第三单元 从微观结构看物质的多样性
第1课时 同素异形现象与同分异构现象
1．O2与O3 在一定条件下可以相互转化，这一变化属于( )
A．物理变化 B．化学变化
C．氧化还原反应 D．以上都不是
答案 B
2．下列各组物质中，不互为同素异形体的是( )
A．金刚石和C60 B．红磷和P4
C．O2和O3 D．干冰与冰
答案 D
3．下列四组物质中互为同素异形体的是( )
A．纯碱与小苏打
B．12CO和14CO
C．CH3CHO与
D．金刚石和富勒烯(C60)
答案 D
解析 A项，纯碱是Na2CO3，小苏打是NaHCO3，两者不是同素异形体，错误；B项，12CO和14CO是化合物，不是单质，故不互为同素异形体，错误；C项，CH3CHO与的分子式相同而结构不同，互为同分异构体，错误；D项，金刚石与富勒烯是由碳元素形成的两种不同单质，互为同素异形体，正确。
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
答案 B
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结构不同，但其化学性质可能相似。
5．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________。
①二氧化碳 ② ③金刚石 ④干冰
⑤氢溴酸 ⑥溴水 ⑦液溴 ⑧
⑨12C ⑩石墨 ?14C ?
答案 ⑧、?与② ③和⑩ ⑨和? ①和④、⑧和?
解析 烷烃中每个碳原子都形成空间的四面体结构。⑧?分别与②互为同分异构体；③和⑩互为同素异形体；⑨和?属于同位素；①和④、⑧和?分别属于同一种物质。
[基础过关]
题组一 同素异形体
1．一瓶气体经化验分析只含有一种元素，则该气体是( )
A．一种单质
B．一种化合物
C．化合物和单质的混合物
D．既可能是一种单质，又可能是几种单质的混合物
答案 D
解析 该气体可能是一种单质，也可能是这种元素组成的几种单质的混合物，不能确定为纯净物或混合物。
2．据报道，碳纳米管是碳原子形成的大分子，其导电性是铜的1万倍；N5可用作烈性炸药。下列说法不正确的是( )
A．金刚石与碳纳米管互为同素异形体
B．N5与N2互为同素异形体
C．14C的质子数为14
D．C原子半径比N原子半径大
答案 C
解析 同素异形体是同种元素形成的不同单质。金刚石和碳纳米管、N5和N2都是互为同素异形体；14C的质子数为6；C原子半径大于N原子半径。
3．下列各组物质中，属于同素异形体的是( )
A．S2、S4 B．碘晶体、碘蒸气
C．H、D D.O2、O2
答案 A
解析 S2和S4是硫元素形成的不同单质，互为同素异形体，A项属于同素异形体；碘蒸气和碘晶体是碘的不同状态，属于同一物质，B项不属于同素异形体；H和D是氢元素的两个同位素，C不正确；D是同一种物质，结构和性质是相同的，D项不属于同素异形体。
题组二 同分异构体
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，则二者一定互为同分异构体
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、相对分子质量也相同的不同化合物互为同分异构体
答案 D
解析 SO2和SO3分子式不同，A项错误；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项错误；相对分子质量相同的物质有很多，如无机物中的H2SO4和H3PO4，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，但由于它们的分子式不同，所以它们不是同分异构体，C项错误；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项正确。
5．下列各组物质中属于同分异构体的是( )
A. N和7
B．白磷和红磷
答案 D
解析 A项，7N和7N互为同位素；B项，白磷和红磷互为同素异形体；C项是同一种物质。
6．下列关于同分异构体的描述正确的是( )
A．无机物之间不存在同分异构现象
B．有机物与无机物之间可以存在同分异构现象
C．同分异构体的性质相同
D．16O和18O互为同分异构体
答案 B
解析 无机物和无机物、无机物和有机物之间也可能存在同分异构现象，故A不正确，B正确；同分异构体的性质不同，16O和18O互为同位素，C、D不正确。
题组三 同素异形体、同分异构体的比较
7．下列每组中的物质互为同素异形体的是( )
A．金刚石与石墨 B．CH4与CH3CH3
C．乙醇与二甲醚 D．12C与14C
答案 A
解析 CH4与CH3CH3分子式不相同，两种不同的化合物不互为同素异形体；乙醇与二甲醚互为同分异构体；12C与14C互为同位素。
8．下列说法正确的是( )
A．互为同素异形体的物质的性质完全相同
B．互为同素异形体的物质之间不可能相互转化
C．氧气和臭氧之间的转化是物理变化
D．分子式为C2H6O的物质有两种同分异构体
答案 D
解析 互为同素异形体的物质物理性质不同，化学性质相似，A项错误；互为同素异形体的物质之间可以通过化学反应相互转化，B项错误；O2和O3之间的转化是化学变化，C项错误。
9．下列说法中，正确的是( )
A．液溴、溴蒸气是同素异形体
B．同素异形体是同种元素的不同单质
C．SO2、SO3互为同分异构体
D．同分异构体的分子组成相同，分子结构不同
答案 B
解析 同素异形体是同种元素形成的性质不同的单质，可知A错，B对；同分异构体是分子式相同但结构不同的化合物，不是分子组成相同，C、D错误。
10．氰酸铵(NH4CNO)与尿素[CO(NH2)2]( )
A．都是共价化合物 B．都是离子化合物
C．互为同分异构体 D．互为同素异形体
答案 C
解析 氰酸铵是离子化合物，尿素是共价化合物，它们的分子式相同，结构不同，是同分异构体的关系，因此C正确。
[能力提升]
11．有下列几组物质：
①C与C ②石墨与富勒烯 ③硝基丙烷(CH3CH2CH2NO2)与丙氨酸() ④CH3CH2CH2CH3和 ⑤天然气的主要成分与沼气的主要成分 ⑥HF与HCl。对各组物质的性质异同点进行分析，请用数字序号回答问题：
(1)互为同素异形体的是______________________；
(2)互为同分异构体的是______________________；
(3)互为同位素的是______________________；
(4)属于同一化合物的是______________________。
答案 (1)② (2)③④ (3)① (4)⑤
解析 6C与6C的质子数相同，而中子数不同，是碳元素的两种核素，互称为同位素；石墨与富勒烯都是由碳元素形成的不同单质，都属于碳元素的同素异形体；硝基丙烷与丙氨酸的分子式都为C3H7NO2，CH3CH2CH2CH3和的分子式都为C4H10，但是结构不同，所以都互为同分异构体；天然气与沼气的主要成分都是CH4，属于同一种物质；HF和HCl属于不同的分子。
12．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)写出下列各元素的元素符号：
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“A、C、F三种原子最外层共有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。
13．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 11.34 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＝11.34×22.4≈254，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。
第三单元 从微观结构看物质的多样性
第1课时 同素异形现象与同分异构现象
[学习目标定位] 1.以碳元素的几种单质为例，认识同素异形现象。2.以正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚为例，认识有机物的同分异构现象。3.以同素异形现象和同分异构现象为例，认识物质的多样性与微观结构的关系，学会同素异形体、同分异构体的判断方法。
一、同素异形现象
1．碳元素能形成多种单质。根据教材内容和你熟悉的知识，填写下表空格：
单质
