質(zhì)等化學(xué)中幾個(gè)經(jīng)常用到的概念，也是一些同學(xué)經(jīng)?；煜母拍?，下面就這幾個(gè)概念的區(qū)別加以詳細(xì)的說明。對(duì)于同位素、同素異形體、同系物和同分異構(gòu)體這四個(gè)概念，學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)著重從其定義、對(duì)象、化學(xué)式、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等方面進(jìn)行比較，抓住各自的不同點(diǎn)，從而理解和掌握。這幾個(gè)概念都表明了事物之間的關(guān)系，下表列出了比較了它們的異同：同位素同素異形體同系物同分異構(gòu)體定義質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的原子（核素）由同一種元素組成的不同單質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，分子組成相差一個(gè)或若干個(gè)CH基團(tuán)的物質(zhì)2分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的化合物對(duì)象原子單質(zhì)化合物化合物化學(xué)式元素符號(hào)表示不同，如冷:耳:丹、、元素符號(hào)表示相同，分子式可以不同，如O和O2 3不同相同結(jié)構(gòu)電子層結(jié)構(gòu)相同，原子核結(jié)構(gòu)不同單質(zhì)的組成或結(jié)構(gòu)不同相似不同性質(zhì)物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)相同物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)相同物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)相似物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)不一定相同說明：1、 同位素的對(duì)象是原子，在元素周期表上占有同一位置，化學(xué)性質(zhì)基本相同，但原子質(zhì)量或質(zhì)量數(shù)不同，從而其質(zhì)譜行為、放射性轉(zhuǎn)變和物理性質(zhì)（例如在氣態(tài)下的擴(kuò)散本領(lǐng)）有所差異。2、 同素異形體的對(duì)象是單質(zhì)，同素異形體的組成元素相同，結(jié)構(gòu)不同，物理性質(zhì)差異較大，化學(xué)性質(zhì)有相似性，但也有差異。如金剛石和石墨的導(dǎo)電性、硬度均不同，雖都能與氧氣反應(yīng)生成CO,由于反應(yīng)的熱效應(yīng)不同，二者的穩(wěn)定性不同（石墨比金剛石能量低，石墨比金剛石穩(wěn)定）。2同素異形體的形成方式有三種：（1）組成分子的原子數(shù)目不同，例如：O和O。3（2）晶格中原子的排列方式不同，例如：金剛石和石墨。（3）晶格中分子排列的方式不同，例如：正交硫和單斜硫（高中不要求此種）。注意：同素異形體指的是由同種元素形成的結(jié)構(gòu)不同的單質(zhì)，如H和D的結(jié)構(gòu)相同，不屬于同2素異形體。3、同系物的對(duì)象是有機(jī)化合物，屬于同系物的有機(jī)物必須結(jié)構(gòu)相似，在有機(jī)物的分類中，屬于

