第1课时 同位素、同素异形体、同分异构体、同系物的判别
同系物同位素同素异形体同分异构体的举例
同系物同位素同素异形体同分异构体的举例同系物、同位素、同素异形体、同分异构体是化学中常用的概念，用来描述化学物质在分子结构上的差异。
下面将以具体实例为例，细致解释这四个概念的含义和应用。
同系物是指具有相同或相近分子式的化合物。
它们在分子构造上有着相似但不完全相同的特点。
例如，酚类化合物对苯酚、间酚和邻酚，它们的分子式都是C6H6O，但它们的分子结构和性质有所不同。
另一个例子是醇类化合物，如乙醇、异丙醇等都是同系物。
同位素是指原子核中质子数相同、中子数不同的同位素体系。
例如，氢气的同位素有氘（氢的同位素，质子数为1，中子数为1）和氚（质子数为1，中子数为2）。
同一元素的不同同位素有时会导致其物理和化学性质的差异。
同素异形体是指由同一组原子组成，但分子结构不同的同素体。
常见的例子是热带硬脂酸的两种异构体。
正硬脂酸和癸二酸，化学式都是C17H34O2，但它们的分子结构和物理性质有所不同。
另一个例子是异构烯烃，如顺式-丁烯和反式-丁烯都是C4H8的同素异形体。
同分异构体是指分子式相同，但结构略有不同的化合物。
例如，异丁烷和2-甲基丁烷，它们的分子式都是C4H10，但它们的分子结构不同。
另一个例子是异构酮，如丙酮和乙酸酯，它们的分子式都是C3H6O，但它们在分子结构上有所不同。
这四个概念在化学中有着广泛的应用。
首先，通过研究同系物，可以了解不同化合物之间的相似性和差异性，为合成新的化合物提供参考。
其次，同位素的使用在放射性同位素示踪、核能利用和碳定年等方面具有重要意义。
同素异形体和同分异构体的研究可以深入了解化学反应机制，对有机合成和药物设计有着重要的指导作用。
总结起来，同系物、同位素、同素异形体和同分异构体是用来描述化学物质在分子构造上的差异的重要概念。
通过研究和区分这些概念，我们能够更好地理解化学物质的性质和行为，从而为新化合物的合成和应用提供指导。
“五同”的辨析与判断
“五同”的辨析与判断“五同”是指同位素、同素异形体、同系物、同分异构体、同种物质，下面从若干方面对这五个概念实行分析、比较，以加深对五个概念的理解与理解，掌握判断的方法和技巧。
一.“五同”的概念1.同位素：质子数相同质量数（或中子数）不同的原子互称同位素。
2.同素异形体：同种元素形成多种不同单质的现象叫做同素异形现象，同种元素形成的不同单质互为同素异形体。
3.同系物：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH 2原子团的物质互称为同系物。
4.同分异构体：化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构式的现象，叫做同分异构现象。
具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
5.同种物质：组成和结构都相同的物质。
三.“五同”的分类与判断 1.同位素多数元素都存有同位素，如1 1H 2 1H 3 1H , 12 6C 13 6C 146C , 少数元素不存有同位素，如钠、氟等元素不存有同位素。
同位素要求质子数相同且中子数不同。
如果质子数中子数都相同，则为同种原子。
同位素适用于原子之间，不适用于分子、离子等微粒。
例1.下列各组微粒中互为同位素的一组的是 （ ）A. D 与2 1HB. 质量数均为40的两原子C. 3 1H 与1 1H +D. 16O 、17O 、18O答案：D解析：A 项中D 与2 1H 为同种原子；B 项中质量数相同能够是同种原子，也能够是不同元素的不同原子，如4019K 和40 20Ca 质量数均为40 ；C 项中原子与离子不能互为同位素；D 项为氧元素的三种不同原子，质子数相同，均为8，中子数不同，分别为8、9、10，互为同位素。
2.同素异形体形成方式有三种：（1）组成分子的原子数不同 如氧气（O 2）和臭氧 （O 3）(2) 晶体中原子的排列方式不同 如金刚石与石墨(3)晶格中分子的排列方式不同 如斜方晶硫与单斜晶硫红磷和白磷的形成方式复杂，分子中原子的数目不同，而原子的排列方式也不同。
同素异形体适用于单质，元素相同且性质不同。
同位素同分异构体的比较 (2)
同位素，同素异形体，同系物，同分异构体的异同一、定义同位素：质子数相同，中子数不同的原子(核素)同素异形体：由同一种元素组成的不同单质同系物：结构相似，分子组成相差一个或若干个CH2基团的物质同分异构体：分子式相同，结构不同的化合物二、不同点1、同位素的对象是原子，在元素周期表上占有同一位置,化学性质基本相同,但原子质量或质量数不同,从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领)有所差异。
2、同素异形体的对象是单质，同素异形体的组成元素相同，结构不同，物理性质差异较大，化学性质有相似性，但也有差异。
如金刚石和石墨的导电性、硬度均不同，虽都能与氧气反应生成CO2，由于反应的热效应不同，二者的稳定性不同（石墨比金刚石能量低，石墨比金刚石稳定）。
同素异形体的形成方式有三种：(1)组成分子的原子数目不同，例如： O2和O3。
