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第三单元　从微观结构看物质的多样性
[学习目标]　1.通过学习碳元素的几种单质,能以金刚石和石墨、氧气和臭氧为例认识同素异形现象,能判断同素异形体,能认识物质的多样性与其微观结构有关。2.通过运用三维空间结构模型,能以正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚为例认识同分异构现象,了解结构模型可以帮助研究物质的微观结构。3.通过学习晶体的结构等建立认知模型,能说出晶体与非晶体的区别,能结合实例描述晶体中微粒排列周期性规律,能通过各种模型说明晶体中的微粒及微粒间的相互作用。
学习任务一　同素异形现象
1.同素异形现象
同一种元素能够形成几种不同的单质的现象。
2.同素异形体
同一种元素形成的不同的单质之间互称为该元素的同素异形体。
3.常见的同素异形体
(1)碳元素能形成多种单质。由碳元素形成的单质有金刚石、石墨、石墨烯等。金刚石和石墨晶体中碳原子的成键方式和排列方式不同。
①金刚石晶体的结构特点:每个碳原子与相邻的4个碳原子以共价键结合,形成空间网状结构。
②石墨晶体的结构特点:石墨晶体为层状结构,层内碳原子间以共价键结合,每一层内碳原子排列成平面六边形,一个个六边形排列成平面网状结构,层间存在分子间作用力。
③C60的结构特点:由60个碳原子形成的封闭笼状分子,形似足球,又称为“足球烯”。
④石墨烯的结构特点:由碳原子构成的二维层状的碳材料。
(2)由氧元素形成的同素异形体有氧气和臭氧。
(3)由磷元素形成的同素异形体主要有白磷和红磷。
研究发现,金刚石、石墨在氧气中完全燃烧均只生成二氧化碳气体,说明它们都是由碳元素形成的单质。金刚石晶体无色透明,有光泽,十分坚硬,可用于切割玻璃、花岗岩,可做地质和石油勘探的钻头等。石墨呈灰黑色,质地较软,能导电,可做润滑剂和电极等。碳的同素异形体之间是可以相互转化的。早在20世纪30年代,就已经有石墨转化为金刚石的工业生产。90年代后,又由石墨制得C60等球状分子和碳纳米管。有国外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。金刚石、石墨、C60三者的对比如下表。
单质 金刚石 石墨 足球烯(C60)
颜色 状态 无色透 明固体 灰黑色 固体 灰黑色 固体
硬度 坚硬 质软 硬度小
熔点 熔点很高 熔点高 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
探究　同素异形体
问题1:什么是同素异形体 试举例。
提示:同一种元素形成的几种不同的单质之间互称为同素异形体;如氧气和臭氧、红磷和白磷。
问题2:同素异形体之间性质是否相同 同素异形体之间的相互转化是物理变化吗
提示:同素异形体的物理性质不同,化学性质相似;同素异形体之间的转化属于化学变化。
问题3:金刚石、石墨都是由碳元素形成的单质,为什么性质有很大差异 纳米泡沫碳、碳纳米管与金刚石之间是什么关系
提示:构成单质的原子之间的成键方式和排列方式不同;纳米泡沫碳、碳纳米管和金刚石均是由碳元素形成的不同单质,三者互为同素异形体。
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)同素异形体之间的转化属于化学变化,但不是氧化还原反应。
(5)由于分子组成或晶体结构不同,导致同素异形体间性质存在区别,即物理性质差异很大,而化学性质相似。
1.科学家发现C60后,又合成了许多球形分子,如C50、C70、C120、C540等,它们互为(　　)
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
【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,故选C。
2.下列叙述正确的是(　　)
A.由碳单质组成的物质一定是纯净物
B.金刚石和石墨是由相同的元素组成的
C.石墨转变为金刚石不属于化学变化
D.C60也是碳的一种核素
【答案】 B
【解析】 碳单质包括金刚石、石墨等,其混合在一起得到的是混合物,A错误;金刚石和石墨均由碳元素组成,B正确;同素异形体之间的转化属于化学变化,C错误;C60由碳元素组成,但与金刚石、石墨不同,它是碳的另一种单质,D错误。
学习任务二　同分异构现象
1.概念
(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。
(2)同分异构体:分子式相同而结构不同的化合物。
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:分子式均为C4H10,其结构式分别为、。
(2)乙醇和二甲醚:分子式均为C2H6O,其结构式分别为、
。
3.存在
同分异构现象在有机化合物中普遍存在,是有机化合物种类繁多的原因之一。
表1　正丁烷与异丁烷结构与性质对比
项目 正丁烷 异丁烷
色、味、 态 无色、有轻微刺激性气味、气体 无色、稍有气味、气体
熔点 -138.4 ℃ -159.6 ℃
沸点 -0.5 ℃ -11.7 ℃
溶解性 不溶于水,易溶于乙醇、氯仿 微溶于水,溶于乙醚
化学性质 较稳定;可发生取代反应、氧化反应 较活泼;可发生取代反应、氧化反应
结构式
球棍模型
表2　乙醇与二甲醚结构与性质对比
项目 乙醇 二甲醚
色、味、 态 无色、特殊香味、液体 无色、轻微醚香味、气体
熔点 -114.1 ℃ -141.5 ℃
沸点 78 ℃ -23 ℃
溶解性 与水和多种有机溶剂混溶 可溶于水,易溶于有机溶剂
化学性质 可发生氧化反应、酯化反应,可与活泼金属反应 易燃、易爆(易被氧化)
结构式
球棍模型
探究　同分异构现象
问题1:怎样理解同分异构体的概念
提示:“同分”是指分子式相同,“异构”是指结构不同,“体”是指化合物。
问题2:结合正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚的结构式,思考同分异构体形成的原因。
