专题5 第三单元 从微观结构看物质的多样性 第一课时 同素异形体 同分异构现象(共64张PPT）
文档属性
| 名称 | 专题5 第三单元 从微观结构看物质的多样性 第一课时 同素异形体 同分异构现象(共64张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-09-30 21:14:37 | ||
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文档简介
(共64张PPT)
第三单元 从微观结构看物质的多样性
第一课时 同素异形体 同分异构现象
【课程标准要求】
1.以同素异形现象、同分异构现象为例，认识物质的多样性与微观结构有关。学会同素异形体、同分异构体的判断方法。
2.认识物质的结构决定物质的性质，性质的特点体现了结构的特点。
3.利用结构模型，研究物质的微观结构。
新知自主预习
课堂互动探究
目
录
CONTENTS
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课后巩固训练
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课堂达标训练
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一、同素异形现象
1.同素异形现象和同素异形体
(1)同一种元素能够形成几种不同的单质，这种现象称为______________。
(2)同一种元素可形成不同单质，这些单质之间互称为这种元素的____________。
同素异形现象
同素异形体
2.常见的同素异形体
(1)碳的同素异形体
物质 金刚石 石墨 足球烯 (C60)
物理 性质 颜色 状态 无色透 明固体 灰黑色固体
硬度 熔点 坚硬、熔 点很高 质软、熔点高 硬度小、
熔点低
导电性 不导电 导电 不导电
微观 结构 每个碳原子与相邻的____个碳原子以共价键结合，形成__________结构 ______结构，层内碳原子间以________结合，排列成平面六边形平面网状结构，层间碳原子间存在______________ 由______个碳原子形成的封闭笼状分子，形似足球，称为“足球烯”
差异分析 碳原子的__________和__________不同 4
空间网状
层状
共价键
分子间作用力
60
成键方式
排列方式
(2)氧元素的同素异形体
单质 O2 O3
性质 无色无味气体 ______色气体，有鱼腥味，氧化性______
结构 分子中氧原子的______和氧原子的__________不同 相互转化 淡蓝
极强
个数
成键方式
(3)磷元素的同素异形体
单质 白磷 红磷
性质 ______固体，有剧毒。白磷在空气中能自燃，应保存在冷水中 ______色固体，在空气中能稳定存在，在加热或点燃时也能燃烧
结构 白磷分子和红磷分子中磷原子的个数和磷原子的成键方式______ 蜡状
红棕
不同
【微自测】
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)碳单质的同素异形体有金刚石、石墨和C60( )
(3)水、重水、超重水互为同素异形体( )
(4)12C、14C、C60互为同素异形体( )
×
√
×
×
二、同分异构现象 同分异构体
1.基本概念
(1)同分异构现象：化合物具有相同的________但具有__________的现象。
(2)同分异构体：________相同而结构______的化合物互称为同分异构体。
同分异构现象主要表现在有机化合物中。
分子式
不同结构
分子式
不同
2.几种常见的简单有机物的同分异构体
(1)正丁烷和异丁烷
名称 正丁烷 异丁烷 分子式 C4H10 分子 结 构 结构式 球棍模型 结论 分子结构不同 沸点 －0.5 ℃ －11.7 ℃
(2)乙醇和二甲醚
名称 乙醇 二甲醚
分子式 C2H6O 分子 结构 结构 式
结论 分子结构______ 性质 沸点 78 ℃ －23 ℃
物理性质______，化学性质______ 不同
不同
不同
【微自测】
2.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
×
√
×
√
二、从微观和宏观相结合的视角分析同分异构现象
一、同素异形现象和同素异形体
一、同素异形现象和同素异形体
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碳，它的外形类似海绵，密度极小，并且有磁性。
1.纳米泡沫碳与金刚石之间是什么关系？
提示：纳米泡沫碳与金刚石是碳元素形成的不同单质，二者互为同素异形体。
2.同素异形体之间物理性质和化学性质是否相同？同素异形体之间的相互转化是化学变化还是物理变化？