(2)晶格中原子的排列方式不同，例如：金刚石和石墨。
(3)晶格中分子排列的方式不同，例如：正交硫和单斜硫(高中不要求此种)。
注意：同素异形体指的是由同种元素形成的结构不同的单质，如H2和D2的结构相同，不属于同素异形体。
3、同系物的对象是有机化合物，属于同系物的有机物必须结构相似，在有机物的分类中，属于同一类物质，通式相同，化学性质相似，差异是分子式不同，相对分子质量不同，在组成上相差一个或若干个CH2原子团，相对分子质量相差14的整数倍，如分子中含碳原子数不同的烷烃之间就属于同系物。
(1)结构相似指的是组成元素相同，官能团的类别、官能团的数目及连接方式均相同。
结构相似不一定是完全相同，如CH3CH2CH3和(CH3)4C，前者无支链，后者有支链，但二者仍为同系物。
(2)通式相同，但通式相同不一定是同系物。
例如：乙醇与乙醚它们的通式都是CnH2n+2O,但他们官能团类别不同,不是同系物。
又如：乙烯与环丁烷,它们的通式都是CnH2n,但不是同系物。
(3) 在分子组成上必须相差一个或若干个CH2原子团。
高中化学 同位素 同素异形体 同系物 同分异构体和同种物质的比较概念辨析 新人教版
(概念辩析)同位素、同素异形体、同系物、同分异构体和同种物质的比较。
同位素、同素异形体、同系物和同分异构体的比较化学基本概念反映化学物质的本质属性，是化学的基础。
明确概念的内涵与外延，是正确把握知识的要素，也是正确判断和推理的基础，因此在概念的教学中，让学生掌握、运用概念，尤为重要。
同位素、同素异形体、同系物、同分异构体和同一种物质等化学中几个经常用到的概念，也是一些同学经常混淆的概念，下面就这几个概念的区别加以详细的说明。
对于同位素、同素异形体、同系物和同分异构体这四个概念，学习时应着重从其定义、对象、化学式、结构和性质等方面进行比较，抓住各自的不同点，从而理解和掌握。
这几个概念都表明了事物之间的关系，下表列出了比较了它们的异同：同位素同素异形体同系物同分异构体定义质子数相同，中子数不同的原子(核素)由同一种元素组成的不同单质结构相似，分子组成相差一个或若干个CH2基团的物质分子式相同，结构不同的化合物对象原子单质化合物化合物化学式元素符号表示不同，如、、元素符号表示相同，分子式可以不同，如O2和O3不同相同结构电子层结构相同，原子核结构不同单质的组成或结构不同相似不同性质物理性质不同，化学性质相同物理性质不同，化学性质相同物理性质不同，化学性质相似物理性质不同，化学性质不一定相同说明：1、同位素的对象是原子，在元素周期表上占有同一位置,化学性质基本相同,但原子质量或质量数不同,从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领)有所差异。
2、同素异形体的对象是单质，同素异形体的组成元素相同，结构不同，物理性质差异较大，化学性质有相似性，但也有差异。
如金刚石和石墨的导电性、硬度均不同，虽都能与氧气反应生成CO2，由于反应的热效应不同，二者的稳定性不同（石墨比金刚石能量低，石墨比金刚石稳定）。
同素异形体的形成方式有三种：(1)组成分子的原子数目不同，例如： O2和O3。
(2)晶格中原子的排列方式不同，例如：金刚石和石墨。
化学课件-苏教版-化学必修2《同素异形现象和同分异构现象》(一)
(C )
A．CH3—CH2—CH3 和 CH3—CH2—CH2—CH3
B．NO 和 CO
C．CH3—CH2OH 和 CH3—O—CH3 D．红磷和白磷
解析 首先对比各组物质的分子式，只有 C 项中
分子式相同，CH3CH2OH 和 CH3OCH3 中原子排列 顺序不同，二者互为同分异构体。
7．下列说法正确的是
B．化学变化
C．氧化还原反应 D．分解反应
解析 红磷和白磷是不同的物质，二者之间的转化
属于化学变化；又因为它们都为单质，在转化过程
中没有化合价的变化，属于非氧化还原反应。
4．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．化学式相同而结构不同的化合物互称为同分异
(C ) A．碳纳米管和 C60 都是单质 B．碳纳米管和金刚石互为同素异形体 C．碳纳米管和石墨的结构和性质都相同 D．碳纳米管也能在氧气中燃烧生成二氧化碳 解析 碳纳米管和 C60 都是碳的单质，互为同分异构 体，故它们的结构不同，性质也有差异。
9．下列各组物质属于同系物的是__________，属于 同分异构体的是____________，属于同素异形体的 是____________，属于同位素的是____________， 属于同一种物质的是_________________________ __________________________________________。
D．14C 与 12C 互为同位素 解析 14C 是碳元素的一种原子，与其他原子的性质
相同，A 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
同素异形体同位素同系物同分异构体
同素异形体同位素同系物同分异构体在化学的世界里，有些概念听上去就像是外星语言，特别是那些叫做同素异形体、同位素、同系物和同分异构体的东西。
