第三单元 从微观结构看物质的多样性
基础课时27 从微观结构看物质的多样性
学习 任务 1．了解同素异形现象、同分异构现象，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 2．了解晶体与非晶体的微观结构，能预测物质具有的一些性质，培养证据推理与模型认知的化学学科核心素养。
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____________。
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 ______透明固体 ______色固体 灰黑色固体
硬度熔点 坚硬、熔 点______ 质软、 熔点高 硬度小、 熔点低
导电性 ________ ______ 不导电
微观结构 空间网 状结构 平面网 状结构 封闭笼 状结构
差异分析 碳原子的__________和__________不同
(2)氧的同素异形体
物质 O2 O3
颜色 ______ ________
沸点 O2____O3(填“>”“<”或“＝”)
气味 无味 ______味
相互转化 3O22O3
差异分析 分子中氧原子______和氧原子的__________不同
(3)磷的同素异形体
物质 色态 毒性 稳定性 保存
白磷 白色蜡 状固体 有剧毒 易自燃 冷水中
红磷 红棕色 固体 无毒 加热或点 燃可燃烧 直接存放在 广口瓶中
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)H、D、T互为同素异形体。 ( )
(2)同素异形体的性质完全相同。 ( )
(3)互为同素异形体的物质一定是单质。 ( )
二、同分异构现象
1．同分异构现象和同分异构体
(1)化合物具有相同的________，但具有不同______的现象，称为同分异构现象。
(2)分子式相同而结构______的化合物互称为同分异构体。
(3)同分异构现象主要表现在有机化合物中。
2．实例
(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 ________________ ________________
结构 简式 CH3CH2CH2CH3
球棍 模型
结论 分子结构不同
沸点 －0.5 ℃ －11.7 ℃
差异 分析 原子的连接方式______，化学键的类型______，物质类别______
(2)乙醇和二甲醚
名称 乙醇 二甲醚
分子式 _______
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______
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)互为同分异构体的两种物质相对分子质量一定相同。 ( )
(2)C石墨和C金刚石互为同分异构体。 ( )
(3)NO2和N2O互为同分异构体。 ( )
三、晶体与非晶体
1．常见固态物质一般可分为晶体和非晶体。______有规则的几何外形和固定的熔点，如氯化钠、金刚石、干冰等。________没有固定的熔点，一般也不具备规则的几何外形。
微点拨：晶体规则的几何外形是其内部构成微粒有规则排列的结果。
2．常见的几类晶体
晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
晶体微粒 ____________ ______ ______ 金属阳离子、自由电子
形成晶体 的作用力 ________ ________ ________________________ 金属键
实例 氯化钠、 氢氧化钾 金刚石、 二氧化硅 冰、干冰 Na、Zn
二氧化碳、二氧化硅都是ⅣA族元素的氧化物，但二者的物理性质相差较大，你知道是什么原因吗？试比较二者熔点的高低。
区别同位素、同素异形体、同分异构体
素材1：国家科技奖获得者于敏被誉为“氢弹之父”。制造氢弹的原料是氘、氚。
素材2：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，它的外形类似海绵，密度极小，并且有磁性。
素材3：1828年，德国化学家弗里德里希·维勒首次使用无机物质氰酸铵(NH4CNO)与硫酸铵人工合成了尿素()。尿素的合成揭开了人工合成有机物的序幕。
1．素材1中提到的氘和氚与是什么关系？
2．纳米泡沫碳与金刚石之间是什么关系？
3．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？
4．氰酸铵和尿素是什么关系？
1．“三同”比较
定义 化学符号 结构 性质
同位素 质子数相同，中子数不同的原子 H、、H 电子层结构相同，原子结构不同 物理性质不同，化学性质相同
