苏教版 (2019)必修 第一册专题5 微观结构与物质的多样性第三单元 从微观结构看物质的多样性学案

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2．以C4H10和C2H6O为例，认识同分异构现象。
3．了解一些物质的微观结构。
图说考点
学业基础——自学·思记·尝试
[新知预习]
1．同素异形现象
（1）同素异形现象：同一种1 能够形成几种不同的2 的现象。如碳元素可形成的单质有3 、4 、足球烯等。
（2）同素异形体：同一种元素能够形成几种不同的单质，这种现象称为同素异形现象。这些单质之间互称为该元素的同素异形体。如氧的同素异形体有5 、6 。
（3）常见的同素异形体
①碳的同素异形体
②氧的同素异形体
2.同分异构现象
（1）同分异构现象：化合物具有19 的分子式，但具有20 结构的现象，称为同分异构现象。
（2）同分异构体：21 相同而22 不同的23 互称为同分异构体。如正丁烷和异丁烷。
（3）正丁烷和异丁烷比较
（4）乙醇和二甲醚比较
[即时自测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）18O和16O互称为同素异形体。（ ）
（2）碳单质的同分异构体有金刚石、石墨和C60。（ ）
（3）二者互为同分异构体。（ ）
（4）CH3CH===CH2与互为同分异构体。（ ）
（5）足球烯和石墨烯的转化属于化学变化。（ ）
（6）同分异构体一定具有相同的相对分子质量。（ ）
（7）同分异构体之间物理性质一定不同，化学性质一定相同。（ ）
2．下列物质中互为同素异形体的是（ ）
①C60和石墨 ②白磷和红磷 ③H2O和D2O ④N2和N60
⑤12 6C和13 6C ⑥CH2===CH—CH2—CH3和CH3—CH===CH—CH3
A．①②④⑥ B．②③④
C.①③⑤⑥ D．①②④
3．下列各对物质中，属于同分异构体的是（ ）
A.1H、2H、3H
B.干冰和CO2
核心素养——合作·探究·分享
提升点1 同素异形体的判断
[例1] 下列各项描述的判断正确的是（ ）
eq \a\vs4\al(状元随笔) （1）纯净物与混合物的区别：
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(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。
[提升1] C（石墨） eq \(――→,\s\up7(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。
关键能力
同素异形现象
（1）产生同素异形现象的原因
①组成分子的原子个数不同，如氧气（O2）和臭氧（O3）。
②晶体中原子的成键方式和排列方式不同，如金刚石和石墨。
（2）同素异形体的“同”“异”的含义
①“同”——指元素相同；
②“异”——指形成单质不同，结构不同，性质有差异。
（3）同素异形体的“结构决定性质”
①同素异形体的结构不同，性质存在差异。
②物理性质不同，化学性质有的相似，有的相差较大。
（4）有单质参加或有单质生成的反应不一定为氧化还原反应，如3O2 eq \(=====,\s\up7(放电)) 2O3。
提升点2 同分异构现象
[例2] （1）互为同分异构体的物质一定具有的是 ，一定不会具有的是 。
A．相同的分子式 B．相同的结构
C．相似的化学性质 D．相同的相对分子质量
（2）下列物质中与异戊烷
属于同分异构体的是 。
分子式相同是判断是否为同分异构体的前提。

[提升2] 下列各组物质中，两者互为同分异构体的是（ ）
①CuSO4·5H2O和CuSO4·3H2O
②NH4CNO与CO（NH2）2
③
④与
A.①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
关键能力
四角度认识同分异构体
（1）从物质看：互为同分异构体的物质只能是化合物。它们之间的转化属于化学变化，若共存则为混合物。
（2）从分子式看：互为同分异构体的化合物，其分子式相同，相对分子质量也相同，但相对分子质量相同的化合物分子式不一定相同，如甲酸（HCOOH）和乙醇（CH3CH2OH）的相对分子质量均为46。
（3）从结构看：互为同分异构体的化合物，空间结构不同。
（4）从性质看：互为同分异构体的化合物，物理性质不同，化学性质可能相似。
学考评价——夯实·测控·演练
1.（双选）下列说法正确的是（ ）
A．一种元素不一定只组成一种单质
B．一种单质可以由几种元素组成
C．同种元素组成的不同单质性质是不完全相同的
D．由碳元素组成的单质都是黑色的
2．下列叙述中，说明金刚石和石墨是同素异形体的是（ ）
A．它们都是熔、沸点很高的晶体
B．它们都是不溶于水的单质
C．二者是不同的单质，在一定条件下能相互转化
D．二者的结构不同，但化学性质相同
3．澳大利亚研究人员开发出被称为第五形态的固体碳，这种新的碳结构称作纳米泡沫，它外形类似海绵，密度极小，并且有磁性。纳米泡沫碳与金刚石的关系是（ ）
A．同一物质 B．同分异构体
C．同位素 D．同素异形体
4．（双选）白磷在高压下隔约空气加热后急速冷却，可得钢灰色固体——黑磷，其转化过程如下：白磷 eq \(――→,\s\up7(1 215.9 MPa，473 K),\s\d5(隔绝空气)) 黑磷，黑磷性质稳定，结构与石墨相似。下列叙述正确的是（ ）
A．黑磷与白磷互为同素异形体
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
