同素异形现象
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同素异形现象、同分异构现象
思考_有机物种类繁多的原因：
⑴碳原子最外层有4个电子，可与其他原子形成4 个共价键，碳原子之间可形成4个共价键。
（2）碳原子数不确定:有机物中可含一个碳原子, 也可含成千上万个碳原子。
（3）成键多样化:碳原子之间可有碳碳单键、碳 碳双键、碳碳叁键，有链状也可有环状结构。
（4）同分异构现象大量存在。
2、由同种元素组成的物质不可能是（ B ）
A、单质
B、化合物
C、纯净物 D、混合物
问题5:
每个C能形成几个共价键？每个H能形成几个
思共考价键4:?C原子之间的连接方式有几种?
根据碳、氢原子形成共价键的特征，我们来预 测组成为C4H10可能的分子结构，书写其结构 式。
HHHH HCC CCH
HHHH
思考1
100多种元素
单质、化合物
? 几千万种物质
同素异形现象
同分异构现象
一、同素异形现象
同素异形现象
同一种元素形成几种不同单质的现象。
同素异形体
同一种元素形成几种不同的单质互称为 该元素的同素异形体。
金刚石 石墨
性质各异
足球烯C60
富勒烯C28、C32、 C50、C70
结构不同
纳米碳管
金刚石、石墨的用途
正丁烷
HHH
HCC CH HH HCH H
异丁烷
问题6:对比两个模型,分析它们的异同?象
化合物具有相同的分子式，但具有不 同结构的现象，称做同分异构现象。
四、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。
同分异构体间的物理性质差异
物质
正丁烷
异丁烷
分子式相同，结构 不同的化合物
化合物 正丁烷和异丁烷 二甲醚和乙醇
高一化学同素异形现象
问题2
同素异形体之间性质有何异同？
物理性质有较大差异 化学性质基本相同
金刚石与石墨物理性质比较
金刚石
原子结构 颜色状态 硬度 熔点
+6 2 4
石墨
无色透明，光彩夺目， 黑色，有金属光泽，不 正八面体晶体 透明，细鳞片状固体
天然、硬物质
最软矿物之一
很高 不导电
很高 导电
导电性
金刚石、石墨的用途：
金刚石晶体结构示意图
C原子
正四面体结构单元
富勒烯：固态碳的第三种结构形式，三维空
心球状结构。 （包括C60、C70和纳米碳管等） 其中C60是60个碳原子形成的封闭笼状分子，形 似足球，故称之为“足球烯”）
C60
金刚石
石墨
问题4：同素异形体之间可以相互转 化吗？
• 若可以，那么这种相互转化是物理 变化还是化学变化？
3、据报道，科学家已经成功合成少量O4， 有关O4的说法正确的是（ ） A、O4的摩尔质量是64
C
B、O4与O2性质相同
C、O4与O2互为同素异形体
D、相同质量的O4与O2所含有的原子个数 比为4：3
作业：
课本P24，第 5、7 题
直の着面前近乎忘却咯自我/完全沉浸在这副自由空灵の世界中の马开/叶静云摇摇头/也不知道马开确定什么情况/她们也不打扰马开/就这样在身后跟着马开/也感受着滴地の这片纯净/壹路而去/见识咯太多の虔诚者/它们壹路膜拜而去/有些人已经跪の膝盖流血咯/可它们却依旧面色平静/壹步壹叩 继续跪拜而去/这确定壹种无言の信仰/马开无法想象/这千里多の距离/它们跪拜而去要何其艰难/"人生活到这种地步/真の确定无憾咯/"叶静云喃喃自语道/太过震撼咯/这种虔诚确定它们无法想象の/要确定当年红尘囡圣の岁月还能理
同素异形体同素异形现象
氧的同素异形体
如氧气（O2）、臭氧（O3）等， 它们具有不同的分子组成和性质。
同素异形现象的影响因素
温度和压力
化学反应条件
温度和压力的变化可以影响元素的晶 体结构和原子排列方式，从而形成不 同的同素异形体。