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
差异分析
碳原子的成键方式和排列方式不同
2．氧元素能形成O2和O3两种单质。填写下表：
单质
氧气(O2)
臭氧(O3)
物理性质
无色无味气体
有鱼腥味，淡蓝色气体
化学性质
有强氧化性
氧化性比氧气更强
转化
O2在放电时转化成O3，O3在催化剂存在时又可分解为O2
差异分析
分子中氧原子个数和氧原子的成键方式不同
3.由以上分析可知：
(1)同一种元素形成几种不同单质的现象叫做同素异形现象。
(2)同一元素可形成不同单质，这些单质互称为这种元素的同素异形体。
(3)同一元素的不同单质化学性质相似，物理性质差异很大，这是因为不同单质中，原子排列情况不同的缘故。
同素异形体的理解
(1)互为同素异形体的物质是由同一种元素形成的结构不同、性质不同的单质。
(2)同素异形体之间在一定条件下可以相互转化，其转化属于化学变化。
1．下列各组物质中，属于同素异形体的是( )
A．16O和18O B．红磷、白磷
C．二氧化硫、三氧化硫 D．二氧化碳、干冰
答案 B
解析 16O和18O是质子数相同、中子数不同的两种氧原子，互为同位素；白磷和红磷是磷的两种不同单质，互为同素异形体；二氧化硫和三氧化硫都是化合物，并非单质，不是同素异形体；二氧化碳和干冰是同种物质，不可互称为同素异形体。
2．下列关于碳元素的同素异形体的叙述正确的是( )
A．碳元素形成的各种单质称为碳元素的同素异形体
B．碳元素的同素异形体结构虽然不同，但性质差别不大
C．碳元素的同素异形体性质不同，其用途相同
D．碳元素的同素异形体只有金刚石、石墨和C60
答案 A
解析 碳元素形成的不同单质原子间的排列方式不同，物理性质差别较大，化学性质相似，用途不同，如金刚石和石墨；金刚石、石墨和C60只是三种主要的碳单质。
二、同分异构现象
1．根据正丁烷和异丁烷的结构式，填写下表空格：
物质
正丁烷
异丁烷
结构式
结构简式
CH3—CH2—CH2—CH3
分子式
C4H10
C4H10
沸点
－0.5 ℃
－11.7 ℃
差异分析
原子的连接方式不同，化学键类型相同，物质类别相同
2．由以上分析可知：
(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物中。
同分异构体的理解
(1)两化合物互为同分异构体的必备条件有两点：①两者的分子式应相同；②两者的结构应不同。
(2)两化合物互为同分异构体，则两化合物的相对分子质量及各元素的组成(含量)必然相同。
(3)相对分子质量相同的两化合物不一定互为同分异构体(如CO和C2H4不互为同分异构体)。
3．关于同分异构体的叙述正确的是( )
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
答案 B
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，而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。
4．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
④H2O和H2O
A．①②③ B．②③ C．①③④ D．②③④
答案 B
解析 分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。①中两种物质的分子式不同。②③组中，两者的分子式相同，但结构不同，故两者互为同分异构体。④中水分子的结构相同，不互为同分异构体。
1．O2与O3 在一定条件下可以相互转化，这一变化属于( )
A．物理变化 B．化学变化
C．氧化还原反应 D．以上都不是
答案 B
2．下列各组物质中，不互为同素异形体的是( )
A．金刚石和C60 B．红磷和P4
C．O2和O3 D．干冰与冰
答案 D
3．下列四组物质中互为同素异形体的是( )
A．纯碱与小苏打
B．12CO和14CO
C．CH3CHO与
D．金刚石和富勒烯(C60)
答案 D
解析 A项，纯碱是Na2CO3，小苏打是NaHCO3，两者不是同素异形体，错误；B项，12CO和14CO是化合物，不是单质，故不互为同素异形体，错误；C项，CH3CHO与的分子式相同而结构不同，互为同分异构体，错误；D项，金刚石与富勒烯是由碳元素形成的两种不同单质，互为同素异形体，正确。
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
答案 B
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结构不同，但其化学性质可能相似。
5．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________。
①二氧化碳 ② ③金刚石 ④干冰
⑤氢溴酸 ⑥溴水 ⑦液溴 ⑧
⑨12C ⑩石墨 ?14C ?
答案 ⑧、?与② ③和⑩ ⑨和? ①和④、⑧和?
解析 烷烃中每个碳原子都形成空间的四面体结构。⑧?分别与②互为同分异构体；③和⑩互为同素异形体；⑨和?属于同位素；①和④、⑧和?分别属于同一种物质。
[基础过关]
题组一 同素异形体
1．一瓶气体经化验分析只含有一种元素，则该气体是( )
A．一种单质
B．一种化合物
C．化合物和单质的混合物
D．既可能是一种单质，又可能是几种单质的混合物
答案 D
解析 该气体可能是一种单质，也可能是这种元素组成的几种单质的混合物，不能确定为纯净物或混合物。
2．据报道，碳纳米管是碳原子形成的大分子，其导电性是铜的1万倍；N5可用作烈性炸药。下列说法不正确的是( )
A．金刚石与碳纳米管互为同素异形体
B．N5与N2互为同素异形体
C．14C的质子数为14
D．C原子半径比N原子半径大
答案 C
解析 同素异形体是同种元素形成的不同单质。金刚石和碳纳米管、N5和N2都是互为同素异形体；14C的质子数为6；C原子半径大于N原子半径。
3．下列各组物质中，属于同素异形体的是( )
A．S2、S4 B．碘晶体、碘蒸气
C．H、D D.O2、O2
答案 A
解析 S2和S4是硫元素形成的不同单质，互为同素异形体，A项属于同素异形体；碘蒸气和碘晶体是碘的不同状态，属于同一物质，B项不属于同素异形体；H和D是氢元素的两个同位素，C不正确；D是同一种物质，结构和性质是相同的，D项不属于同素异形体。
题组二 同分异构体
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，则二者一定互为同分异构体
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、相对分子质量也相同的不同化合物互为同分异构体
答案 D
解析 SO2和SO3分子式不同，A项错误；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项错误；相对分子质量相同的物质有很多，如无机物中的H2SO4和H3PO4，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，但由于它们的分子式不同，所以它们不是同分异构体，C项错误；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项正确。
5．下列各组物质中属于同分异构体的是( )
A. N和7
B．白磷和红磷
答案 D
解析 A项，7N和7N互为同位素；B项，白磷和红磷互为同素异形体；C项是同一种物质。
6．下列关于同分异构体的描述正确的是( )
A．无机物之间不存在同分异构现象
B．有机物与无机物之间可以存在同分异构现象
C．同分异构体的性质相同
D．16O和18O互为同分异构体
答案 B
解析 无机物和无机物、无机物和有机物之间也可能存在同分异构现象，故A不正确，B正确；同分异构体的性质不同，16O和18O互为同位素，C、D不正确。
题组三 同素异形体、同分异构体的比较
7．下列每组中的物质互为同素异形体的是( )
A．金刚石与石墨 B．CH4与CH3CH3
C．乙醇与二甲醚 D．12C与14C
答案 A
解析 CH4与CH3CH3分子式不相同，两种不同的化合物不互为同素异形体；乙醇与二甲醚互为同分异构体；12C与14C互为同位素。
8．下列说法正确的是( )
A．互为同素异形体的物质的性质完全相同
B．互为同素异形体的物质之间不可能相互转化
C．氧气和臭氧之间的转化是物理变化