乍一听，可能让人觉得有点晕，但其实它们并没有想象中那么复杂，嘿，我们来聊聊这些有趣的小家伙吧。
我们得提到同素异形体。
你知道什么是同素异形体吗？简单来说，就是同一种元素，长得却不一样。
想象一下，碳可以是钻石，闪闪发光，耀眼无比；也可以是石墨，黑乎乎的，像铅笔里的那个东西。
二者都是碳，但它们的形状和性质完全不一样。
钻石可是坚硬得像个小霸王，而石墨就像个温柔的绅士，易于滑动。
生活中，我们常常会碰到这种现象。
就像同一个人，可能在不同的场合中表现出截然不同的个性，难怪大家都说，冰冻三尺非一日之寒嘛！接下来是同位素。
说到同位素，可能会让人联想到科学实验室里的那些神秘试管。
实际上，同位素就是元素的小伙伴，它们有相同的原子序数，但中子数不同。
就像是家里的兄弟姐妹，虽然同父同母，但性格、爱好各有不同。
以氢为例，它有三种同位素：普通氢、重氢和超重氢。
普通氢最常见，重氢那可是水中少见的“贵族”，用在核聚变里，超重氢就更少了，简直是珍稀动物。
听起来是不是很酷？同位素在科学研究和医学上可大有用处，简直是“万金油”啊！再来说说同系物。
这种东西听起来有点高深，其实也很简单。
它们是一类化合物，拥有相似的化学性质，但分子结构不同。
打个比方，像是家里兄弟姐妹的风格，虽然都是同一个爸妈生的，但每个人都有自己的特色。
比如说，乙醇和醇类化合物，都是酒精的一种，但它们的结构和用途各有千秋。
乙醇可以用来喝，醇类则可能在工业上派上用场。
这种多样性真是让人感到惊奇，化学就像是一场无尽的派对，各种化合物齐聚一堂，大家都在各显神通。
我们得聊聊同分异构体。
这可是个非常有趣的概念，同分异构体是指分子式相同，但结构不同的化合物。
就好像两个人都有一样的名字，但性格和兴趣爱好却截然不同。
比如说，丁烷和异丁烷，虽然它们的化学式都是C4H10，但分子结构却大相径庭，性质也不同。
同分异构现象
同分异构现象二、同分异构现象有机化合物的同分异构现象与碳原子的成键特点和成键方式有关。
同分异构现象是由于组成有机化合物分子中的原子具有不同的结合顺序和结合方式产生的，这也是有机化合物数量庞大的原因之一。
有机化合物的分子结构包括三个层次，即构造、构型、构象。
构造是指有机物分子中各原子或原子团之间的结合顺序或排列顺序；构型是指有机物分子中的各个原子或原子团在空间的排列方式；构象是指在有机物分子中，由于围绕单键旋转而产生的原子或原子团在空间的不同排列形象。
（一）构造异构构造异构就是指那些具有相同的分子式，而分子中的原子或原子团相互结合的顺序不同而产生的异构现象。
构造异构主要有碳链异构、位置异构与官能团异构。
①碳链异构由于碳链骨架不同而产生的异构现象。
例如：与环己烷甲基环戊烷②位置异构由于取代基或官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的异构现象。
例如：CH3CH2CH2CH2OH 与CH3CH2CHCH3OH1-丁醇 2-丁醇邻溴甲苯间溴甲苯对溴甲苯或2-溴甲苯或3-溴甲苯或4-溴甲苯③官能团异构具有相同的分子组成，由于官能团不同而产生的异构现象，例如：具有相同分子式的烯烃与环烷烃之间也存在异构现象：CH3CH=CH2 （丙烯）与环丙烷（二）构型异构构型异构是指分子中的原子或原子团在空间的排列方式不同而产生的异构现象，有顺反异构和对映异构两类。
1、顺反异构烯烃的同分异构现象比烷烃的要复杂，除碳链异构外，还有由于双键的位置不同引起的位置异构、分子式相同化合类别不同引起的官能团异构和双键两侧的基团在空间的位置不同引起的顺反异构。
例如：丁烷只有正丁烷和异丁烷两个异构体，而丁烯就有三个异构体：CH 3CH 2CH=CH 2 CH 3CH=CHCH 3 CH 3C=CH 2CH 31-丁烯 2-丁烯 2-甲基丙烯 双键位置异构 碳架异构由于双键不能自由旋转又产生了另一个异构现象--顺反异构，如：2-丁烯有两个：CCCCHHHHCH 3CH 3CH 3CH 3顺-2-丁烯 反-2-丁烯 单烯烃的分子通式为C n H 2n ，它与环烷烃（通式为C n H 2n ）互为同分异构体，如丁烯和环丁烷（甲基环丙烷）互为同分异构体。
同位素同分异构体同素异形体同系物的比较
有机化学1、有机化合物的基本特征2、简单分类3、命名4、同分异构体同位素、同分异构体、同素异形体、同系物的比较定义化学式结构或分子特点性质式同位素同素异形体同系物同分异构体同系物：结构相似，相差n 个 CH2原子团。
同分异构体：分子式相同，结构不同的有机物。