提示:由于分子中原子的成键方式和连接顺序的不同,造成了同分异构现象。
问题3:从上述同分异构体之间的性质比较,你能否发现同分异构体之间的性质特点 为什么性质上有差异
提示:性质有差异,甚至差别很大;由于同分异构体分子结构不同,导致性质有差异。
同分异构体的正确理解
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.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.正丁烷与异丁烷互为同分异构体的依据是(　　)
A.具有相似的化学性质
B.具有相同的物理性质
C.具有相同的分子结构
D.分子式相同,但分子内碳原子的结合方式不同
【答案】 D
【解析】 同分异构体的性质有一定的差异,但性质有差异的物质不一定互为同分异构体,A、B错误;正丁烷与异丁烷分子式相同,分子内部碳原子的连接方式不同,结构不同,C错误,D正确。
2.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
③与
④和(两者均只含C、H、O)
A.①②④ B.②③
C.①③④　 D.②③④
【答案】 D
【解析】 ①中CuSO4·5H2O和CuSO4·3H2O化学式不同,不互为同分异构体。
同位素、同素异形体和同分异构体的比较
项目 同位素 同素异形体 同分异构体
概念 具有相同质子数和不同的中子数的同一元素的不同原子 由同种元素形成的不同单质 分子式相同,但结构不同的化合物
适用对象 原子 单质 化合物
续　表
项目 同位素 同素异形体 同分异构体
结构 同 质子数相同 元素种 类相同 分子式相同
异 中子数不同,原子种类不同 分子内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
物理性质 不同 不同 不同
化学性质 基本相同 相似 不一定相似
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
学习任务三　晶体与非晶体
晶体与非晶体常见固态物质
自然界的固态物质一般可分为晶体和非晶体。像金刚石、水晶、氯化钠等物质属于晶体,石蜡、玻璃、橡胶等物质属于非晶体。常见的晶体及结构如图所示。
探究　晶体与非晶体的区别
问题1:简述晶体的定义。晶体的物理性质有什么特点
提示:具有规则几何外形和固定的熔点的固态物质是晶体;物理性质差异很大。
问题2:如何用实验来区分晶体与非晶体
提示:用X射线进行衍射实验,若构成固态物质的微粒在空间呈有规则的重复排列,则该物质是晶体,否则为非晶体。
问题3:干冰、食盐、金刚石等,虽然都是晶体,为什么性质上差别很大
提示:原因是其构成微粒不同、微粒间作用力不同。
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 金属键
实例 氯化钠、 氢氧化钾 金刚石、 二氧化硅 冰、干冰 Na、Zn
1.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是(　　)
A.X射线衍射实验是区别晶体与非晶体的最科学的方法
B.凡有规则外形的物体就一定是晶体
C.晶体与非晶体的本质区别在于是否有固定的熔点
D.固体食盐、水晶、塑料、胆矾、玻璃均属于晶体
【答案】 A
【解析】 晶体会对X射线发生衍射,而非晶体不会对X射线发生衍射,则X射线衍射实验是区别晶体与非晶体的最科学的方法,故A正确;晶体的规则外形是天然形成的,人为制造的具有规则外形的物体不一定是晶体,故B错误;晶体与非晶体的根本区别在于其内部微粒在空间上是否按一定规律呈周期性重复排列,故C错误;玻璃、塑料属于非晶体,故D错误。
2.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
【解析】 晶体具有规则的几何外形,具有固定的熔、沸点。
从微观结构看物质的多样性
[footnoteRef:2]　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 [2:
命题解密与解题指导
情境解读:本题考查对晶体的认识与判断,同时考查对同位素、同素异形体和同分异构体的判断。
素养立意:理解晶体、同位素、同素异形体、同分异构体的研究对象及其组成、结构特点并形成认知模型,能根据物质的组成、结构特点,结合模型对其关系作出准确判断,培养证据推理与模型认知核心素养。
思路点拨:根据晶体的概念和特点,同位素、同素异形体及同分异构体的概念进行解题。]
Ⅰ.随着科研人员在非晶硅光电薄膜产业的不断研发迭代,非晶硅光电薄膜在转换效率上已逐渐接近于多晶硅太阳能电池,发电成本仅为多晶硅的三分之一。预计非晶硅光电薄膜产业的增长速率,将比多晶硅太阳能产业更为快速,非晶硅薄膜技术将成为今后太阳能电池的市场主流。
试回答下列问题。
(1)下图中a、b是两种硅的部分结构,请指出哪种是晶体硅,哪种是非晶硅。
a　　　　;b　　　　。
(2)下列有关晶体常识的说法中正确的是　　　　(填字母)。
A.玻璃是非晶体
B.固体粉末都是非晶体
C.晶体有固定的熔、沸点
D.区别晶体和非晶体最有效的方法是X射线衍射实验
Ⅱ.有下列几组物质:
①重氢、超重氢　②O　③O2、O3　④红磷、白磷　⑤正丁烷、异丁烷　⑥乙醇、二甲醚　⑦O2-、O2　⑧金刚石、石墨、C60
(1)互为同位素的是　　　　　　(填序号,下同)。
(2)互为同素异形体的是　　　　　　。
(3)互为同分异构体的是　　　　　　。
【答案】 Ⅰ.(1)非晶硅　晶体硅　(2)ACD
Ⅱ.(1)①　(2)③④⑧　(3)⑤⑥
【解析】 Ⅰ.(1)晶体中的微粒在微观空间里呈有规则的重复排列,结合题图可知,a为非晶硅、b为晶体硅。
(2)玻璃是一种无固定熔、沸点的非晶体,A正确;许多固体粉末不能用肉眼观察到晶体外形,但可通过光学显微镜或电子显微镜看到规则的几何外形,所以固体粉末也可能是晶体,B错误;晶体有固定的熔、沸点,C正确;区别晶体和非晶体最有效的方法是X射线衍射实验,D正确。