5．下列叙述正确的是（ ）
A．具有相同的相对分子质量和不同结构的现象，称为同分异构现象
B．具有相同的相对分子质量的物质一定具有相同的分子式
C．相对分子质量相同而结构不同的物质互称为同分异构体
D．互为同分异构体的物质是不同的物质
6．下列二者之间是同分异构体关系的是（ ）
A．
B．金刚石和石墨
C．
D．O3和O2
7．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 。
练后感悟
有关同分异构体的“三组一定和不一定”
（1）分子式相同，一定有相同的相对分子质量，反之不一定成立。
（2）分子式相同，一定有相同的最简式，反之不一定成立。
（3）分子式相同，一定有相同的元素的质量分数，反之不一定成立。
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
学业基础
新知预习
元素 单质 金刚石 石墨 O2 O3 4 网状 六边形 eq \(□,\s\up1(10)) 足球烯 eq \(□,\s\up1(11)) 共价键 eq \(□,\s\up1(12)) 共价键 eq \(□,\s\up1(13)) 分子间作用力 eq \(□,\s\up1(14)) 共价键 eq \(□,\s\up1(15)) 大 eq \(□,\s\up1(16)) 软 eq \(□,\s\up1(17)) 导电 eq \(□,\s\up1(18)) 淡蓝 eq \(□,\s\up1(19)) 相同 eq \(□,\s\up1(20)) 不同 eq \(□,\s\up1(21)) 分子式 eq \(□,\s\up1(22)) 结构 eq \(□,\s\up1(23)) 化合物 eq \(□,\s\up1(24)) C4H10 eq \(□,\s\up1(25)) C4H10 eq \(□,\s\up1(26)) eq \(□,\s\up1(27)) eq \(□,\s\up1(28)) C2H6O eq \(□,\s\up1(29)) C2H6O eq \(□,\s\up1(30)) eq \(□,\s\up1(31)) eq \(□,\s\up1(32)) 78 ℃
即时自测
1．答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)×
2．解析：同素异形体是同一元素形成的不同单质之间的互称。
答案：D
3．解析：属于同一种物质。
答案：D
核心素养
例1 【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，D错。
【答案】 C
提升1 解析：石墨与金刚石互为同素异形体，二者转化属于化学变化，反应中元素化合价不变，不是氧化还原反应。
答案：化学 无 不是
例2 【解析】 (1)同分异构体分子式相同，故相对分子质量相同，结构不相同，化学性质可能相似也可能不同。(2)同分异构体分子式应相同，故C错误；同分异构体结构应不相同，而D选项中的物质与异戊烷结构相同，属于同一物质。
【答案】 (1)AD B (2)AB
提升2 解析：分子式必须相同而结构不同的物质才互称为同分异构体。①中化学式不同，CuSO4为离子化合物，并无分子存在。②③④各组中，两者分子式相同，但结构不同，故两者互为同分异构体。
答案：B
学考评价
1．答案：AC
2．答案：C
3．答案：D
4．解析：黑磷也是磷元素组成的单质，A正确；黑磷结构与石墨相似，类比石墨的导电性，B正确；白磷、黑磷是不同的物质，C错误；黑磷性质稳定，D错误。
答案：AB
5．答案：D
6．解析：A项中两物质的分子式相同，结构不同，互为同分异构体；B、D两项中的物质互为同素异形体；C项中两物质的分子式不同，结构也不同，是不同物质。
答案：A
7．解析：②⑦与⑤⑧⑫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④，②和⑦，⑤⑧和⑫属同一种物质。
答案：②⑦与⑤⑧⑫ ③和⑩ ⑨和⑪ ①和④、②和⑦、⑤⑧和⑫
单质
金刚石
石墨
C60
结构
特点
每个碳原子与相邻的7 个碳原子以共价键结合，形成空间8 结构
层状结构，每一层内碳原子排列成平面9 ，一个个六边形排成平面网状结构，层间存在分子间作用力
由60个碳原子形成的封闭笼状分子、形似足球，人们又称它为“10 ”
作用力
碳原子间全部通过11 结合
每一层内碳原子间通过12 结合，层间存在13
C60分子间存在分子间作用力，C60分子内碳原子与碳原子之间通过14 结合，有C—C和C===C
物理性质
颜色
状态
无色透明的正八面体固体
灰黑色、有金属光泽、不透明、细鳞片状固体
棕黑色固体
硬度
很15
质16
很小
熔、沸点
很高
很高
低
导电性
不导电
17
半导体
化学性质
相似
转化
C（石墨） eq \(,\s\up7(高温高压),\s\d5(催化剂)) C（金刚石）
单质
颜色状态
气味
化学性质
转化
氧气（O2）
无色气体
无味
相似
氧化性：
O3>O2
3O2 eq \(=====,\s\up7(放电)) 2O3
臭氧（O3）
18
色气体
鱼腥味
名称
正丁烷
异丁烷
分子式
24
25
结构式
26
27
沸点
－0.5 ℃
－11.7 ℃
乙醇
二甲醚
分子式
28
29
结构式
30
31
沸点
32
－23 ℃
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
纳米泡沫碳和金刚石是同素异形体
错误