不同的化学反应条件可能导致同一元素形成 不同的同素异形体。例如，碳在高温高压下 形成金刚石，而在低温低压下形成石墨。
元素的电子构型
元素的电子构型决定了其成键方式和 晶体结构，进而影响同素异形体的形 成。
04 同素异形体与同素异形现 象的关系
同素异形体间的转化涉及原子或分子结构的改 变，如碳的同素异形体石墨和金刚石，其结构不 同导致物理性质差异。
能量变化
转化过程中往往伴随着能量的吸收或释放，如氧 气和臭氧之间的转化需要特定的能量条件。
同素异形体同素异形现象
目 录
• 引言 • 同素异形体概述 • 同素异形现象及其表现 • 同素异形体与同素异形现象的关系 • 同素异形体与同素异形现象的应用 • 研究展望与未来挑战
01 引言
定义与背景
01
02
03
同素异形体定义
由相同元素组成，但具有 不同物理或化学性质的单 质。
同素异形体现象
同一种元素可以形成多种 不同的单质，这些单质在 结构、性质等方面存在差 异。
05
06
推动化学、物理、材料科学等多学科的交 叉融合与发展。
02 同素异形体概述
同素异形体的定义
同素异形体是指由相同元素组成，但 具有不同晶体结构或原子排列方式的 物质。
这些物质在化学性质上相似，但由于 结构差异，物理性质（如密度、硬度 、熔点等）可能存在显著差异。
同素异形体的分类
碳的同素异形体
如氧气（O2）、臭氧（O3）等， 它们具有不同的分子组成和性质。
同素异形现象的影响因素
温度和压力
化学反应条件
温度和压力的变化可以影响元素的晶 体结构和原子排列方式，从而形成不 同的同素异形体。
不同的化学反应条件可能导致同一元素形成 不同的同素异形体。例如，碳在高温高压下 形成金刚石，而在低温低压下形成石墨。
元素的电子构型
元素的电子构型决定了其成键方式和 晶体结构，进而影响同素异形体的形 成。
04 同素异形体与同素异形现 象的关系
同素异形体间的转化涉及原子或分子结构的改 变，如碳的同素异形体石墨和金刚石，其结构不 同导致物理性质差异。
能量变化
转化过程中往往伴随着能量的吸收或释放，如氧 气和臭氧之间的转化需要特定的能量条件。
同素异形体同素异形现象
目 录
• 引言 • 同素异形体概述 • 同素异形现象及其表现 • 同素异形体与同素异形现象的关系 • 同素异形体与同素异形现象的应用 • 研究展望与未来挑战
01 引言
定义与背景
01
02
03
同素异形体定义
由相同元素组成，但具有 不同物理或化学性质的单 质。
同素异形体现象
同一种元素可以形成多种 不同的单质，这些单质在 结构、性质等方面存在差 异。
05
06
推动化学、物理、材料科学等多学科的交 叉融合与发展。
02 同素异形体概述
同素异形体的定义
同素异形体是指由相同元素组成，但 具有不同晶体结构或原子排列方式的 物质。
这些物质在化学性质上相似，但由于 结构差异，物理性质（如密度、硬度 、熔点等）可能存在显著差异。
同素异形体的分类
碳的同素异形体
同素异形体
第三单元
从微观结构看物质的多样性
同素异形现象
感受生活
金刚石
石墨
金刚石
石
墨
性大的绿色钻石 41克拉 （8.2克）
世界最大的有色钻石 407.48克拉（81.50克）
(1克拉=200毫克=0.2克)
金刚石与石墨的比较
金刚石 石墨
无色透明，光彩夺 深灰黑色，有金属光泽， 颜色状态 目，正八面体晶体 不透明，细鳞片状固体
实例(2)氧元素的不同单质
[问题与讨论]
氧气、臭氧
1、你知道全球三大环境问题分别是什么吗？
臭氧破坏 地球气候变暖 生物物种急剧减少
2、臭氧层是如何形成的？为什么臭氧层能够阻挡 紫外线？ 3、臭氧与氧气的性质有何不同？它们之间有什么关 系？它们能否相互转化？
4、保护臭氧层的措施?
