《同素异形现象和同分异构现象》.ppt

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1、1. 3.1 同素异形现象和同分异构现象 基础梳理 一、同素异形现象、同素异形体 1 同素异形现象 元素能够形成 的现象。 2 同素异形体 ( 1 ) 含义：由 元素形成的不同 互称为 该元素的同素异形体。 同一种 几种不同单质 同一种 单质 三要素 : 同种元素、单质、结构不同 二、 几种常见的同素异形体 1、 碳 的同素异形体： 金刚石、石墨与富勒烯 2、 氧 的同素异形体： 氧气与臭氧 3、 磷 的同素异形体： 白磷与红磷 富勒烯： 固态碳的第三种结构形式，三维空心球 状结构 .（包括 足球烯 C60、 C70和纳米碳管等） 几种常见同素异形体的比较 元素 同素异 形体 结构与性质 金刚

2、石 每个碳原子与相邻的 个碳原子以 结合，形成 结构。 其 色透明、坚硬 石墨 结构，每层中最小碳环有 个碳 原子。其质地 ， 导电 碳 足球烯 (C 60 ) 个碳原子形成的封闭笼状分子， 形似足球 空间网状 共价键 4 无 6 能 较软 60 层状 氧气 为 气体 ，在放电或紫外线照射下转化为 臭氧，方程式为： 氧 臭氧 分子式 ， 色、 味气体， 氧化性极强 ，与氧气性质有差异。 白磷 型分子，分子式为 ，为白色 状 固体，剧毒 ，能 磷 红磷 结构，为 色固体 O3 P4 无色 淡蓝 鱼腥 红棕 正四面体 蜡 自燃 3O2 = 2O3 放电 立体线状 金刚石 是正四面体空 间网状结构，

3、原子间 的作用力很强 石墨 是层状结构，层间 分子间作用力弱，所以 层与层间易滑动 金刚石和石墨物理性质的差异，主要是由于 碳原子排列结构的不同 引起的 . 三 、同分异构现象、同分异构体 1 同分异构现象 化合物具有相同的 ，但具有不同 的现象。 2 同分异构体 ( 1 ) 含义： 相同而 不同的化合物互称为同分异 构体。 ( 2 ) 常见同分异构体 正丁烷 和异丁烷 。 乙醇 和二甲醚 。 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2OH CH3 O CH3 分子式 分子式 结构 结构 三要素 : 分子式相同、结构不同、化合物 名称 同位素 同素异形体 同分异构体 定义 研究 对象 判断 依据

4、性质 实例 四、同位素、同素异形体和同分异构体的比较 质子数相同，中子数 不同的原子的互称 同一种元素形成 不同单质的互称 分子式相同，结构 不同的化合物的互称 原子 单质 分子式相同的 化合物 质子数相同 中子数不同 同种元素的不同原子 元素相同 单质结构 不同 分子式相同 结构不同的 化合物 物理性质不同， 化学性质相同 物理性质不同， 化学性质不一定相同 物理性质不同， 化学性质不一定相同 1H、 2H、 3H O2、 O3 正丁烷和异丁烷 课堂互动讲练 同素异形现象 1 同素异形体有两个 “ 相同 ” 和三个 “ 不同 ” 组成元素相同 ， 同为单质；结构不同 ， 不同种物质 ， 性质

5、不同 。 2同素异形体的性质差别是由物质结构的差别所决 定的。 特别提醒： (1)同一元素的不同单质的化学性质相 似 ， 但物理性质差异很大 ， 这是因为在不同单质 中 ， 原子排列情况不同的缘故 。 (2)O2、 O3的化学性质有差异 。 O3的氧化性更强 。 例 1 下列叙述正确的是 ( 双选 )( ) 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同的化学组成 C 石墨转变为金刚石不属 于化学变化 D C 60 是新发现的一种碳的单质 B D 变式训练 1 ( 2 0 1 1 年福建龙岩调研 ) 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

6、：白磷 1 2 1 5 . 9 M P a ， 4 7 3 K 隔绝空气 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 B 同分异构体 1 同分异构体有三个 “ 相同 ” 和两个 “ 不同 ” 分子式相同 ， 同为化合物 ， 相对分子质量相同； 分子结构不同 ， 性质不同 。 2 同分异构体的性质差别是由分子结构的差别所 决定的 。 3 同分异构现象在有机物中普遍存在 ， 这主要是 由碳原子的成键特点所决定的 。 特别提醒： 与 是同一种物质 , 不属于 同分异构体 (因 C

7、H4在空间呈正四面体型 ， 当两个氯原子替换两个氢原子后 ， 这两个氯原子 一定是相邻的 )； CH3 CH2 CH2 CH3、 、 是 同种物质 ， 不属于同分异构体 (因这些有机物分 子中碳原子间的连接角度和方向是一定的 ， 与写 法无关 )。 例 2 下列各组物质中 ， 互为同分异构体的是 ( ) CuSO45H2O和 CuSO43H2O NH4CNO和 CO(NH2)2 A B C D 【 解析 】 分子式必须相同而结构式不同的物质 互称为同分异构体 。 中化学式不同 ， 各 组物质结构式不同 ， 但两者的分子式相同 ， 故两 者互为同分异构体 。 【 答案 】 B 变式训练 2 下列