Ⅱ.(1)同位素是同一元素的不同原子(即质子数相同而中子数不同的原子)之间的互称,①符合题意。
(2)同素异形体是同一元素的不同单质之间的互称,③④⑧符合题意。
(3)同分异构体是分子式相同而结构不同的化合物的互称,⑤⑥符合题意。
课时作业
对点训练
知识点一　同素异形现象
1.雷雨天闪电时空气中有O3生成。下列说法中错误的是(　　)
A.O2和O3互为同素异形体
B.O2和O3的相互转化是化学变化
C.等质量的O2和O3含有相同的质子数
D.O2和O3分子式不同,结构相同
【答案】 D
【解析】 O2和O3是氧元素的两种不同的单质,两者互为同素异形体,相互转化是化学变化,A、B项正确;O2和O3都是由氧原子构成,若O2和O3的质量相等,则其中所含有的氧原子数目相等,质子数相等,C项正确;O2和O3化学式不同,结构也不同,两者互为同素异形体,D项错误。
2.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.它们原子的排列方式各不相同
D.它们的化学性质几乎相同
【答案】 B
【解析】 金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质,A正确;由于其结构中各原子的排列方式不同,其物理性质差异较大,如金刚石不导电,石墨能导电等,B错误,C正确;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,D正确。
3.下列对各项描述的判断正确的是(　　)
选项 描述 结论
A. 由同种元素组成的物质一定是纯净物 正确
B. 科学家合成了一种新型化合物N4 正确
C. 石墨导电,金刚石不导电,故两者不互为同素异形体 错误
D. 纳米泡沫碳和金刚石互为同素异形体 错误
【答案】 C
【解析】 同种元素能形成不同结构的单质,它们互为同素异形体,因此由同种元素组成的物质有可能是混合物,描述错误,结论与描述不一致,A错误;N4是由氮元素形成的单质,描述错误,结论与描述不一致,B错误;石墨与金刚石是由碳元素形成的不同单质,互为同素异形体,与其有无导电性无关,描述错误,结论与描述一致,C正确;纳米泡沫碳和金刚石互为同素异形体,描述正确,结论与描述不一致,D错误。
4.在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮。后来科学家利用N2又制出N3、N4、N5、N60及含的化合物等。下列说法正确的是(　　)
A.N3、N4、N5、N60都是氮元素的同素异形体
B.5N22N5是物理变化
C.高聚氮与N2、N3、N4、、N60互为同素异形体
D.NO和NO2互为同素异形体
【答案】 A
【解析】 N3、N4、N5、N60互为同素异形体,A项正确;5N22N5是化学变化,B项错误;不是单质,C项错误;NO和NO2是化合物,D项错误。
知识点二　同分异构现象
5.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
【答案】 B
【解析】 乙醇和二甲醚的分子式相同,均为C2H6O,具有相同的相对分子质量,但两者的结构不同,故两者互为同分异构体,A、D正确;由球棍模型可知,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,故两者的化学性质不同,C正确。
6.下列各组物质中,互为同分异构体的是(　　)
A.白磷和红磷
B.干冰和CO2
C.和
D.和
【答案】 D
【解析】 A项中白磷和红磷互为同素异形体,不符合题意;B项中干冰和CO2是同一种物质,只是状态不同,不符合题意;C项中两者属于同一种物质,不符合题意;D项中两者的分子式均为C6H14,结构不同,互为同分异构体,符合题意。
7.有下列几组物质:
Ca
②和
③12C和14C
④和
⑤石墨和C60
⑥NH4CNO和CO(NH2)2　⑦T和D
⑧和
⑨氯气和液氯
(1)互为同位素的是　　　　　(填序号,下同)。
(2)互为同素异形体的是　　　　。
(3)互为同分异构体的是　　　　。
(4)属于同一种物质的是　　　　。
【答案】 (1)③⑦　(2)⑤　(3)②⑥⑧　(4)④⑨
知识点三　晶体与非晶体
8.下列关于晶体与非晶体的说法中,错误的是(　　)
A.晶体具有规则的几何外形和固定的熔点,其根本原因是构成晶体的微粒在空间呈有规则的重复排列
B.玻璃晶莹剔透,十分美丽,所以它是晶体
C.非晶体没有固定的熔点
D.晶体和非晶体一般指的是固体
【答案】 B
【解析】 玻璃没有固定的熔点,属于非晶体。
9.晶体是一类非常重要的材料,在很多领域都有广泛的应用。下列对晶体硅的叙述中不正确的是(　　)
A.晶体硅无规则的几何外形
B.晶体硅有固定的熔、沸点
C.可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃
D.晶体硅内部构成微粒在空间呈有规则的重复排列
【答案】 A
【解析】 晶体硅有规则的几何外形,A错误;晶体硅有固定的熔、沸点,B正确;可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃,C正确;晶体硅内部构成微粒在空间呈有规则的重复排列,D正确。
综合应用
10.下列关于同分异构体、同素异形体、同位素的说法中错误的是(　　)
A.乙醇和二甲醚互为同分异构体
BCl互为同位素
C.氧气与臭氧互为同素异形体
D.金刚石和石墨的性质相同
【答案】 D
【解析】 乙醇和二甲醚分子式相同,结构不同,互为同分异构体,故A正确Cl质子数相同,中子数不同,是氯元素的不同核素,互为同位素,故B正确;氧气和臭氧是氧元素形成的结构不同的单质,互为同素异形体,故C正确;金刚石和石墨互为同素异形体,它们的结构不同,所以物理性质不同,化学性质相似,故D错误。
