【高考备考】2023届化学第二轮备考复习化学反应原理一几种常见的同素异形体专题训练（含解析）

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【高考备考】2023届化学第二轮备考复习化学反应原理
一几种常见的同素异形体专题训练

一、单选题
1．下列说法正确的是
A．CO2既是酸性氧化物，又是电解质
B．纯碱既是碱类，又属于碳酸盐
C．金刚石、石墨和C70是碳元素的同素异形体
D．按是否具有丁达尔效应，可将分散系分为溶液、胶体和浊液
2．下列与化学概念有关的说法正确的是
A．石墨和C60互称为同位素
B．磁性氧化铁、水玻璃、液氨均为混合物
C．向沸水中逐滴加入少量饱和FeCl3溶液，继续加热搅拌可制得Fe(OH)3胶体
D．静电除尘器除去空气或工厂废气中的飘尘是利用胶体粒子的带电性而加以除去
3．下列说法正确的是
A．O2、O3互为同位素
B．1H、2H、3H、H+、H2是氢元素形成的五种不同粒子
C．正丁烷和异丁烷互为同系物
D．乙烷、乙烯互为同分异构体
4．单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化，如图所示，下列说法不正确的是

A．单斜硫和正交硫互为同素异形体
B．
C．单斜硫比正交硫稳定
D．分解成(s，单斜)和时会吸收热量
5．最近英国研究人员创造了一种由18个碳原子构成的环碳(cyclocarbon)分子(如图)。下列有关说法错误的是

A．该分子与石墨互为同素异形体
B．该分子很稳定，难与其他物质反应
C．该分子在加热条件下能与浓硝酸反应
D．该分子中碳原子均达8电子稳定结构
6．科技发展改变生活，2021年是我国人工智能、航空航天、量子通信、生命科学大放异彩的一年。下列说法不正确的是
A．“神舟飞船航天员所便用的操纵杆采用碳纤维材料制作，碳纤维属于新型无机非金属材料
B．清华大学打造的世界首款异构融合类脑芯片——天机芯的主要材料与光导纤维的不同
C．中科院首次实现了CO2合成淀粉，淀粉、蛋白质和油脂是人体必需的高分子营养物质
D．量子通信材料螺旋碳纳米管TEM与石墨烯互为同素异形体
7．下列说法不正确的是
A．金刚石、石墨、C60 互为同素异形体
B．异丁烷和2-甲基丙烷互为同分异构体
C．CH4与C3H8一定互为同系物
D．35Cl 与37C1 是氯元素的两种核素，互为同位素
8．下列叙述中，正确的是
A．O2、O3互为同位素
B．1H、2H、3H、H+、H2是氢元素形成的五种不同粒子
C．正丁烷和异丁烷互为同素异形体
D．金刚石、C60互为同分异构体
9．分类法是学习化学的重要方法。下列物质或变化不能按照对应的分类标准归类的是
选项
物质或变化
分类标准
A
、、CaO
碱性氧化物
B
石墨、金刚石、
同素异形体
C
，、
碳酸盐
D
钢铁生锈、食物变质、纸张燃烧
化学变化

A．A B．B C．C D．D
10．最近科学家开发出一种低成本光伏材料——蜂窝状石墨烯。生产原理是Na2O+2CONa2CO3+C(石墨烯)，然后除去Na2CO3，即可制得蜂窝状石墨烯。下列说法不正确的是
A．该生产石墨烯的反应属于氧化还原反应
B．石墨烯与金刚石互为同素异形体
C．Na2O属于碱性氧化物，CO属于酸性氧化物，Na2CO3属于盐
D．Na2O和Na2CO3都属于离子化合物，其中都含有离子键
11．重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是
A．氘(D)原子核外有1个电子
B．1H与D化学性质几乎完全相同
C．H2O与D2O互称为同素异形体
D．1H218O与D216O的相对分子质量相同
12．我国科学家以碳60为原料，制造出一种单层碳60聚合物单晶新材料(局部结构如图)。下列有关说法不正确的是