请同学们设计一个表格，小结官能团异构通式物质类别举例C n H2nC n H2n-2C n H2n-6C n H2n+2OC n H2n OC n H2n O2C n H2n-6 OC6H12O6C12H22O11C n H2n+1NO21.已知二甲苯有三种同分异构体,则四氯苯有______ 种同分异构体 .2.一氯戊烷中含有两个“— CH3”的结构为____ 种 .3． C11H16的苯的同系物中 ,只含有一个支链 , 且支链上含有两个“—CH3”的结构有四种 , 写出其结构简式 .4.已知将中的c与d 原子交换位置 ,可以得到另一种物质 :.的烯烃同分异构体有____种.5．下列有机物与溴(Br 2) 发生成反应 ,加成产物各有多少种1 : 1.C4H8的加6.与 H2发生 1:4加成反应时 , 其产物有 ______ 种 .7.C4H4有多种同分异构体 , 它们分别具有以下特征 , 试写出相应的同分异构体的结构简式 .(1)A 为链状结构 , 可以由两分子的乙炔加成而得 , A 为 ________.(2)B 为平面结构 , 与溴水发生 1 : 1 加成反应 , 加成方式有两种 , 但加成产物只有一种 . B 为__________ .(3)C为正四面体,每个C原子分别与另三个 C 原子通过单键相连. 则 C 为_________ .8.C6H6有两种常见的同分异构体, A为苯 , B 是具有空间立体结构的图形 , 写出它们的结构简式 .C 8H8有两种同分异构体 , A 是具有空间立体结构的立方烷 , B 是芳香烃 , 写出它们的结构简式 .9.在下列物质中：属于同系物的是答：---------- 属于同种物质的是 --------- ，属于同分异构体的是--------10.篮烷的化学式为C10H 12，其结构如图，则其一氯代物有【】种。
同位素-同素异形体-同系物-同分异构体的异同
张浩祥对于同位素、同素异形体、同系物和同分异构体这四个概念，学习时应着重从其定义、对象、化学式、结构和性质等方面进行比较，抓住各自的不同点，从而理解和掌握。
这几个概念都表明了事物之间的关系，下表列出了比较了它们的异同：同位素：质子数相同，中子数不同的原子(核素)对象原子同素异形体：由同一种元素组成的不同单质。
对象单质同系物; 结构相似，分子组成相差一个或若干个CH2基团的物质对象化合物同分异构体: 分子式相同，结构不同的化合物对象化合物说明：1、同位素的对象是原子，在元素周期表上占有同一位置,化学性质基本相同,但原子质量或质量数不同,从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领)有所差异。
2、同素异形体的对象是单质，同素异形体的组成元素相同，结构不同，物理性质差异较大，化学性质有相似性，但也有差异。
如金刚石和石墨的导电性、硬度均不同，虽都能与氧气反应生成CO2，由于反应的热效应不同，二者的稳定性不同（石墨比金刚石能量低，石墨比金刚石稳定）。
同素异形体的形成方式有三种：(1)组成分子的原子数目不同，例如：O2和O3 。
(2)晶格中原子的排列方式不同，例如：金刚石和石墨。
(3)晶格中分子排列的方式不同，例如：正交硫和单斜硫(高中不要求此种)。
注意：同素异形体指的是由同种元素形成的结构不同的单质，如H2和D2的结构相同，不属于同素异形体。
3、同系物的对象是有机化合物，属于同系物的有机物必须结构相似，在有机物的分类中，属于同一类物质，通式相同，化学性质相似，差异是分子式不同，相对分子质量不同，在组成上相差一个或若干个CH2原子团，相对分子质量相差14的整数倍，如分子中含碳原子数不同的烷烃之间就属于同系物。
(1)结构相似指的是组成元素相同，官能团的类别、官能团的数目及连接方式均相同。
结构相似不一定是完全相同，如CH3CH2CH3和(CH3)4C，前者无支链，后者有支链，但二者仍为同系物。
(2)通式相同，但通式相同不一定是同系物。
必修2 第七章 第一节认识有机化合物(2)
认识有机化合物（2）核心知识点一：一、同系物【想一想】甲烷乙烷丙烷正丁烷【结论】上述有机物均由碳、氢两种元素组成；除甲烷外均存在碳碳单键，每个碳原子剩余的价键均与氢原子结合；此类有机物，每增加1个碳原子，氢原子数便增加2，故它们在组成上相差一个或若干个CH2原子团。
1. 概念：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。
2. 结构特点：①符合同一通式（烷烃符合通式：C n H2n+2）；②结构相似；③组成上相差一个或若干个“CH2”原子团。
3. 性质：因结构相似，故同系物的化学性质相似，物理性质随着碳原子数递增而呈规律性变化，即物理性质不同。
（密度、熔、沸点随着碳原子数递增而增大，由于随着碳原子数递增，相对分子质量增大。
）4. 同系物的判断方法（1）判断标准——“同类不同碳”同类：互为同系物的有机物均属于同一类物质，即分子结构相似。
不同碳：互为同系物的有机物碳原子数不同，即分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团。
（2）正确理解①结构相似a. 结构相似，主要指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。
b. 结构相似，则必须符合同一通式，反之不一定成立，如CH2=CH2（乙烯）和（环丙烷），再比如CH2=CHCH2CH3（丁烯）和（环丁烷）二者均符合通式C n H2n（n≥2，n为正整数），但结构不相似，不互为同系物。
②组成上相差n个“CH2”原子团（n为正整数）a. 同系物所含元素种类一定相同b. 同系物一定具有不同的碳原子数和分子式，即分子式一定不同c. 同系物一定具有不同的相对分子质量（相差14n，n为正整数）即相对分子质量一定不同。