同素异形体 同一种元素组成的不同单质 O2、O3 单质的组成或结构不同 物理性质不同，化学性质不一定相同
同分异构体 分子式相同，结构不同的化合物 一般用结构式或结构简式表示 碳链异构、位置异构、官能团异构 物理性质不同，化学性质不一定相同
2．对同素异形体的理解
(1)组成元素：只含有一种元素。
(2)物质类别：互为同素异形体的只能是单质。
(3)性质关系：同素异形体之间的物理性质有差异，但化学性质相似。
(4)相互转化：同素异形体之间的转化属于化学变化，因为转化过程中有化学键的断裂与形成。
(5)同素异形体之间的转化既有单质参加，又有单质生成，但由于没有涉及化合价的变化，一般认为这种转化属于非氧化还原反应。
3．四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。
1．下列物质属于同素异形体的是( )
A．甲烷和乙烷
B．35Cl和37Cl
C．红磷和白磷
D．氢氧化钠和氢氧化钾
2．如图所示为乙醇(C2H5OH)和二甲醚(CH3OCH3)的球棍模型，下列说法错误的是( )
A．两者互为同分异构体
B．两者的化学键完全相同
C．两者的化学性质不同
D．两者的相对分子质量相同
晶体熔、沸点高低的判断
在很多星级酒店或海鲜城里面，我们都可以看到一些食物被端上桌时周围呈现烟雾缭绕的景象，仿佛仙境一般，其实那是干冰升华使周围温度骤降造成的现象。
1．干冰是哪种类型的晶体？上述现象说明它的哪种性质？
2．干冰气化时破坏了哪种作用力？与晶体类型有什么关系？
3．不同类型晶体熔化时破坏的作用力有何不同？
1．不同类型晶体的比较
一般情况下，不同类型晶体的熔、沸点：共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别较大，有些金属熔、沸点较低，例如碱金属；有些金属熔、沸点很高，例如金属钨的熔点高达3 000 ℃以上。
2．同类型晶体的比较
(1)离子晶体
一般地，离子晶体中阴、阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。例如，熔点：NaCl>KCl>RbCl>CsCl；NaF>NaCl>NaBr>NaI；MgO>Na2O>NaCl。
(2)共价晶体
一般地，对于结构相似的共价晶体，原子半径越小，共价键的键长越短，共价键越强，共价晶体的熔、沸点越高。例如，熔点：金刚石>SiC>晶体硅。
(3)分子晶体
一般地，对于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，晶体的熔、沸点越高。例如，沸点：F2
注意：若分子间能形成氢键，会使物质的熔、沸点反常的高，例如，沸点：HF>HI>HBr>HCl，H2O>H2Te>H2Se>H2S。HF分子间、H2O分子间均能形成氢键，故其沸点反常的高。
(4)金属晶体
一般地，对于主族元素形成的金属晶体，金属阳离子半径越小、离子所带电荷数越多，金属键越强，金属的熔、沸点越高。例如，熔点：Li>Na>K>Rb>Cs；Na注意：晶体的熔、沸点高低还可以通过常温常压下物质的状态进行判断。例如，在常温常压下，碘单质为固态，溴单质为液态，氯单质为气态，故沸点：I2>Br2>Cl2。
1．下列物质性质的变化规律与化学键强弱无关的是( )
A．F2、Cl2、Br2、I2的熔点逐渐升高
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C．金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅
D．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低
2．下列化合物按其晶体的熔点由高到低排列正确的是( )
A．SiO2 CsCl CBr4 CF4
B．SiO2 CsCl CF4 CBr4
C．CsCl SiO2 CBr4 CF4
D．SiO2 CF4 CBr4 CsCl
1．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
2．下列各组物质中，互为同分异构体的是( )
A．冰和水
B．氧气和臭氧
C．纯碱和烧碱
3．根据表中给出的几种物质的熔、沸点数据，判断下列说法错误的是( )
晶体 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 单质B
熔点/℃ 801 714 194 －68 2 300
沸点/℃ 1 465 1 412 181 57 2 500
A．SiCl4是分子晶体
B．单质B可能是共价晶体
C．AlCl3在加热时能升华
D．NaCl比MgCl2更易熔化
4．有几种晶体：A．水晶，B．冰醋酸，C．白磷，D．金刚石，E．晶体氩，F．干冰。