A．单层聚合C60与金刚石互为同素异形体
B．C60中的12C中子数为6
C．C60和石墨均为分子晶体
D．单层聚合碳60中有非极性共价键

二、填空题
13．按要求填空：现有7个化学符号：；；；；；；；；
(1)表示核素的符号共_______种；互为同位素的是_______和_______。
(2)互为同素异形体的是_______和_______。
(3)写出以下物质的电子式：_____________________
(4)2.2g铵根离子()的核外电子数是_______；某单核微粒含有17个质子，20个中子，18个核外电子，则表示该粒子构成的化学符号是_______。
(5)下列变化中：①蔗糖溶于水②硫酸氢钾熔化③氨气液化④NaCl溶于水⑤溶于水⑥HBr溶于水。只有离子键被破坏的是_______，只有共价键被破坏的是_______，既有离子键被破坏，又有共价键被破坏的是_______。
(6)向溶液中加入会生成蓝色沉淀，请写出发生反应的离子方程式_______。
14．回答下列问题：
(1)将下列物质进行分类：①正丁烷与异丁烷、②红磷与白磷、③乙醇与二甲醚、④金刚石与石墨、⑤冰与水、⑥与、⑦干冰与二氧化碳，用数字序号回答下列问题：
A．互为同素异形体的是___________；    B．互为同分异构体的是___________；
C．属于同位素的是___________；    D．属于同一种化合物的是___________；
(2)分别按图A、B、C所示装置进行实验，图中三个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸。

以下叙述中，正确的是___________(填字母代号)
a．B中铁片是负极，C中铁片是正极    b．A、B两烧杯中硫酸的浓度均减小
c．产生气泡的速率A中比B中慢    d．B的外电路中电流方向Fe→Sn
e．B溶液中向Sn电极移动
15．I.有下列微粒：①、②、③、④、⑤。回答下列问题(填序号)：
(1)以上5种微粒中共含有_______种元素，_______互为同素异形体；
(2)_______互称为同位素。
II.根据下列提供的一组物质回答问题：
①HCl  ②  ③  ④  ⑤NaOH  ⑥
(3)仅含共价键的是_______；离子化合物有_______；(用序号表示)
(4)既有离子键又有共价键的是_______，含有非极性键的是_______；(用序号表示)
(5)HCl的电子式：_______；NaOH的电子式：_______；用电子式表示的形成过程：_______；用电子式表示的形成过程：_______
16．归纳整理是科学学习的重要方法之一。在学习了卤族元素的各种性质后，可归纳整理出如下所示的表格：





单质熔点(℃)
﹣219.6
﹣101

113.5
单质沸点(℃)
﹣188.1
﹣34.6
58.8
184.4
主要化合价
﹣1
﹣1，+1，+3，+5，+7，
﹣1，+1，+3，+5，+7

原子半径

单质与反应情况
喑处剧烈化合并爆炸
光照或点燃反应
加热至一定温度反应
不断加热才缓慢反应

请根据表回答下列问题：
(1)溴单质的熔点范围可能是_______。
(2)碘元素的化合价可能有_______。
(3)氯、溴、碘的最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是_______(填化学式)。
(4)与金刚石互为同素异形体，两者的物理性质差异较大。下列关于的说法中，正确的是_______。A．易溶于水 B．易溶于氯化钠溶液
C．可溶于苯等有机溶剂 D．易溶于氨水
(5)在打开原子结构大门的过程中，科学家运用了许多科学方法，除模型方法外，请从下列方法中选择出人们在认识原子结构过程中所运用的科学方法_______(多项选择，填写序号)。
①实验方法    ②假说方法    ③类比方法    ④推理方法
17．(1)有①O 、O 、O ；②H2、D2、T2；③石墨、金刚石；④H 、H、 H；四组微粒或物质。互为同位素的是_______(填编号，下同)，互为同素异形体的是_______。
(2)已知拆开1 mol H-H键、1 mol N≡N、1 mol N-H键分别需要吸收的能量为436kJ、946kJ、391kJ。则由氢气和氮气反应生成1molNH3需要_______(填“放出”或“吸收”)_______kJ能量。
(3)如图为原电池装置示意图：