同一類物質(zhì)，通式相同，化學(xué)性質(zhì)相似，差異是分子式不同，相對(duì)分子質(zhì)量不同，在組成上相差

—個(gè)或若干個(gè)CH原子團(tuán)，相對(duì)分子質(zhì)量相差14的整數(shù)倍，如分子中含碳原子數(shù)不同的烷烴之2間就屬于同系物。⑴結(jié)構(gòu)相似指的是組成元素相同，官能團(tuán)的類別、官能團(tuán)的數(shù)目及連接方式均相同。結(jié)構(gòu)相似不一定是完全相同，如CHCHCH和(CH)C,前者無支鏈，后者有支鏈，但二者仍為同系物。2 3 34通式相同，但通式相同不一定是同系物。例如：乙醇與乙醚它們的通式都是H0,但他們官能2n+2團(tuán)類別不同，不是同系物。又如：乙烯與環(huán)丁烷，它們的通式都是H,但不是同系物。2n在分子組成上必須相差一個(gè)或若干個(gè)CH原子團(tuán)。但分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH原子22團(tuán)的物質(zhì)卻不一定是同系物，如CHCHBr和CHCHCHCl都是鹵代烴，且組成相差一個(gè)CH原子2 3 2 2 2團(tuán)，但—者不是同系物。同系物具有相似的化學(xué)性質(zhì)，物理性質(zhì)有一定的遞變規(guī)律，如隨碳原子個(gè)數(shù)的增多，同系物的熔、沸點(diǎn)逐漸升高；如果碳原子個(gè)數(shù)相同，則有支鏈的熔、沸點(diǎn)低，且支鏈越對(duì)稱，熔、沸點(diǎn)越低。如沸點(diǎn)：正戊烷〉異戊烷〉新戊烷。同系物的密度一般隨著碳原子個(gè)數(shù)的增多而增大。4、同分異構(gòu)體的對(duì)象是化合物，屬于同分異構(gòu)體的物質(zhì)必須化學(xué)式相同，結(jié)構(gòu)不同，因而性質(zhì)不同。具有“五同一異”，即同分子式、同最簡(jiǎn)式、同元素、同相對(duì)原子式量、同質(zhì)量分?jǐn)?shù)、結(jié)構(gòu)不同。屬于同分異構(gòu)體的物質(zhì)可以是有機(jī)物，如正丁烷和異丁烷；可以是有機(jī)物和無機(jī)物，如氰酸銨和尿素；也可以是無機(jī)物，如[Pu(H0)]Cl和[Pu(H0)Cl]?2H0?Cl。2 4 3 2 2 2 2在有機(jī)物中，很多物質(zhì)都存在同分異構(gòu)體，中學(xué)階段涉及的同分異構(gòu)體常見的有以下幾類：碳鏈異構(gòu)：指碳原子之間連接成不同的鏈狀或環(huán)狀結(jié)構(gòu)而造成的異構(gòu)。如CH有三種同分異5 12構(gòu)體，即正戊烷、異戊烷和新戊烷。位置異構(gòu)(官能團(tuán)位置異構(gòu))：指官能團(tuán)或取代基在在碳鏈上的位置不同而造成的異構(gòu)。如1—丁烯與2—丁烯、1—丙醇與2—丙醇、鄰—甲苯與間—甲苯及對(duì)—甲苯。類別異構(gòu)(又稱官能團(tuán)異構(gòu))：指官能團(tuán)不同而造成的異構(gòu)，如1—丁炔與1,3—丁—烯、丙烯與環(huán)丙烷、乙醇與甲醚、丙醛與丙酮、乙酸與甲酸甲酯、葡萄糖與果糖、蔗糖與麥芽糖等。其他異構(gòu)方式：如順反異構(gòu)、對(duì)映異構(gòu)(也叫做鏡像異構(gòu)或手性異構(gòu))等，在中學(xué)階段的信息題中屢有涉及。各類有機(jī)物類別異構(gòu)體情況：⑴H:只能是烷烴，而且只有碳鏈異構(gòu)。如CH(CH)CH、CHCH(CH)CHCH、C(CH)2n+2 3233 3 323 34⑵H2：?jiǎn)蜗N、環(huán)烷烴。2nCH3-CHaCH2CH3-CHaCH2—CHa⑶H:炔烴、二烯烴、環(huán)烯烴。如：CH三CCHCH、CHC三CCH、CH=CHCH=CH、2n-2 23 3 3 2 2如CH=CHCHCH、CHCH=CHCH、CH=C(CH)、2 2 3 3 3 2 32⑸HO：飽和脂肪醇、醚。如：CHCHCHOH、CHCH(OH)CH、CHOCHCH2n+2 322 3 3 3 23(6)H0：醛、酮、環(huán)醚、環(huán)醇、烯基醇。如：CHCHCHO、CHCOCH、2n 32 3 3CH=CHCHOH、2/咲ch2—ch2CH3—CF^OH0——CH2⑺HO：羧酸、酯、羥醛、羥基酮。如：CHCHCOOH、CHCOOCH、HCOOCHCH、TOC\o"1-5"\h\z2n2 3 2 3 3 2 3HOCHCHCHO、CHCH(OH)CHO、CHCOCHOH2 2 3 3 2⑻HNO:硝基烷、氨基酸。如：CHCHNO、HNCHCOOH2n+1 2 3 2 2 2 2⑼(HO):糖類。如：CHO：CHOH(CHOH)CHO、CHOH(CHOH)COCHOH2m 6 12 6 2 4 2 3 2cHO：蔗糖、麥芽糖。122211例1、下列各組物質(zhì)中，兩者互為同分異構(gòu)體的是( )。①CuSO?3HO和CuSO?5HO ②NHO和CO(NH)2 4 2 4 22③CHNO和NHCHCOOH2 5 2 2 2④［Pug%］%和［"呼例?2H2°?ClA、①②③BA、①②③B、②③④C、②③D、③④CuSO?3HO和CuSO?5HO組成就不同，不是同4 2 4 2正確選項(xiàng)為B。例2CuSO?3HO和CuSO?5HO組成就不同，不是同4 2 4 2正確選項(xiàng)為B。例2、下列各組物質(zhì)，其中屬于同系物的是()。乙烯和苯乙烯丙烯酸和油酸乙醇和丙二醇(4)丁二烯與異戊二烯(5)蔗糖與麥芽糖解析：同分異構(gòu)體是分子式相同，但結(jié)構(gòu)不同分異構(gòu)體;NHO和CO(NH)分子式相同，二者結(jié)構(gòu)不同，互為同分異構(gòu)體;CHNO和NHCHCOOH,22 2 5 2 2 2前者是硝基化合物，后者是氨基酸，分子式相同，屬于類別異構(gòu)；[Pu(HO)]CI和2 4 3[Pu(HO)Cl]?2HO?Cl，前者表示四個(gè)水分子直接和Pu相結(jié)合，后者中是兩分子的水和兩個(gè)氯離2222子與Pu相結(jié)合，所以結(jié)構(gòu)不同，互為同分異構(gòu)體。B.(2)(4)D.⑴⑵⑷⑴B.(2)(4)D.⑴⑵⑷C.⑴⑵⑷(5)解析：同系物是指結(jié)構(gòu)相似，即組成元素相同，官能團(tuán)種類、個(gè)數(shù)相同，在分子組成上相差一個(gè)

