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同素异形体、同分异构体


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

同素异形现象 同分异构现象

石 墨

库利南一号钻石 硬度大,无色 透明的晶体 深灰色、不透明、 质软、易导电的片 状固体

?思考:为什么同种元素组成的不同种单质的性质相差这么大呢

石墨的结构

>
金刚石晶体结构

结构决定性质!
C60的结构

一、 同素异形现象

同素异形现象:同种元素形成不同单质的现象

同素异形体:同种元素形成的不同单质间的 互称。

例如: C元素的同素异形体有:金刚石、石墨、C60, O元素的同素异形体有:O2、O3, P元素的同素异形体有:红磷、白磷

臭氧与氧气的性质对比
物 质 O2 O3 O O 组成元素 性 色、 无色无味气体 淡蓝色气体鱼腥味 态、味 质 溶解性 不易溶于水 比O2易溶于水 用途 呼吸、燃烧等 漂白剂、消毒剂

拓展视野

白磷与红磷的性质对比
物 质 组成元素 性 质 状态 溶解性 毒性 着火点 白 磷 P 白色或浅黄色 蜡状固体 不溶于水 有毒
40OC

红 磷 P 红棕色粉末 不溶于水 无毒
246OC

(1)C+ O2 === CO2

点燃

(2)氧气和臭氧都具有强氧化性, 臭氧的氧化性更强。 (3)白磷、红磷完全燃烧都生成五氧化二磷

同素异形体的化学性质比较相似

一、同素异形现象 同素异形体之间转化

(1)C(石墨) ====
高压

高温

C(金刚石)

(2)3O2 === 2O3

放电

有单质参加的反应不一定是氧化还原反应!

[讨论 ]
分子式相同的物质一 定是同一种物质吗?

C4H10可能的结构模型

H H H H H C C C C H H H H H
正丁烷

H H H H C C C H H H H C H H
异丁烷

问题1:对比两个模型,找找它们的联系?

共同点: 分子式相同 不同点: 结构不同
同分异构

二、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,叫做同分异构现象。

同分异构体
分子式相同而结构不同的化合物互称 为同分异构体。
问题2:同分异构体间性质有无差异?

同分异构体间的物理性质差异

物质 熔点/℃ 沸点/℃ 液态密度/g· -3 cm

正丁烷 -138.4 -0.5 0.5788

异丁烷 -159.6 -11.7 0.557

结论:互为同分异构体的化合物,它们的物理性质不同。

C2H6 O
分子式 C2H6O C2H6O

球棍模型

结构式 名称 沸点
乙醇 78 ℃ 二甲醚 -23℃

比较同素异形体、同分异构体、同位素三个概念
同位素 同素异形体 同分异构体

定义

对象 实例

质子数相同, 同种元素形成 质量数或中子 的不同单质的 数不同的不同 互称 原子的互称 原子 单质 金刚石、石墨 1H、 2H、 3H O2和O3; 12C、13C、14C 红磷和白磷 16O、17O、18O 物理性质不同 化学性质相同

分子式相同而 结构不同的不同 化合物的互称

化合物
正丁烷与异丁烷 乙醇与二甲醚

性质

物理性质不同 物理性质不同但化 化学性质相似 学性质一般不同

[课堂小结] 物质世界丰富多彩原因很多:
1.同种元素有不同的核素――同位素; 2.同种元素可以形成不同的单质―― 同素异形现象; 3. 同种元素可以和不同的元素形成不同的 化合物――氯化钠 氢氧化钠; 4.同种元素可以与其它同种元素形成比例不 同的化合物――氧化纳 过氧化钠; 5 .分子式相同的化合物存在同分异构现象。 6 .碳原子连接方式的多样化。(单、双键、叄键、 环状等)

1.下列两种物质之间属于同素异形 体关系的是( A) A. 石墨和C60 B. 水和重水 B. 正丁烷和异丁烷 D. 12C 和13C

2、科学家最近发现一种新分子,具有空 心类似足球状的结构,其化学式为C60。 下列说法不正确的是( A )

A.C60是一种新型化合物
B.它的相对分子质量为720 C.它的化学性质和金刚石相似

D.C60和金刚石、石墨一样,都是由碳元 素组成的单质

3、白磷和红磷在一定条件下可以相互 转化 ,这 一变化是属于(BD) A、物理变化
B、化学变化 C、氧化还原反应

D、非氧化还原反应

4、下列各种微粒中:H2O、H2O2 、D2O、 H、D、T、12C、13C、C70、C60 CH3COOH、HCOOCH3

属于同位素的是

H、D和T,12C和 13C


, 。

属于同素异形体的是 属于同分异构体的是

C70、C60
CH3COOH、HCOOCH3


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