核心知识点二：二、同分异构体1. 概念二者的分子式相同，都是C4H10，但因碳原子间的连接方式不同导致结构不同（正丁烷是直链结构，异丁烷有支链），故不是同一种物质，它们的物理性质存在一定差异，比如正丁烷的沸点大于异丁烷。
【名师提醒】（1）同分异构体要求分子式相同，但结构不同，二者缺一不可；分子式相同，则相对分子质量相等，但相对分子质量相等的物质，分子式不一定相同，如CO和C2H4。
同位素,同素异形体,同分异构体,同系物的概念
同位素的表示符号
同位素是具有相同原子序数的同一化学元素的两种或多种原子之一，在元素周期表上占有同一位置，化学行为几乎相同，但原子质量或质量数不同,从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领)有所差异.同位素的表示是在该元素符号的左上角注明质量数，例如碳14，一般用14C而不用C14。
自然界中许多元素都有同位素。
同位素有的是天然存在的，有的是人工制造的，有的有放射性,有的没有放射性。
同一元素的同位素虽然质量数不同，但他们的化学性质基本相同(如：化学反应和离子的形成），物理性质有差异［主要表现在质量上（如：熔点和沸点）]。
自然界中，各种同位素的原子个数百分比一定。
同位素是指具有相同核电荷但不同原子质量的原子(核素）称为同位素。
在19世纪末先发现了放射性同位素，随后又发现了天然存在的稳定同位素，并测定了同位素的丰度。
大多数天然元素都存在几种稳定的同位素。
同种元素的各种同位素质量不同，但化学性质几乎相同。
同素异形体,是相同元素组成，不同形态的单质。
如碳元素就有金钢石、石墨、无定形碳等同素异形体.同素异形体由于结构不同，彼此间物理性质有差异；但由于是同种元素形成的单质，所以化学性质相似。
同分异构体：
化学上，同分异构体是一种有相同化学式，有同样的化学键而有不同的原子排列的化合物.简单地说，化合物具有相同分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象；具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体。
很多同分异构体有相似的性质。
但具有同一化学通式的有机化合物不一定是同系物。
同系物同位素同素异形体同分异构体的举例
同系物同位素同素异形体同分异构体的举例一、引言在化学领域中，同系物、同位素、同素异形体以及同分异构体都是常见的概念。
它们代表了不同的化学性质和结构特征。
本文将对这些概念进行详细解释，并给出相关的例子，以便更好地理解它们之间的区别和联系。
二、同系物同系物是指具有相似化学性质和结构特征的一组化合物。
它们通常具有相似的分子式和相近的分子量，但其结构可能存在差异。
下面是几个例子：1.甲醛（HCHO）和乙醛（CH3CHO）：它们都是醛类化合物，具有类似的化学性质，但其分子结构不同。
2.硫酸（H2SO4）和亚硫酸（H2SO3）：它们都是含硫酸基团的无机化合物，但亚硫酸比硫酸少一个氧原子。
三、同位素同位素是指具有相同原子序数（即相同的元素）但质量数不同的原子。
同位素具有相似的化学性质，但其物理性质可能存在差异。
以下是一些例子：1.氢的同位素：氢有三种主要的同位素，分别是氢-1（1H）、氘（2H）和氚（3H）。
它们在化学反应中表现出类似的性质，但在物理性质上有所不同。
2.碳的同位素：碳有两种稳定的同位素，分别是碳-12（12C）和碳-13（13C）。
它们在化学反应中表现出类似的性质，但由于质量数不同，在物理性质上也存在差异。
四、同素异形体同素异形体是指具有相同元素组成但结构或空间构型不同的化合物。
它们通常具有不同的物理和化学性质。
以下是几个例子：1.顺式和反式异戊二烯酸二甲酯–顺式异戊二烯酸二甲酯（CH3OC(O)C(CH3)=CHC(O)OCH3）：两个甲基基团位于双键相对位置。
–反式异戊二烯酸二甲酯（CH3OC(O)C(CH3)=CHC(O)OCH3）：两个甲基基团位于双键同侧位置。
2.光学异构体–D-葡萄糖和L-葡萄糖：它们是以不对称碳原子为中心的异构体，可以通过手性合成得到。
两者具有相同的分子式和结构，但旋光性质不同。
五、同分异构体同分异构体是指具有相同分子式但结构不同的化合物。
它们具有不同的物理和化学性质。
同分异构体同素异形体同位素同系物
同分异构体同素异形体同位素同系物
随着科学技术的不断进步，同分异构体同素异形体同位素同系物已经成为高等
教育领域探索的一个热门话题。
首先，同分异构体同素异形体同位素同系物是一种复合物，它可以通过向化学
缔结记相邻分子层间同分异构体中的分子结构和素异形体中的位素安排来识别。
它们具有极其重要的认识意义，因为它们可以帮助我们更加深入地理解物质的研究、认知缔结甚至分子组成的构成细节。
其次，高等教育中的相关学科也在努力探索这个话题。
在生物学和物理学中，
借助同位素技术，可以迅速地分析出蛋白质、微囊藻等有机分子的结构。
在化学领域，借助四维晶格技术，可以深刻地研究大分子在温度调节和分子过滤作用下的仪器特性。
这些先进的技术有助于加深我们对物质的深入认识，进而影响着我们的日常生活。
最后，针对该课题，各所高校均在加强研究，以构建具有国际知名度的大型科
研机构。
