2019-2020学年高中化学 专题1 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课

第三单元从微观结构看物质的多样性专题1微观结构与物质的多样性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.了解金刚石、石墨、足球烯的微观结构。4.了解晶体的特点，知道几种重要的晶体及其主要特性。5.能够判断常见晶体所属的类型。专题1微观结构与物质的多样性同素异形体与同分异构体一、同素异形现象1．同素异形现象_________________能够形成几种不同单质的现象。2．同素异形体(1)概念：同一种元素形成的不同______互称为该元素的同素异形体。同一种元素单质(2)碳的同素异形体①金刚石：__________结构，无色透明、质硬。②石墨：______结构，同一层内碳原子间以_________结合，排列成_____________，灰黑色、质软、能导电。③足球烯：封闭笼状分子。(3)氧的同素异形体①氧气：____________气体。②臭氧：淡蓝色、有鱼腥味气体，氧化性极强。③二者的转化：3O2=====放电2O3。空间网状层状共价键平面六边形无色无味(4)磷的同素异形体①白磷：____色蜡状固体，有剧毒，易自燃，保存在______中。②红磷：_______色固体，在空气中能够稳定存在，加热或点燃条件下能够燃烧。二、同分异构现象1．同分异构现象化合物具有相同的_________，但具有不同_______的现象。白冷水红棕分子式结构2．同分异构体(1)概念：_________相同而______不同的化合物互称为同分异构体。(2)常见的同分异构体①正丁烷：__________________和异丁烷：(CH3)3CH。②乙醇：______________和甲醚：CH3—O—CH3。分子式结构CH3CH2CH2CH3CH3CH2OH1．判断正误(1)同素异形体之间的转化是物理变化。()(2)同素异形体的研究对象是单质，同分异构体的研究对象是化合物。()(3)O2、O3、16O、18O互为同位素。()(4)互为同素异形体和同分异构体的物质性质差异一定很大。()×√××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．同素异形体解析：选D。纳米泡沫碳与金刚石是碳元素的不同单质，二者互为同素异形体。3.下列各组物质中属于同分异构体的是()A．136C与126CC．O2与O3解析：选D。选项A是表示碳的两种同位素；选项B中两结构简式表示的是同一种物质，因为该分子的结构是以碳原子为中心的四面体；选项C指氧元素的两种同素异形体。同位素、同素异形体与同分异构体的比较同位素同素异形体同分异构体定义质子数相同，中子数不同的同种元素的原子同种元素组成的不同单质分子式相同，结构不同的化合物同位素同素异形体同分异构体研究对象原子单质化合物性质化学性质相同化学性质相似，物理性质不同化学性质不一定相同，物理性质不同举例H、D、TO2、O3；红磷、白磷；金刚石、石墨正丁烷和异丁烷(1)同位素注意“四同两不同”：质子数相同、核外电子数相同、化学性质相同、在周期表中位置相同；中子数不同、质量数不同。(2)同素异形体“两同三不同”：组成元素相同、同为单质；结构不同、不同种物质、性质不同。(3)同分异构体“三同两不同”：分子式相同、相对分子质量相同、同为化合物；分子结构不同、性质不同。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③金刚石④干冰⑤氢溴酸⑥溴水⑦液溴⑨12C⑩石墨⑪14C[思路点拨]熟悉同分异构体、同素异形体、同位素的概念，了解其不同点。[解析]⑧、⑫分别与②互为同分异构体；③和⑩互为同素异形体；⑨和⑪属于同位素；①和④、⑧和⑫分别属于同一种物质。[答案]②与⑧、②与⑫③和⑩⑨和⑪①和④、⑧和⑫下列各组物质中，互为同分异构体的是________(填字母，下同)；互为同位素的是________；互为同素异形体的是________；属于同一种物质的是________。A．12C和13CB．O2和O3解析：A项，二者互为同位素；B项，二者互为同素异形体；C项，与都可以看作是甲烷分子中的两个氢原子被两个甲基取代的产物，由于甲烷分子是正四面体结构，它的二元取代物只有一种，所以它们的结构完全相同，是同一种物质(丙烷)；D项，二者具有相同的分子式，但结构不同，互为同分异构体。答案：DABC同素异形现象与同素异形体1．白磷在高压下隔绝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――――――――――→1215.9MPa，473K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解析：选B。白磷和黑磷都是由磷元素组成的单质，它们互为同素异形体，属于不同的物质，具有相似的化学性质，所以它们之间的转化为化学变化，都能够在空气中完全燃烧生成P2O5，但是黑磷性质稳定，所以它不能在空气中自燃。由于黑磷的结构与石墨相似，所以和石墨一样能够导电。2．意大利科学家使用普通氧分子和带正电荷的氧离子制造出了由4个氧原子构成的氧分子O4，下列说法正确的是()A．O4和O2互为同位素B．O4转化为O2是物理变化C．18O是氧元素的一种核素，它的中子数是8D．同温同压下，等体积的O4气体和O2气体含有相同的分子数解析：选D。O4和O2是氧元素的两种单质，互为同素异形体，A错误；O4转化为O2是化学变化，B错误；18O是氧元素的一种核素，它的中子数是18－8＝10，C错误；依据阿伏加德罗定律，同温同压下，等体积的O4气体和O2气体含有相同的分子数，D正确。同分异构现象与同分异构体3．下列各组物质中，互为同分异构体的是()①CuSO4·5H2O和CuSO4·3H2O②NH4CNO和CO(NH2)2③CH3CH2NO2与H2N—CH2—COOHA．①②③B．②③④C．①③④D．①②④解析：选B。分子式必须相同而结构式不同的化合物互称为同分异构体。①中化学式不同，②③④各组物质结构式不同，但两者的分子式相同，故两者互为同分异构体。