D．分子式为C2H6O的物质有两种同分异构体
答案 D
解析 互为同素异形体的物质物理性质不同，化学性质相似，A项错误；互为同素异形体的物质之间可以通过化学反应相互转化，B项错误；O2和O3之间的转化是化学变化，C项错误。
9．下列说法中，正确的是( )
A．液溴、溴蒸气是同素异形体
B．同素异形体是同种元素的不同单质
C．SO2、SO3互为同分异构体
D．同分异构体的分子组成相同，分子结构不同
答案 B
解析 同素异形体是同种元素形成的性质不同的单质，可知A错，B对；同分异构体是分子式相同但结构不同的化合物，不是分子组成相同，C、D错误。
10．氰酸铵(NH4CNO)与尿素[CO(NH2)2]( )
A．都是共价化合物 B．都是离子化合物
C．互为同分异构体 D．互为同素异形体
答案 C
解析 氰酸铵是离子化合物，尿素是共价化合物，它们的分子式相同，结构不同，是同分异构体的关系，因此C正确。
[能力提升]
11．有下列几组物质：
①C与C ②石墨与富勒烯 ③硝基丙烷(CH3CH2CH2NO2)与丙氨酸() ④CH3CH2CH2CH3和 ⑤天然气的主要成分与沼气的主要成分 ⑥HF与HCl。对各组物质的性质异同点进行分析，请用数字序号回答问题：
(1)互为同素异形体的是______________________；
(2)互为同分异构体的是______________________；
(3)互为同位素的是______________________；
(4)属于同一化合物的是______________________。
答案 (1)② (2)③④ (3)① (4)⑤
解析 6C与6C的质子数相同，而中子数不同，是碳元素的两种核素，互称为同位素；石墨与富勒烯都是由碳元素形成的不同单质，都属于碳元素的同素异形体；硝基丙烷与丙氨酸的分子式都为C3H7NO2，CH3CH2CH2CH3和的分子式都为C4H10，但是结构不同，所以都互为同分异构体；天然气与沼气的主要成分都是CH4，属于同一种物质；HF和HCl属于不同的分子。
12．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)写出下列各元素的元素符号：
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“A、C、F三种原子最外层共有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。
13．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 11.34 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＝11.34×22.4≈254，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。
课件27张PPT。第1课时 同素异形现象与同分异构现象专题1 第三单元 从微观结构看物质的多样性内容索引新知导学 —— 新知探究 点点落实达标检测 —— 当堂检测 巩固反馈新知导学1.碳元素能形成多种单质。根据教材内容和你熟悉的知识，填写下表空格：一、同素异形现象碳原子的成键方式和排列方式不同2.氧元素能形成O2和O3两种单质。填写下表：无色无味气体有鱼腥味，淡蓝色气体有强氧化性氧化性比氧气更强O2在放电时转化成O3，O3在催化剂存在时又可分解为O2分子中氧原子个数和氧原子的成键方式不同3.由以上分析可知：
(1)同一种元素形成几种不同单质的现象叫做 。
(2)同一元素可形成不同单质，这些单质互称为这种元素的 。
(3)同一元素的不同单质化学性质 ，物理性质 ，这是因为不同单质中， 不同的缘故。同素异形现象同素异形体相似差异很大原子排列情况同素异形体的理解
(1)互为同素异形体的物质是由 元素形成的 不同、 不同的 。
(2)同素异形体之间在一定条件下可以相互转化，其转化属于 变化。同一种结构性质单质化学1.下列各组物质中，属于同素异形体的是
A.16O和18O B.红磷、白磷
C.二氧化硫、三氧化硫 D.二氧化碳、干冰√答案解析解析 16O和18O是质子数相同、中子数不同的两种氧原子，互为同位素；白磷和红磷是磷的两种不同单质，互为同素异形体；二氧化硫和三氧化硫都是化合物，并非单质，不是同素异形体；二氧化碳和干冰是同种物质，不可互称为同素异形体。2.下列关于碳元素的同素异形体的叙述正确的是
A.碳元素形成的各种单质称为碳元素的同素异形体
B.碳元素的同素异形体结构虽然不同，但性质差别不大
C.碳元素的同素异形体性质不同，其用途相同
D.碳元素的同素异形体只有金刚石、石墨和C60√答案解析解析 碳元素形成的不同单质原子间的排列方式不同，物理性质差别较大，化学性质相似，用途不同，如金刚石和石墨；金刚石、石墨和C60只是三种主要的碳单质。1.根据正丁烷和异丁烷的结构式，填写下表空格：二、同分异构现象2.由以上分析可知：
(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) 相同而 不同的 互称为同分异构体。
(3)同分异构现象主要表现在 中。C4H10C4H10原子的连接方式不同，化学键类型相同，物质类别相同分子式分子式结构结构化合物有机物同分异构体的理解
(1)两化合物互为同分异构体的必备条件有两点：①两者的分子式应相同；②两者的结构应不同。
(2)两化合物互为同分异构体，则两化合物的相对分子质量及各元素的组成(含量)必然相同。
(3)相对分子质量相同的两化合物不一定互为同分异构体(如CO和C2H4不互为同分异构体)。3.关于同分异构体的叙述正确的是
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√答案解析解析 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，而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。解析 分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。①中两种物质的分子式不同。
②③组中，两者的分子式相同，但结构不同，故两者互为同分异构体。
④中水分子的结构相同，不互为同分异构体。4.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.①③④ D.②③④答案解析√达标检测1.O2与O3 在一定条件下可以相互转化，这一变化属于
A.物理变化 B.化学变化
C.氧化还原反应 D.以上都不是12345√答案2.下列各组物质中，不互为同素异形体的是
A.金刚石和C60 B.红磷和P4
C.O2和O3 D.干冰与冰√12345答案3.下列说法不正确的是
A. 是一种核素
B.红磷和白磷互为同素异形体
C.CH3COOCH2CH3和CH3CH2COOCH3是不同物质
D.CH3CH2OH可看成是由—C2H5和—OH两种基团组成12345答案解析√12345解析 本题考查同位素、同素异形体、同分异构体的概念。 属于同一种元素，但为不同的核素，A项错误；
红磷和白磷均为磷的单质，互为同素异形体，B项正确；
CH3COOCH2CH3和CH3CH2COOCH3的分子式相同，但结构不同，是不同种物质，两者互为同分异构体，C项正确；
CH3CH2OH可以看成是由—C2H5和—OH两种基团组成的，D项正确。4.最近医学界通过放射性14C标记的C60，发现有一种C60的羧酸衍生物在特定条件下可通过断裂DNA杀死细胞，从而抑制艾滋病(AIDS)。有关14C的叙述正确的是
A.14C与C60中碳原子的化学性质不同
B.14C与14N含的中子数相同
C.14C与C60是同素异形体
D.14C与12C互为同位素√12345答案解析12345解析 14C是碳元素的一种原子，与其他碳原子的化学性质相同，A、C项错误；
14C的中子数为8,14N的中子数为7，二者的中子数不同，B项错误；
14C和12C的质子数相同，中子数不同，二者互为同位素，D项正确。5.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________
_________。
①二氧化碳 ② ③金刚石 ④干冰 ⑤氢溴酸 ⑥溴水
⑦液溴 ⑧ ⑨12C ⑩石墨 ?14C ? 12345②和⑧、②和? ③和⑩ ⑨和? ①和④、⑧和?答案解析解析 烷烃中每个碳原子都形成空间的四面体结构。