[阅读资料]
臭氧是地球的天然保护伞
松树的树脂在氧化过程中产生的。微量的臭氧不但不
臭，反而能使空气变得清新，特别是对呼吸道病人的
呼吸尤为有益。疗养院常常设在松林中，道理就在这
里。
[练 习]
(A) Na和Na+ (C) H2和D2
A. H2O 和D2O
1、下列各组物质中，互为同素异形体的是（ D ） (B) 16O和18O (D) 金刚石和石墨
2、同素异形体： 同一种元素形成的几种不同单质 ，互称为 该元素的同素异形体。 [注意] ①同种元素 ②不同单质 ③结构不同
实例(1)
碳元素的不同单质
金刚石、石墨、无定形碳、 C60（足球烯）、C70 、
纳米碳管等
[相互转化] 金刚石
隔绝空气 1000℃
隔绝空气 高温高压催化剂
石墨
石墨转化为金刚石的条件：
从微观结构看物质的多样性
同素异形现象
感受生活
金刚石
石墨
金刚石
石
墨
性大的绿色钻石 41克拉 （8.2克）
世界最大的有色钻石 407.48克拉（81.50克）
(1克拉=200毫克=0.2克)
金刚石与石墨的比较
金刚石 石墨
无色透明，光彩夺 深灰黑色，有金属光泽， 颜色状态 目，正八面体晶体 不透明，细鳞片状固体
实例(2)氧元素的不同单质
[问题与讨论]
氧气、臭氧
1、你知道全球三大环境问题分别是什么吗？
臭氧破坏 地球气候变暖 生物物种急剧减少
2、臭氧层是如何形成的？为什么臭氧层能够阻挡 紫外线？ 3、臭氧与氧气的性质有何不同？它们之间有什么关 系？它们能否相互转化？
4、保护臭氧层的措施?
[阅读资料]
臭氧是地球的天然保护伞
松树的树脂在氧化过程中产生的。微量的臭氧不但不
臭，反而能使空气变得清新，特别是对呼吸道病人的
呼吸尤为有益。疗养院常常设在松林中，道理就在这
里。
[练 习]
(A) Na和Na+ (C) H2和D2
A. H2O 和D2O
1、下列各组物质中，互为同素异形体的是（ D ） (B) 16O和18O (D) 金刚石和石墨
2、同素异形体： 同一种元素形成的几种不同单质 ，互称为 该元素的同素异形体。 [注意] ①同种元素 ②不同单质 ③结构不同
实例(1)
碳元素的不同单质
金刚石、石墨、无定形碳、 C60（足球烯）、C70 、
纳米碳管等
[相互转化] 金刚石
隔绝空气 1000℃
隔绝空气 高温高压催化剂
石墨
石墨转化为金刚石的条件：
同素异形现象、同分异构现象PPT课件
特殊臭味淡蓝色气体
强氧化性、不 S+O2==SO2 稳定性、漂白、 点燃 2CO+O2==2CO2 杀菌消毒
用途
呼吸、燃烧等 脱色剂、消毒剂
臭氧洞的 扩大
3O2 == 2O3
放电
实例： （3）磷元素的不同单质 ①红磷与白磷的物理性质比较：
②磷的同素异形体的结构：
3。同素异形体的化学性质基本相同
•同素异形体： 同一种元素形成的几种不同单质 ，互
称为该元素的同素异形体。
金刚石、石墨的用途：
思考：金刚石和石墨的物理性质为什么不一样？
问题探究二
物理性质 硬度 熔沸点 导电性 金刚石 很大 很高 不导点 石墨 较软 很高 能导电
为何金刚石和石墨在硬度和导电性 方面有很大的差异？
主要是由于碳原子排列结构 的不同引起的
金刚石和石墨物理性质的差异，主 要是由于碳原子排列结构的不同引起的
金刚石是正四面体 空间网状结构，原 子间的作用力很强
石墨是层状结构，层 间分子间作用力弱， 所以层与层间易滑动
观察下图中丁烷的球棍模型思考碳链 的形式和每个碳原子连结其他碳原子、氢 原子的数目两方面比较它们的不同
二、同分异构现象
分子式 球棍模型
C4H10
C4H10
结构式
名称 沸点
正丁烷 －0.5 ℃异丁烷 －11.7℃来自C 2H 6O 实例：
分子式
球棍模型
C2H6O
