1、第三单元从微观结构看物质的多样性你知道为何有的宝石璀璨夺目，有的晶莹剔透，有的流光溢彩吗？原来这与宝石中所含的金属元素有关。有的宝石只含有一种金属元素，有的含有几种金属元素，并且各种金属元素的含量也不尽相同，因此颜色也就各不相同，如红宝石和墨绿宝石中都含有金属铬，翠绿色的土耳其玉里面含有铜，红玛瑙里面含有铁。这些藏在宝石内部的金属化合物，能吸收光线里的一部分色光，把未吸收的色光反射出来，而宝石的颜色就是由这些反射出来的色光的颜色决定的。有些宝石的颜色，还跟它们的原子排列有关，如青金石的蓝色和翠榴石的黄绿色，就是由它们晶体内部原子的排列规律决定的。1以同素异形现象、同分异构现象、不同类型的晶体为
2、例认识物质的多样性与微观结构有关。2认识物质的结构决定物质的性质、性质的特点体现结构的特点。3了解利用结构模型可以帮助研究物质的微观结构，提高空间想象能力。第1课时同素异形现象同分异构现象一、同素异形现象1同素异形现象的概念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。这些单质互称为该元素的同素异形体。2常见的几种元素对应的同素异形体的比较(1)碳的同素异形体种类：除金刚石和石墨外，碳元素还能形成活性炭、石墨烯(一种单层的石墨)。物理性质与用途差别：金刚石晶体无色透明，有光泽，因此可做装饰品；硬度特别大，因此可用于切割玻璃、花岗岩，可做地质和石油勘探的钻头等。而石墨硬度小，质地较
3、软，可做润滑剂；还能导电，故可做电极等。(2)氧的同素异形体种类：有O2和O3(臭氧)。性质差别：在常温常压下，氧气是无色无味的气体，密度比空气稍大，微溶于水，具有氧化性，在点燃或加热或高温条件下，能与很多物质发生反应。而臭氧呈淡蓝色，密度是同条件下氧气的1.5倍，有极强的氧化性。氧气和臭氧的存在与转化：在放电或紫外线照射的条件下，氧气能转化成臭氧，其化学方程式为3O22O3。(3)磷的同素异形体种类：磷的同素异形体有多种，其中白磷、红磷是两种最常见的。性质与保存：常温下，白磷是蜡状固体，有剧毒，在空气中能自燃，但不和水反应，所以可保存在水中。常温下，红磷是红棕色固体，在空气中能稳定存在，密封
4、保存在试剂瓶中即可。红磷也能在空气中燃烧，白磷和红磷完全燃烧的产物都是五氧化二磷。二、同分异构现象1同分异构现象化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象叫同分异构现象。2同分异构体分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。3几种常见的简单有机物的同分异构体4简单有机物同分异构体熔沸点的比较(填“高于”“低于”或“等于”)(1)熔沸点：正丁烷高于异丁烷；乙醇高于二甲醚。虽然分子式相同(仅组成相同)，但结构不同，性质往往也不相同，因而不是同一种物质。(2)同分异构体的物理性质不同，如正丁烷的沸点比异丁烷的高，是由于正丁烷呈锯齿状，分子间距小，分子间作用力大，沸点高。异丁烷趋于球形，分子间距
5、大，分子间作用力小，沸点低。其化学性质不一定相同。探究点一几种常见的同素异形体 几种常见的同素异形体(1)碳的同素异形体(2)氧的同素异形体(3)磷的同素异形体1为什么同素异形体的性质会不同？提示：(1)结构不同：分子的微观结构不同，分子中原子个数和成键方式不同，如氧气和臭氧；单质的结构中原子的排列方式和成键方式不同，如石墨和金刚石，红磷和白磷等。(2)性质差异：结构决定性质，同素异形体的结构有差异，性质也会有所不同。2化合物互为同素异形体吗？提示：互为同素异形体的只能是单质，化合物不可能互为同素异形体。如H2O和H2O2、H2O和D2O、CO和CO2等都不互为同素异形体。【例1】白磷在高压条
6、件下隔绝空气加热后急速冷却，可得钢灰色固体黑磷，转化过程：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【思路分析】解答本题首先从概念入手，判断白磷和黑磷之间的关系，然后结合题给信息和白磷的性质进行类比和推断。【解析】【答案】B下列各项描述的判断正确的是(C)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
7、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。H2、H2、H2是否互称同素异形体？提示：不是，三者是同一种元素的不同原子构成的同一种单质。【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_。液氯白磷氯气【思路分析】关于直接辨认同分异构体问题的解题思路和方法，可以直接按照概念的含义来分析解决。即解题方法是从概念出发，按概念的要点去分析。解决的关键是概念要准确、熟练，能分辨相似的概念，注意概念本身的内涵和外延。