⑧?分别与②互为同分异构体；
③和⑩互为同素异形体；
⑨和?属于同位素；
①和④、⑧和?分别属于同一种物质。12345第2课时 不同类型的晶体
1．下列不属于晶体的特点的是( )
A．具有规则的几何外形
B．具有固定的沸点
C．具有固定的熔点
D．一定是无色透明的固体
答案 D
2．下列化学式表示物质分子的是( )
A．Na2SO4 B．SiO2 C．H2SO4 D．Al
答案 C
解析 在四种晶体中，只有分子晶体才存在真正的分子，四个选项中只有H2SO4是分子晶体。
3．氮氧化铝(AlON)属于原子晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是( )
A．AlON和石英的化学键类型相同
B．AlON和石英晶体类型相同
C．AlON和Al2O3的化学键类型不同
D．AlON和Al2O3晶体类型相同
答案 D
解析 本题考查化学键、物质结构的相关知识，意在考查学生对晶体类型和化学键等概念的掌握。AlON与石英(SiO2)均为原子晶体，所含化学键均为共价键，故A、B正确；Al2O3是离子晶体，晶体中含离子键，不含共价键，故C项正确、D项错误。
4．下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是( )
A．金刚石＞晶体硅＞二氧化硅＞碳化硅
B．CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4
C．MgO＞O2＞N2＞H2O
D．金刚石＞生铁＞纯铁＞钠
答案 B
解析 A中同属原子晶体，熔、沸点高低主要看共价键强弱，显然晶体硅＜碳化硅，A错误；B中都是组成结构相似的分子晶体，熔、沸点高低取决于相对分子质量的大小，B正确；C中水在常温下是液体，很明显H2O＞O2＞N2，C错误；D中生铁为铁合金，熔点低于纯铁，错误。
5．(1)①NaCl、②干冰、③冰、④Na2O2、⑤白磷(P4)、⑥硫黄、⑦Na2CO3
以上物质中属于离子晶体的是________(填序号，下同)；属于分子晶体的是________。
(2)氯化钡是无色晶体，溶于水，水溶液能导电，熔点963 ℃，沸点1 560 ℃。它可能属于________晶体。
答案 (1)①④⑦ ②③⑤⑥ (2)离子
解析 (1)NaCl、Na2O2、Na2CO3均为离子化合物，形成离子晶体；干冰、冰、白磷、硫黄均由分子构成，形成分子晶体。(2)据BaCl2的性质可知BaCl2应为离子晶体。
[基础过关]
题组一 晶体的结构微粒及其相互作用
1．下列说法错误的是( )
A．含有离子键的晶体一定是离子晶体
B．离子晶体中一定不含共价键
C．Na2O和SiO2的晶体中都不存在单个分子
D．干冰与氖晶体熔化时克服的微粒间的作用力的类型相同
答案 B
解析 不是能写出化学式的物质中就存在分子，例如离子晶体、原子晶体中都不存在分子。干冰与氖晶体都是分子晶体，熔化时克服的是分子间作用力。
2．下表列出的对晶体的说明中，错误的是( )
选项
A
B
C
D
晶体名称
碘化钾
干冰
石墨
碘
晶体中的粒子
阴、阳离子
分子
原子
分子
粒子间的作用
离子键
分子间作用力
共价键
分子间作用力
答案 C
解析 干冰和碘都是分子晶体，熔化时克服分子间作用力；石墨是混合型晶体，呈层状结构，层与层之间为分子间作用力，碳原子与碳原子之间形成共价键，熔化时两种作用力都需克服，故C错。
3．下列说法正确的是( )
A．Na2O2晶体中阴离子与阳离子数目之比为1∶1
B．只有非金属元素之间才能形成共价化合物
C．分子晶体中一定含有共价键，离子晶体不可能存在共价键
D．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子答案 D
解析 A项中Na2O2的电子式为Na＋[?(((2－Na＋，晶体中阴、阳离子数目之比为1∶2，不是1∶1，A项错误；B项中如BeCl2和AlCl3均为共价化合物，B项错误；C项中稀有气体元素的原子本身已达到稳定结构，当其呈现晶体状态时，没有共价键，只存在分子间作用力，离子晶体中也可能存在共价键，如过氧化钠，故C项也错误；D项晶体中只要有阴离子存在，那么就一定存在阳离子，故D项正确。
题组二 晶体类型的判断
4．下列物质属于分子晶体的化合物的是( )
A．石英 B．氯化钠
C．干冰 D．钠
答案 C
5．下列各组物质熔化或升华时，所克服的粒子间作用力属于同种类型的是( )
A．Na2O和SiO2熔化 B．冰和金刚石熔化
C．氯化钠和蔗糖熔化 D．碘和干冰升华
答案 D
解析 A项，Na2O熔化克服离子键、SiO2熔化克服共价键，类型不同，故A错误；B项，冰是分子晶体、金刚石是原子晶体，晶体类型不同，克服的作用力不同，故B错误；C项，氯化钠熔化克服离子键，蔗糖熔化克服分子间作用力，类型不同，故C错误；D项，碘和干冰均属于分子晶体，升华时均克服分子间作用力，类型相同，故D项正确。
6．下列说法一定正确的是( )
A．其水溶液导电的一定是离子晶体
B．固态导电的一定是金属晶体
C．共价化合物形成的晶体一定是分子晶体
D．固态不导电、熔融态导电的一定是离子晶体
答案 D
解析 部分分子晶体和离子晶体的水溶液能导电；石墨固体不是金属晶体，但能导电；固态不导电、熔融态导电是离子晶体区别于其他晶体的性质；共价化合物形成的晶体可能是分子晶体，如干冰，也可能是原子晶体，如石英。
题组三 晶体的性质比较
7．下列各组物质中前者的熔点高于后者的是( )
A．干冰与固态二硫化碳
B．NaCl晶体与KCl晶体
C．晶体硅与金刚石
D．干冰与碘晶体
答案 B
解析 离子半径Na＋KCl；原子半径C晶体硅。
8．下表给出几种氯化物的熔、沸点：
NaCl
MgCl2
CaCl2
SiCl4
熔点(℃)
801
712
782
－68
沸点(℃)
1 465
1 412
1 600
57.6
则下列各项中与表中数据一致的有( )
①CaCl2属于离子晶体 ②SiCl4是分子晶体 ③1 500 ℃时，NaCl可汽化 ④MgCl2水溶液不能导电
A．仅① B．仅②
C．①②④ D．①②③
答案 D
解析 熔、沸点的差异说明了晶体中微粒间作用力的不同，即晶体类型不同。判断出晶体类型，然后根据各晶体的性质特点进行判断。
9．下列物质性质的变化规律，与化学键的强弱无关的是( )
A．F2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高
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
答案 A
解析 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，与共价键无关，A正确；热稳定性是指物质受热分解的难易程度，而HX分解时要破坏H—X键，从HF到HI，其共价键强弱依次减小，故其稳定性减弱，B错误；由于金刚石中碳碳键的强度大于晶体硅中硅硅键的强度，因此金刚石的硬度、熔点、沸点较晶体硅高，C错误；NaX为离子晶体，熔化时破坏离子键，故D错误。
10．在20世纪90年代末，科学家发现碳有新的单质形态C60存在。后来人们相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关碳元素单质的说法错误的是( )
A．金刚石和石墨的熔点肯定比C60高
B．熔点：C60C．球碳分子、管状碳分子和洋葱状碳分子都是分子晶体，都是碳的同素异形体
D．金刚石、石墨晶体以非分子的粒子存在，属于原子晶体；C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子以分子形式的粒子存在，属于分子晶体；这些碳单质不互为同素异形体
答案 D
解析 石墨是一种介于原子晶体和分子晶体之间的过渡类型的晶体；金刚石、石墨、C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子都是碳元素形成的不同单质，互为同素异形体。
[能力提升]
11．现有几组物质的熔点数据如表所示。
A组
B组
C组
D组
金刚石：3 550 ℃
Li：181 ℃
HF：－83 ℃
NaCl：801 ℃
硅晶体：1 410 ℃
Na：98 ℃
HCl：－115 ℃
KCl：776 ℃
硼晶体：2 300 ℃
K：64 ℃
HBr：－89 ℃
RbCl：718 ℃
二氧化硅：1 723 ℃
Rb：39 ℃
HI：－51 ℃
CsCl：645 ℃
请回答下列问题：