(1)属于分子晶体的是________，直接由原子构成的分子晶体是________。
(2)属于共价晶体的化合物是________。
(3)直接由原子构成的晶体是________。
(4)受热熔化时，化学键不发生变化的是____________，需克服共价键的是________。
1 / 9第三单元 从微观结构看物质的多样性
基础课时27 从微观结构看物质的多样性
学习 任务 1．了解同素异形现象、同分异构现象，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 2．了解晶体与非晶体的微观结构，能预测物质具有的一些性质，培养证据推理与模型认知的化学学科核心素养。
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，这种现象称为同素异形现象。
(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 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 空间网 状结构 平面网 状结构 封闭笼 状结构
差异分析 碳原子的成键方式和排列方式不同
(2)氧的同素异形体
物质 O2 O3
颜色 无色 淡蓝色
沸点 O2＜O3(填“>”“<”或“＝”)
气味 无味 鱼腥味
相互转化 3O22O3
差异分析 分子中氧原子个数和氧原子的成键方式不同
(3)磷的同素异形体
物质 色态 毒性 稳定性 保存
白磷 白色蜡 状固体 有剧毒 易自燃 冷水中
红磷 红棕色 固体 无毒 加热或点 燃可燃烧 直接存放在 广口瓶中
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)H、D、T互为同素异形体。 ( )
(2)同素异形体的性质完全相同。 ( )
(3)互为同素异形体的物质一定是单质。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)√
二、同分异构现象
1．同分异构现象和同分异构体
(1)化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，称为同分异构现象。
(2)分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。
(3)同分异构现象主要表现在有机化合物中。
2．实例
(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
结构 简式 CH3CH2CH2CH3
球棍 模型
结论 分子结构不同
沸点 －0.5 ℃ －11.7 ℃
差异 分析 原子的连接方式不同，化学键的类型相同，物质类别相同
(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 分子结构不同
性 质 沸点 78 ℃ －23 ℃
物理性质不同，化学性质不同
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)互为同分异构体的两种物质相对分子质量一定相同。 ( )
(2)C石墨和C金刚石互为同分异构体。 ( )
(3)NO2和N2O互为同分异构体。 ( )
[答案] (1)√ (2)× (3)×
三、晶体与非晶体
1．常见固态物质一般可分为晶体和非晶体。晶体有规则的几何外形和固定的熔点，如氯化钠、金刚石、干冰等。非晶体没有固定的熔点，一般也不具备规则的几何外形。
微点拨：晶体规则的几何外形是其内部构成微粒有规则排列的结果。
2．常见的几类晶体
晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
晶体微粒 阴、阳离子 原子 分子 金属阳离子、自由电子
形成晶体 的作用力 离子键 共价键 分子间作用力(或氢键) 金属键
实例 氯化钠、 氢氧化钾 金刚石、 二氧化硅 冰、干冰 Na、Zn
二氧化碳、二氧化硅都是ⅣA族元素的氧化物，但二者的物理性质相差较大，你知道是什么原因吗？试比较二者熔点的高低。
[提示] CO2属于分子晶体而SiO2属于共价晶体，故二者物理性质差别较大。SiO2的熔点高于CO2。
区别同位素、同素异形体、同分异构体
素材1：国家科技奖获得者于敏被誉为“氢弹之父”。制造氢弹的原料是氘、氚。
素材2：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，它的外形类似海绵，密度极小，并且有磁性。
素材3：1828年，德国化学家弗里德里希·维勒首次使用无机物质氰酸铵(NH4CNO)与硫酸铵人工合成了尿素()。尿素的合成揭开了人工合成有机物的序幕。
1．素材1中提到的氘和氚与是什么关系？
[提示] 它们都是氢元素的不同核素，互为同位素。
