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第三单元从微观结构看物质的多样性第1课时同素异形现象同分异构现象1．以碳元素的几种单质为例，认识同素异形现象。2．以正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚为例，认识有机物的同分异构现象。3．以同素异形现象和同分异构现象为例，认识物质的多样性与微观结构的关系，学会同素异形体、同分异构体的判断方法。(重点)知识点一同素异形现象1．碳元素能形成多种单质根据教材内容和你熟悉的知识，填写下表空格：单质金刚石石墨足球烯(C60)物理性质颜色状态无色透明固体灰黑色固体灰黑色固体硬度、熔点坚硬、熔点很高质软、熔点高硬度小、熔点低导电性____________________不导电导电不导电单质金刚石石墨足球烯(C60)微观结构差异分析________________________________碳原子的成键方式和排列方式不同2.氧元素能形成O2和O3两种单质单质氧气(O2)臭氧(O3)物理性质无色无味气体有鱼腥味淡蓝色气体化学性质有强氧化性氧化性比O2更强转化差异分析______________________________________分子中氧原子个数和氧原子排列方式不同3.由以上分析可知：(1)由一种元素形成几种不同单质的现象叫做。(2)同一元素可形成不同单质，这些单质互称为这种元素的。(3)同一元素的不同单质化学性质，物理性质，这是因为不同单质中，不同的缘故。同素异形现象同素异形体相似差异较大原子排列情况[自我诊断]1．下列各组物质中，属于同素异形体的是()A．16O和18OB．红磷、白磷C．二氧化硫、三氧化硫D．二氧化碳、干冰解析：16O和18O是质子数相同，中子数不同的两种氧原子，互为同位素；白磷和红磷是磷的两种不同单质，互为同素异形体；二氧化硫和三氧化硫都是化合物，并非单质，不是同素异形体；二氧化碳和干冰是同种物质，不可互称为同素异形体。答案：B知识点二同分异构现象1．根据正丁烷和异丁烷的结构式，填写下表空格物质正丁烷异丁烷结构式结构简式CH3—CH2—CH2—CH3物质正丁烷异丁烷分子式_____________沸点－0.5℃－11.7℃差异分析_________C4H10C4H10结构不同2.由以上分析可知：(1)化合物具有相同的，但具有不同的现象，称为同分异构现象。(2)相同而不同的互称为同分异构体。分子式结构分子式结构化合物[自我诊断]2．下列各组物质中，两者互为同分异构体的是()①CuSO4·5H2O和CuSO4·3H2O②NH4CNO与CO(NH2)2③CH3CH2OH和CH3—O—CH3④21H2O和31H2OA．①②③B．②③C．①③④D．②③④解析：分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。①中化学式不同且无分子存在。②③组中，两者的分子式相同，但结构不同，故两者互为同分异构体。④中水分子的结构相同，不互为同分异构体。答案：B要点一对同素异形体的理解[典例1]下列各项描述的判断正确的是()描述结论A由同种元素组成的物质一定是纯净物正确B科学家最近合成了一种新型的化合物N4正确C红磷转化为白磷是物理变化错误D纳米泡沫碳单质和金刚石是同素异形体错误[解析]氧气和臭氧都是由氧元素组成的单质，它们的混合气体属于混合物，A错；N4只含有一种元素，是一种新单质，不属于化合物，B错；红磷和白磷属于同素异形体，同素异形体之间的转化均是化学变化，C的判断正确；纳米泡沫碳和金刚石是由碳元素组成的不同种单质，互为同素异形体，结论错误。[答案]C1．纯净物与混合物的区别纯净物——由同种分子(或同种成分)构成的物质；混合物——由不同种分子(或不同种成分)构成的物质。而由同一元素组成的物质可能为纯净物，如O2；也可能为混合物，如O2与O3。2．同素异形体之间是不同的物质，其相互转化为化学变化。3．H、D、T互称同位素，它们是三种不同的原子，不是三种单质，故不属于同素异形体。