①若A为Zn，B为Cu，电解质溶液为稀硫酸，则A电极名称为_______(填“正极”或“负极”)，写出正极电极反应式：_______。
②若A为铜片，B为铁片，电解质为CuSO4溶液，则铜片为 _______(填“正极”或“负极”)，写出负极电极反应式：_______。
18．C60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示(石墨仅表示出其中一层结构)

(1)C60、金刚石和石墨三者的关系互为____。
A．同分异构体      B．同素异形体      C．同系物         D．同位素
(2)固态时，C60属于___晶体。
(3)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是___个。
(4)BN晶体有多种结构，其中立方氮化硼具有金刚石型结构(如图)。

①该晶体的最小环中含有___个B原子；N原子的配位数为___。
②已知立方氮化硼晶体内存在配位键，则其晶体中配位键与普通共价键数目之比为___。原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置，图中a处B的原子坐标参数为(0，0，0)，则距离该B原子最近的N原子坐标参数为____。

答案：
1．C
【详解】A．CO2自身不能电离，CO2是非电解质，故A错误；
B．纯碱是碳酸钠，属于碳酸盐，不属于碱，故B错误；
C．金刚石、石墨和C70是碳元素组成的不同单质，属于同素异形体，故C正确；
D．按分散质粒子直径不同，可将分散系分为溶液、胶体和浊液，故D错误；
选C。
2．D
【详解】A．石墨和C60是C元素的两种不同结构及不同性质的单质，二者互称为同素异形体，A错误；
B．磁性氧化铁是Fe3O4的俗称，液氨是液态NH3，二者都是化合物，属于纯净物，不是混合物，B错误；
C．向沸水中逐滴加入少量饱和FeCl3溶液，继续加热至液体呈红褐色，停止加热，就制得Fe(OH)3胶体，但加热时不能搅拌，否则胶体会发生聚沉现象，C错误；
D．静电除尘器就是根据胶体具有电泳的性质，利用胶体粒子的带电性，在高压电作用下，使空气或工厂废气中的飘尘发生电泳现象，聚沉而沉淀下列，故可加以除去，D正确；
故合理选项是D。
3．B
【详解】A、同位素研究对象是原子，O2、O3是氧元素形成不同单质，互为同素异形体，故A错误；
B、1H、2H、3H、H+、H2含有相同的氢元素，微粒不同，是氢元素形成的五种不同粒子，故B正确；
C、正丁烷与异丁烷分子式相同，结构不同，互为同分异构体，故C错误；
D、乙烷（C2H6）、乙烯(C2H4)分子式不同，不属于同分异构体，故D错误；
故选：B。
4．C
【详解】A．同一种元素形成的不同单质是同素异形体，单斜硫和正交硫是硫元素的不同单质，二者互为同素异形体，故A正确；
B．由图可知，S(s，单斜)和O2反应生成1molSO2(g)时放热297.16kJ，S(s，正交)和O2反应生成1molSO2(g)时放热296.83kJ，则S(s，单斜)=S(s，正交)△H=-(297.16kJ-296.83kJ)=-0.33kJ/mol，故B正确；
C．由图可知，单斜硫具有的能量比正交硫高，则正交硫更稳定，故C错误；
D．由图可知，单斜硫和氧气反应是放热反应，则其逆反应是吸热反应，即SO2(g)分解成S(s，单斜)和O2时会吸收热量，故D正确；
故选：C。
5．B
【详解】A．该环碳分子和石墨都是由碳元素组成的单质，互为同素异形体，故A正确；
B．该环碳分子由碳碳三键和碳碳单键交替形成，碳碳三键可与其他物质发生加成反应，故B错误；