提示：同素异形体物理性质不同，化学性质可能相似。同素异形体之间的转
化属于化学变化。
1.同素异形体的实质和微观组成
2.产生同素异形现象的原因
(1)同素异形体对象是指单质，不是指同位素和核素，也不是指化合物。
(2)互为同素异形体的不同单质是由同一种元素形成的，构成它们的原子的核电荷数相同，中子数可以相同，也可以不相同。
(1)组成分子的原子个数不同。如氧气(O2)和臭氧(O3)。
(2)晶体中原子的排列方式不同。如金刚石和石墨。
3.同素异形体的性质
(1)由于分子组成或晶体结构不同，同素异形体的性质存在区别，即物理性质差异很大。
(2)化学性质有些相似，有些相差很大，存在活泼性的差异。如金刚石硬度很大，不能导电，而石墨硬度较小，层与层之间能滑动，导电性能好；但两者化学性质相似(与O2反应、具有还原性等)。
1.闪电时空气中有臭氧生成。下列说法正确的是( )
A.O3和O2互为同位素
B.O2比O3稳定
C.等体积O3和O2含有相同质子数
D.O3与O2的相互转变是物理变化
解析 O2和O3互为同素异形体，A不正确；不知道温度、压强，不能确定O2、O3的物质的量，也就是不能确定质子数，C不正确；同素异形体之间的转化属于化学变化，D不正确。
B
2.下列叙述正确的是( )
A.由碳元素的单质组成的物质一定是纯净物
B.金刚石和石墨具有相似的化学性质
C.金刚石转化为石墨，有单质生成，该反应属于氧化还原反应
D.C60是新发现的一种碳的化合物
解析 碳元素的单质有多种，由碳元素的单质组成的物质可能是纯净物，也可能是混合物，A错误；金刚石和石墨组成元素相同，具有相似的化学性质，B正确；金刚石转化为石墨，元素价态不变，该反应属于非氧化还原反应，C错误；C60是单质，D错误。
B
3.科学家发现的C60是一种新的分子，它是空心的，具有类似足球的结构，被称为“分子足球”。最近日本科学家确认世界上还存在一种“分子足球”N60，它与C60的结构相似，而且在高温或机械撞击后，其中积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。对于N60，下列说法中正确的是( )
A.N60是化合物，不是单质
B.N60与14N都是氮的同位素
C.N60没有同素异形体
D.N60的发现开辟了能源世界的新天地，N60将会成为较好的火箭燃料
解析 N60是单质，同位素的研究对象是原子，N60与N2互为同素异形体。
D
二、从微观和宏观相结合的视角分析同分异构现象
1.四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。
2.同位素、同素异形体和同分异构体的比较
(1)同位素、同素异形体和同分异构体的比较
同位素 同素异形体 同分异构体
定义 具有相同质子数和不同的中子数的同一元素的不同原子互称同位素 由同种元素形成的不同单质叫做这种元素的同素异形体 分子式相同，但结构不同的化合物互称为同分异构体
研究对象 原子 单质 化合物
相同点 质子数相同，皆为原子 元素种类相同，皆为单质 分子式相同，皆为化合物
不同点 中子数不同，原子种类不同 原子个数不同，或原子结合方式不同 分子内原子的连接方式不同
实例 12C、13C、14C； 1H、2H、3H等 金刚石、石墨、C60；红磷、白磷；O2、O3等 正丁烷、异丁烷等
(2)联系
(1)在辨析同位素和同素异形体时，通常只根据二者研究范畴不同即可作出判断。
(2)同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以原子种类的数目远多于元素种类的数目。
(3)自然界中，元素的各种同位素的含量基本保持不变。元素的平均相对原子质量都有确定值。
(4)相对分子质量相同的两化合物不一定是同分异构体(如CO和C2H4不是同分异构体)。
4.科学家发现C60后，近年又合成了许多球形分子，如C50、C70、C120、C540等，
它们互称为( )
A.同一种物质 B.同分异构体
C.同素异形体 D.同位素
解析 C60与C50、C70、C120、C540均是由碳元素组成的不同单质，互为同素异形体。
C
5.下列说法不正确的是( )
A
6.下列各对物质中，属于同分异构体的是( )
D
解析 白磷和红磷两者属于同素异形体；干冰和CO2是同一种物质，只是状态不同；C项属于同一种物质；D项中两者的分子式均为C6H14，结构不同，属于同分异构体，符合题意。
1.关于金刚石、石墨、C60的下列说法中，不正确的是( )
A.它们都是由碳元素组成的单质
B.它们都是电的良导体
C.它们的原子排列方式各不相同
D.它们的化学性质几乎相同