许多大学正在通过实验课程以及大量支持有关研究的资金，来增强教师和学生的参与度，以便他们能够实现有效识别同分异构体同素异形体同位素同系物的方法，从而为建立科学体系提供保证。
从以上这些内容可以看出，同分异构体同素异形体同位素同系物是一个充满挑
战的课题，因此应当给予高校相应的重视，充分发挥高等教育领域的科技研究能力，以更快、更准确地理解和分析相关物质构成和它们之间的关联关系。
同位素、同素异形体、同系物、同分异构体和同种物质的比较
同位素、同素异形体、同系物、同分异构体和同种物质的比较化学基本概念反映化学物质的本质属性，是化学的基础。
明确概念的内涵与外延，是正确把握知识的要素，也是正确判断和推理的基础，因此在概念的教学中，让学生掌握、运用概念，尤为重要。
同位素、同素异形体、同系物、同分异构体和同一种物质等化学中几个经常用到的概念，也是一些同学经常混淆的概念，下面就这几个概念的区别加以详细的说明。
对于同位素、同素异形体、同系物和同分异构体这四个概念，学习时应着重从其定义、对象、化学式、结构和性质等方面进行比较，抓住各自的不同点，从而理解和掌握。
这几个概念都表明了事物之间的关系，下表列出了比较了它们的异同：同位素同素异形体同系物同分异构体定义质子数相同，中子数不同的原子(核素)由同一种元素组成的不同单质结构相似，分子组成相差一个或若干个CH2基团的物质分子式相同，结构不同的化合物对象原子单质化合物化合物化学式元素符号表示不同，如、、元素符号表示相同，分子式可以不同，如O2和O3不同相同结构电子层结构相同，原子核结构不同单质的组成或结构不同相似不同性质物理性质不同，化学性质相同物理性质不同，化学性质相同物理性质不同，化学性质相似物理性质不同，化学性质不一定相同说明：1、同位素的对象是原子，在元素周期表上占有同一位置,化学性质基本相同,但原子质量或质量数不同,从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领)有所差异。
2、同素异形体的对象是单质，同素异形体的组成元素相同，结构不同，物理性质差异较大，化学性质有相似性，但也有差异。
如金刚石和石墨的导电性、硬度均不同，虽都能与氧气反应生成CO2，由于反应的热效应不同，二者的稳定性不同（石墨比金刚石能量低，石墨比金刚石稳定）。
同素异形体的形成方式有三种：(1)组成分子的原子数目不同，例如： O2和O3。
(2)晶格中原子的排列方式不同，例如：金刚石和石墨。
(3)晶格中分子排列的方式不同，例如：正交硫和单斜硫(高中不要求此种)。
同位素、同素异形体、同系物、同分异构体
同位素、同素异形体、同系物、同分异构体同位素、同素异形体、同系物、同分异构体这四个概念都带有一个同字。
分别对应同一元素的不同原子、同一元素形成的不同单质、组成结构和性质相似的有机物、分子组成相同但结构不同的物质。
对于同一种物质本文没有列入讨论。
同位素是指质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子互称为同位素。
把具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫做核素。
同位指核素的质子数相同，在周期表中占有相同的位置。
同位素中又有放射性同位素，化学书籍所列相对原子质量多数含有小数就是大都存在同位素的缘故。
相对于同位素，还有人提出同量素概念，是指质子数和中子数都不同但质量数相同的核素。
高考要求是理解同位素概念，看懂并会写核素表示式，计算元素相对原子质量。
由于这个知识点题目相对容易，仅在第一年课标卷即2007年第9题出现，难度系数0.89，所以以后再也没有出现。
同素异形体在初中九年级教材叙述为由同种元素形成的不同单质。
大体可分为三类：物质中原子的排列不同，按照高中讲解是连接方式不同，如金刚石和石墨；分子中的原子个数不同，氧气和臭氧；连接方式和分子中原子个数都不同，如红磷和白磷。
中学阶段理解同素异形体存在于第ⅣA碳、ⅤA磷、ⅥA氧的理由。
这样才有助于记忆且同时理解其性质。
硅元素原子核外电子有3层，半径大，原子之间另一种键合时彼此键合能力弱，这既是含硅化合物远不及碳的原因，也是其同素异形体不易存在的理由。
同理由于氮原子之间可以以氮氮三键结合成为稳定的氮气分子，因此也是极难成为其他形式的单质。
至于氧的同素异形体可以与碳相类比，当然高考题中曾经以信息介绍硫的同素异形体S8，笔者意见作为特例记忆合适。
至于卤族，由于其最外层7个电子，以共用一对电子成为稳定结构，当然不必形成其他形式结合的同素异形体，还有Ⅰ、Ⅱ为金属元素，可认为没有其他形式的单质，ⅢA族的铝也是金属。
这样理解记忆即可。
同素异形体物理性质和化学性质均有不同，其中物理性质差别较为明显，如熔、沸点和气味明显不同；化学性质也有不同，如石墨较金刚石稳定，臭氧比氧气氧化性强，白磷在空气中可以自燃。
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考向四 同系物的判定 4.(2019·浙江稽阳3月联考)下列说法错误的是( )
A.硫元素的不同单质 S2 和 S8 互为同素异形体 B.CH4 与 C3H8 一定互为同系物 C.35Cl 与 37Cl 是氯元素的两种核素，互为同位素
D.