C．单质碳在加热条件下能与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮、水，故C正确；
D．碳原子最外层有4个电子，每个碳原子形成4个共价键，分子中碳原子均达8电子稳定结构，故D正确；
答案选B。
6．C
【详解】A．碳纤维的主要成分为C，属于新型无机非金属材料，故A正确；
B．清华大学打造的世界首款异构融合类脑芯片——天机芯的主要材料是Si，光导纤维的主要材料为，故B正确；
C．油脂是高级脂肪酸甘油酯，不是高分子，故C错误；
D．量子通信材料螺旋碳纳米管TEM为碳单质，石墨烯也为碳单质，两者是同种元素的不同单质，因此两者互为同素异形体，故D正确；
故选：C。
7．B
【详解】A．同素异形体是指同一元素形成的结构、性质不同的几种单质，故金刚石、石墨、C60 互为同素异形体，A正确；
B．异丁烷和2-甲基丙烷的结构简式均为：，它们是同一种物质，B错误；
C．CH4与C3H8都符合烷烃的通式CnH2n+2，故结构一定相似，组成上相差2个CH2原子团，故它们一定互为同系物，C正确；
D．同位素是指质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，35Cl 与37C1 是氯元素的两种核素，互为同位素，D正确；
故B。
8．B
【详解】A．O2和O3均是由氧元素形成的不同种单质，互为同素异形体，A项错误；
B．1H、2H、3H、H+、H2是氢元素形成的五种不同粒子，B项正确；
C．正丁烷和异丁烷分子式相同，结构不同，互为同分异构体，C项错误；
D．金刚石、C60均是由碳元素形成的不同种单质，互为同素异形体，D项错误；
答案选B。
9．A
【详解】A．属于酸性氧化物，故A错误；
B．石墨、金刚石、均为碳元素形成的单质，互为同素异形体，故B正确；
C．，、都是由碳酸根和金属阳离子形成的盐，均属于碳酸盐，故C正确；
D．钢铁生锈、食物变质、纸张燃烧的过程中均有新物质生成，均属于化学变化，故D正确；
故答案选A。
10．C
【详解】A．根据石墨烯的生产原理知，反应过程中碳元素化合价+2价变化为+4价和0价，为氧化还原反应，故A正确；
B．石墨烯与金刚石是碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，故B正确；
C．Na2O属于碱性氧化物，Na2CO3属于盐，CO和碱不反应，不属于酸性氧化物，故C错误；
D．Na2O和Na2CO3都是由阴阳离子通过离子键结合形成的化合物，均为离子化合物，故D正确；
故选C。
11．C
【详解】A．氘(D)原子为 H，原子核外有1个电子，故A正确；
B．同位素指同种元素不同种核素间的互称，1H和D(H)互为同位素，化学性质几乎完全相同，故B正确；
C．同素异形体指由同一种元素组成的性质不同的单质，H2O和D2O均为化合物，故C错误；
D．1H218O和D216O的相对分子质量均是20，故D正确；
故选C。
12．C
【详解】A．单层聚合C60与金刚石都是由碳元素组成的单质，两者互为同素异形体，故A正确；
B．12C原子的质量数为12，则中子数为12-6=6，故B正确；
C．C60分子是由60个碳原子通过共价键结合形成的分子，其固体为分子晶体，而石墨晶体形成二维网状结构，层内每个碳原子以共价键与周围的三个碳原子结合，层间为分子间作用力，是一种混合晶体，故C错误；
D．由图可知，单层聚合碳60由碳60簇笼在平面上通过碳碳键结合而成，碳碳键属于非极性共价键，故D正确；
答案选C。
13．(1)     5         
(2)         
(3)              
(4)         
(5)     ②④     ⑥     ⑤
(6)