11.科学家已经研制出世界上最薄的材料——碳膜片,其厚度只有一根头发的二十万分之一。如图所示,这种碳膜片形状如蜂巢,是由碳原子构成的六边形单元向外延展而成,下列有关碳膜片的说法不正确的是(　　)
A.碳膜片属于单质
B.碳膜片与石墨的结构不同
C.碳膜片与C60互为同素异形体
D.碳膜片在氧气中完全燃烧的产物和碳在氧气中完全燃烧的产物不同
【答案】 D
【解析】 碳膜片、石墨和C60都是由碳元素形成的单质,但是碳原子的排列方式不同,结构不同,属于不同的物质,互为同素异形体,A、B、C正确;碳膜片在氧气中完全燃烧的产物和碳在氧气中完全燃烧的产物相同,均是CO2,D错误。
12.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互为同素异形体
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4NA
【答案】 A
【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正确;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,故1 mol S8中含有S—S键的个数为8NA,D错误。
13.根据所学知识回答下列问题。
(1)下列微粒之间,互为同素异形体的是　　　　(填字母)。
A.红磷和白磷 B.13C和14C
C.氯气和液氯 D.冰和干冰
E.氧气和臭氧
(2)有下列几种物质:①氯化铵、②氦气、③氯化镁、④二氧化碳、⑤氯化钠、⑥过氧化钠。
a.只含离子键的物质是　　　　(填序号,下同)。
b.只含共价键的物质是　　　　,它的电子式为　　　　　　　　。
c.既含离子键又含共价键的物质是　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (1)AE
(2)a.③⑤　b.④ c.①⑥
【解析】 (1)红磷和白磷是由磷元素形成的不同种单质,互为同素异形体;13C和14C,质子数相同,中子数不同,互为同位素;氯气和液氯均是氯气单质,属于同种物质;构成冰和干冰的分子一个是H2O,一个是CO2,两者属于不同的物质;氧气和臭氧是由氧元素形成的不同种单质,互为同素异形体。
(2)①氯化铵中含离子键和共价键,为离子化合物;②氦气为单原子分子,不含有化学键;③氯化镁中只含有离子键;④二氧化碳中只含有共价键;⑤氯化钠中只含有离子键;⑥过氧化钠中钠离子与过氧根离子间形成离子键,氧原子之间存在共价键。a.只含离子键的物质是③⑤。b.只含共价键的物质是④,CO2是共价化合物,其结构式为,碳原子和氧原子之间有2对共用电子对,其电子式为。c.既含离子键又含共价键的物质是①⑥。
14.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如下:
Ⅰ.橙色蒸气密度折算成标准状况后是 11.43 g·L-1,则它的化学式是　 。
Ⅱ.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　　　　　　。
Ⅲ.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】 S8　S6　S4　多种同素异形体
【解析】 由题意知,Ⅰ中硫蒸气的相对分子质量为 11.43×22.4≈256,分子式为S8;Ⅱ中硫蒸气的相对分子质量为29×6.62≈192,分子式为S6;Ⅲ中硫蒸气的相对分子质量为64×2=128,分子式为S4。综上分析,可知硫元素有多种同素异形体。(共52张PPT)
第三单元　从微观结构看
物质的多样性
1.通过学习碳元素的几种单质,能以金刚石和石墨、氧气和臭氧为例认识同素异形现象,能判断同素异形体,能认识物质的多样性与其微观结构有关。2.通过运用三维空间结构模型,能以正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚为例认识同分异构现象,了解结构模型可以帮助研究物质的微观结构。3.通过学习晶体的结构等建立认知模型,能说出晶体与非晶体的区别,能结合实例描述晶体中微粒排列周期性规律,能通过各种模型说明晶体中的微粒及微粒间的相互作用。
同素异形现象
学习任务一
1.同素异形现象
能够形成几种不同的 的现象。
2.同素异形体
形成的不同的 之间互称为该元素的同素异形体。
3.常见的同素异形体
(1)碳元素能形成多种单质。由碳元素形成的单质有 、 、石墨烯等。金刚石和石墨晶体中碳原子的 和 不同。
同一种元素
单质
同一种元素
单质
金刚石
石墨
成键方式
排列方式
①金刚石晶体的结构特点:每个碳原子与相邻的 个碳原子以 键结合,形成 结构。
②石墨晶体的结构特点:石墨晶体为 结构,层内碳原子间以 键结合,每一层内碳原子排列成平面六边形,一个个六边形排列成 结构,层间存在 。
③C60的结构特点:由60个碳原子形成的封闭笼状分子,形似足球,又称为“足
球烯”。
4
共价
空间网状
层状
共价
平面网状
分子间作用力
④石墨烯的结构特点:由碳原子构成的二维层状的碳材料。
(2)由氧元素形成的同素异形体有氧气和臭氧。
(3)由磷元素形成的同素异形体主要有 。
白磷和红磷
研究发现,金刚石、石墨在氧气中完全燃烧均只生成二氧化碳气体,说明它们都是由碳元素形成的单质。金刚石晶体无色透明,有光泽,十分坚硬,可用于切割玻璃、花岗岩,可做地质和石油勘探的钻头等。石墨呈灰黑色,质地较软,能导电,可做润滑剂和电极等。碳的同素异形体之间是可以相互转化的。早在20世纪30年代,就已经有石墨转化为金刚石的工业生产。90年代后,又由石墨制得C60等球状分子和碳纳米管。有国外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。
金刚石、石墨、C60三者的对比如下表。
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 坚硬 质软 硬度小
熔点 熔点很高 熔点高 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 探究　同素异形体