C2H6O
结构式 名称 沸点 乙醇 78 ℃ 二甲醚 －23℃
有机物种类繁多的原因 ⑴有机物中可以含一个碳原子,也可以 含多个甚至成千上万个碳原子。 ⑵每个碳原子之间结合的方式可有单 键、双键、三键，也可有环状结构。 ⑶大量存在同分异构现象。
同素异形体现象PPT课件
很高
石墨
深灰色不透明固体, 有滑腻感 最软的矿物之一 有优良的导电性
很高
外形 硬度 导电性
熔沸点
金刚石
问题探究
为何金刚石和石墨在性质方 面有很大的差异？
主要是由于碳原子成键 方式和排列方式的不同引起 的
金刚石的结构
石墨的结构
金刚石和石墨的结构区别
金刚石 排列方式 空间网状结 构 空间排列 层内排列 石墨
研究对象
常见实例 金刚石、石墨
1 1
2、下列各组中互为同位素的是(
素异形体的是( A ) A.O2和O3 B.11H和21H D.O2－和O
) ，互为同 B
C.H2O和H2O2
3、下列各组中属于同素异形体的是
A 金刚石与C60 B H和 D C NO与NO2 18 D16 O 与 8 8O
1.3.1同素异形现象
你知道吗
人类已发现的元素仅100多种，而这 些种类有限的元素却构成数千万种不同 的物质，你们知道这是为什么吗？
原因之一: 同素异形现象
世界上最大的宝石金刚石---库利南（Cullinan）
金刚石
石墨
金刚石和石墨的物理性质
物理性质
金刚石
无色透明 在自然界里硬度最大 不良导体
红磷
P
斜方硫
单斜硫
思考:
1、钠原子(Na)和钠离子(Na+)都是同一种元
素----钠元素形成的，它们是同素异形体吗？ 2、Fe2O3和Fe3O4的组成元素完全相同，它 们是同素异型体吗？ 3、12H与11H是同素异形体吗？
同素异形体与同位素的比较
同素异形体 定义 同位素 同一种元素形 质子数相同、中 成的不同单质 子数不同的原子 单质 原子 1H、2H、3H 35Cl、37Cl
同素异形现象
①氧气与臭氧的物理性质比较： 化学 式 氧气 臭氧 O2 O3 颜色 （气态） 无色 淡蓝色 气味 无味 鱼腥味 沸点 ℃ －183 －112.4 溶解性 0.030 >O2
②氧气与臭氧的分子结构：
资料卡 自然界90％的臭氧集中在离地面15～50 km的 大气平流层中，它是由氧气吸收太阳紫外线辐射而 生成的。臭氧层能使地球上的生物免受太阳光中紫 外线的伤害，是“生命卫士”。近年来的测量结果 表明，臭氧层开始变薄，甚至出现空洞。2000年， 南极上空的臭氧层空洞面积达2．8×107km2，相当 于澳大利亚国土面积的4倍。关于引起臭氧层被破 坏的原因有多种解释，但一般认为氟氯烃(氟利昂， 广泛用于制冷剂和发泡剂等)的大量使用和喷气式 飞机、火箭、导弹将大量废气排放到高空，加速了 臭氧分解。保护高空臭氧层，是科学家研究的重要 课题。
资料卡 臭氧具有极强的氧化性，Ag、Hg等在空气或氧 气中不易被氧化的金属，可以与臭氧发生反应。 臭氧可用于漂白和消毒。某些染料受到臭氧的 强烈氧化作用会褪色，臭氧还可以杀死许多细菌， 因此，它是一种很好的脱色剂和消毒剂。 空气中的微量臭氧能刺激中枢神经，加速血液 循环，令人产生爽快和振奋的感觉，但当空气中臭 氧的含量超过10－5 %（体积分数）时，就会对人体、 动植物，以及其他暴露在空气中的物质造成危害。
C60
结 同素异形体性质不同的原因： 论： 微观结构不同。
碳元素的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ素异形体有： 金刚石、石墨、C60 、碳纳米管等。
（1）Na和Na+是同素异形体吗？
（2）Fe2O3和Fe3O4是同素异形体吗？
（3）1H和2H是同素异形体吗？
同素异形体与同位素的比较：