或若干個(gè)CH原子團(tuán)，即分子組成通式相同的物質(zhì)。乙烯和苯乙烯，后者含有苯環(huán)而前者沒有；丙烯酸和2油酸含有的官能

團(tuán)都是雙鍵和羧基，而且數(shù)目相同所以是同系物；乙醇和丙二醇官能團(tuán)的數(shù)目不同；丁二烯與異

戊二烯都是共

軛二烯烴，是同系物；蔗糖和麥芽糖是同分異構(gòu)體而不是同系物。正確選項(xiàng)為B。例3、有下列各組微粒或物質(zhì):CH3A、0和A、0和02 312 13B、毗和右CC、CHCHCHCH和CHCHCHCH3 2 2 3 3 2 3IIH ClD、Cl—C—Cl和Cl—C—HH(1) CH3ECH3E、CHCHCHCH和CH—CH—CH3 2 2 3 3 3H組兩種微?；橥凰?；(3) 組兩種物質(zhì)屬于同系物；(4) 組兩物質(zhì)互為同分異構(gòu)體;(5) 組兩物質(zhì)是同一物質(zhì)。解析：這道題主要是對(duì)幾個(gè)帶“同字”概念的考查及識(shí)別判斷能力。A項(xiàng)為都由氧元素形成的結(jié)

構(gòu)不同的單質(zhì)，為同素異形體。B項(xiàng)為質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的原子，屬于同位素°C項(xiàng)均為

烷烴結(jié)構(gòu)，分子組成上相差一個(gè)CH原子團(tuán)，屬于同系物°D項(xiàng)均為甲烷的取代產(chǎn)物，因而是立2體結(jié)構(gòu)，是同種物質(zhì)。D項(xiàng)的分子式相同，結(jié)構(gòu)不同(碳鏈異構(gòu))，是同分異構(gòu)體。正確選項(xiàng)為：(1)B (2)A (3)C (4)E (5)D(其中n=0、1、2、3……)的化合物。式中(其中n=0、1、2、3……)的化合物。式中A、B是任意一種基團(tuán)(或氫原子)，w為2價(jià)的有機(jī)基團(tuán)，又稱為該同系列的系差。同系列化合物的性質(zhì)往往呈現(xiàn)規(guī)律性變化。下列四組化合物中，不可稱為同系列的是：A.B.C.D.CHCHCHCH3 2 2 3CHCH=CHCHO3CHCHCH3 2 3ClCHCHClCCl2 3CHCHCHCHCH3 2 2 2 3CHCH=CHCH=CHCHO3CHCHClCHCH3 2 3ClCHCHClCHCHClCCl2 2 3CHCHCHCHCHCH3 2 2 2 2 3CH(CH=CH)CHO3 3CHCHClCHCHClCH3 2 3ClCHCHClCHCHClCHCHClCCl解析:2 2 2 3也是一個(gè)信息題，信息中給出了一個(gè)新的概念同系列。在課堂上我們此題是95年全國(guó)高考題，也是一個(gè)信息題，信息中給出了一個(gè)新的概念同系列。在課堂上我們學(xué)習(xí)過同系物這一概念。這就形成了兩個(gè)非常相近的概念，需要我們?cè)诶斫庑滦畔⒌幕A(chǔ)上，進(jìn)行對(duì)比、辨析，然后運(yùn)用解題。同系物是指結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH原子2團(tuán)的物質(zhì)。而同系列是指結(jié)構(gòu)相似，在結(jié)構(gòu)上相差一個(gè)或若干個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的物質(zhì)。據(jù)此可迅速作出判斷，正確選項(xiàng)為C。練習(xí):

