第三单元 从微观结构看物质的多样性优秀课堂实录

同素异形体和同分异构体授课学案

学习目标：

了解同素异形现象和同素异形体；以同素异形现象、同分异构现象为例认识物质的多样性与微观结构有关

重点难点：

同素异形体和同分异构体的判断；O3的性质和金刚石、石墨、C60的微观结构

知识归纳

一、同素异形现象

1.概念：

能够形成几种不同

的现象。

2．同素异形体

(1)概念：同一种元素形成的不同单质的互称。

(2)碳的同素异形体

①碳的同素异形体有 、 、富勒烯(包括C60、C70和纳米碳管) ②结构的差异：

a．金刚石、石墨性质的差别，是由于它们的结构不同，即碳原子的 和 不同。金刚石晶体中每个碳原子与相邻的 个碳原子以 键结合，形成 结构。而石墨为 结构，层内碳原子间以 键结合，每一层内碳原子排列成 ，一个个六边形排列成平面网状结构，层间碳原子间存在 。

b．C60是由60个碳原子形成的 分子，形似足球，人们称它为“足球烯”。

(3)氧的同素异形体

① 是氧元素的同素异形体。

②在放电或紫外线照射时O2能转化为O3，化学方程式为：3O2=====

2O3。

③O3在通常状况下是 气体，有鱼腥味，氧化性 ，可作为漂白剂和消毒剂。

(4)引起臭氧层破坏的物质有氟利昂和NOx等。

放电二、同分异构现象

1.概念：化合物具有相同的

，不同结构的现象。

2．同分异构体

(1)概念： 相同而 不同的化合物互称为同分异构体。

(2)C4H10的同分异构体

正丁烷：结构式：CHHHCHHCHHCHHH可简化为CH3—CH2—CH2—CH3

异丁烷：结构式：CHHHCHCHHHCHHH可简化为CHCH3CH3CH3二者的沸点 的高。

(3)C2H6O的同分异构体

第

1

页

共

6

页

①乙醇的结构式为CHHHCHHOH可简化为CH3CH2OH ②二甲醚的结构式为CHHHOCHHH]可简化为CH3OCH3，乙醇和二甲醚的沸点 的高。

思考交流

1．氕、氘、氚形成的氢气单质互称为同素异形体吗？

2．C3H8有同分异构体吗？

3.同位素和同素异形体研究对象有什么区别？

4.相对分子质量相同而结构不同的物质互称同分异构体，对吗？

【知识提示】

(1)由于同素异形体是单质，单质的化合价是零，所以，同素异形体的转化是非氧化还原反应。所以说，有单质参加也有单质生成的反应不一定是氧化还原反应。

(2)同分异构体的物理性质不同，如正丁烷的沸点比异丁烷的高，是由于正丁烷呈锯齿状，分子间距离小，分子间作用力大，沸点高。异丁烷趋于球形，分子间距离大，分子间作用力小，沸点低。其化学性质不一定相同。

