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1、第三单元从微观结构看物质的多样性第1课时同素异形体与同分异构体(教师用书独具)课标要求1举例说明有机物的同分异构现象。2了解同素异形体、同位素的涵义。课标解读1会判断或书写同分异构体。2同位素、同素异形体、同分异构体的比较与判断。教学地位同位素是同一元素形成多种核素的现象的原因，同素异形体是同一元素形成多种单质的现象的原因，同分异构体是同分子式形成多种结构的现象的原因，这些事实是形成物质多样性的原因，同时高考命题也常有涉及。(教师用书独具)新课导入建议我们已经知道氢元素有氕、氘、氚三种核素，氧元素可形成O2和O3，碳元素可形成金刚石和石墨，C4H10可有CH3CH2CH2CH3和两种分子结构，
2、上述这些物质之间关系是什么？结构和性质有什么差异，本课时将探讨相关知识。教学流程设计课前预习：安排学生课前阅读相关教材内容，完成“课前自主导学”并讨论。步骤1：导入新课，分析本课教学地位。步骤2：通过“思考交流1”要明确同素异形体研究的是结构和性质不同的单质。通过“思考交流2”要让学生知道烃的同分异构体是C、H原子的连接，并不一定所有分子式均存在异构体。课标解读重点难点1.了解同素异形现象和同素异形体。2.了解同分异构现象和同分异构体。1.同素异形体和同分异构体的判断。(重点) 2.O3的性质和金刚石、石墨、C60的微观结构。(难点)同素异形现象1.概念同一种元素能够形成几种不同单质的现象。2
3、同素异形体(1)概念：同一种元素形成的不同单质的互称。(2)碳的同素异形体碳的同素异形体有金刚石、石墨、富勒烯(包括C60、C70和纳米碳管)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，即碳原子的成键方式和排列方式不同。金刚石晶体中每个碳原子与相邻的4个碳原子以共价键结合，形成空间网状结构。而石墨为层状结构，层内碳原子间以共价键结合，每一层内碳原子排列成平面六边形，一个个六边形排列成平面网状结构，层间碳原子间存在分子间作用力。bC60是由60个碳原子形成的封闭笼状分子，形似足球，人们称它为“足球烯”。(3)氧的同素异形体O2、O3是氧元素的同素异形体。在放电或紫外线照射时O2能转
4、化为O3，化学方程式为：3O22O3。O3在通常状况下是淡蓝色气体，有鱼腥味，氧化性极强，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。1氕、氘、氚形成的氢气单质互称为同素异形体吗？【提示】不是。因为形成的H2结构相同性质相同。同分异构现象1.概念化合物具有相同的分子式，不同结构的现象。2同分异构体(1)概念分子式相同而结构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CH3CH2CH2CH3异丁烷：结构式：CHHHCHCHHHCHHH可简化为CHCH3CH3CH3二者的沸点正丁烷的高。(3)C2H6O的同分
5、异构体乙醇的结构式为CHHHCHHOH可简化为CH3CH2OH二甲醚的结构式为CHHHOCHHH可简化为CH3OCH3，乙醇和二甲醚的沸点乙醇的高。2C3H8有同分异构体吗？【提示】没有。“三同”的比较【问题导思】同位素和同素异形体研究对象有什么区别？【提示】同位素研究核素而同素异形体研究单质。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？【提示】不对，如H3PO4与H2SO4相对分子质量相同，但分子式不同。(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
6、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。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_。【解析】先将比较容易找到的找出：与为同一物质，和互为同位素，和互为同素异形体；然后对有机物先找同一物质，与同碳原子数，且结构相同，为同一种物质；再找同分异构体：同碳原子数，而与为同一物质，因此，和或和互为同分异构体。【答案】与或与与与与、与、与对同分异构体和同一物质的辨别要仔细分析有关原子或基团的连接是否相同。据报道，科学家已成功合成了少量N4，有
7、关N4的说法正确的是()AN4是N2的同素异形体BN4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12DN4的摩尔质量是56 g【解析】N4和N2都是氮元素形成的单质，故A正确；B项中N4和N2很显然组成分子的原子的个数不同，故不可能是“同分子式”；C项中相同质量的N4和N2中所含原子个数比应是：总质量除以氮原子的摩尔质量之比，因总质量相同、摩尔质量相同，故应是11；D项中摩尔质量的单位应是gmol1。【答案】A【教师备课资源】同分异构体的认识(1)同分异构体中的“同分”指的是分子式相同，而不是指相对分子质量相同。分子式相同的物质其相对分子质量一定相同，但相对分子质量相同的物质其分