解析 金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，它们都是碳元素的同素异形体；由于其结构中各原子的排列方式不同，而使其物理性质差异较大，如金刚石不导电，石墨能导电等。但它们的化学性质几乎完全相同，如都能在一定条件下与O2完全反应生成二氧化碳。
B
2.互为同分异构体的物质一定不可能具有( )
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，但其结构不同，化学性质不一定相似。
B
3.下列各组物质中，关系不正确的是( )
解析 H2和D2是由氢元素的不同同位素形成的氢气单质，既不是同位素也不是同素异形体。
A
4.观察下列几种物质的化学式或者结构简式。
其中：(1)互为同分异构体的是________(填序号，下同)；
(2)互为同位素的是________；
(3)互为同素异形体的是________；
(4)是同种物质的是________。
答案 (1)①和②、⑤和⑥ (2) 和
(3)⑨和⑩ (4)⑦和⑧
解析 (1)①和②、⑤和⑥，分子式分别相同，但结构不同，互为同分异构体。
(2) 和 的质子数相同，中子数不同，互为同位素。
(3)⑨和⑩是同种元素形成的不同单质，互为同素异形体。
(4)⑦和⑧是同一种物质。
1.下列各组中，互称为同素异形体的是( )
A.12C和14C B.水和冰
C.C(金刚石)和C60 D.CO和CO2
解析 12C和 14C互为同位素；水和冰是同一物质的不同状态；C(金刚石)和C60互称为同素异形体；CO和CO2是碳元素常见的两种氧化物。
C
2.氢元素有1H(氕)、 2H(氘)、 3H(氚)三种原子，下列说法正确的是( )
A.1H、 2H、 3H为同素异形体
B.1H、 2H、 3H互为同位素
C.1H、 2H、 3H的中子数相同
D.1H、 2H、 3H为同分异构体
解析 同位素的定义：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子。
B
D
4.下列说法中正确的是( )
A.SO2、SO3互为同分异构体
B.两种化合物的组成元素相同，且各元素的质量分数也相同，则二者一定是
同分异构体
C.相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体
D.组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，互为同
分异构体
D
解析 SO2和SO3分子式不同，A错误；若两种化合物的组成元素相同，各元素的质量分数也相同，则它们的最简式必定相同，最简式相同的化合物可能是同分异构体，也可能不是同分异构体，B错误；相对分子质量相同的物质是很多的，如无机物中的H2SO4和H3PO4，又如有机物中的C2H6O(乙醇)和CH2O2(甲酸)，这些物质都具有相同的相对分子质量，但由于它们的分子组成不同，所以它们不是同分异构体，C错误；当不同化合物组成元素的质量分数相同，相对分子质量也相同时，其分子式一定相同，因此这样的不同化合物互为同分异构体，D正确。
5.碳纳米管是由碳原子组成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成，具有许多异常
的力学、电学和化学性能。下列关于碳纳米管的说法不正确的是( )
A.碳纳米管属于一种有机合成纤维
B.碳纳米管与金刚石互为同素异形体
C.常温下，碳纳米管具有较好的稳定性
D.碳纳米管比表面积大，可用作新型储氢材料
A
解析 碳纳米管是由碳元素形成的单质，不是有机物，A项错误；B项，碳纳米管与金刚石都是碳元素形成的单质，互为同素异形体，正确；C项，碳纳米管由于是碳单质，常温下性质稳定，正确；D项，由于碳纳米管比表面积大，可吸附氢，所以可用作新型储氢材料，正确。
6.下列关于同分异构体的说法错误的是( )
A.具有相同相对分子质量和不同结构的化合物互称为同分异构体
B.互称为同分异构体的物质一定不是同种物质
C.同分异构体之间物理性质一定不同，化学性质不一定相同
D.同分异构体一定具有相同的相对分子质量
解析 N2与CO、C2H4具有相同的相对分子质量和不同的结构，但不是同分异构体，A错误。
A
7.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
③CH3CH2OH和CH3—O—CH3
A.①②③ B.②③ C.①③ D.①②
解析 ①中两种物质化学式不同，不属于同分异构体。②中和③中的物质分子式分别相同，故②中两种物质互为同分异构体，③中两种物质互为同分异构体。
B
B
解析 黑磷也是磷元素组成的单质，与白磷互为同素异形体，A错误；类比石墨的导电性知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。