2．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。
3．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。
4．氰酸铵和尿素是什么关系？
[提示] 氰酸铵(NH4CNO)和尿素()分子式相同(都是CH4N2O)，结构不同，所以它们是同分异构体。
1．“三同”比较
定义 化学符号 结构 性质
同位素 质子数相同，中子数不同的原子 H、、H 电子层结构相同，原子结构不同 物理性质不同，化学性质相同
同素异形体 同一种元素组成的不同单质 O2、O3 单质的组成或结构不同 物理性质不同，化学性质不一定相同
同分异构体 分子式相同，结构不同的化合物 一般用结构式或结构简式表示 碳链异构、位置异构、官能团异构 物理性质不同，化学性质不一定相同
2．对同素异形体的理解
(1)组成元素：只含有一种元素。
(2)物质类别：互为同素异形体的只能是单质。
(3)性质关系：同素异形体之间的物理性质有差异，但化学性质相似。
(4)相互转化：同素异形体之间的转化属于化学变化，因为转化过程中有化学键的断裂与形成。
(5)同素异形体之间的转化既有单质参加，又有单质生成，但由于没有涉及化合价的变化，一般认为这种转化属于非氧化还原反应。
3．四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。
1．下列物质属于同素异形体的是( )
A．甲烷和乙烷
B．35Cl和37Cl
C．红磷和白磷
D．氢氧化钠和氢氧化钾
C [由同种元素形成的不同单质互为同素异形体。甲烷和乙烷属于化合物，A项错误；35Cl和37Cl是质子数相同、中子数不同的原子，它们互为同位素，B项错误；红磷和白磷是由磷元素形成的不同单质，它们互为同素异形体，C项正确；氢氧化钠和氢氧化钾均是化合物，是两种不同的碱，D项错误。]
2．如图所示为乙醇(C2H5OH)和二甲醚(CH3OCH3)的球棍模型，下列说法错误的是( )
A．两者互为同分异构体
B．两者的化学键完全相同
C．两者的化学性质不同
D．两者的相对分子质量相同
B [乙醇和二甲醚的分子式相同(均为C2H6O)，但两者的结构不同，故两者互为同分异构体，具有相同的相对分子质量，A、D项正确；从球棍模型可知，在乙醇分子中存在碳碳单键、碳氧单键、氢氧键、碳氢键，而二甲醚分子中只有碳氧单键与碳氢键，B项错误；由于两者的结构不同，且属于不同类物质，故两者的化学性质必然不同，C项正确。]
晶体熔、沸点高低的判断
在很多星级酒店或海鲜城里面，我们都可以看到一些食物被端上桌时周围呈现烟雾缭绕的景象，仿佛仙境一般，其实那是干冰升华使周围温度骤降造成的现象。
1．干冰是哪种类型的晶体？上述现象说明它的哪种性质？
[提示] 干冰属于分子晶体，上述现象说明它的熔、沸点很低。从固态变成气态时吸收大量热量，从而使周围温度降低，空气中水蒸气液化成雾。
2．干冰气化时破坏了哪种作用力？与晶体类型有什么关系？
[提示] 由于干冰是分子晶体，气化时破坏的是分子间作用力。
3．不同类型晶体熔化时破坏的作用力有何不同？
[提示] 熔化时，离子晶体的离子键被破坏，共价晶体中共价键被破坏，分子晶体中分子间作用力被破坏(有氢键的还会破坏氢键和分子间作用力)，金属晶体的金属键被破坏。
1．不同类型晶体的比较
一般情况下，不同类型晶体的熔、沸点：共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别较大，有些金属熔、沸点较低，例如碱金属；有些金属熔、沸点很高，例如金属钨的熔点高达3 000 ℃以上。
2．同类型晶体的比较
(1)离子晶体
一般地，离子晶体中阴、阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。例如，熔点：NaCl>KCl>RbCl>CsCl；NaF>NaCl>NaBr>NaI；MgO>Na2O>NaCl。
(2)共价晶体
一般地，对于结构相似的共价晶体，原子半径越小，共价键的键长越短，共价键越强，共价晶体的熔、沸点越高。例如，熔点：金刚石>SiC>晶体硅。
(3)分子晶体
一般地，对于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，晶体的熔、沸点越高。例如，沸点：F2注意：若分子间能形成氢键，会使物质的熔、沸点反常的高，例如，沸点：HF>HI>HBr>HCl，H2O>H2Te>H2Se>H2S。HF分子间、H2O分子间均能形成氢键，故其沸点反常的高。
(4)金属晶体
一般地，对于主族元素形成的金属晶体，金属阳离子半径越小、离子所带电荷数越多，金属键越强，金属的熔、沸点越高。例如，熔点：Li>Na>K>Rb>Cs；Na注意：晶体的熔、沸点高低还可以通过常温常压下物质的状态进行判断。例如，在常温常压下，碘单质为固态，溴单质为液态，氯单质为气态，故沸点：I2>Br2>Cl2。