“三同”的比较

第

2

页

共

6

页

例1下列物质中互为同分异构体的有________，互为同素异形体的有________，互为同位素的有________，是同一物质的有________。

变式训练

1.据报道，科学家已成功合成了少量N4，有关N4的说法正确的是(

) A．N4是N2的同素异形体

B．N4是N2的同分异构体

C．相同质量的N4和N2所含原子个数比为1∶2 D．N4的摩尔质量是56 g

第

3

页

共

6

页

课堂练习

1．澳大利亚研究人员最近开发出被称为第五形态的固体碳——纳米泡沫碳，它的外形类似海绵，密度极小，并具有磁性。纳米泡沫碳与金刚石的关系是(

) A．同一种物质

B．同分异构体 C．同位素 D．同素异形体

2．下列说法中正确的是(

) A．SO2、SO3互为同分异构体 B．碘晶体、碘蒸气是同素异形体

C．乙醇和二甲醚互为同分异构体 D．同素异形体是同种元素构成的不同单质

3．意大利科学家使用氧分子和带正电的氧离子作用，合成出新型氧分子O4，反应过程可表氧正离子示为：2O2=====O4，下列说法错误的是(

) ．．A．O4与O2、O3都是氧的同素异形体 B．合成O4属于物理变化

C．O4与O2的化学性质有差异 D．O4的密度比O2大

4．在化学中，每种物质都有自己对应的化学式，但往往同一化学式可能表示不同的物质。下列化学式中，只表示一种纯净物的是(

) A．C B．CH4 C．C2H6O D．C4H10 5．下列各组物质中，互为同分异构体的是________，互为同素异形体的是________，互为同位素的是________。

①Cl和Cl ②C60和金刚石

③O3和O2

④CCl4和CHCl3

⑤CH3—CH2—O—CH2—CH3(乙醚)和⑥CH3CH2CH3和CH3CH2OH

3537CH3CH2CH2CH2OH(丁醇)

第

4

页

共

6

页

课后作业

1．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C60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C60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C60中均没有碳碳双键

D．碳纳米管和石墨的结构及性质均相同

2.人工放射性核素碘­131。在自然界中不存在，是核裂变的产物之一，有放射性，而碘元素的另一种核素碘­127广泛存在于自然界中，是稳定碘，无放射性。下列相关说法正确的是(

) A．碘元素的相对原子质量是131 B．I与131127I互为同素异形体

C．碘元素位于周期表的第5周期第Ⅶ族

D．一个131I原子中含有53个质子

3．白磷是一种非常活泼的非金属单质，常温下在空气中能自燃。白磷在高压下隔绝空气加1 215.9 MPa，473 K热后急速冷却，可得灰黑色固体——黑磷，其转化过程如下：白磷――→黑磷，隔绝空气黑磷性质稳定，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

4．能证明金刚石和石墨互为同素异形体的是(

) A．都具有较高的熔点

B．都难溶于一般溶剂

C．在氧气中充分燃烧都只生成二氧化碳

D．在一定条件下，金刚石和石墨可以相互转化

5．20世纪80年代后，人们发现和证实了碳的另一类单质，它们是由一系列偶数个碳原子组成的分子，其中C60(足球烯，分子中含有30个双键)最具代表性。下图所示为n个C60连接而成的物质X。下列有关说法不正确的是(

)

A．X难溶于水 B．是一种新型化合物

C．X与石墨互称为同素异形体 D．X的摩尔质量为720n g·mol

6．下列物质之间的相互关系错误的是(

) A．CH3—CH2—NO2和H2N—CH2—COOH互为同分异构体

B．O2和O3互为同素异形体

－1

第

5

页

共

6

页

C．H和T互为同位素

D．冰和干冰为同一种物质

7．下列各组物质中，两者互为同分异构体的是(

) ①CuSO4·5H2O与CuSO4·3H2O ②NH4CNO与CO(NH2)2

④A．①②③

C．①③④ B．②③④

D．①②④

8．某共价化合物含碳、氢、氮三种元素，分子内有四个氮原子，且四个氮原子排列成内空的四面体(如白磷结构)，每两个氮原子间都有一个碳原子。已知分子内无碳碳单键，也没有碳碳双键，则该化合物的分子式为(

) A．CH8N4 B．C6H12N4 C．C6H10N4 D．C4H8N4

9．下列关于臭氧的叙述正确的是(

) A．臭氧是无色无味的气体

B．臭氧吸收紫外线造成温室效应

C．臭氧是氧的同位素

D．人类大量使用氟氯烃是臭氧层破坏的原因之一

10．有下列7组物质，按要求分类填空。(填编号) (1)属于同位素的是____________________________________。

(2)属于同素异形体的是____________________________________。

(3)属于同分异构体的是____________________________________。

(4)属于同种分子的是____________________________________。

11．请写出C3H6的所有同分异构体的结构式

____________________________________。

第

6

页

共

6

页