互为同分异构体
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真题重现
1.(2019·浙江4月选考，10)下列说法正确的是( B ) A.18O2和16O3互为同位素 B.正己烷和2，2－二甲基丙烷互为同系物 C.C60和C70是具有相同质子数的不同核素 D.H2NCH2COOCH3和CH3CH2NO2是同分异构体 解析 同位素的研究对象为原子，而18O2和16O3为单质，A项错误；正己烷和2，2－ 二甲基丙烷结构相似，在分子组成上相差1个“CH2”原子团，两者互为同系物，B项 正 确 ； C60 和 C70 均为 单质 ， 不 是核素 ， C项 错 误 ； H2NCH2COOCH3的分子式 为 C3H7NO2，而CH3CH2NO2的分子式为C2H5NO2，两者不是同分异构体，D项错误， 故选B。
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备考策略 要抓住同位素、同素异形体、同分异构体和同系物这四个概念的所属对象来进行区分， 具体可以通过以下表格进行对比：
同位素
同素异形体
同系物
同分异构体
定义
质子数相同，
结构相似，分子组成
由同一种元素组成
分子式相同，结构
中子数不同的
相差一个或若干个
的不同单质
不同的化合物
CnH2n，但不是同系物。
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(3)在分子组成上必须相差一个或若干个CH2原子团。但分子组成上相差一个或若 干个CH2原子团的物质却不一定是同系物，如CH3CH2Br和CH3CH2CH2Cl都是卤 代烃，且组成相差一个CH2原子团，但二者不是同系物。 (4)同系物具有相似的化学性质，物理性质有一定的递变规律，如随碳原子个数的 增多，同系物的熔、沸点逐渐升高；如果碳原子个数相同，则有支链的熔、沸点 低，且支链越对称，熔、沸点越低。如沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。同系物 的密度一般随着碳原子个数的增多而增大。
B.氕、氘、氚互为同位素，中子数都是 1
C.乙醇和二甲醚互为同分异构体
D.金刚石和石墨互为同素异形体，两者之间不能相互转化
解析 A.126C 和164C 是不同种核素，故 A 错误；B.氕、氘、氚互为同位素，中子数分 别是：0、1、2，故 B 错误；C.乙醇和二甲醚分子式相同，都是 C2H6O，结构不同， 互为同分异构体；D.金刚石和石墨互为同素异形体，但两者之间可以相互转化，故 D
答案 D
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5.(2018·浙江4月选考)下列说法正确的是( )
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A.
的名称为 3-甲基丁烷
B.CH3CH2CH2CH2CH3 和
互为同素异形体
C. D.CH3CH2OH 和
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为同一物质
具有相同的官能团，互为同系物
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解析 A.离取代基近的一端编号，命名应为2-甲基丁烷，故A项错误；B.选项中 的物质分子式相同而结构不同，无特殊官能团，互为同分异构体，故B项错误； C.甲烷分子呈现正四面体结构，四个位置完全等价，故C项正确；D.虽然二者具 有相同的官能团，但官能团的个数不同，组成也不相差若干个CH2，不互为同系 物，故D项错误；故选C。 答案 C
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2.(2019·浙江1月学考)下列说法不正确的是( ) A.16O和18O互为同位素
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B.金刚石和足球烯互为同素异形体
C.C2H6和C3H6互为同系物 D.C2H5OH和CH3OCH3互为同分异构体 解析 A.16O、18O是氧元素的不同原子，所以互为同位素，故A正确；B.金刚石和
解析 A.