问题1:什么是同素异形体 试举例。
提示:同一种元素形成的几种不同的单质之间互称为同素异形体;如氧气和臭氧、红磷和白磷。
问题2:同素异形体之间性质是否相同 同素异形体之间的相互转化是物理变化吗
提示:同素异形体的物理性质不同,化学性质相似;同素异形体之间的转化属于化学变化。
问题3:金刚石、石墨都是由碳元素形成的单质,为什么性质有很大差异 纳米泡沫碳、碳纳米管与金刚石之间是什么关系
提示:构成单质的原子之间的成键方式和排列方式不同;纳米泡沫碳、碳纳米管和金刚石均是由碳元素形成的不同单质,三者互为同素异形体。
归纳拓展
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)同素异形体之间的转化属于化学变化,但不是氧化还原反应。
(5)由于分子组成或晶体结构不同,导致同素异形体间性质存在区别,即物理性质差异很大,而化学性质相似。
1.科学家发现C60后,又合成了许多球形分子,如C50、C70、C120、C540等,它们互为(　　)
A.同一种物质 B.同分异构体
C.同素异形体 D.同位素
C
【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,故选C。
2.下列叙述正确的是(　　)
A.由碳单质组成的物质一定是纯净物
B.金刚石和石墨是由相同的元素组成的
C.石墨转变为金刚石不属于化学变化
D.C60也是碳的一种核素
B
【解析】 碳单质包括金刚石、石墨等,其混合在一起得到的是混合物,A错误;金刚石和石墨均由碳元素组成,B正确;同素异形体之间的转化属于化学变化,C错误;C60由碳元素组成,但与金刚石、石墨不同,它是碳的另一种单质,D错误。
同分异构现象
学习任务二
1.概念
(1)同分异构现象:化合物具有相同的 ,但具有不同 的现象。
(2)同分异构体: 。
2.几种常见的简单有机物的同分异构体
分子式
结构
分子式相同而结构不同的化合物
3.存在
同分异构现象在有机化合物中普遍存在,是有机化合物种类繁多的原因之一。
表1　正丁烷与异丁烷结构与性质对比
项目 正丁烷 异丁烷
物理性质 色、味、态 无色、有轻微刺激性气味、气体 无色、稍有气味、气体
熔点 -138.4 ℃ -159.6 ℃
沸点 -0.5 ℃ -11.7 ℃
溶解性 不溶于水,易溶于乙醇、 氯仿 微溶于水,溶于乙醚
化学性质 较稳定;可发生取代反应、氧化反应 较活泼;可发生取代反应、氧化反应
表2　乙醇与二甲醚结构与性质对比
项目 乙醇 二甲醚
物理性质 色、味、态 无色、特殊香味、液体 无色、轻微醚香味、
气体
熔点 -114.1 ℃ -141.5 ℃
沸点 78 ℃ -23 ℃
溶解性 与水和多种有机溶剂 混溶 可溶于水,易溶于有机
溶剂
探究　同分异构现象
问题1:怎样理解同分异构体的概念
提示:“同分”是指分子式相同,“异构”是指结构不同,“体”是指化合物。
问题2:结合正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚的结构式,思考同分异构体形成的原因。
提示:由于分子中原子的成键方式和连接顺序的不同,造成了同分异构现象。
问题3:从上述同分异构体之间的性质比较,你能否发现同分异构体之间的性质特点 为什么性质上有差异
提示:性质有差异,甚至差别很大;由于同分异构体分子结构不同,导致性质有差异。
归纳拓展
同分异构体的正确理解
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.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.正丁烷与异丁烷互为同分异构体的依据是(　　)
A.具有相似的化学性质
B.具有相同的物理性质
C.具有相同的分子结构
D.分子式相同,但分子内碳原子的结合方式不同
D
【解析】 同分异构体的性质有一定的差异,但性质有差异的物质不一定互为同分异构体,A、B错误;正丁烷与异丁烷分子式相同,分子内部碳原子的连接方式不同,结构不同,C错误,D正确。
2.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
D
A.①②④ B.②③
C.①③④　 D.②③④
【解析】 ①中CuSO4·5H2O和CuSO4·3H2O化学式不同,不互为同分异
构体。
题后悟道
同位素、同素异形体和同分异构体的比较
项目 同位素 同素异形体 同分异构体
概念 具有相同质子数和不同的中子数的同一元素的不同原子 由同种元素形成的不同单质 分子式相同,但结构不同的化合物
适用对象 原子 单质 化合物
题后悟道
结构 同 质子数相同 元素种 类相同 分子式相同
异 中子数不同,原子种类不同 分子内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
物理性质 不同 不同 不同
化学性质 基本相同 相似 不一定相似
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
晶体与非晶体
学习任务三
晶体与非晶体
规则
固定
有规则
常见固态物质
自然界的固态物质一般可分为晶体和非晶体。像金刚石、水晶、氯化钠等物质属于晶体,石蜡、玻璃、橡胶等物质属于非晶体。常见的晶体及结构如图所示。
探究　晶体与非晶体的区别
问题1:简述晶体的定义。晶体的物理性质有什么特点
提示:具有规则几何外形和固定的熔点的固态物质是晶体;物理性质差异
很大。
问题2:如何用实验来区分晶体与非晶体
提示:用X射线进行衍射实验,若构成固态物质的微粒在空间呈有规则的重复排列,则该物质是晶体,否则为非晶体。
问题3:干冰、食盐、金刚石等,虽然都是晶体,为什么性质上差别很大
提示:原因是其构成微粒不同、微粒间作用力不同。
常见的几类晶体
归纳拓展
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 金属键