1．(1)C(石墨)―――→一定条件C(金刚石)，该过程属于_______变化，_______(填“有”或“无”)化合价变化，_______(填“是”或“不是”)氧化还原反应。(2)有单质参加或有单质生成的化学反应，一定属于氧化还原反应吗？答案：(1)化学无不是(2)不一定要点二同分异构体的判断[典例2]下列物质中，互为同分异构体的有________；互为同素异形体的有________；属于同位素的有________；属于同一种物质的有________。①液氯②③白磷④氯气⑤⑥氯水⑦⑧⑨3517Cl⑩红磷⑪3717Cl⑫[解析]关于同分异构体的辨认和书写是高考所要求的重要内容之一。本题直接考查了“同分异构体”这个重要概念，隐含考查了“同位素”、甚至是“不同书写方式的两种物质”等概念的辨析。烷烃中每个碳原子都形成空间的四面体结构。⑤⑧⑫分别与②(或⑦)互为同分异构体；③和⑩互为同素异形体；⑨和⑪互为同位素；①和④属同种物质；②和⑦属于同种物质；⑤⑧和⑫属于同一种物质。[答案]⑤⑧⑫分别与②(或⑦)③和⑩⑨和⑪①和④，②和⑦，⑤⑧和⑫1．同位素、同素异形体、同分异构体的比较同位素同素异形体同分异构体定义质子数相同，中子数不同的同种元素的原子由同种元素组成的不同单质分子式相同，结构不同的化合物研究对象原子单质化合物性质化学性质相同化学性质相似，物理性质不同化学性质不一定相同，物理性质不同举例H、D、TO2、O3；红磷、白磷；金刚石、石墨正丁烷和异丁烷2.易错提醒(1)1H2、1HD是由氢元素的不同同位素形成的氢气单质，既不属于同位素，也不属于同素异形体，也不属于同分异构体。(2)在化学反应中，原子不发生变化。互为同位素的原子中子数不同，它们之间转化时，中子数必然发生变化，即原子核发生了变化，不属于化学变化。2．下列说法正确的是()A.21H2与31H2属于同分异构体B．H2O与H2O2属于同素异形体C．C60与足球有很相似的结构，它与金刚石属于同素异形体D．C2H4O2可表示为纯净物解析：21H2与31H2都是由两个H原子形成的分子，结构相同，A错。H2O与H2O2均为化合物，不属于单质，B错。C2H4O2可表示为CH3COOH、等，该分子式不能表示为纯净物，D错。答案：C探究CH2Cl2、C2H4Cl2和C3H6Cl2的同分异构体[典例](1)CH2Cl2可能的结构有________种。(2)写出C2H4Cl2可能的结构式__________________________________________________________________________________________________________。(3)C3H6Cl2有________种同分异构体。[解析](1)由于CH4为正四体结构，故CH2Cl2只有一种结构。(2)CH3—CH3分子中的2个H原子被2个Cl原子代替有两种可能：一是代替同一碳原子上的2个H原子；二是代替2个碳原子的2个H原子。(3)C3H6Cl2的同分异构体有CHCl2—CH2—CH3、CH3CCl2CH3、CH2ClCHClCH3、CH2ClCH2CH2Cl。[答案](1)1(3)4[随堂训练]1．造成金刚石和石墨性质差异的主要原因是()A．碳原子种类不同B．同体积两种物质中碳原子个数不同C．碳原子成键方式不同D．物质状态不同答案：C2．O2与O3在一定条件下可以相互转化，这一变化属于()A．物理变化B．化学变化C．氧化还原反应D．以上都不是答案：B3．下列各组物质中，属于同分异构体的是()A．O2和O3B．2H和3HC．H2O和H2O2D．C2H5COOH和CH3COOCH3解析：O2和O3属于同素异形体，2H和3H属于同位素；H2O和H2O2是不同物质。答案：D4．有下列各组物质①126C与136C，②与，③金刚石与石墨，④乙醇(CH3—CH2—OH)与二甲醚(CH3—O—CH3)。(1)互为同位素的是________(填序号，下同)(2)互为同素异形体的是________。(3)互为同分异构体的是________。答案：(1)①(2)③(3)②④