的主链含有 5 个碳原子，名称为 2，3-二甲基戊烷，故 A
错误；B.化合物
性质
化学性质不一定
学性质相同
性质相似
化学性质相似
相同
举例
11H、21H、31H
或
O2 和 O3、金刚石和 H、
石墨、红磷和白磷(注
甲烷和正戊烷、 正戊烷、异戊烷、
D、T
甲烷和新戊烷 新戊烷
意：H2 和 D2 不是)
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考向二 元素、核素和同位素的判别
2.(2018·浙江温州十五校联合体)下列说法正确的是( ) A.162C 和146C 是一种核素
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(1)________组两种微粒互为同位素；
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(2)________组两种物质互为同素异形体；
(3)________组两种物质属于同系物；
(4)________组两物质互为同分异构体；
(5)________组两物质是同一物质。
解析 同位素是质子数相同，中子数不同的原子，故属于同位素的组是B；是同素
烷也有两种不同环境的氢，一氯代物也有2种，一氯代物的种数相同，选项C正确；
D.金刚石和石墨在氧气中完全燃烧均只生成二氧化碳气体，选项D正确；答案选B。
答案 B
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4.(2018·浙江6月学考)下列说法正确的是( ) A.1H2和2H2互为同素异形体 B.CH3Cl和CH2Cl2互为同系物 C.C60和C70互为同位素 D.C2H6和C3H8均不存在同分异构现象 解析 A.1H2和2H2两者属于不同种氢核素组成的氢分子；B.同系物是结构相似， 在分子组成上相差1个或几个CH2原子团的物质，而CH3Cl和CH2Cl2不是互为同系 物；C.具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素，C60和 C70互为同素异形体；D.C2H6和C3H8均属于烷烃，且三个碳原子以内均不存在同 分异构现象。
(1)结构相似指的是组成元素相同，官能团的类别、官能团的数目及连接方式均相同。
结构相似不一定是完全相同，如CH3CH2CH3和(CH3)4C，前者无支链，后者有支链， 但二者仍为同系物。
(2)通式相同，但通式相同不一定是同系物。例如：乙醇与乙醚它们的通式都是CnH2n
＋2O，但他们官能团类别不同，不是同系物。又如：乙烯与环丁烷，它们的通式都是
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考向五 同分异构体判定 5.(2018·浙江镇海中学高三上)下列说法正确的是( )
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A.
的名称为 3，4，4-三甲基丁烷
B.化合物
的一氯取代物有 2 种
C. 、 、 是互为同分异构体
D.
(葡萄糖)分子结构中含有—OH，与乙醇互为同系物
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足球烯是碳元素的不同单质，所以互为同素异形体，故B正确；C.C2H6和C3H6的通 式不相同，结构不相似，分子组成上相差一个碳原子，不互为同系物，故C错误；
D.C2H5OH和CH3OCH3的分子式相同，结构不同，互为同分异构体，故D正确；故 选C。
答案 C
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3.(2018·浙江11月选考)下列说法不正确的是( ) A.18O和16O是质子数相同的两种核素
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解析 A.S2 和 S8 是同种元素形成的不同单质，属于同素异形体，故 A 不符合题意； B.CH4 和 C3H8 通式相同均为 CnH2n＋2, 属于烷烃同系列，一定互为同系物，故 B 不符 合题意；C.35Cl 与 37Cl 是具有相同质子数和不同中子数的氯原子，互为同位素，故 C
异形体是由同种元素组成的性质不同的单质，故属于同素异形体的组为A；同系物
是指结构相似，分子组成相差一个或若干个CH2基团的有机物，因此属于同系物的 组是C；同分异构体是指分子式相同结构不同的化合物，故属于同分异构体的组是
E；而由于单键碳为四面体结构，因此E为同一物质。
答案 (1)B (2)A (3)C (4)E (5)D
B.戊烷的一种同分异构体可命名为2-乙基丙烷
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱC.丙烷的一氯代物和正丁烷的一氯代物种数相同
D.金刚石和石墨在氧气中完全燃烧均只生成二氧化碳气体
解析 A.18O和16O含有的质子数虽然都是8个，但是中子数分别为10、8，中子数
不同，因此二者属于不同的核素，选项A正确；B.不存在2-乙基丙烷，应该命名为
2-甲基丁烷，选项B不正确；C.丙烷有两种不同环境的氢，一氯代物有2种，正丁
错误；故选 C。
答案 C
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备考策略 在最近的选考中常出现元素、核素和同位素判别的题，要注意这三个概念的区别和 联系： (1)同种元素，可以有若干种不同的核素，即核素种类远大于元素种类。 (2)元素有多少种核素，就有多少种原子。 (3)同位素是同一元素不同原子的互相称谓，不指具体原子。 (4)同一元素的不同原子，其质量数不同，核外电子层结构相同，其原子、单质及 构成的化合物的化学性质几乎完全相同，只是某些物理性质略有差异。
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备考策略 同素异形体的对象是单质，同素异形体的组成元素相同，结构不同，物理性质差异较
大，化学性质有相似性，但也有差异。如金刚石和石墨的导电性、硬度均不同，虽都
能与氧气反应生成CO2，由于反应的热效应不同，二者的稳定性不同(石墨比金刚石能 量低，石墨比金刚石稳定)。