9.硫可以形成分子式为S2、S4、S6、S8的单质，其中S8的分子结构如图所示。下
列有关说法正确的是( )
A.S2、S4、S6、S8互为同位素
B.S2的摩尔质量为32 g·mol－1
C.硫的单质在足量的空气中完全燃烧可生成SO3
D.1 mol S8单质中含有的S—S键个数为8NA
D
解析 S2、S4、S6、S8都是由硫元素形成的单质，互为同素异形体，A错误；S2的摩尔质量为64 g·mol－1，B错误；硫单质在空气中燃烧只能生成SO2，而不能生成SO3，C错误；由图可知，1个S8分子中含有8个S—S键，D正确。
A
解析 a和b具有相同的分子组成，但分子结构不同，a中的2个Cl原子处于相邻位置，而b中的2个Cl原子处于相对位置，所以a和b互为同分异构体。
11.(2021·江苏常州高一期中)下列物质中：
(1)互为同分异构体的有_________________________________________；
(2)互为同素异形体的有__________________________________________；
(3)属于同位素的有______________________________________________；
(4)属于同一种物质的有___________________________________________。
答案 (1)②⑤ (2)③⑧ (3)⑥⑦ (4)①④
12.硫通常是一种淡黄色晶体。有橙色、无色、红棕色三种颜色的硫蒸气，它们都是硫的单质，但每个分子中硫原子的个数不同，可用Sx表示。对三种蒸气测定结果是：
(1)橙色蒸气密度折算到标准状况后是11.43 g·L－1，则它的化学式是________。
(2)红棕色蒸气的质量是相同状况下同体积空气的6.62倍，则它的化学式是________。
(3)无色蒸气对氢气的相对密度是64，则它的化学式是________。此事实说明硫有________。
答案 (1)S8 (2)S6 (3)S4 多种同素异形体
解析 由题意知：(1)中硫蒸气的相对分子质量为M＝11.43×22.4≈256，其单质的分子式为S8。(2)中硫蒸气的相对分子质量为M＝29×6.62≈192，其单质的分子式为S6。(3)中硫蒸气的相对分子质量为M＝64×2＝128，其单质的分子式为S4。综上分析，可知硫元素有多种同素异形体。
13.从石墨中分离出来的石墨烯是已知最薄、最坚硬的物质，可制成电阻率最小的纳米材料，其结构如图所示。下列关于石墨烯的说法正确的是( )
A.具有良好的导电性
B.与C60互为同位素
C.与金刚石互为同位素
D.不能与氧气发生反应
A
解析 石墨可以导电，因此石墨烯具有良好的导电性，A正确；石墨烯是碳元素的单质，与C60互为同素异形体，B错误；石墨烯与金刚石互为同素异形体，C错误；石墨能被氧气氧化，因此石墨烯也能与氧气发生反应，D错误。
14.短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表的位置如表所示，其中X元
素的原子内层电子数是最外层电子数的一半，则下列说法不正确的是( )
A.钠与W可能形成Na2W2化合物
B.由Z与Y组成的化合物是共价化合物
C.W得电子能力比Q弱
D.X有多种同素异形体，而Y不存在同素异形体
D
X Y
Z W Q
解析 依题意可先确定X为碳(C)元素，再根据其他元素在周期表中的位置可确定Y、Z、W、Q分别为氧(O)、硅(Si)、硫(S)和氯(Cl)。Na与S可形成类似Na2O2的化合物Na2S2，A正确；SiO2是共价化合物， B正确；S的得电子能力比Cl弱，C正确；氧存在同素异形体O2和O3，D错误。
15.今有原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素。已知A、C、F三种原子的最外层共有11个电子，且这三种元素的最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应，且均能生成盐和水。D和E的电子层结构见下表：
元素 最外层电子数 次外层电子数
D x x＋4
E x＋1 x＋4
在一般情况下，B元素的单质不能与A、C、D、E元素的单质化合。请按要求填空：
(1)各元素的元素符号分别为A________，B__________，C__________，D__________， E__________，F__________。
(2)D的氢化物的化学式为________，E的氢化物的化学式为________，两者的稳定性：________>________。
(3)原子序数介于E和F之间的元素R能形成R2、R8等几种单质，这几种单质之间的关系是________。
答案 (1)Na Mg Al Si P Cl (2)SiH4 PH3 PH3 SiH4