4．在下列结构的有机化合物中：①CH3—CH2—CH2—CH2—CH3②CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3属于同分异构体的正确组合是()A．②和⑤B．②和③C．①和②D．③和④解析：选B。同分异构体是指分子式相同，结构不同的化合物。其中②和⑤是同种物质，A项错误；②和③是同分异构体，B项正确；①和②是同系物，C项错误；③和④是同系物，D项错误。不同类型的晶体1．晶体的特点(1)具有规则的____________。(2)晶体内部构成晶体的微粒在空间呈_____________________。(3)具有固定的熔沸点。几何外形有规则的重复排列2．晶体的分类阴、阳离子分子间作用力共价键自由电子3．几种常见晶体的物理性质晶体氯化钠氯化钡金刚石二氧化硅硫白磷钠钨熔点/℃8011560＞35501723112.844.197.83410硬度较硬较硬很硬硬而脆脆软柔软硬晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体晶体氯化钠氯化钡金刚石二氧化硅硫白磷钠钨晶体性质特点熔点较高，硬度较大熔点高，硬度大熔点较低，硬度较小有金属光泽，能导电、传热，有延展性。不同金属的熔点、硬度差异大1．支持固体氨是分子晶体的事实是()A．氮原子不能形成阳离子B．氮离子不能单独存在C．常温下氨是气态物质D．氨极易溶于水解析：选C。分子晶体之间的结合力为很弱的分子间作用力，所以分子晶体的熔沸点都比较低。常温下呈固、液、气三态的物质中，呈气态的物质熔沸点最低，所以常温下氨是气态物质能够说明固体氨是分子晶体。2．现有：A.离子晶体；B.分子晶体；C.原子晶体。试选择正确的晶体类型填在下表中的空格内：(填字母)晶体性质晶体类型NaOH熔点318.4℃，沸点1390℃，易溶于水，熔融时能导电________SO2熔点－72.7℃，沸点－10.08℃，易溶于水________晶形硼熔点2300℃，沸点2550℃，硬度大________CH4熔点－182.5℃，沸点－164℃，易溶于有机溶剂________解析：离子晶体的熔沸点比较高，在熔融时能导电；分子晶体的熔沸点比较低，能够溶于水或有机溶剂，在熔融时不能导电；原子晶体的熔沸点高、硬度大、不溶于水和有机溶剂。答案：ABCB1．四种晶体的比较类型离子晶体原子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、自由电子微粒间作用离子键共价键分子间作用力(或氢键)金属键类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体硬度较大很大较小一般较大，部分较小熔沸点熔沸点相对较高熔沸点高熔沸点低一般熔沸点较高，但有部分熔点较低(如Hg、Ca、Cs等金属)导热性热的不良导体热的不良导体热的不良导体热的良导体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体导电性固态是不良导体，熔融状态或其水溶液能导电不导电(Si、Ge是半导体)固体和熔融状态不导电，一些物质溶于水后能导电(如HCl)电的良导体机械加工性不良不良不良良类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体物质大部分盐类、强碱类、活泼金属氧化物(如NaCl、NaOH、Na2O)金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)绝大多数非金属单质、非金属氧化物(SiO2除外)、含氧酸、气态氢化物、大多数有机物各种金属与合金2.四种晶体的判断——晶体结构和性质的体现(1)根据四种晶体概念判断。(2)根据导电性和熔沸点判断。(3)根据微粒间作用力判断。①离子晶体一定有离子键，可能有共价键，如Na2O2、NaOH等。②分子晶体一定有分子间作用力(包括氢键)，一定无离子键，可能在分子内存在共价键，如干冰。③原子晶体一定有共价键，一定没有离子键。④金属晶体一定有金属键，一定没有离子键。氮化碳结构如图所示，其中β­氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法不正确的是()A．氮化碳属于原子晶体B．氮化碳中碳显－4价，氮显＋3价C．氮化碳的化学式为C3N4D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连[解析]图为网状结构，硬度超过金刚石晶体，所以氮化碳晶体为原子晶体，每个碳原子和4个氮原子相连，每个氮原子与3个碳原子相连，所以氮化碳的化学式为C3N4，由于氮的非金属性比碳强，所以氮化碳中碳显＋4价，氮显－3价。[答案]B氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用相同的是()A．C60和金刚石B．晶体硅和水晶C．冰和铜D．碘和金刚砂解析：选B。据题给信息可知，氮化硼属于原子晶体，熔化时克服共价键。A项，C60为分子晶体，熔化时克服分子间作用力；C项，冰为分子晶体，熔化时克服氢键，铜为金属晶体，熔化时克服金属键；D项，碘为分子晶体，金刚砂为原子晶体。不同类型的晶体1．某单质形成的晶体一定不是()A．离子晶体B．分子晶体C．原子晶体D．金属晶体解析：选A。由单质形成的晶体可以是分子晶体，如卤素单质、硫、稀有气体等；也可以是原子晶体，如金刚石、晶体硅等；还可以是金属晶体，如钠、铜等。肯定不会是离子晶体。2．下列有关晶体的叙述错误的是()A．离子晶体中，一定存在离子键B．原子晶体中，只存在共价键C．金属晶体的熔沸点均很高D．稀有气体的原子能形成分子晶体解析：选C。离子晶体中一定有离子键，可能有共价键，A项正确；原子晶体中只存在共价键，一定没有离子键，B项正确；常见晶体类型中，金属晶体的熔沸点相差较大，有的熔沸点很高，如钨，有的较低，如汞，C项错误；稀有气体为单原子分子，以分子间作用力结合形成分子晶体，D项正确。3．下列晶体分类中正确的一组是()选项离子晶体原子晶体分子晶体ANaOHArSO2BH2SO4石