实例 氯化钠、 氢氧化钾 金刚石、 二氧化硅 冰、干冰 Na、Zn
1.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是(　　)
A.X射线衍射实验是区别晶体与非晶体的最科学的方法
B.凡有规则外形的物体就一定是晶体
C.晶体与非晶体的本质区别在于是否有固定的熔点
D.固体食盐、水晶、塑料、胆矾、玻璃均属于晶体
A
【解析】 晶体会对X射线发生衍射,而非晶体不会对X射线发生衍射,则X射线衍射实验是区别晶体与非晶体的最科学的方法,故A正确;晶体的规则外形是天然形成的,人为制造的具有规则外形的物体不一定是晶体,故B错误;晶体与非晶体的根本区别在于其内部微粒在空间上是否按一定规律呈周期性重复排列,故C错误;玻璃、塑料属于非晶体,故D错误。
2.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
D
【解析】 晶体具有规则的几何外形,具有固定的熔、沸点。
知识整合
Ⅰ.随着科研人员在非晶硅光电薄膜产业的不断研发迭代,非晶硅光电薄膜在转换效率上已逐渐接近于多晶硅太阳能电池,发电成本仅为多晶硅的三分之一。预计非晶硅光电薄膜产业的增长速率,将比多晶硅太阳能产业更为快速,非晶硅薄膜技术将成为今后太阳能电池的市场主流。
试回答下列问题。
(1)下图中a、b是两种硅的部分结构,请指出哪种是晶体硅,哪种是非晶硅。
a　　　　;b　　　　。
非晶硅　
晶体硅
【解析】 Ⅰ.(1)晶体中的微粒在微观空间里呈有规则的重复排列,结合题图可知,a为非晶硅、b为晶体硅。
(2)下列有关晶体常识的说法中正确的是　　　　(填字母)。
A.玻璃是非晶体
B.固体粉末都是非晶体
C.晶体有固定的熔、沸点
D.区别晶体和非晶体最有效的方法是X射线衍射实验
ACD
【解析】 (2)玻璃是一种无固定熔、沸点的非晶体,A正确;许多固体粉末不能用肉眼观察到晶体外形,但可通过光学显微镜或电子显微镜看到规则的几何外形,所以固体粉末也可能是晶体,B错误;晶体有固定的熔、沸点,C正确;区别晶体和非晶体最有效的方法是X射线衍射实验,D正确。
(1)互为同位素的是　　　　　　(填序号,下同)。
①
【解析】 Ⅱ.(1)同位素是同一元素的不同原子(即质子数相同而中子数不同的原子)之间的互称,①符合题意。
(2)互为同素异形体的是　　　　　　。
③④⑧
【解析】 (2)同素异形体是同一元素的不同单质之间的互称,③④⑧符合
题意。
(3)互为同分异构体的是　　　　　　。
⑤⑥
【解析】 (3)同分异构体是分子式相同而结构不同的化合物的互称,⑤⑥符合题意。
命题解密与解题指导
情境解读:本题考查对晶体的认识与判断,同时考查对同位素、同素异形体和同分异构体的判断。
素养立意:理解晶体、同位素、同素异形体、同分异构体的研究对象及其组成、结构特点并形成认知模型,能根据物质的组成、结构特点,结合模型对其关系作出准确判断,培养证据推理与模型认知核心素养。
思路点拨:根据晶体的概念和特点,同位素、同素异形体及同分异构体的概念进行解题。第三单元　从微观结构看物质的多样性
[学习目标]　1.通过学习碳元素的几种单质,能以金刚石和石墨、氧气和臭氧为例认识同素异形现象,能判断同素异形体,能认识物质的多样性与其微观结构有关。2.通过运用三维空间结构模型,能以正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚为例认识同分异构现象,了解结构模型可以帮助研究物质的微观结构。3.通过学习晶体的结构等建立认知模型,能说出晶体与非晶体的区别,能结合实例描述晶体中微粒排列周期性规律,能通过各种模型说明晶体中的微粒及微粒间的相互作用。
学习任务一　同素异形现象
1.同素异形现象
同一种元素能够形成几种不同的单质的现象。
2.同素异形体
同一种元素形成的不同的单质之间互称为该元素的同素异形体。
3.常见的同素异形体
(1)碳元素能形成多种单质。由碳元素形成的单质有金刚石、石墨、石墨烯等。金刚石和石墨晶体中碳原子的成键方式和排列方式不同。
①金刚石晶体的结构特点:每个碳原子与相邻的4个碳原子以共价键结合,形成空间网状结构。
②石墨晶体的结构特点:石墨晶体为层状结构,层内碳原子间以共价键结合,每一层内碳原子排列成平面六边形,一个个六边形排列成平面网状结构,层间存在分子间作用力。
③C60的结构特点:由60个碳原子形成的封闭笼状分子,形似足球,又称为“足球烯”。
④石墨烯的结构特点:由碳原子构成的二维层状的碳材料。
(2)由氧元素形成的同素异形体有氧气和臭氧。
(3)由磷元素形成的同素异形体主要有白磷和红磷。
研究发现,金刚石、石墨在氧气中完全燃烧均只生成二氧化碳气体,说明它们都是由碳元素形成的单质。金刚石晶体无色透明,有光泽,十分坚硬,可用于切割玻璃、花岗岩,可做地质和石油勘探的钻头等。石墨呈灰黑色,质地较软,能导电,可做润滑剂和电极等。碳的同素异形体之间是可以相互转化的。早在20世纪30年代,就已经有石墨转化为金刚石的工业生产。90年代后,又由石墨制得C60等球状分子和碳纳米管。有国外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。金刚石、石墨、C60三者的对比如下表。
单质 金刚石 石墨 足球烯(C60)
颜色 状态 无色透 明固体 灰黑色 固体 灰黑色 固体
硬度 坚硬 质软 硬度小
熔点 熔点很高 熔点高 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
探究　同素异形体
问题1:什么是同素异形体 试举例。
问题2:同素异形体之间性质是否相同 同素异形体之间的相互转化是物理变化吗
问题3:金刚石、石墨都是由碳元素形成的单质,为什么性质有很大差异 纳米泡沫碳、碳纳米管与金刚石之间是什么关系
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)同素异形体之间的转化属于化学变化,但不是氧化还原反应。
(5)由于分子组成或晶体结构不同,导致同素异形体间性质存在区别,即物理性质差异很大,而化学性质相似。
