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同素异形现象同分异构现象一、选择题1．科学家发现C60后，近年又合成了许多球形分子(富勒烯)，如C50、C70、C120、C540等，它们互称为()A．同种物质B．同分异构体C．同素异形体D．同位素解析：C60与C50、C70、C120、C540等都是碳元素形成的性质不同的单质，属于碳元素的同素异形体。答案：C2．据报道，碳纳米管是碳原子形成的大分子，其导电性是铜的1万倍；N5可用作烈性炸药。下列说法不正确的是()A．金刚石与碳纳米管互为同素异形体B．N5与N2互为同素异形体C．14C的质子数为14D．C原子半径比N原子半径大解析：同素异形体是同种元素形成的不同单质。金刚石和碳纳米管、N5和N2都是互为同素异形体。14C的质子数为6。C原子半径大于N原子半径。答案：C3．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，反应过程可表示为2O2=====氧正离子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大解析：O4、O3、O2都是由氧元素组成的单质，都是氧的同素异形体，A正确；同素异形体间的转化属于化学变化，B不正确；O4与O2组成结构不同，化学性质应该有差异，C正确；O4的摩尔质量比O2大，故其密度较大，D正确。答案：B4.意大利罗马大学的FulvioCacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如图所示，下列说法正确的是()A．N4属于一种新型的化合物B．N4转化为N2属于物理变化C．N4的摩尔质量为56D．N4与N2互为同素异形体解析：N4是一种单质，与N2互为同素异形体，二者之间的转化属于化学变化，N4的摩尔质量为56g·mol－1。答案：D5．一瓶气体经化验分析只含有一种元素，则该气体是()A．一种单质B．一种化合物C．化合物和单质的混合物D．既可能是一种单质，又可能是几种单质的混合物解析：该气体可能是一种单质，也可能是这种元素组成的几种单质的混合物，不能确定为纯净物或混合物。答案：D6．下列各组物质中互为同分异构体的是()A．1H与2HB．O2与O3C．甲烷与正丁烷D．正丁烷与异丁烷解析：1H与2H互为同位素；O2与O3互称同素异形体；甲烷与正丁烷的分子式不同，不是同分异构体。答案：D7．下列各组物质中互为同分异构体的是()A．1H2、2H2与3H2B．冰与干冰解析：A项属于由氢的不同同位素原子构成的氢气，既不属于同位素，也不属于同素异形体，还不属于同分异构体；B项，冰的成分为H2O，而干冰的成分为CO2，二者不属于同分异构体；C项属于同一种物质。答案：D8．下列化学式中只能表示一种物质的是()A．CH4B．C2H6OC．C4H10D．C5H12解析：CH4不存在同分异构体，C2H6O可能是乙醇或甲醚，C4H10有两种同分异构体，C5H12有三种同分异构体。答案：A9．下列说法正确的是()A．相对分子质量相同的物质一定是同一种物质B．相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体C．白磷和红磷是同分异构体D．分子式相同的不同物质一定互为同分异构体解析：本题主要考查对同分异构体概念的理解。值得注意的是同分异构体必然具有相同的分子式和相同的相对分子质量，但具有相同的相对分子质量的物质却不一定具有相同的分子式。如N2和CO，A、B不正确；白磷和红磷是磷元素的两种不同单质，是同素异形体，C不正确。答案：D10．下列关于14C的说法正确的是()A．与C60中普通碳原子的化学性质不同B．与16O含有的中子数相同C．是C60的同素异形体D．与14N互为同位素解析：某元素原子的化学性质是由最外层电子数决定的，同位素的对象是原子，而同素异形体的对象是单质。答案：B11．在考古工作中用的较多的是13C、15N的分析方法。下列关于13C、15N的叙述正确的是()A．13C与15N具有相同的中子数B．C60、13C和石墨互为同素异形体C．等物质的量的13C17O和15N2两种气体具有相同的质子数和原子数D．13C、15N和C60、N70互为同位素解析：A中13C的中子数为7，而15N的中子数为8；B中三者不互为同素异形体；D中C60、N70为单质。答案：C12.石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如图)，可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。下列说法正确的是()A．石墨烯与石墨互为同位素B．0.12g石墨烯中含有6.02×1022个碳原子C．石墨烯是一种有机物D．石墨烯中的碳原子间以共价键结合解析：同位素的研究对象是原子，A项错误。0.12g石墨烯的物质的量为：0.12g12g·mol－1＝0.01mol，所含碳原子个数为0.01NA，B项错误；有机物是含有碳的化合物，而石墨烯是碳元素的一种单质，C项错误；由图示可知，石墨烯中碳原子间均以共价键结合，D项正确。答案：D二、非选择题13．下列各组物质：①4019K和4020Ca；②和；③12C和14C；④和；⑤石墨和C60；⑥NH4CNO和CO(NH2)2；⑦T和D；⑧和；⑨氯气和液氯(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________。(4)属于同一种物质的是________。解析：①是两种不同的元素；②⑥⑧中的两种物质都是分子式相同但结构不同的化合物，属于同分异构体；③⑦都是同种元素的不同原子，属于同位素；④⑨中两种物质分子式和结构都相同，是同一种物质；⑤中两种物质是同一种元素形成的不同单质，属于同素异形体。答案：(1)③⑦(2)⑤(3)②⑥⑧(4)④⑨14．(1)金刚石和石墨都是由碳元素形成的，为何存在物理性质差异？________________________________________________________________________。(2)氧、磷两种元素能形成哪些单质？________________________________________________________________________。(3)C4H10可能具有哪些结构？________________________________________________________________________。(4)同素异形体之间的相互转化是化学变化还是物理变化？________________________________________________________________________。解析：(1)金刚石和石墨晶体中碳原子的成键方式和排列方式不同。(2)氧元素能形成O2(氧气)和O3(臭氧)两种单质；磷元素能形成白磷和红磷两种单质。(3)分子式为C4H10，具有的结构有：CH3CH2CH2CH3(正丁烷)和(异丁烷)两种。(4)由于互为同素异形体的不同单质属于不同物质，因此，同素异形体之间的相互转化是化学变化。答案：(1)晶体中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，磷元素能形成白磷和红磷(3)CH3CH2CH2CH3和(4)化学变化