8、子式不一定相同，如H2SO4与H3PO4的相对分子质量均为98，显然，二者不互为同分异构体。(2)同分异构体中的“异构”指的是结构不同，即分子中原子的连接方式不同。同分异构体可以是同一类物质，也可以是不同类物质。当为同一类物质时，化学性质相似，而物理性质不同；当为不同类物质时，化学性质不同，物理性质也不同。(3)同分异构体是造成有机物种类繁多的原因之一，但并不意味着只有有机物存在同分异构现象，无机物与无机物之间以及无机物与有机物之间也有同分异构现象，比如：雷酸银(AgOCN)和氰酸银(AgCNO)、氰酸铵(NH4CNO)与尿素CO(NH2)2。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
9、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【解析】纳米泡沫碳和金刚石都是碳单质。【答案】D2(双选)下列说法中正确的是()ASO2、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【解析】A项，SO2与SO3分子式不同；B项，二者均为I2。【答案】CD3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，反应过程可表示为：2O2O4，下列说法错误的是()AO4与O2、O3都是氧的同素异形体B合成O4属于物理变化CO4与O2的化学性质
10、有差异DO4的密度比O2大【解析】同素异形体是不同种物质，二者之间的转化为化学变化，B项不正确。【答案】B4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()AC BCH4CC2H6O DC4H10【解析】A可能是金刚石、石墨；C可能是乙醇、二甲醚；D可能是正丁烷、异丁烷。所以符合题意的只有B项。【答案】B5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_。35Cl和37ClC60和金刚石O3和O2CCl4和CHCl3CH3CH2OCH2CH3(乙醚)和CH3CH2CH2CH2OH(丁醇)CH3CH2C
11、H3和CH3CH2OH【解析】是质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子，属于同位素；是同一元素组成的不同单质，属于同素异形体；与相同；是分子式不同的化合物，属于不同种分子；是分子式相同、分子结构不同的物质，属于同分异构体。【答案】1(双选)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【解析】C项，二者有碳碳双键；D项，二者性质不相同。【答案】CD2(2013无锡高一检测)人工放射性核素碘131。
12、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131B131I与127I互为同素异形体C碘元素位于周期表的第5周期第族D一个131I原子中含有53个质子【解析】A项，131I的相对原子质量近似为131；B项，131I与127I互为同位素；C项，碘元素位于周期表的第5周期第A族；D项，碘元素原子序数比溴元素原子序数(35)大18，故为53号元素。【答案】D3(2013昭通高一检测)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热后急速冷却，可得灰黑色
13、固体黑磷，其转化过程如下：白磷黑磷，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【解析】A项，黑磷与白磷均为磷元素的不同单质，二者互为同素异形体；B项，根据题给信息知黑磷结构与石墨相似，故性质相似，即能导电；C项，白磷转化为黑磷为不同物质之间的转化，属于化学变化；D项，黑磷性质稳定，在空气中不自燃。【答案】B4(双选)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【解析】同素异形体是由同种元素形成的不同单质
14、，故它们的燃烧产物必为同一物质，故选C、D。【答案】CD520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()AX难溶于水B是一种新型化合物CX与石墨互称为同素异形体DX的摩尔质量为720n gmol1【解析】由碳元素构成的其他单质的性质可推知，X难溶于水，A正确；该物质为单质，B错误；由同素异形体定义知，C正确；X的摩尔质量为720n gmol1，D正确。【答案】B6下列物质之间的相互关系错误的是()ACH3CH2NO2和H2NCH2COOH互为同分异构体BO2和O3互为同素异形体CH和T互为同位素D冰和干冰为同一种物质【解析】A项中给出的两种物质的结构虽然不同，但其分子式相同，所以两者属于同分异构体，A项正确；B项中给出的两种物质是由同一元素形成的不同单质，属于同素异形体，B项