同素异形体 定义 研究对象 常见实例
②氧气与臭氧的分子结构：
资料卡 自然界90％的臭氧集中在离地面15～50 km的 大气平流层中，它是由氧气吸收太阳紫外线辐射而 生成的。臭氧层能使地球上的生物免受太阳光中紫 外线的伤害，是“生命卫士”。近年来的测量结果 表明，臭氧层开始变薄，甚至出现空洞。2000年， 南极上空的臭氧层空洞面积达2．8×107km2，相当 于澳大利亚国土面积的4倍。关于引起臭氧层被破 坏的原因有多种解释，但一般认为氟氯烃(氟利昂， 广泛用于制冷剂和发泡剂等)的大量使用和喷气式 飞机、火箭、导弹将大量废气排放到高空，加速了 臭氧分解。保护高空臭氧层，是科学家研究的重要 课题。
资料卡 臭氧具有极强的氧化性，Ag、Hg等在空气或氧 气中不易被氧化的金属，可以与臭氧发生反应。 臭氧可用于漂白和消毒。某些染料受到臭氧的 强烈氧化作用会褪色，臭氧还可以杀死许多细菌， 因此，它是一种很好的脱色剂和消毒剂。 空气中的微量臭氧能刺激中枢神经，加速血液 循环，令人产生爽快和振奋的感觉，但当空气中臭 氧的含量超过10－5 %（体积分数）时，就会对人体、 动植物，以及其他暴露在空气中的物质造成危害。
C60
结 同素异形体性质不同的原因： 论： 微观结构不同。
碳元素的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ素异形体有： 金刚石、石墨、C60 、碳纳米管等。
（1）Na和Na+是同素异形体吗？
（2）Fe2O3和Fe3O4是同素异形体吗？
（3）1H和2H是同素异形体吗？
同素异形体与同位素的比较：
同素异形体 定义 研究对象 常见实例
高中化学：从微观结构看物质的多样性
一、同素异形现象、同素异形体（1）概念：一种元素形成几种单质的现象，叫同素异形现象。
（2）表现：同素异形现象表现为一种元素具有几种单质，这几种单质都是这种元素的同素异形体.（3）同素异形体的性质：①构成同素异形体的原子数目和成键方式都不同，所以表现出的物理性质有很大的差别。
如氧气和臭氧：氧气是无色、无味的气体，而臭氧是淡蓝色有鱼腥味的气体；②同素异形体在一定条件下能互相转化，这是化学变化，如氧气转化为臭氧，石墨转化为金刚石，红磷转化为白磷等等。
（4）常见的同素异形体：①碳元素的同素异形体：金刚石、石墨和富勒烯（包括C60、C70和单层或多层的纳米碳管等）都是碳元素的重要单质；②氧元素的同素异形体：氧气和臭氧都是氧元素的单质；③磷元素的同素异形体：磷元素可以形成多种单质，白磷和红磷是磷元素常见的两种单质④硫元素的同素异形体：硫元素可以形成多种单质，S2、S4、S6、S8等，S6和S8是硫元素常见的同素异形体。
特别说明：同素异形体是一种元素形成的不同单质，既不是由相同元素组成的不同化合物，也不是同种元素形成的几种原子，更不是形态不同的同一物质。
例如：①都由碳氧两种元素组成的CO和CO2；②都由SiO2组成的石英和水晶；③都由氢元素形成的三种原子氕、氘，氚等；④气态氢和液态氢，二氧化碳和干冰；⑤冰和水等都不是同素异形体。
例1、以下各组物质中互为同素异形体的是（）A. 金刚石与石墨B. 氕、氘和氚C. 二氧化碳和干冰D. 石灰石和生石灰【解析】A 点拨：本题主要考查同素异形体的概念以及对同素异形体的理解，同素异形体是同一元素形成的不同单质，为单质，应该与同一物质、同位素和同分异构体区分开来。
金刚石和石墨是碳元素的两种不同单质，A选项正确；氕、氘和氚是氢元素的三种不同原子，不是氢元素的单质，故B选项错误：二氧化碳和干冰是同一物质，故C选项错误；石灰石的主要成分为碳酸钙，生石灰的主要成分为氧化钙，是两种不同的化合物，故D选项错误。