(3)互为同素异形体
解析 由x＋4＝8可知x＝4，D、E分别为Si、P元素；由性质信息推测C的氢氧化物具有两性，C为Al元素，则A为Na元素。由“最外层共有11个电子”可知F为Cl元素。由“原子序数依次增大”可知B为Mg元素。
Thanks！
本课时内容结束
第三单元 从微观结构看物质的多样性
第一课时 同素异形体 同分异构现象
【课程标准要求】
1.以同素异形现象、同分异构现象为例，认识物质的多样性与微观结构有关。学会同素异形体、同分异构体的判断方法。
2.认识物质的结构决定物质的性质，性质的特点体现了结构的特点。
3.利用结构模型，研究物质的微观结构。
新知自主预习
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一、同素异形现象
1.同素异形现象和同素异形体
(1)同一种元素能够形成几种不同的单质，这种现象称为______________。
(2)同一种元素可形成不同单质，这些单质之间互称为这种元素的____________。
同素异形现象
同素异形体
2.常见的同素异形体
(1)碳的同素异形体
物质 金刚石 石墨 足球烯 (C60)
物理 性质 颜色 状态 无色透 明固体 灰黑色固体
硬度 熔点 坚硬、熔 点很高 质软、熔点高 硬度小、
熔点低
导电性 不导电 导电 不导电
微观 结构 每个碳原子与相邻的____个碳原子以共价键结合，形成__________结构 ______结构，层内碳原子间以________结合，排列成平面六边形平面网状结构，层间碳原子间存在______________ 由______个碳原子形成的封闭笼状分子，形似足球，称为“足球烯”
差异分析 碳原子的__________和__________不同 4
空间网状
层状
共价键
分子间作用力
60
成键方式
排列方式
(2)氧元素的同素异形体
单质 O2 O3
性质 无色无味气体 ______色气体，有鱼腥味，氧化性______
结构 分子中氧原子的______和氧原子的__________不同 相互转化 淡蓝
极强
个数
成键方式
(3)磷元素的同素异形体
单质 白磷 红磷
性质 ______固体，有剧毒。白磷在空气中能自燃，应保存在冷水中 ______色固体，在空气中能稳定存在，在加热或点燃时也能燃烧
结构 白磷分子和红磷分子中磷原子的个数和磷原子的成键方式______ 蜡状
红棕
不同
【微自测】
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)碳单质的同素异形体有金刚石、石墨和C60( )
(3)水、重水、超重水互为同素异形体( )
(4)12C、14C、C60互为同素异形体( )
×
√
×
×
二、同分异构现象 同分异构体
1.基本概念
(1)同分异构现象：化合物具有相同的________但具有__________的现象。
(2)同分异构体：________相同而结构______的化合物互称为同分异构体。
同分异构现象主要表现在有机化合物中。
分子式
不同结构
分子式
不同
2.几种常见的简单有机物的同分异构体
(1)正丁烷和异丁烷
名称 正丁烷 异丁烷 分子式 C4H10 分子 结 构 结构式 球棍模型 结论 分子结构不同 沸点 －0.5 ℃ －11.7 ℃
(2)乙醇和二甲醚
名称 乙醇 二甲醚
分子式 C2H6O 分子 结构 结构 式
结论 分子结构______ 性质 沸点 78 ℃ －23 ℃
物理性质______，化学性质______ 不同
不同
不同
【微自测】
2.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
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二、从微观和宏观相结合的视角分析同分异构现象
一、同素异形现象和同素异形体
一、同素异形现象和同素异形体
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碳，它的外形类似海绵，密度极小，并且有磁性。
1.纳米泡沫碳与金刚石之间是什么关系？
提示：纳米泡沫碳与金刚石是碳元素形成的不同单质，二者互为同素异形体。
2.同素异形体之间物理性质和化学性质是否相同？同素异形体之间的相互转化是化学变化还是物理变化？
提示：同素异形体物理性质不同，化学性质可能相似。同素异形体之间的转
化属于化学变化。
1.同素异形体的实质和微观组成
2.产生同素异形现象的原因
(1)同素异形体对象是指单质，不是指同位素和核素，也不是指化合物。
(2)互为同素异形体的不同单质是由同一种元素形成的，构成它们的原子的核电荷数相同，中子数可以相同，也可以不相同。