1．下列物质性质的变化规律与化学键强弱无关的是( )
A．F2、Cl2、Br2、I2的熔点逐渐升高
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C．金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅
D．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低
A [F2、Cl2、Br2、I2形成的晶体为分子晶体，熔化时仅破坏分子间作用力，与化学键无关，A项符合题意。 ]
2．下列化合物按其晶体的熔点由高到低排列正确的是( )
A．SiO2 CsCl CBr4 CF4
B．SiO2 CsCl CF4 CBr4
C．CsCl SiO2 CBr4 CF4
D．SiO2 CF4 CBr4 CsCl
A [SiO2属于共价晶体，CsCl属于离子晶体，而CBr4和CF4属于分子晶体。一般情况下，不同类型晶体的熔、沸点：共价晶体>离子晶体>分子晶体。对于组成和结构相似的分子晶体，如CF4、CBr4，相对分子质量越大，物质的熔、沸点越高。由此可知，熔点：SiO2>CsCl>CBr4>CF4。]
1．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
[答案] C
2．下列各组物质中，互为同分异构体的是( )
A．冰和水
B．氧气和臭氧
C．纯碱和烧碱
D [冰和水都是H2O，属于同一种物质，A项错误；氧气和臭氧是由同种元素形成的不同单质，二者互为同素异形体，B项错误；纯碱为Na2CO3，烧碱为NaOH，前者是盐，后者是碱，二者化学式不同，C项错误；的分子式均为C5H12，但是结构不同，二者互为同分异构体，D项正确。]
3．根据表中给出的几种物质的熔、沸点数据，判断下列说法错误的是( )
晶体 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 单质B
熔点/℃ 801 714 194 －68 2 300
沸点/℃ 1 465 1 412 181 57 2 500
A．SiCl4是分子晶体
B．单质B可能是共价晶体
C．AlCl3在加热时能升华
D．NaCl比MgCl2更易熔化
D [晶体的性质与其晶体类型相关。SiCl4的熔、沸点较低，所以属于分子晶体，A项正确；单质B的熔、沸点较高，可能属于共价晶体，B项正确；AlCl3的熔点高于沸点，所以加热时直接从固态变成气态，即易升华，C项正确；NaCl的熔点高于MgCl2的，所以MgCl2比NaCl更易熔化，D项错误。]
4．有几种晶体：A．水晶，B．冰醋酸，C．白磷，D．金刚石，E．晶体氩，F．干冰。
(1)属于分子晶体的是________，直接由原子构成的分子晶体是________。
(2)属于共价晶体的化合物是________。
(3)直接由原子构成的晶体是________。
(4)受热熔化时，化学键不发生变化的是____________，需克服共价键的是________。
[解析] 分子晶体由分子构成的有B、C、E、F。晶体氩是单原子分子；共价晶体和单原子分子晶体都由原子直接构成，共价晶体有A、D，但化合物只有A；分子晶体熔化时，一般不破坏化学键；共价晶体熔化时，破坏化学键。
[答案] (1)B、C、E、F E (2)A (3)A、D、E (4)B、C、F A、D
基础课时固基练(27) 从微观结构看物质的多样性
(选择题每小题3分，本试卷共55分)
1．随着科学技术的不断进步，研究物质的手段和途径越来越多、H3、O4、C60等已被发现。下列有关说法中正确的是( )
A．中含有36个电子
B．O2与O4互为同位素
C．C60的摩尔质量为720
D．H2与H3互为同素异形体
D 含有34个电子，A项错误；同位素的研究对象是原子，而O2与O4均为单质，不是同位素，二者互为同素异形体，B项错误；摩尔质量的单位是 g·mol-1，C项错误；由同种元素形成的不同单质互为同素异形体，D项正确。]
2．某实验室对液氢样本施加约4.95×1011 Pa压力，成功制造出了金属氢，这是一种以氢离子和自由电子为基本单位的晶体。下列关于金属氢的推测错误的是( )
A．可能具有很好的导电性
B．与氢气互为同素异形体
C．制造金属氢的过程属于化学变化
D．摩尔质量与氢气相同
D [金属氢是一种以氢离子和自由电子为基本单位的晶体，存在自由移动的电子，能导电，故A正确；金属氢是由氢元素组成的单质，与氢气互为同素异形体，故B正确；制造金属氢的过程中，有新物质生成，属于化学变化，故C正确；金属氢是由氢原子构成的单质，是与氢气不同的单质，故其摩尔质量不同，故D错误。]
3．下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是( )