(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。
(2)B组晶体共同的物质性质是________(填字母)。
A．有金属光泽 B．导电性
C．导热性 D．延展性
(3)C组中酸性最弱的是________，最不稳定的是________。
(4)D组晶体可能具有的性质是________(填字母)。
A．硬度小 B．水溶液能导电
C．固体能导电 D．熔融状态下能导电
答案 (1)原子 共价键 (2)ABCD (3)HF HI (4)BD
解析 根据表中物质的熔点数据，结合晶体的熔、沸点规律可判断各晶体的类型，再根据各类晶体的组成和结构特点，即可解答有关问题。(1)A组晶体熔点高，属于原子晶体，原子间通过共价键连接成空间网状结构。(2)B组晶体都是金属单质(碱金属)，有很多共同的性质，如有金属光泽、不透明、容易导电、导热、有延展性等。(3)C组物质是卤化氢，从上往下，其稳定性减弱，氢卤酸的酸性增强。(4)D组晶体是典型的离子晶体，属于电解质，在溶于水或熔融状态下能导电。
12．A、B、C、D都是短周期元素，原子半径D>C>A>B。已知：A、B处于同一周期，A、C处于同一主族；C原子核内的质子数等于A、B原子核内的质子数之和；C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍。试回答下列问题：
(1)这四种元素分别是(填名称)：A________，B________，C________，D________。
(2)C的单质是________晶体，B的单质和D的单质在常温下反应的生成物属于________晶体。
答案 (1)碳 氧 硅 钠
(2)原子 离子
解析 (1)C为主族元素且C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍，故C位于第ⅣA族，D位于第ⅠA族。因为A、B处于同一周期，A、C处于同一主族，原子半径C>A>B，则C位于第3周期，A、B位于第2周期。故C为硅，A为碳，B为氧。由于原子半径D>C，且D为短周期元素，故D为钠。(2)Si的单质是原子晶体，O2和Na反应生成物Na2O属于离子晶体。
13．X、Y、Z是三种短周期元素。已知三种元素的原子序数按X、Y、Z的顺序依次增大，且原子序数之和为33，最外层电子数之和为11。在周期表中，X、Z上下相邻，Y、Z左右相邻。
(1)X、Y、Z的元素符号分别为________、________、________。
(2)Y的氧化物是________性氧化物。
(3)X和Z分别能与氧形成XO2和ZO2，XO2在固态时属于________晶体，ZO2在固态时属于________晶体。
(4)分别写出X、Y、Z的最高价氧化物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：____________________________，____________________，______________________。
答案 (1)C Al Si (2)两 (3)分子 原子
(4)CO2＋2OH－===CO＋H2O Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
解析 设Z的原子序数为x，则X的原子序数为x－8，Y的原子序数为x－1，可得(x－8)＋x＋(x－1)＝33，解得x＝14，所以X、Y、Z分别为C、Al、Si。Y的氧化物是Al2O3，是两性氧化物，CO2固态时是分子晶体，SiO2是原子晶体。
14．已知有关物质的熔、沸点数据如下表：
MgO
Al2O3
MgCl2
AlCl3
熔点/℃
2 852
2 072
714
190(2.5
×105Pa)
沸点/℃
3 600
2 980
1 412
182.7
请参考上述数据填空和回答问题：
(1)工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。为什么不用电解MgO的方法生产镁，也不用电解AlCl3的方法生产铝？________________________________________________________________________。
(2)设计可靠的实验证明MgCl2、AlCl3所属的晶体类型，其实验方法是______________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)因为MgO的熔点太高，电解MgO消耗能量多，经济效益低；AlCl3晶体为分子晶体，在熔融状态不电离，不导电，无法进行电解
(2)将MgCl2晶体、AlCl3晶体分别加热熔化并做熔融体的导电性实验。若熔融体导电，则物质的晶体为离子晶体；若熔融体不导电，则物质的晶体为分子晶体
解析 本题应运用各种晶体的性质差异解答。因为MgO的熔点远高于MgCl2，所以电解熔融的MgO需提供更多的能量，更高的温度，从而不易于操作。从表中数据可以发现，AlCl3晶体的熔点很低，且沸点比熔点低，易升华，属于分子晶体，不存在离子，熔融时不能导电，不能被电解。
第2课时 不同类型的晶体
[学习目标定位] 1.熟知晶体的类型及其分类依据，学会判断晶体类型的方法。2.知道晶体类型与物质性质的关系，会比较晶体的熔、沸点。
一、不同类型的晶体结构
1．晶体
(1)晶体具有规则的几何外形，构成晶体的微粒有离子、分子、原子。
(2)常见的晶体类型有离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体。
(3)晶体有固定的熔、沸点。
2.下图为氯化钠晶体结构示意图，回答下列问题：
(1)构成氯化钠晶体的微粒是Na＋和Cl－，微粒间的相互作用力是离子键，晶体类型是离子晶体。
(2)氯化钠晶体中不存在氯化钠分子，所以NaCl不表示氯化钠的分子式，仅表示在NaCl晶体中钠离子与氯离子的个数比是1∶1。
3．下图为干冰晶体结构示意图。回答下列问题：
(1)构成干冰晶体的微粒是CO2分子，微粒间的相互作用力是分子间作用力，晶体类型是分子晶体。
(2)干冰汽化时只需克服分子间作用力，对其分子内的共价键无影响。
4．下图为石英晶体结构示意图。回答下列问题：
(1)构成石英晶体的微粒是Si原子和O原子。微粒间的相互作用力是共价键，晶体类型是原子晶体。
(2)在石英晶体中，每个硅原子与4个氧原子结合，每个氧原子形成2个Si—O键。
(3)石英晶体的空间结构是正四面体型的空间网状结构。
(4)在石英晶体中，不存在SiO2分子，SiO2表示的意义是晶体中硅原子与氧原子的个数比为1∶2。
1.根据晶体结构判断晶体类型
(1)先看晶体结构微粒种类：离子、分子、原子。
(2)再看微粒间的相互作用力：离子键、分子间作用力、共价键。
2．物质类别与晶体类型
(1)离子化合物(强碱和大多数盐)都是离子晶体；
(2)共价分子(单质或化合物)是分子晶体；
(3)常见的原子晶体，如二氧化硅、碳化硅、金刚石、晶体硅等。
1．在下列有关晶体的叙述中，错误的是( )
A．离子晶体中一定含有离子键
B．原子晶体中，只存在共价键
C．构成分子晶体的物质中不存在共价键
D．稀有气体的原子易形成分子晶体
答案 C
解析 化学键与晶体类型往往是一起考查的，注意理解化学键与物质类别的关系。如含有离子键的晶体一定是离子晶体等。
2．下列各晶体中，含有的化学键类型相同且晶体类型也相同的一组是( )
A．SiO2和SO2 B．SiO2和NaCl
C．NaCl和HCl D．CCl4和CH4
答案 D
解析 SiO2、SO2、HCl、CCl4、CH4均含有共价键，除SiO2外形成的晶体为分子晶体；SiO2形成的晶体为原子晶体，NaCl形成的晶体为离子晶体。
思维启迪 原子晶体和分子晶体中不可能有离子键，离子晶体中可能有共价键；原子晶体和离子晶体中不可能存在分子间作用力。
二、不同类型晶体的特征
1．请分析下表中所列的几种晶体的熔点、硬度，指出它们各属于哪一类晶体，并归纳出各类晶体性质的特点。
晶体
氯化钠
氯化钡
金刚石
二氧化硅
硫
白磷
熔点/℃
801
1 560
>3 550
1 723
112.8
44.1
硬度
较硬
较硬
很硬
硬而脆
脆
软
晶体类型
离子晶体
原子晶体
分子晶体
晶体特性
熔点较高
硬度较大
熔点很高
硬度很大
熔点较低
硬度较小
2．不同类型晶体之间熔点、硬度大小关系如何？
答案 一般地，晶体熔点、硬度的大小顺序为原子晶体>离子晶体>分子晶体。