1.科学家发现C60后,又合成了许多球形分子,如C50、C70、C120、C540等,它们互为(　　)
A.同一种物质 B.同分异构体
C.同素异形体 D.同位素
2.下列叙述正确的是(　　)
A.由碳单质组成的物质一定是纯净物
B.金刚石和石墨是由相同的元素组成的
C.石墨转变为金刚石不属于化学变化
D.C60也是碳的一种核素
学习任务二　同分异构现象
1.概念
(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。
(2)同分异构体:分子式相同而结构不同的化合物。
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:分子式均为C4H10,其结构式分别为、。
(2)乙醇和二甲醚:分子式均为C2H6O,其结构式分别为、
。
3.存在
同分异构现象在有机化合物中普遍存在,是有机化合物种类繁多的原因之一。
表1　正丁烷与异丁烷结构与性质对比
项目 正丁烷 异丁烷
色、味、 态 无色、有轻微刺激性气味、气体 无色、稍有气味、气体
熔点 -138.4 ℃ -159.6 ℃
沸点 -0.5 ℃ -11.7 ℃
溶解性 不溶于水,易溶于乙醇、氯仿 微溶于水,溶于乙醚
化学性质 较稳定;可发生取代反应、氧化反应 较活泼;可发生取代反应、氧化反应
结构式
球棍模型
表2　乙醇与二甲醚结构与性质对比
项目 乙醇 二甲醚
色、味、 态 无色、特殊香味、液体 无色、轻微醚香味、气体
熔点 -114.1 ℃ -141.5 ℃
沸点 78 ℃ -23 ℃
溶解性 与水和多种有机溶剂混溶 可溶于水,易溶于有机溶剂
化学性质 可发生氧化反应、酯化反应,可与活泼金属反应 易燃、易爆(易被氧化)
结构式
球棍模型
探究　同分异构现象
问题1:怎样理解同分异构体的概念
问题2:结合正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚的结构式,思考同分异构体形成的原因。
问题3:从上述同分异构体之间的性质比较,你能否发现同分异构体之间的性质特点 为什么性质上有差异
同分异构体的正确理解
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.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.正丁烷与异丁烷互为同分异构体的依据是(　　)
A.具有相似的化学性质
B.具有相同的物理性质
C.具有相同的分子结构
D.分子式相同,但分子内碳原子的结合方式不同
2.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
③与
④和(两者均只含C、H、O)
A.①②④ B.②③
C.①③④　 D.②③④
同位素、同素异形体和同分异构体的比较
项目 同位素 同素异形体 同分异构体
概念 具有相同质子数和不同的中子数的同一元素的不同原子 由同种元素形成的不同单质 分子式相同,但结构不同的化合物
适用对象 原子 单质 化合物
续　表
项目 同位素 同素异形体 同分异构体
结构 同 质子数相同 元素种 类相同 分子式相同
异 中子数不同,原子种类不同 分子内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
物理性质 不同 不同 不同
化学性质 基本相同 相似 不一定相似
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
学习任务三　晶体与非晶体
晶体与非晶体常见固态物质
自然界的固态物质一般可分为晶体和非晶体。像金刚石、水晶、氯化钠等物质属于晶体,石蜡、玻璃、橡胶等物质属于非晶体。常见的晶体及结构如图所示。
探究　晶体与非晶体的区别
问题1:简述晶体的定义。晶体的物理性质有什么特点
问题2:如何用实验来区分晶体与非晶体
问题3:干冰、食盐、金刚石等,虽然都是晶体,为什么性质上差别很大
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 金属键
实例 氯化钠、 氢氧化钾 金刚石、 二氧化硅 冰、干冰 Na、Zn
1.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是(　　)
A.X射线衍射实验是区别晶体与非晶体的最科学的方法
B.凡有规则外形的物体就一定是晶体
C.晶体与非晶体的本质区别在于是否有固定的熔点
D.固体食盐、水晶、塑料、胆矾、玻璃均属于晶体
2.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
从微观结构看物质的多样性
[footnoteRef:0]　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 [0:
命题解密与解题指导
情境解读:本题考查对晶体的认识与判断,同时考查对同位素、同素异形体和同分异构体的判断。
素养立意:理解晶体、同位素、同素异形体、同分异构体的研究对象及其组成、结构特点并形成认知模型,能根据物质的组成、结构特点,结合模型对其关系作出准确判断,培养证据推理与模型认知核心素养。
思路点拨:根据晶体的概念和特点,同位素、同素异形体及同分异构体的概念进行解题。]
Ⅰ.随着科研人员在非晶硅光电薄膜产业的不断研发迭代,非晶硅光电薄膜在转换效率上已逐渐接近于多晶硅太阳能电池,发电成本仅为多晶硅的三分之一。预计非晶硅光电薄膜产业的增长速率,将比多晶硅太阳能产业更为快速,非晶硅薄膜技术将成为今后太阳能电池的市场主流。
试回答下列问题。
(1)下图中a、b是两种硅的部分结构,请指出哪种是晶体硅,哪种是非晶硅。
a　　　　;b　　　　。
(2)下列有关晶体常识的说法中正确的是　　　　(填字母)。
A.玻璃是非晶体
B.固体粉末都是非晶体
C.晶体有固定的熔、沸点
D.区别晶体和非晶体最有效的方法是X射线衍射实验