A．SO2和SiO2 B．CO2和H2O
C．SiC和HCl D．CCl4和KCl
B [A项中SO2和SiO2的化学键相同，都是极性共价键，但晶体类型不同，SO2晶体属于分子晶体，SiO2晶体属于共价晶体；B项中CO2和H2O的化学键都是极性共价键，且都属于分子晶体；C项中SiC和HCl的化学键相同，都为极性共价键，但晶体类型不同，SiC晶体属于共价晶体，HCl晶体属于分子晶体；D项中CCl4和KCl的化学键类型不同，CCl4为极性共价键，KCl为离子键，且晶体类型也不同，CCl4晶体属于分子晶体，KCl晶体属于离子晶体。]
4．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
B [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，化学性质可能相似。]
5．下列各对物质中，属于同分异构体的是( )
A．白磷和红磷
B．干冰和CO2
D [A项白磷和红磷两者属于同素异形体，不符合题意；B项干冰和CO2是同一种物质，只是状态不同，不符合题意；C项属于同一种物质，不符合题意；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。]
6．氧气在放电或紫外线照射下能转化为臭氧(O3)。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的相互转化是物理变化
B [O2和O3互为同素异形体，A不正确；温度、压强不确定，不能确定O2、O3的物质的量，不能确定其质子数，C不正确；同素异形体之间的转化属于化学变化，D不正确。]
7．(6分)请参考下表中有关数据，完成下列问题：
MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3
熔点/℃ 2 852 2 072 714 190(2.5× 107 Pa)
沸点/℃ 3 600 2 980 1 412 182.7
(1)工业上常用电解熔融MgCl2的方法制金属镁，用电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。不用电解熔融MgO的方法生产镁的原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________；
不用电解熔融AlCl3的方法生产铝的原因是_______________________________。(4分)
(2)设计一个方案证明MgCl2和AlCl3的晶体类型。实验方法是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。(2分)
[解析] (1)由表中数据可知，MgO的熔点远高于MgCl2，电解熔融MgO需要更高的温度，会消耗更多的电能，既增加成本，又不便于操作。观察表中数据可知，AlCl3的熔点较低，且沸点比熔点低，易升华，属于分子晶体，熔融状态不能导电，不能被电解，故不用电解熔融AlCl3的方法生产铝。
(2)离子晶体在熔融状态能导电，而分子晶体在熔融状态不能导电，利用此特点可区分离子晶体和分子晶体。实验方法为将两种晶体加热至熔融状态，MgCl2能导电，AlCl3不能导电，证明MgCl2为离子晶体，AlCl3为分子晶体。
[答案] (1)MgO的熔点远高于MgCl2，电解熔融MgO需要更高的温度，既增加成本，又不便于操作 AlCl3属于分子晶体，熔融状态不能导电，不能被电解
(2)将两种晶体加热至熔融状态，MgCl2能导电，AlCl3不能导电，证明MgCl2为离子晶体，AlCl3为分子晶体
8．(8分)原子序数依次增大的短周期元素a、b、c、d和e中，a的最外层电子数为其周期数的 2倍；b的－2价离子比d的－2 价离子少 8个电子，c的＋1价离子比e的－1价离子少8个电子。
回答下列问题：
(1)元素a为________，c为________(填化学式，下同)。(2分)
(2)由这些元素形成的双原子分子有______________________________。(2分)
(3)这些元素的单质或由它们形成的AB型化合物中，其晶体类型属于共价晶体的是____________，属于离子晶体的是________，属于金属晶体的是________，属于分子晶体的是________(每空均填一种)。(4分)
[答案] (1)C Na
(2)CO、O2、Cl2
(3)金刚石 NaCl Na S(或CO、O2、Cl2)
9．下列各组物质中，3种物质的晶体类型都不相同的是( )
A．KCl、H2SO4、P4 B．CO2、Na3PO4、Mg
C．NH4F、C60、干冰 D．Si、SiO2、K2CO3