3．为什么不同类型的晶体熔点、硬度有较大差异？
答案 原子晶体、离子晶体、分子晶体中的结构微粒间的相互作用力分别为共价键、离子键、分子间作用力，且依次减弱，这就决定了要改变微粒的位置或状态所需能量的多少，也就造成了性质上的差异。因此，一般来说晶体熔点、硬度是原子晶体>离子晶体>分子晶体。
晶体熔、沸点的比较
(1)若晶体类型不同时，一般为原子晶体>离子晶体>分子晶体。
(2)若晶体类型相同时：
①离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越多，熔、沸点越高。
②原子晶体中，原子的半径越小，共价键的键长越短，熔、沸点越高。
③分子晶体中若分子结构相似，相对分子质量越大，熔、沸点越高(若形成氢键，其熔、沸点反常高)。
3．分子晶体的熔点通常都在200 ℃以下，下列数据是对应物质的熔点。据此作出的下列判断中正确的是( )
物质
熔点/℃
Na2O
920
NaCl
801
AlF3
1 291
AlCl3
190
BCl3
－107
Al2O3
2 073
CO2
－57
SiO2
1 723
A.NaCl晶体熔化时，吸收的热量用于破坏离子键
B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C．碳和硅是同一主族，故CO2和SiO2的晶体类型相同
D．两种含钠化合物是离子晶体，三种含铝化合物也是离子晶体
答案 A
解析 A项，NaCl晶体属于离子晶体，吸收的热量用于破坏离子键，故A正确；B项，表中AlCl3、BCl3和干冰的熔点都在200 ℃以下，都属于分子晶体，故B错误；C项，C和Si同主族，但氧化物的晶体类型不同，分别属于分子晶体和原子晶体，故C错误；D项，氧化钠、氯化钠属于离子晶体，但AlCl3属于分子晶体，故D错误。
4．下列有关晶体的说法中，正确的是( )
A．分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
B．原子晶体中共价键越强，其熔点越高
C．冰融化时，水分子中的共价键发生断裂
D．氯化钠熔化时离子键没被破坏
答案 B
解析 分子间作用力主要影响物质的物理性质，而与分子的稳定性无关，分子的稳定性取决于构成分子的化学
键的强弱，故A不正确；原子晶体熔、沸点的高低，取决于晶体内共价键的强弱，所以B正确；冰融化时，克服的是分子间作用力，而不是共价键，C不正确；NaCl是离子晶体，熔化时Na＋和Cl－之间的距离发生变化，晶体中的离子键被破坏，D错误。
1．离子晶体、分子晶体、原子晶体比较
晶体类型
离子晶体
分子晶体
原子晶体
结构微粒
阴、阳离子
分子
原子
微粒间作用
离子键
分子间作用力
共价键
主要特性
熔、沸点较高略硬而脆
熔、沸点低硬度小
熔、沸点很高硬度很大
导电性
熔化或溶于水导电
部分溶于水导电
不导电
2.金属单质(如铜、铝等)为金属晶体，其结构微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的相互作用力是金属键，其晶体具有良好导电性的原因是晶体中含有自由电子。
1．下列不属于晶体的特点的是( )
A．具有规则的几何外形
B．具有固定的沸点
C．具有固定的熔点
D．一定是无色透明的固体
答案 D
2．下列化学式表示物质分子的是( )
A．Na2SO4 B．SiO2 C．H2SO4 D．Al
答案 C
解析 在四种晶体中，只有分子晶体才存在真正的分子，四个选项中只有H2SO4是分子晶体。
3．氮氧化铝(AlON)属于原子晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是( )
A．AlON和石英的化学键类型相同
B．AlON和石英晶体类型相同
C．AlON和Al2O3的化学键类型不同
D．AlON和Al2O3晶体类型相同
答案 D
解析 本题考查化学键、物质结构的相关知识，意在考查学生对晶体类型和化学键等概念的掌握。AlON与石英(SiO2)均为原子晶体，所含化学键均为共价键，故A、B正确；Al2O3是离子晶体，晶体中含离子键，不含共价键，故C项正确、D项错误。
4．下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是( )
A．金刚石＞晶体硅＞二氧化硅＞碳化硅
B．CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4
C．MgO＞O2＞N2＞H2O
D．金刚石＞生铁＞纯铁＞钠
答案 B
解析 A中同属原子晶体，熔、沸点高低主要看共价键强弱，显然晶体硅＜碳化硅，A错误；B中都是组成结构相似的分子晶体，熔、沸点高低取决于相对分子质量的大小，B正确；C中水在常温下是液体，很明显H2O＞O2＞N2，C错误；D中生铁为铁合金，熔点低于纯铁，错误。
5．(1)①NaCl、②干冰、③冰、④Na2O2、⑤白磷(P4)、⑥硫黄、⑦Na2CO3
以上物质中属于离子晶体的是________(填序号，下同)；属于分子晶体的是________。
(2)氯化钡是无色晶体，溶于水，水溶液能导电，熔点963 ℃，沸点1 560 ℃。它可能属于________晶体。
答案 (1)①④⑦ ②③⑤⑥ (2)离子
解析 (1)NaCl、Na2O2、Na2CO3均为离子化合物，形成离子晶体；干冰、冰、白磷、硫黄均由分子构成，形成分子晶体。(2)据BaCl2的性质可知BaCl2应为离子晶体。
[基础过关]
题组一 晶体的结构微粒及其相互作用
1．下列说法错误的是( )
A．含有离子键的晶体一定是离子晶体
B．离子晶体中一定不含共价键
C．Na2O和SiO2的晶体中都不存在单个分子
D．干冰与氖晶体熔化时克服的微粒间的作用力的类型相同
答案 B
解析 不是能写出化学式的物质中就存在分子，例如离子晶体、原子晶体中都不存在分子。干冰与氖晶体都是分子晶体，熔化时克服的是分子间作用力。
2．下表列出的对晶体的说明中，错误的是( )
选项
A
B
C
D
晶体名称
碘化钾
干冰
石墨
碘
晶体中的粒子
阴、阳离子
分子
原子
分子
粒子间的作用
离子键
分子间作用力
共价键
分子间作用力
答案 C
解析 干冰和碘都是分子晶体，熔化时克服分子间作用力；石墨是混合型晶体，呈层状结构，层与层之间为分子间作用力，碳原子与碳原子之间形成共价键，熔化时两种作用力都需克服，故C错。
3．下列说法正确的是( )
A．Na2O2晶体中阴离子与阳离子数目之比为1∶1
B．只有非金属元素之间才能形成共价化合物
C．分子晶体中一定含有共价键，离子晶体不可能存在共价键
D．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子答案 D
解析 A项中Na2O2的电子式为Na＋[?(((2－Na＋，晶体中阴、阳离子数目之比为1∶2，不是1∶1，A项错误；B项中如BeCl2和AlCl3均为共价化合物，B项错误；C项中稀有气体元素的原子本身已达到稳定结构，当其呈现晶体状态时，没有共价键，只存在分子间作用力，离子晶体中也可能存在共价键，如过氧化钠，故C项也错误；D项晶体中只要有阴离子存在，那么就一定存在阳离子，故D项正确。
题组二 晶体类型的判断
4．下列物质属于分子晶体的化合物的是( )
A．石英 B．氯化钠
C．干冰 D．钠
答案 C
5．下列各组物质熔化或升华时，所克服的粒子间作用力属于同种类型的是( )
A．Na2O和SiO2熔化 B．冰和金刚石熔化
C．氯化钠和蔗糖熔化 D．碘和干冰升华
答案 D
解析 A项，Na2O熔化克服离子键、SiO2熔化克服共价键，类型不同，故A错误；B项，冰是分子晶体、金刚石是原子晶体，晶体类型不同，克服的作用力不同，故B错误；C项，氯化钠熔化克服离子键，蔗糖熔化克服分子间作用力，类型不同，故C错误；D项，碘和干冰均属于分子晶体，升华时均克服分子间作用力，类型相同，故D项正确。
6．下列说法一定正确的是( )
A．其水溶液导电的一定是离子晶体
B．固态导电的一定是金属晶体
C．共价化合物形成的晶体一定是分子晶体
D．固态不导电、熔融态导电的一定是离子晶体
答案 D
解析 部分分子晶体和离子晶体的水溶液能导电；石墨固体不是金属晶体，但能导电；固态不导电、熔融态导电是离子晶体区别于其他晶体的性质；共价化合物形成的晶体可能是分子晶体，如干冰，也可能是原子晶体，如石英。
题组三 晶体的性质比较
7．下列各组物质中前者的熔点高于后者的是( )
A．干冰与固态二硫化碳
B．NaCl晶体与KCl晶体
C．晶体硅与金刚石
D．干冰与碘晶体
答案 B