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
同素异形现象同分异构现象
物理性质对比
色、态、味 溶解度（水中） 熔点 沸点
O2
无色无味气体
O3
小
特殊臭味淡蓝色气体
大
－251 ℃ －112.4 ℃
－218 ℃ －183 ℃
臭氧空洞的扩大
（3）磷元素的同素异形体 实例：
①红磷与白磷的物理性质比较：
②磷的同素异形体的结构：
2、同素异形体的化学性质基本相同
(1)C O2 点燃 CO2
分子式
球棍模型
C2H6O
C2H6O
结构式 名称 沸点 乙醇 78 ℃ 二甲醚 －23℃
（1）Na和Na+是同素异形体吗？
（2）Fe2O3和Fe3O4是同素异形体吗？ （3）1H和2H是同素异形体吗？
CH3
（ 4）
CH3 CH3 －C－CH3 CH3
CH3CHCH2CH3
是同分异构体吗？
3.比较同素异形体、同分异构体、同位素三个概念
石墨是层状结构，层间分子 间作用力弱，所以层与层间 易滑动
A （1）互为同位素的是________ B （2）互为同素异形体的是________ （3）互为同分异构体的是_______ C.D
3、写出C5H10的同分异构体
[作业]： 完成课课练相应练习
金刚石和石墨物理性质的差异，主 要是由于碳原子排列结构的不同引起的
金刚石是正四面体空间网 状结构，原子间的作用力 很强
金刚石、石墨的用途：
思考：金刚石和石墨的物理性质为什么不一样？
问题探究二
物理性质 硬度 熔沸点 导电性 金刚石 很大 很高 不导点 石墨 较软 很高 能导电
为何金刚石和石墨在硬度和导电性 方面有很大的差异？
主要是由于碳原子排列结构 的不同引起的
同素异形现象
每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”
白磷和红磷
C4H10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 异丁烷 H
二、同分异构现象
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，叫做同分异构现象。
2、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
为何金刚石和石墨在硬度和 导电性方面有如此大的区别？
金刚石的结构
空间网 状结构
石墨的结构
层状结构
富勒烯
固态碳的第三种结构形式，三维空心球状结构 (包括C60、C70和纳米碳管等)。
C60是60个碳原子形成的封闭笼状分子
足球烯
C70
纳米碳管结构模型
它是石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成 的笼状“纤维”，内部是空的，外部直径只有 几到几十纳米，轻而结实。 用途：防弹背心，锂电池的电极， 可做成地球-月球乘人的电梯等。
纳米碳管片段
一、同素异形现象
1.同素异形现象：同种元素形成几 种不同单质 的现象。 2.同素异形体：同一种元素形成的 不同单质 。
强调：（1）同种元素； （2）单质； （3）结构不同。
（1） Na和Na+都是由同一种元素组成，他 们是同素异形体吗？为什么？
是同一种元素的不同微粒但不是单质
（2） Fe2O3和Fe3O4的组成元素完全相同， 他们是同素异形体吗？为什么？
氧气与臭氧的物理性质比较：
颜色 化学式 （气态） 氧气 臭氧 O2 O3 无色 淡蓝色 沸点 ℃ －183 －112.4
气味 无味 鱼腥味
溶解性 0.030 >O2
同素异形体、同分异构体
④CH3 CH CH CH3和CH3 C CH2 CH3
CH3
CH3
（1）互为同位素的是__②____，