【详解】（1）核素是具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子，故共有5种核素。同位素是质子数相同，中子数不同的同种元素的不同原子，互为同位素的是18O和16O；
（2）同素异形体是相同元素形成的不同单质，故互为同素异形体为32S8和32S2；
（3）和为共价化合物，其电子式分别为：和；为离子化合物，由铵根离子和氯离子构成，其电子式为：；
（4）2.2g铵根14ND的物质的量为=0.1mol，1个14ND的中子数为(14-7)+4(2-1)=11，电子数为7+4-1=10，所以2.2g铵根14ND的核外电子数是NA。某微粒含有一个原子核，核中有17个质子，所以为Cl元素，有20个中子，则质量数为37，核外有18个电子，所以为Cl-，则该粒子的化学符号是37Cl-；
（5）①蔗糖由分子构成，溶于水时分子没有被破坏，克服的作用力为分子间作用力；
②硫酸氢钾由离子构成，熔化时发生电离：KHSO4=K++HSO，需克服离子键；
③氨气由分子构成，液化时分子没有改变，因此克服的作用力是分子间作用力；
④NaCl由离子构成，溶于水时发生电离：NaCl=Na++Cl-，离子键被破坏；
⑤Na2O2中含有离子键和共价键，溶于水时与水发生反应：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，因此离子键和共价键都被破坏；
⑥HBr由分子构成，溶于水时发生电离：HBr=H++Br-，分子内共价键被破坏。
离子化合物溶解需要破坏离子键，只有离子键被破坏的是②④；共价化合物溶解需要破坏共价键，只有共价键被破坏的是⑥；既有离子键被破坏，又有共价键被破坏的是⑤。
（6）过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，氢氧化钠和硫酸铜发生复分解反应生成氢氧化铜，则离子方程式为：。
14．(1)     ②④     ①③     ⑥     ⑤⑦
(2)abc

（1）①正丁烷与异丁烷，两者分子式相同，结构不同，互为同分异构体；②红磷与白磷，是由磷元素组成的不同的单质，互为同素异形体；③乙醇与二甲醚，两者分子式相同，结构不同，互为同分异构体；；④金刚石与石墨，是由碳元素组成的不同的单质，互为同素异形体；⑤冰与水，状态不同，分子式相同、结构相同，属于同种物质；⑥与，质子数相同，中子数不同，属于同位素；⑦干冰与二氧化碳，状态不同，分子式相同、结构相同，属于同种物质；因此互为同素异形体的是：②④，互为同分异构体的是：①③，属于同位素的是：⑥，属于同一种化合物的是：⑤⑦。
（2）a．Fe的活动性比Sn强，B中铁片是负极，Sn是正极，Zn的活动性比Fe强，C中Zn是负极，铁片是正极，a正确；b．A中铁与稀硫酸反应，消耗硫酸， B中形成Fe、Sn原电池，硫酸被消耗，b正确；c．A没有形成原电池，B形成了原电池，原电池可加快反应速率，产生气泡的速率A中比B中慢，c正确；d．B中形成Fe、Sn原电池，Fe是负极，Sn是正极，外电路中电流方向Sn→Fe，d错误；e．B中Fe是负极，Sn是正极，溶液中向负极移动，即向Fe电极移动，e错误；答案选abc。
15．(1)     2     ④⑤
(2)①②③
(3)     ①④     ②③⑤⑥
(4)     ⑤⑥     ④
(5)                    +→

(1)
元素是具有相同的核电荷数即质子数的同一类原子的总称，由同一种元素形成的不同单质互为同素异形体，以上5种微粒中共含有2种元素，即氢元素和氧元素；氧气和臭氧均是氧元素形成的不同单质，二者互为同素异形体，即④⑤互为同分异构体。
(2)
质子数相同中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素，、、的质子数相同中子数不同，三者互为同位素，即①②③互为同位素。
(3)
①HCl中只有H-Cl极性共价键，属于共价化合物；
②CaCl2中只有离子键，属于离子化合物；
③MgO中只有离子键，属于离子化合物；
④Cl2中含有Cl-Cl非极性共价键，属于单质；
⑤NaOH中含有离子键和O-H极性共价键，属于离子化合物；
⑥NH4Cl中含有离子键和N-H极性共价键，属于离子化合物；
由上述分析可知，仅含共价键的是①④；离子化合物有②③⑤⑥。
(4)
由（3）的分析可知，既有离子键又有共价键的是⑤⑥；含有非极性键的是④。
(5)
HCl是共价化合物，其电子式为；NaOH是离子化合物，其电子式为：；CaCl2是离子化合物，用电子式表示其形成过程为：；氯气为单质，用电子式表示其形成过程为：+→。
16．(1)−101℃～58.78℃
(2)−1、＋1、＋3、＋5、＋7
(3)HClO4＞HBrO4＞HIO4
(4)C
(5)①②③④