解析 离子半径Na＋KCl；原子半径C晶体硅。
8．下表给出几种氯化物的熔、沸点：
NaCl
MgCl2
CaCl2
SiCl4
熔点(℃)
801
712
782
－68
沸点(℃)
1 465
1 412
1 600
57.6
则下列各项中与表中数据一致的有( )
①CaCl2属于离子晶体 ②SiCl4是分子晶体 ③1 500 ℃时，NaCl可汽化 ④MgCl2水溶液不能导电
A．仅① B．仅②
C．①②④ D．①②③
答案 D
解析 熔、沸点的差异说明了晶体中微粒间作用力的不同，即晶体类型不同。判断出晶体类型，然后根据各晶体的性质特点进行判断。
9．下列物质性质的变化规律，与化学键的强弱无关的是( )
A．F2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高
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
答案 A
解析 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，与共价键无关，A正确；热稳定性是指物质受热分解的难易程度，而HX分解时要破坏H—X键，从HF到HI，其共价键强弱依次减小，故其稳定性减弱，B错误；由于金刚石中碳碳键的强度大于晶体硅中硅硅键的强度，因此金刚石的硬度、熔点、沸点较晶体硅高，C错误；NaX为离子晶体，熔化时破坏离子键，故D错误。
10．在20世纪90年代末，科学家发现碳有新的单质形态C60存在。后来人们相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关碳元素单质的说法错误的是( )
A．金刚石和石墨的熔点肯定比C60高
B．熔点：C60C．球碳分子、管状碳分子和洋葱状碳分子都是分子晶体，都是碳的同素异形体
D．金刚石、石墨晶体以非分子的粒子存在，属于原子晶体；C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子以分子形式的粒子存在，属于分子晶体；这些碳单质不互为同素异形体
答案 D
解析 石墨是一种介于原子晶体和分子晶体之间的过渡类型的晶体；金刚石、石墨、C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子都是碳元素形成的不同单质，互为同素异形体。
[能力提升]
11．现有几组物质的熔点数据如表所示。
A组
B组
C组
D组
金刚石：3 550 ℃
Li：181 ℃
HF：－83 ℃
NaCl：801 ℃
硅晶体：1 410 ℃
Na：98 ℃
HCl：－115 ℃
KCl：776 ℃
硼晶体：2 300 ℃
K：64 ℃
HBr：－89 ℃
RbCl：718 ℃
二氧化硅：1 723 ℃
Rb：39 ℃
HI：－51 ℃
CsCl：645 ℃
请回答下列问题：
(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。
(2)B组晶体共同的物质性质是________(填字母)。
A．有金属光泽 B．导电性
C．导热性 D．延展性
(3)C组中酸性最弱的是________，最不稳定的是________。
(4)D组晶体可能具有的性质是________(填字母)。
A．硬度小 B．水溶液能导电
C．固体能导电 D．熔融状态下能导电
答案 (1)原子 共价键 (2)ABCD (3)HF HI (4)BD
解析 根据表中物质的熔点数据，结合晶体的熔、沸点规律可判断各晶体的类型，再根据各类晶体的组成和结构特点，即可解答有关问题。(1)A组晶体熔点高，属于原子晶体，原子间通过共价键连接成空间网状结构。(2)B组晶体都是金属单质(碱金属)，有很多共同的性质，如有金属光泽、不透明、容易导电、导热、有延展性等。(3)C组物质是卤化氢，从上往下，其稳定性减弱，氢卤酸的酸性增强。(4)D组晶体是典型的离子晶体，属于电解质，在溶于水或熔融状态下能导电。
12．A、B、C、D都是短周期元素，原子半径D>C>A>B。已知：A、B处于同一周期，A、C处于同一主族；C原子核内的质子数等于A、B原子核内的质子数之和；C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍。试回答下列问题：
(1)这四种元素分别是(填名称)：A________，B________，C________，D________。
(2)C的单质是________晶体，B的单质和D的单质在常温下反应的生成物属于________晶体。
答案 (1)碳 氧 硅 钠
(2)原子 离子
解析 (1)C为主族元素且C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍，故C位于第ⅣA族，D位于第ⅠA族。因为A、B处于同一周期，A、C处于同一主族，原子半径C>A>B，则C位于第3周期，A、B位于第2周期。故C为硅，A为碳，B为氧。由于原子半径D>C，且D为短周期元素，故D为钠。(2)Si的单质是原子晶体，O2和Na反应生成物Na2O属于离子晶体。
13．X、Y、Z是三种短周期元素。已知三种元素的原子序数按X、Y、Z的顺序依次增大，且原子序数之和为33，最外层电子数之和为11。在周期表中，X、Z上下相邻，Y、Z左右相邻。
(1)X、Y、Z的元素符号分别为________、________、________。
(2)Y的氧化物是________性氧化物。
(3)X和Z分别能与氧形成XO2和ZO2，XO2在固态时属于________晶体，ZO2在固态时属于________晶体。
(4)分别写出X、Y、Z的最高价氧化物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：____________________________，____________________，______________________。
答案 (1)C Al Si (2)两 (3)分子 原子
(4)CO2＋2OH－===CO＋H2O Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
解析 设Z的原子序数为x，则X的原子序数为x－8，Y的原子序数为x－1，可得(x－8)＋x＋(x－1)＝33，解得x＝14，所以X、Y、Z分别为C、Al、Si。Y的氧化物是Al2O3，是两性氧化物，CO2固态时是分子晶体，SiO2是原子晶体。
14．已知有关物质的熔、沸点数据如下表：
MgO
Al2O3
MgCl2
AlCl3
熔点/℃
2 852
2 072
714
190(2.5
×105Pa)
沸点/℃
3 600
2 980
1 412
182.7
请参考上述数据填空和回答问题：
(1)工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。为什么不用电解MgO的方法生产镁，也不用电解AlCl3的方法生产铝？________________________________________________________________________。
(2)设计可靠的实验证明MgCl2、AlCl3所属的晶体类型，其实验方法是______________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)因为MgO的熔点太高，电解MgO消耗能量多，经济效益低；AlCl3晶体为分子晶体，在熔融状态不电离，不导电，无法进行电解
(2)将MgCl2晶体、AlCl3晶体分别加热熔化并做熔融体的导电性实验。若熔融体导电，则物质的晶体为离子晶体；若熔融体不导电，则物质的晶体为分子晶体
解析 本题应运用各种晶体的性质差异解答。因为MgO的熔点远高于MgCl2，所以电解熔融的MgO需提供更多的能量，更高的温度，从而不易于操作。从表中数据可以发现，AlCl3晶体的熔点很低，且沸点比熔点低，易升华，属于分子晶体，不存在离子，熔融时不能导电，不能被电解。
课件29张PPT。第2课时 不同类型的晶体专题1 第三单元 从微观结构看物质的多样性内容索引新知导学 —— 新知探究 点点落实达标检测 —— 当堂检测 巩固反馈新知导学1.晶体
(1)晶体具有 的几何外形，构成晶体的微粒有 、 、 。
(2)常见的晶体类型有 晶体、 晶体、 晶体和 晶体。
(3)晶体 固定的熔、沸点。一、不同类型的晶体结构离子规则分子原子离子分子原子金属有2.下图为氯化钠晶体结构示意图，回答下列问题：(1)构成氯化钠晶体的微粒是 ，微粒间的相互作用力是 ，晶体类型是 。