1沁在熱核反應(yīng)中沒有中子輻射，作為能源時(shí)不會(huì)污染環(huán)境。月球上沁的儲(chǔ)量足夠人類

使用1000年，地球上矗含量很少。。牌和環(huán)尿兩者互為（ ）A?同素異形體 B.同位素 C.同系物 D?同分異構(gòu)體解析：：尿和；居的質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，二為原子，互為同位素。答案：B2?美國(guó)和墨西哥研究人員將普通納米銀微粒分散到納米泡沫碳（碳的第五種單質(zhì)形態(tài)）中，得到不同形狀的納米銀微粒，該納米銀微粒能有效殺死艾滋病病毒（HIV-1）。納米泡沫碳與金剛石的關(guān)系是A?同素異形體B?同分異構(gòu)體C.同系物D?同位素3.下列各對(duì)物質(zhì)中屬于同分異構(gòu)體的是（解析：因納米泡沫碳是碳的第五種單質(zhì)形態(tài)，而金剛石也是碳的一種單質(zhì)同體，所以二者是由同種元素形成的結(jié)構(gòu)不同的單質(zhì)，故為同素異形體。答案：3.下列各對(duì)物質(zhì)中屬于同分異構(gòu)體的是（12 13A^12 13A^C與庁CO與02 3解析：A是同位素，B是同素異形體，C是同一物質(zhì)，D是同分異構(gòu)體。答案：D()。4.下列各組物質(zhì)中，互為同系物的是◎◎a.-—OH與 一CH3B.HCOOCH與3CHCOOCH3 3 7

—CH=CH與CH——CH=CH與CH—CH=CH2 3 2TOC\o"1-5"\h\z6 5 6 5 2解析：A項(xiàng)二者相差一個(gè)氧原子，不是同系物。B項(xiàng)均為酯，結(jié)構(gòu)相似，又分子組成上相差一個(gè)CH原子團(tuán)，屬于同系物°C項(xiàng)不是同一類別的有機(jī)物，結(jié)構(gòu)不相似，不是同系物°D項(xiàng)的CHOH2 6 5是苯酚，CHCHOH是苯甲醇，不是同一類別的，結(jié)構(gòu)不相似，不是同系物。答案：B6 5 2A.CH.CH3 8 8 18B.CH、CH2 4 3 6CH,CHA.CH.CH3 8 8 18B.CH、CH2 4 3 6CH,CH2266CH.CH81066解析：A項(xiàng)均為烷烴，分子組成上相差CH原子團(tuán)，是同系物。8項(xiàng)不一定互為同系物，當(dāng)二者2都是烯烴時(shí)，是同系物；當(dāng)CH是環(huán)丙烷時(shí)，不是同系物。同理，心項(xiàng)結(jié)構(gòu)不相似，不是同系物。3 6D項(xiàng)可以是不同的類別，不一定是同系物。答案：A6、人們使用四百萬只象鼻蟲和它們的215磅糞物，歷經(jīng)30年多時(shí)間弄清了棉子象鼻蟲的四種信息素的組成，它們的結(jié)構(gòu)可表示如下:以上四種信息素中互為同分異構(gòu)體的是（ ）°A①和②B①和③C③和④D②和④解析：這四種有機(jī)物均用鍵線式表示，其中①和③為同種物質(zhì)；②和④的分子式相同，結(jié)構(gòu)明顯不同，互為同分異構(gòu)體。答案：D致癌物質(zhì)（存在于煙囪灰、煤焦油、燃燒的煙霧和燃機(jī)的尾氣中）。它的分子由5個(gè)苯環(huán)并合而成，其結(jié)構(gòu)式可以表示為（I）或（H）式:式:（I）（II）這兩者也是等同的?，F(xiàn)有