8、各对物质中属于同分异构体的 是 ( ) A. 12 6 C 与 13 6 C B O 2 与 O 3 D 课时作业 1 能证明金刚石和石墨是同素异形体的事实是 ( ) A 它们熔点很高 B 它们都为固体 C 取等质量的金刚石和石墨在纯氧中充分燃烧， 均生成唯一产物 CO 2 ，且质量相等 D 它们都难溶于水和一般溶剂 解析 同素异形体的两个关键词： “ 同种元素 ” 和 “ 不同单质 ” 。 C 2 下列化学式中，只表示一种纯净物的是 ( ) A C B O 2 C C 2 H 6 O D C 4 H 10 解析 A 项中表示碳单质，而碳有几种不同的单 质，如金刚石和石墨，故不能只表示一种物质

9、； C 项符合该分子式的可能是乙醇或二甲醚； D 项符合 该分子式的可能是正丁烷和异丁烷。 B 3 红磷和白磷在一定条件下可进行相互转化： P 4 ( 白 磷 红磷 ) ，这种转化属于 ( ) A 物理变化 B 化学变化 C 氧化还原反应 D 分解反应 解析 红磷和白磷是不同的物质，二者之间的转化 属于化学变化；又因为它们都为单质，在转化过程 中没有化合价的变化，属于非氧化还原反应。 B 4 关于同分异构体的叙述正确的是 ( ) A 相对分子质量相同而结构不同的化合物互称为 同分异构体 B 化学式相同而结构不同的化合物互称为同分异 构体 C 同分异构体之间由于分子组成相同，所以它们 的性质相同

10、 D 只有少数的有机物之间存在同分异构现象 解析 同分异构体是指分子式相同而结构不同的化 合物，同分异构体之间分子式相同，则相对分子质量 相同，而相对分子质量相同的物质，分子式不一定相 同， A 项错误；同分异构体的结构不同，性质也不同， C 项错误；有机物之间同分异构现象普遍存在， D 项 错误。 答案 B 5 最近医学界通过放射性 14 C 标记的 C 60 ，发现有一 种 C 60 的羧酸衍生物在特定条件下可通过断裂 DNA 杀死细胞，从而抑制艾滋病 (A IDS) 。有关 14 C 的叙述正确的是 ( ) A 14 C 与 C 60 中碳原子的化学性质不同 B 14 C 与 14 N

11、含的中子数相同 C 14 C 与 C 60 是同素异形体 D 14 C 与 12 C 互为同位素 解析 14 C 是碳元素的一种原子，与其他原子的性质 相同， A 项错误； 14 C 的中子数为 8, 14 N 的中子数为 7 ， 二者的中子数不同， B 项错误； 14 C 和 12 C 的质子数 相同，中子数不同，二者互为同位素。 D 6 根据同分异构体的概念，判断下列物质互为同分 异构体的是 ( ) A CH 3 CH 2 CH 3 和 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 B NO 和 CO C CH 3 CH 2 OH 和 CH 3 O CH 3 D 红磷和白磷 解析 首先对比各组物

12、质的分子式 ， 只有 C 项中 分子式相同 ， CH 3 CH 2 OH 和 CH 3 O CH 3 中原子排列 顺序不同 ， 二者互为同分异构体。 C 7 下列说法正确的是 ( ) A 互为同素异形体的物质的性质完全相同 B 互为同素异形体的物质之间不可能发生相互转 化 C 氧气和臭氧之间的转化是物理变化 D 氧气和臭氧之间的转化是化学变化 解析 同素异形体的组成元素相同，但结构不同， 故它们的性质有差别；同素异形体之间可以相互转 化，此转化过程中改变了物质的结构，属于化学变 化。 D 8 “ 2000 年世界十大科学进展 ” 之一为香港科技大 学的沈平和汤子康合成出 0.4 m m 的单壁

13、碳纳米 管，处于世界领先地位。碳纳米管是由石墨的一层 网状结构卷曲成的单层或多层管状结构，是继 C 60 发现以后的又一热点材料，下列叙述中不正确的是 ( ) A 碳纳米管和 C 60 都是单质 B 碳纳米管和金刚石互为同素异形体 C 碳纳米管和石墨的结构和性质都相同 D 碳纳米管也能在氧气中燃烧生成二氧化碳 解析 碳纳米管和 C 60 都是碳的单质，互为同分异构 体，故它们的结构不同，性质也有差异。 C 9 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 S x 表示。对三种 蒸气测定结果是 ( 1 ) 橙色蒸气密度折算

14、到标准状况后是 1 1 . 3 4 g / L ， 则它的化学式是 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 ( 2 ) 红橙色蒸气的质量是相同状况时同体积空气的 6 . 6 2 倍，则它的化学式是 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 ( 3 ) 无色蒸气对氢气的相对密度是 64 ，则它的化学 式是 _ _ _ _ _ _ _ _ 。 此事实说明硫有 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 解析 由题意知： ( 1) 中硫蒸气的相对分子质量为： M 1 1.34 22.4 254 ，其单质的分子式为 S 8 ； ( 2) 中 硫蒸气的相对分子质量为： M 29 6.6 2 19 2 ，其 单质的分子式为 S 6 ， ( 3) 中硫蒸气的相对分子质量为： M 64 2 128 ，其单质的分子式为 S 4 。综上分析， 可知硫元素有多种同素异形体。 答案 (1)S8 (2)S6 (3)S4 多种同素异形体