【详解】（1）由表可知：从F到I，单质的熔点逐渐升高，所以溴的熔点范围可能是−101℃～58.78℃，故答案为−101℃～58.78℃。
（2）因Br的化合价有−1，＋1，＋3，＋5，＋7，I的性质与Br相似，所以I的化合价可能有，−1、＋1、＋3、＋5、＋7，故答案为−1、＋1、＋3、＋5、＋7。
（3）氯、溴、碘的非金属性依次减弱，最高价氧化物对应水化物的酸性由强至弱顺序是：HClO4＞HBrO4＞HIO4，故答案为HClO4＞HBrO4＞HIO4。
（4）C60属于非极性分子，不溶于水等强极性溶剂，在正己烷、苯、二硫化碳、四氯化碳等非极性溶剂中有一定的溶解性，所C说法正确；故答案选C。
（5）道尔顿运用假说方法，认为物质是由原子直接构成的，原子是一个实心球体，不可再分割，汤姆生类比方法，提出了葡萄干面包原子模型，卢瑟福提出了原子结构的行星模型实验方法，波尔引入量子论观点推理方法，故答案为①②③④。
17．     ①④     ③     放出     46     负极     2H++2e-=H2↑     正极     Fe-2e-=Fe2+
【详解】(1)同位素是指同一元素的不同核素，①O 、O 、O为O元素的不同核素，互为同位素，④H 、H、 H为H元素的不同核素，互为同位素，所以选①④；同素异形体是指同种元素形成的不同单质，③石墨、金刚石为碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，故选③；
(2)在反应N2+3H22NH3中，断裂3mol H-H键、1mol N≡N键共吸收的能量为：3×436kJ+946kJ=2254 kJ，生成2molNH3，共形成6mol N-H键，放出的能量为：6×391kJ=2346kJ，吸收的热量少，放出的热量多，该反应为放热反应，生成2molNH3放出的热量为：2346kJ-2254kJ=92 kJ，所以生成1molNH3放出的热量为46 kJ；
(3)①在该原电池中，锌比铜活泼，锌失电子被氧化为Zn2+，所以锌为负极，即A电极为负极，铜为正极，正极上H+得电子生成H2，故正极的电极反应式为：2H++2e-=H2↑；
②若A为铜片，B为铁片，电解质为CuSO4溶液，则发生的总反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，所以Fe片上发生氧化反应为负极，铜片作正极，负极电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+。
18．     B     分子     2     3     4     1∶3     (，，)
【详解】(1)同种元素的不同单质互称同素异形体，C60、金刚石和石墨是碳元素的不同单质，属于同素异形体，答案选B；
(2)C60构成微粒是分子，一个分子中含有60个碳原子，所以属于分子晶体；
(3)石墨层状结构中，每个碳原子被三个正六边形共用，所以平均每个正六边形占有的碳原子数=6×=2；
(4)①该晶体的最小环中含有3个B原子，3个N原子，N原子周围距离最近的B原子有4个，N原子的配位数为4个；
②立方氮化硼的结构与金刚石相似，硬度大，属于原子晶体，硼原子的价电子数为3，形成4个共价键，有1个配位键，3个普通共价键，配位键与普通共价键数目之比为1∶3；
a处B的原子坐标参数为(0，0，0)，距离该B原子最近的N原子连线处于晶胞对角线上，且二者距离为体对角线的，则该N原子到各坐标平面距离均等于晶胞棱长的，距离该B原子最近的N原子坐标参数为(，，)。