B [A项中的H2SO4和P4都是分子晶体，KCl是离子晶体；B项中CO2、Na3PO4、Mg分别属于分子晶体、离子晶体、金属晶体；C项中C60和干冰均为分子晶体，NH4F是离子晶体；D项中的Si和SiO2都是共价晶体，K2CO3是离子晶体。]
10．石墨烯是从石墨材料中剥离出来的，其剥离原理其实并不复杂，就像我们将写错的字用胶条从纸上粘下来一样。石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。科学家甚至预言“石墨烯将彻底改变21世纪”。下列关于石墨烯的说法错误的是( )
A．从石墨中剥离出石墨烯属于化学变化
B．石墨烯由碳原子构成
C．石墨烯与石墨互为同位素
D．石墨的导电性比银的强
C [石墨与石墨烯是不同种物质，因此从石墨中剥离出石墨烯属于化学变化，故A项正确；石墨烯是由碳原子构成的，故B项正确；石墨烯与石墨都是碳单质，二者互为同素异形体，故C项错误；由题中信息可知，石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，因此石墨烯的导电性比银的强，故D项正确。]
11．(7分)(素养题)U、V、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的六种常见元素。Y的单质在W2中燃烧的产物可使品红溶液褪色。Z和W元素形成的化合物Z3W4是具有磁性的黑色固体，U的单质在W2中燃烧可生成UW和UW2两种气体。X的单质是一种金属，该金属在UW2中剧烈燃烧生成黑、白两种固体。
请回答下列问题：
(1)V的单质分子的结构式为________；Z元素在元素周期表中的位置是____________。(2分)
(2)U元素形成的同素异形体的晶体类型可能是________(填序号)。(1分)
①共价晶体 ②离子晶体
③分子晶体 ④金属晶体
(3)U、V、W形成的10电子氢化物中，沸点较低的是________(填化学式)。(1分)
(4)YW2气体通入BaCl2和HNO3的混合溶液，生成白色沉淀和无色气体VW，有关反应的离子方程式为______________________________________________
_____________________________________________________________________，
由此可知VW和YW2还原性较强的是____________(填化学式)。(3分)
[解析] 结合元素周期表进行推断。由“Y的单质在W2中燃烧的产物可使品红溶液褪色”可知，Y为S，W为O；由Z3W4是具有磁性的黑色固体可知，Z为Fe；U的原子序数最小，可与W形成UW和UW2两种气体，可推知，U为C，则V为N；X的单质是一种金属，在UW2中剧烈燃烧生成黑、白两种固体，再由原子序数的顺序可知X为Mg。(1)V的单质为氮气，其结构式为N≡N；Z为Fe，位于第四周期Ⅷ族。(2)U为C，由碳形成的同素异形体中金刚石为共价晶体，C60为分子晶体，故应选①③。(3)U、V、W形成的10电子氢化物分别为CH4、NH3、H2O，因NH3和H2O分子间存在氢键，因此沸点较低的是CH4。＋3Ba2+＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋，NO和SO2相比，还原性较强的是SO2。
[答案] (1)N≡N 第四周期Ⅷ族 (2)①③ (3)CH4 ＋3Ba2+＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋ SO2
12．(10分)如图所示是部分短周期主族元素单质熔点的变化图，根据此图回答下列问题：
(1)③号元素在元素周期表中的位置是____________，该元素的一种同素异形体能导电，该同素异形体的名称是________。(2分)
(2)⑤⑥两种元素的最高价氧化物对应的水化物之间相互反应的离子方程式为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。(2分)
(3)⑦号元素的原子结构示意图为______________________________________。
(2分)
(4)②④两种元素形成的化合物晶体有两种结构，其中一种结构与金刚石相似，具有该结构的晶体属于____________晶体，若使其熔化，需破坏的是______________。(2分)
(5)写出⑤和⑧形成的常见化合物的电子式_______________________。(2分)
[答案] (1)第二周期ⅣA族 石墨
(2)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
(3) (4)共价 共价键
(5)
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