Ⅱ.有下列几组物质:
①重氢、超重氢　②O　③O2、O3　④红磷、白磷　⑤正丁烷、异丁烷　⑥乙醇、二甲醚　⑦O2-、O2　⑧金刚石、石墨、C60
(1)互为同位素的是　　　　　　(填序号,下同)。
(2)互为同素异形体的是　　　　　　。
(3)互为同分异构体的是　　　　　　。
Ⅱ.(1)①　(2)③④⑧　(3)⑤⑥
(2)玻璃是一种无固定熔、沸点的非晶体,A正确;许多固体粉末不能用肉眼观察到晶体外形,但可通过光学显微镜或电子显微镜看到规则的几何外形,所以固体粉末也可能是晶体,B错误;晶体有固定的熔、沸点,C正确;区别晶体和非晶体最有效的方法是X射线衍射实验,D正确。
Ⅱ.(1)同位素是同一元素的不同原子(即质子数相同而中子数不同的原子)之间的互称,①符合题意。
(2)同素异形体是同一元素的不同单质之间的互称,③④⑧符合题意。
(3)同分异构体是分子式相同而结构不同的化合物的互称,⑤⑥符合题意。
课时作业
对点训练
知识点一　同素异形现象
1.雷雨天闪电时空气中有O3生成。下列说法中错误的是(　　)
A.O2和O3互为同素异形体
B.O2和O3的相互转化是化学变化
C.等质量的O2和O3含有相同的质子数
D.O2和O3分子式不同,结构相同
2.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.它们原子的排列方式各不相同
D.它们的化学性质几乎相同
3.下列对各项描述的判断正确的是(　　)
选项 描述 结论
A. 由同种元素组成的物质一定是纯净物 正确
B. 科学家合成了一种新型化合物N4 正确
C. 石墨导电,金刚石不导电,故两者不互为同素异形体 错误
D. 纳米泡沫碳和金刚石互为同素异形体 错误
4.在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮。后来科学家利用N2又制出N3、N4、N5、N60及含的化合物等。下列说法正确的是(　　)
A.N3、N4、N5、N60都是氮元素的同素异形体
B.5N22N5是物理变化
C.高聚氮与N2、N3、N4、、N60互为同素异形体
D.NO和NO2互为同素异形体
知识点二　同分异构现象
5.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
6.下列各组物质中,互为同分异构体的是(　　)
A.白磷和红磷
B.干冰和CO2
C.和
D.和
7.有下列几组物质:
Ca
②和
③12C和14C
④和
⑤石墨和C60
⑥NH4CNO和CO(NH2)2　⑦T和D
⑧和
⑨氯气和液氯
(1)互为同位素的是　　　　　(填序号,下同)。
(2)互为同素异形体的是　　　　。
(3)互为同分异构体的是　　　　。
(4)属于同一种物质的是　　　　。
知识点三　晶体与非晶体
8.下列关于晶体与非晶体的说法中,错误的是(　　)
A.晶体具有规则的几何外形和固定的熔点,其根本原因是构成晶体的微粒在空间呈有规则的重复排列
B.玻璃晶莹剔透,十分美丽,所以它是晶体
C.非晶体没有固定的熔点
D.晶体和非晶体一般指的是固体
9.晶体是一类非常重要的材料,在很多领域都有广泛的应用。下列对晶体硅的叙述中不正确的是(　　)
A.晶体硅无规则的几何外形
B.晶体硅有固定的熔、沸点
C.可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃
D.晶体硅内部构成微粒在空间呈有规则的重复排列
综合应用
10.下列关于同分异构体、同素异形体、同位素的说法中错误的是(　　)
A.乙醇和二甲醚互为同分异构体
BCl互为同位素
C.氧气与臭氧互为同素异形体
D.金刚石和石墨的性质相同
11.科学家已经研制出世界上最薄的材料——碳膜片,其厚度只有一根头发的二十万分之一。如图所示,这种碳膜片形状如蜂巢,是由碳原子构成的六边形单元向外延展而成,下列有关碳膜片的说法不正确的是(　　)
A.碳膜片属于单质
B.碳膜片与石墨的结构不同
C.碳膜片与C60互为同素异形体
D.碳膜片在氧气中完全燃烧的产物和碳在氧气中完全燃烧的产物不同
12.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互为同素异形体
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4NA
13.根据所学知识回答下列问题。
(1)下列微粒之间,互为同素异形体的是　　　　(填字母)。
A.红磷和白磷 B.13C和14C
C.氯气和液氯 D.冰和干冰
E.氧气和臭氧
(2)有下列几种物质:①氯化铵、②氦气、③氯化镁、④二氧化碳、⑤氯化钠、⑥过氧化钠。
a.只含离子键的物质是　　　　(填序号,下同)。
b.只含共价键的物质是　　　　,它的电子式为　　　　　　　　。
c.既含离子键又含共价键的物质是　　　　　　　　　　　　。
(2)a.③⑤　b.④ c.①⑥
(2)①氯化铵中含离子键和共价键,为离子化合物;②氦气为单原子分子,不含有化学键;③氯化镁中只含有离子键;④二氧化碳中只含有共价键;⑤氯化钠中只含有离子键;⑥过氧化钠中钠离子与过氧根离子间形成离子键,氧原子之间存在共价键。a.只含离子键的物质是③⑤。b.只含共价键的物质是④,CO2是共价化合物,其结构式为,碳原子和氧原子之间有2对共用电子对,其电子式为。c.既含离子键又含共价键的物质是①⑥。
14.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如下:
Ⅰ.橙色蒸气密度折算成标准状况后是 11.43 g·L-1,则它的化学式是　 。
Ⅱ.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　　　　　　。
Ⅲ.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　 。

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