(1)组成分子的原子个数不同。如氧气(O2)和臭氧(O3)。
(2)晶体中原子的排列方式不同。如金刚石和石墨。
3.同素异形体的性质
(1)由于分子组成或晶体结构不同，同素异形体的性质存在区别，即物理性质差异很大。
(2)化学性质有些相似，有些相差很大，存在活泼性的差异。如金刚石硬度很大，不能导电，而石墨硬度较小，层与层之间能滑动，导电性能好；但两者化学性质相似(与O2反应、具有还原性等)。
1.闪电时空气中有臭氧生成。下列说法正确的是( )
A.O3和O2互为同位素
B.O2比O3稳定
C.等体积O3和O2含有相同质子数
D.O3与O2的相互转变是物理变化
解析 O2和O3互为同素异形体，A不正确；不知道温度、压强，不能确定O2、O3的物质的量，也就是不能确定质子数，C不正确；同素异形体之间的转化属于化学变化，D不正确。
B
2.下列叙述正确的是( )
A.由碳元素的单质组成的物质一定是纯净物
B.金刚石和石墨具有相似的化学性质
C.金刚石转化为石墨，有单质生成，该反应属于氧化还原反应
D.C60是新发现的一种碳的化合物
解析 碳元素的单质有多种，由碳元素的单质组成的物质可能是纯净物，也可能是混合物，A错误；金刚石和石墨组成元素相同，具有相似的化学性质，B正确；金刚石转化为石墨，元素价态不变，该反应属于非氧化还原反应，C错误；C60是单质，D错误。
B
3.科学家发现的C60是一种新的分子，它是空心的，具有类似足球的结构，被称为“分子足球”。最近日本科学家确认世界上还存在一种“分子足球”N60，它与C60的结构相似，而且在高温或机械撞击后，其中积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。对于N60，下列说法中正确的是( )
A.N60是化合物，不是单质
B.N60与14N都是氮的同位素
C.N60没有同素异形体
D.N60的发现开辟了能源世界的新天地，N60将会成为较好的火箭燃料
解析 N60是单质，同位素的研究对象是原子，N60与N2互为同素异形体。
D
二、从微观和宏观相结合的视角分析同分异构现象
1.四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。
2.同位素、同素异形体和同分异构体的比较
(1)同位素、同素异形体和同分异构体的比较
同位素 同素异形体 同分异构体
定义 具有相同质子数和不同的中子数的同一元素的不同原子互称同位素 由同种元素形成的不同单质叫做这种元素的同素异形体 分子式相同，但结构不同的化合物互称为同分异构体
研究对象 原子 单质 化合物
相同点 质子数相同，皆为原子 元素种类相同，皆为单质 分子式相同，皆为化合物
不同点 中子数不同，原子种类不同 原子个数不同，或原子结合方式不同 分子内原子的连接方式不同
实例 12C、13C、14C； 1H、2H、3H等 金刚石、石墨、C60；红磷、白磷；O2、O3等 正丁烷、异丁烷等
(2)联系
(1)在辨析同位素和同素异形体时，通常只根据二者研究范畴不同即可作出判断。
(2)同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以原子种类的数目远多于元素种类的数目。
(3)自然界中，元素的各种同位素的含量基本保持不变。元素的平均相对原子质量都有确定值。
(4)相对分子质量相同的两化合物不一定是同分异构体(如CO和C2H4不是同分异构体)。
4.科学家发现C60后，近年又合成了许多球形分子，如C50、C70、C120、C540等，
它们互称为( )
A.同一种物质 B.同分异构体
C.同素异形体 D.同位素
解析 C60与C50、C70、C120、C540均是由碳元素组成的不同单质，互为同素异形体。
C
5.下列说法不正确的是( )
A
6.下列各对物质中，属于同分异构体的是( )
D
解析 白磷和红磷两者属于同素异形体；干冰和CO2是同一种物质，只是状态不同；C项属于同一种物质；D项中两者的分子式均为C6H14，结构不同，属于同分异构体，符合题意。
1.关于金刚石、石墨、C60的下列说法中，不正确的是( )
A.它们都是由碳元素组成的单质
B.它们都是电的良导体
C.它们的原子排列方式各不相同
D.它们的化学性质几乎相同
解析 金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，它们都是碳元素的同素异形体；由于其结构中各原子的排列方式不同，而使其物理性质差异较大，如金刚石不导电，石墨能导电等。但它们的化学性质几乎完全相同，如都能在一定条件下与O2完全反应生成二氧化碳。
B
2.互为同分异构体的物质一定不可能具有( )
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，但其结构不同，化学性质不一定相似。