(2)氯化钠晶体中不存在氯化钠分子，所以NaCl不表示氯化钠的分子式，仅表示在NaCl晶体中钠离子与氯离子的个数比是 。Na＋和Cl－离子键离子晶体1∶13.下图为干冰晶体结构示意图。回答下列问题：(1)构成干冰晶体的微粒是 ，微粒间的相互作用力是
，晶体类型是 。
(2)干冰汽化时只需克服 ，对其分子内的共价键 。CO2分子分子间作用力分子晶体分子间作用力无影响4.右图为石英晶体结构示意图。回答下列问题：(1)构成石英晶体的微粒是 。微粒
间的相互作用力是 ，晶体类型是 。
(2)在石英晶体中，每个硅原子与 个氧原子结合，
每个氧原子形成 个Si—O键。
(3)石英晶体的空间结构是 。
(4)在石英晶体中，不存在 分子，SiO2表示的意义是晶体中硅原子与氧原子的个数比为 。Si原子和O原子共价键原子晶体42正四面体型的空间网状结构SiO21∶21.根据晶体结构判断晶体类型
(1)先看晶体结构微粒种类： 、 、 。
(2)再看微粒间的相互作用力： 、 、 。
2.物质类别与晶体类型
(1)离子化合物(强碱和大多数盐)都是离子晶体；
(2)共价分子(单质或化合物)是分子晶体；
(3)常见的原子晶体，如二氧化硅、碳化硅、金刚石、晶体硅等。离子分子原子离子键分子间作用力共价键1.下列有关晶体的叙述中，错误的是
A.离子晶体中一定含有离子键
B.原子晶体中，只存在共价键
C.构成分子晶体的物质中不存在共价键
D.稀有气体的原子易形成分子晶体√答案解析解析 化学键与晶体类型往往是一起考查的，注意理解化学键与物质类别的关系。如含有离子键的晶体一定是离子晶体等。2.下列各晶体中，含有的化学键类型相同且晶体类型也相同的一组是
A.SiO2和SO2 B.SiO2和NaCl
C.NaCl和HCl D.CCl4和CH4√答案解析思维启迪解析 SiO2、SO2、HCl、CCl4、CH4均含有共价键，除SiO2外形成的晶体为分子晶体；SiO2形成的晶体为原子晶体，NaCl形成的晶体为离子晶体。思维启迪 原子晶体和分子晶体中不可能有离子键，离子晶体中可能有共价键；原子晶体和离子晶体中不可能存在分子间作用力。1.请分析下表中所列的几种晶体的熔点、硬度，指出它们各属于哪一类晶体，并归纳出各类晶体性质的特点。二、不同类型晶体的特征离子晶体较高较大原子晶体很高很大分子晶体较低较小2.不同类型晶体之间熔点、硬度大小关系如何？答案 一般地，晶体熔点、硬度的大小顺序为原子晶体>离子晶体>分子晶体。3.为什么不同类型的晶体熔点、硬度有较大差异？答案 原子晶体、离子晶体、分子晶体中的结构微粒间的相互作用力分别为共价键、离子键、分子间作用力，且依次减弱，这就决定了要改变微粒的位置或状态所需能量的多少，也就造成了性质上的差异。因此，一般来说晶体熔点、硬度是原子晶体>离子晶体>分子晶体。答案 晶体熔、沸点的比较
(1)若晶体类型不同时，一般为原子晶体>离子晶体>分子晶体。
(2)若晶体类型相同时：
①离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越多，熔、沸点越高。
②原子晶体中，原子的半径越小，共价键的键长越短，熔、沸点越高。
③分子晶体中若分子结构相似，相对分子质量越大，熔、沸点越高(若形成氢键，其熔、沸点反常高)。3.分子晶体的熔点通常都在200 ℃以下，右列数据是对应物质的熔点。据此作出的下列判断中正确的是
A.NaCl晶体熔化时，吸收的热量用于破坏离子键
B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C.碳和硅是同一主族，故CO2和SiO2的晶体类型相同
D.两种含钠化合物是离子晶体，三种含铝化合物也
是离子晶体√答案解析解析 A项，NaCl晶体属于离子晶体，吸收的热量用于破坏离子键，故A正确；
B项，表中AlCl3、BCl3和干冰的熔点都在200 ℃以下，都属于分子晶体，故B错误；
C项，C和Si同主族，但氧化物的晶体类型不同，分别属于分子晶体和原子晶体，故C错误；
D项，氧化钠、氯化钠属于离子晶体，但AlCl3属于分子晶体，故D错误。4.下列有关晶体的说法中，正确的是
A.分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
B.原子晶体中共价键越强，其熔点越高
C.冰融化时，水分子中的共价键发生断裂
D.氯化钠熔化时离子键没被破坏答案解析√解析 分子间作用力主要影响物质的物理性质，而与分子的稳定性无关，分子的稳定性取决于构成分子的化学键的强弱，故A不正确；
原子晶体熔、沸点的高低，取决于晶体内共价键的强弱，所以B正确；
冰融化时，克服的是分子间作用力，而不是共价键，C不正确；
NaCl是离子晶体，熔化时Na＋和Cl－之间的距离发生变化，晶体中的离子键被破坏，D错误。1.离子晶体、分子晶体、原子晶体比较2.金属单质(如铜、铝等)为金属晶体，其结构微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的相互作用力是金属键，其晶体具有良好导电性的原因是晶体中含有自由电子。达标检测1.下列不属于晶体的特点的是
A.具有规则的几何外形
B.具有固定的沸点
C.具有固定的熔点
D.一定是无色透明的固体12345√答案2.已知C3N4晶体很可能具有比金刚石还大的硬度，且原子间均以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法正确的是
A.C—N键是非极性共价键
B.C3N4晶体中C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要长
C.C3N4燃烧过程包括共价键的断裂和生成
D.C3N4晶体中微粒间通过离子键结合√12345答案解析12345解析 C—N键是由不同种原子形成的共价键，是极性共价键，A项错误；
N的原子半径比C小，故C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要短，B项错误；
化学反应的实质是旧键断裂和新键生成，C项正确；
C3N4晶体中C与N之间以共价键结合，D项错误。3.氮氧化铝(AlON)属于原子晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是
A.AlON和石英的化学键类型相同
B.AlON和石英晶体类型相同
C.AlON和Al2O3的化学键类型不同
D.AlON和Al2O3晶体类型相同√12345答案解析12345解析 本题考查化学键、物质结构的相关知识，意在考查学生对晶体类型和化学键等概念的掌握。AlON与石英(SiO2)均为原子晶体，所含化学键均为共价键，故A、B正确；
Al2O3是离子晶体，晶体中含离子键，不含共价键，故C项正确、D项错误。4.如表所示的五种元素中，W、X、Y、Z为短周期元素，这四种元素的原子最外层电子数之和为22。下列说法正确的是
A.X、Y、Z三种元素最低价氢化物的沸点依次升高
B.由X、Y和氢三种元素形成的化合物中只有共价键
C.物质WY2、W3X4、WZ4均有熔点高、硬度大的特性
D.T元素的单质具有半导体的特性，T与Z元素可形成化合物TZ4√12345答案解析解析 由W、X、Y、Z为短周期元素，这四种元素的原子最外层电子数之和为22，及W、X、Y、Z、T在元素周期表中的位置关系，确定这五种元素分别是X为氮、Y为氧、Z为氯、W为硅、T为锗。
A项，NH3、H2O、HCl三种氢化物沸点的高低顺序为H2O>NH3>HCl，错误；
B项，由N、O、H三种元素形成的化合物NH4NO3中存在离子键，错误；
C项，SiO2、Si3N4、SiCl4中SiO2、Si3N4为原子晶体，熔点高、硬高大，SiCl4为分子晶体，熔点低、硬度小，错误；
D项，锗为半导体材料，可以形成GeCl4，正确。123455.(1)①NaCl、②干冰、③冰、④Na2O2、⑤白磷(P4)、⑥硫黄、⑦Na2CO3
以上物质中属于离子晶体的是________(填序号，下同)；属于分子晶体的是________。
(2)氯化钡是无色晶体，溶于水，水溶液能导电，熔点963 ℃，沸点1 560 ℃。它可能属于_____晶体。12345①④⑦ ②③⑤⑥解析 NaCl、Na2O2、Na2CO3均为离子化合物，形成离子晶体；干冰、冰、白磷、硫黄均由分子构成，形成分子晶体。解析 据BaCl2的性质可知BaCl2应为离子晶体。离子答案解析