8、同分异构体，要求分子式相同，结构不同。【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“不同书写方式的同种物质”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。分别与(或)互为同分异构体；和互为同素异形体；和互为同位素；和属同种物质；和属于同种物质；和属于同一种物质。【答案】分别与(或)和和和，和，和下列说法正确的是(B)A互为同分异构体BCH3CH2OH与CH3OCH3互为同分异构体CH2O和H2O2互为同素异形体D.O2与O2互为同位素解析：A项中的结构简式均可以标记为，它们的分子式和分子结构都相同，
9、只是书写方式不同，所以表示的是同一种物质。B项中的分子式都是C2H6O，但结构不同，所以它们是同分异构体。C项中的H2O和H2O2是两种不同的化合物，它们不是同素异形体。D项中的O2、O2分别是由同位素O原子、O原子构成的单质，它们不是同位素。1下列叙述正确的是(D)A由碳元素的单质组成的物质一定是纯净物B金刚石和石墨互称同位素C石墨转变为金刚石不属于化学变化DC60是新发现的一种碳的单质解析：考查同素异形体的概念以及转化关系。由同种元素形成的物质不一定是一种物质，因此，由同种元素形成的物质可能是纯净物，也可能是混合物。由碳元素组成的单质有石墨、金刚石和C60。若将它们混合在一起，则该物质虽为
10、只含碳元素的单质，但属于混合物，故A项错。石墨和金刚石都是碳元素形成的碳的不同单质，但二者的化学组成相同、都由碳元素组成，两者互称同素异形体，所以B项不正确。石墨和金刚石的物理性质不相同而化学活性也不尽相同，因而是两种物质，石墨转化为金刚石是化学变化，故C项错。C60只含有一种元素，故是单质，D项正确。2(多选)近年来医学界通过用14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病毒的繁殖。下列有关14C60的叙述中，正确的是(AD)A与质量相等的14C所形成的金刚石所含原子数相等B与12C60的化学性质不同C与12C60互为同位素D与石墨及金刚石互为同素异形
11、体解析：14C60是由60个14C组成的分子，与由14C所形成的金刚石质量相等，所含原子数也一定相等；同位素化学性质几乎完全相同；14C60与石墨及金刚石都是由碳元素形成的不同单质。3下列说法正确的是(D)A红磷转化为白磷，属于物理变化B石墨能导电、金刚石不能导电，故二者不是同素异形体CO2和O3分子式不同，结构相同D单质硫有S2、S4、S6等，它们互为同素异形体解析：A项，同素异形体之间的转化属于化学变化，A项错误；B项，同素异形体的物理性质一般不同，化学性质相似，B项错误；C项，O2和O3属于同素异形体，它们的分子式不同，氧原子的排列方式不同，即结构不同，C项错误；D项，S2、S4、S6等
12、是由S元素形成的不同单质，它们属于同素异形体，D项正确。4互为同分异构体的物质一定不可能具有(B)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解析：互为同分异构体的物质的分子式相同，其相对分子质量也相同；互为同分异构体的物质的结构不同，其化学性质不一定相似。5下列叙述不正确的是(B)A由碳单质组成的物质不一定是纯净物B通过化学变化可实现12C、14C的相互转化C石墨转变为金刚石属于非氧化还原反应DC60是碳的一种同素异形体解析：由碳元素组成的单质有石墨、金刚石、C60等，若将它们混合在一起，则该物质虽为只含碳元素的单质，但属于混合物，A正确；12C、14C的相互转化涉及原子
13、核的变化，不属于化学变化，B不正确；反应中化合价没有发生变化，C正确；C60是碳的一种单质，D正确。6下列关于同分异构体的叙述正确的是(B)A相对分子质量相同而结构不同的化合物互称为同分异构体B分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体C同分异构体之间由于分子组成相同，所以它们的性质相同D只有少数的有机物之间存在同分异构现象解析：同分异构体是指分子式相同而结构不同的化合物，同分异构体之间分子式相同，则相对分子质量相同，但相对分子质量相同的物质，分子式不一定相同，A项错误；同分异构体的结构不同，性质也不同，C项错误；有机物之间同分异构现象普遍存在，D项错误。7下列对物质之间相互关系的描述错误的
14、是(D)ACH3CH2OH和CH3OCH3互为同分异构体BO2和O3互为同素异形体C1H和3T互为同位素D干冰和冰为同一种物质解析：A项，两种物质的结构不同，分子式相同，所以二者互为同分异构体，正确；B项，两种物质是由同一种元素形成的不同单质，二者互为同素异形体，正确；C项，两种微粒为同一种元素的不同原子，二者互为同位素，正确；干冰的成分是CO2，而冰的成分是H2O，D项错误。8下列各组物质：O2和O3；H2和D2；12C和14C；石墨和足球烯(C60)；CH3CH2OH(乙醇)和CH3OCH3(二甲醚)。(1)互为同素异形体的是(填序号，下同)。(2)互为同位素的是。(3)互为同分异构体的是。(4)属于同一种物质的是。解析：同素异形体是由同种元素组成的不同种单质，O2和O3、石墨和足球烯属于同素异形体；同位素是质子数相同、中子数不同的原子，12C和14C属于同位素；同分异构体是分子式相同、结构不同的化合物，CH3CH2CH2CH2CH2CH3和