B
3.下列各组物质中，关系不正确的是( )
解析 H2和D2是由氢元素的不同同位素形成的氢气单质，既不是同位素也不是同素异形体。
A
4.观察下列几种物质的化学式或者结构简式。
其中：(1)互为同分异构体的是________(填序号，下同)；
(2)互为同位素的是________；
(3)互为同素异形体的是________；
(4)是同种物质的是________。
答案 (1)①和②、⑤和⑥ (2) 和
(3)⑨和⑩ (4)⑦和⑧
解析 (1)①和②、⑤和⑥，分子式分别相同，但结构不同，互为同分异构体。
(2) 和 的质子数相同，中子数不同，互为同位素。
(3)⑨和⑩是同种元素形成的不同单质，互为同素异形体。
(4)⑦和⑧是同一种物质。
1.下列各组中，互称为同素异形体的是( )
A.12C和14C B.水和冰
C.C(金刚石)和C60 D.CO和CO2
解析 12C和 14C互为同位素；水和冰是同一物质的不同状态；C(金刚石)和C60互称为同素异形体；CO和CO2是碳元素常见的两种氧化物。
C
2.氢元素有1H(氕)、 2H(氘)、 3H(氚)三种原子，下列说法正确的是( )
A.1H、 2H、 3H为同素异形体
B.1H、 2H、 3H互为同位素
C.1H、 2H、 3H的中子数相同
D.1H、 2H、 3H为同分异构体
解析 同位素的定义：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子。
B
D
4.下列说法中正确的是( )
A.SO2、SO3互为同分异构体
B.两种化合物的组成元素相同，且各元素的质量分数也相同，则二者一定是
同分异构体
C.相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体
D.组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，互为同
分异构体
D
解析 SO2和SO3分子式不同，A错误；若两种化合物的组成元素相同，各元素的质量分数也相同，则它们的最简式必定相同，最简式相同的化合物可能是同分异构体，也可能不是同分异构体，B错误；相对分子质量相同的物质是很多的，如无机物中的H2SO4和H3PO4，又如有机物中的C2H6O(乙醇)和CH2O2(甲酸)，这些物质都具有相同的相对分子质量，但由于它们的分子组成不同，所以它们不是同分异构体，C错误；当不同化合物组成元素的质量分数相同，相对分子质量也相同时，其分子式一定相同，因此这样的不同化合物互为同分异构体，D正确。
5.碳纳米管是由碳原子组成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成，具有许多异常
的力学、电学和化学性能。下列关于碳纳米管的说法不正确的是( )
A.碳纳米管属于一种有机合成纤维
B.碳纳米管与金刚石互为同素异形体
C.常温下，碳纳米管具有较好的稳定性
D.碳纳米管比表面积大，可用作新型储氢材料
A
解析 碳纳米管是由碳元素形成的单质，不是有机物，A项错误；B项，碳纳米管与金刚石都是碳元素形成的单质，互为同素异形体，正确；C项，碳纳米管由于是碳单质，常温下性质稳定，正确；D项，由于碳纳米管比表面积大，可吸附氢，所以可用作新型储氢材料，正确。
6.下列关于同分异构体的说法错误的是( )
A.具有相同相对分子质量和不同结构的化合物互称为同分异构体
B.互称为同分异构体的物质一定不是同种物质
C.同分异构体之间物理性质一定不同，化学性质不一定相同
D.同分异构体一定具有相同的相对分子质量
解析 N2与CO、C2H4具有相同的相对分子质量和不同的结构，但不是同分异构体，A错误。
A
7.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
③CH3CH2OH和CH3—O—CH3
A.①②③ B.②③ C.①③ D.①②
解析 ①中两种物质化学式不同，不属于同分异构体。②中和③中的物质分子式分别相同，故②中两种物质互为同分异构体，③中两种物质互为同分异构体。
B
B
解析 黑磷也是磷元素组成的单质，与白磷互为同素异形体，A错误；类比石墨的导电性知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。
9.硫可以形成分子式为S2、S4、S6、S8的单质，其中S8的分子结构如图所示。下
列有关说法正确的是( )
A.S2、S4、S6、S8互为同位素
B.S2的摩尔质量为32 g·mol－1
C.硫的单质在足量的空气中完全燃烧可生成SO3
D.1 mol S8单质中含有的S—S键个数为8NA
D
解析 S2、S4、S6、S8都是由硫元素形成的单质，互为同素异形体，A错误；S2的摩尔质量为64 g·mol－1，B错误；硫单质在空气中燃烧只能生成SO2，而不能生成SO3，C错误；由图可知，1个S8分子中含有8个S—S键，D正确。
A
解析 a和b具有相同的分子组成，但分子结构不同，a中的2个Cl原子处于相邻位置，而b中的2个Cl原子处于相对位置，所以a和b互为同分异构体。
11.(2021·江苏常州高一期中)下列物质中：
(1)互为同分异构体的有_________________________________________；
(2)互为同素异形体的有__________________________________________；
(3)属于同位素的有______________________________________________；
(4)属于同一种物质的有___________________________________________。
答案 (1)②⑤ (2)③⑧ (3)⑥⑦ (4)①④
12.硫通常是一种淡黄色晶体。有橙色、无色、红棕色三种颜色的硫蒸气，它们都是硫的单质，但每个分子中硫原子的个数不同，可用Sx表示。对三种蒸气测定结果是：
(1)橙色蒸气密度折算到标准状况后是11.43 g·L－1，则它的化学式是________。
(2)红棕色蒸气的质量是相同状况下同体积空气的6.62倍，则它的化学式是________。
(3)无色蒸气对氢气的相对密度是64，则它的化学式是________。此事实说明硫有________。
答案 (1)S8 (2)S6 (3)S4 多种同素异形体
解析 由题意知：(1)中硫蒸气的相对分子质量为M＝11.43×22.4≈256，其单质的分子式为S8。(2)中硫蒸气的相对分子质量为M＝29×6.62≈192，其单质的分子式为S6。(3)中硫蒸气的相对分子质量为M＝64×2＝128，其单质的分子式为S4。综上分析，可知硫元素有多种同素异形体。
13.从石墨中分离出来的石墨烯是已知最薄、最坚硬的物质，可制成电阻率最小的纳米材料，其结构如图所示。下列关于石墨烯的说法正确的是( )
A.具有良好的导电性
B.与C60互为同位素
C.与金刚石互为同位素
D.不能与氧气发生反应
A
解析 石墨可以导电，因此石墨烯具有良好的导电性，A正确；石墨烯是碳元素的单质，与C60互为同素异形体，B错误；石墨烯与金刚石互为同素异形体，C错误；石墨能被氧气氧化，因此石墨烯也能与氧气发生反应，D错误。
14.短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表的位置如表所示，其中X元
素的原子内层电子数是最外层电子数的一半，则下列说法不正确的是( )
A.钠与W可能形成Na2W2化合物
B.由Z与Y组成的化合物是共价化合物
C.W得电子能力比Q弱
D.X有多种同素异形体，而Y不存在同素异形体
D
X Y
Z W Q
解析 依题意可先确定X为碳(C)元素，再根据其他元素在周期表中的位置可确定Y、Z、W、Q分别为氧(O)、硅(Si)、硫(S)和氯(Cl)。Na与S可形成类似Na2O2的化合物Na2S2，A正确；SiO2是共价化合物， B正确；S的得电子能力比Cl弱，C正确；氧存在同素异形体O2和O3，D错误。
15.今有原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素。已知A、C、F三种原子的最外层共有11个电子，且这三种元素的最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应，且均能生成盐和水。D和E的电子层结构见下表：
元素 最外层电子数 次外层电子数
D x x＋4
E x＋1 x＋4
在一般情况下，B元素的单质不能与A、C、D、E元素的单质化合。请按要求填空：
(1)各元素的元素符号分别为A________，B__________，C__________，D__________， E__________，F__________。
(2)D的氢化物的化学式为________，E的氢化物的化学式为________，两者的稳定性：________>________。
(3)原子序数介于E和F之间的元素R能形成R2、R8等几种单质，这几种单质之间的关系是________。
答案 (1)Na Mg Al Si P Cl (2)SiH4 PH3 PH3 SiH4
(3)互为同素异形体
解析 由x＋4＝8可知x＝4，D、E分别为Si、P元素；由性质信息推测C的氢氧化物具有两性，C为Al元素，则A为Na元素。由“最外层共有11个电子”可知F为Cl元素。由“原子序数依次增大”可知B为Mg元素。
Thanks！
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