（2）互为同素异形体的是__①_____,
（3）互为同分异构体的是__③___④___。
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足球烯(C60)
一、同素异形现象、同素异形体
1、同素异形现象： 同种元素形成不同单质 的现象。
2、同素异形体：同种元素形成几种不同单 质互称。如金刚石、石墨和富勒烯都是碳元 素的同素异形体；氧气和臭氧是氧元素的同 素异形体；红磷和白磷是磷元素的同素异形 体；斜方硫和单斜硫是硫元素的同素异形体。
3、几种常见同素异形球烯
物 色、态 理 性 结构 质 熔点
硬度
导电性
化学性质
差异原因
无色透 明固体
灰黑色固体 灰黑色固体
空间网状 平面网状 封闭笼状
很高
很低
很低
很大
很小
很小
不导电
导电
不导电
相似 碳原子的成键方式和排列不同
金刚石
石墨
- --------------- --------------- - ---------------------------------------------- -
同素异形体
在物理性质方面 为什么有很大的差异？
主要是由于碳原子的成键方式 和排列方式的不同引起的
金刚石是正四面体 空间网状结构，原 子间的作用力很强
石墨是层状结构，层 间分子间作用力弱， 所以层与层间易滑动
（1）Na和Na+是同素异形体吗？
（2）Fe2O3和Fe3O4是同素异形体吗？ （3）1H和2H是同素异形体吗？
资料图片：2006年10 月20日，一幅由美国宇航 局提供的卫星图片显示， 代表臭氧空洞的蓝色区域 正日益扩大。
一、同素异形现象
3、实例：
（1）碳元素的不同单质：石墨、金刚石、C60等 （2）氧元素的不同单质： 2和O3 O （3）磷元素的不同单质： 白磷和红磷
4、同素异形体的性质特点 一般而言： ①化学性质相似 ②物理性质差异大 ③一定条件下，同素异形体之间 可以相互转化
C60
C70
纳米碳管
第三单元
从微观结构看物质的多样性
一、同素异形现象
1、同素异形现象：
2、同素异形体： 同一种元素形成的几种不同单质 ，互
称为该元素的同素异形体。
同一种元素形成几种不同单质的现象。
金刚石、石墨的用途：
问 题 探究二
物理性质 硬度 熔沸点 导电性 金刚石 很大 很高 不导电 石墨 较软 很高 能导电
判断下面哪些是同素异形体（ ）， 哪些是同位素（ ） A.红磷、白磷 B.水、重水 16O、17O、18O C. D.金刚石、石墨
你知道吗
人类已发现的元素仅100 多种，而这些种类有限的元 素却构成数千万种不同的物 质，你们知道这是为什么吗？
铅笔
钻石
石墨
金刚石
问 题 探究一
怎样用实验证明金刚石 和石墨都是由碳元素组 成？
主要是由于碳原子的成键方式 和排列方式的不同引起的
金刚石是正四面体 空间网状结构，原 子间的作用力很强
石墨是层状结构，层 间分子间作用力弱， 所以层与层间易滑动
（1）Na和Na+是同素异形体吗？
（2）Fe2O3和Fe3O4是同素异形体吗？ （3）1H和2H是同素异形体吗？
资料图片：2006年10 月20日，一幅由美国宇航 局提供的卫星图片显示， 代表臭氧空洞的蓝色区域 正日益扩大。
一、同素异形现象
3、实例：
（1）碳元素的不同单质：石墨、金刚石、C60等 （2）氧元素的不同单质： 2和O3 O （3）磷元素的不同单质： 白磷和红磷
4、同素异形体的性质特点 一般而言： ①化学性质相似 ②物理性质差异大 ③一定条件下，同素异形体之间 可以相互转化
C60
C70
纳米碳管
第三单元
从微观结构看物质的多样性
一、同素异形现象
1、同素异形现象：
2、同素异形体： 同一种元素形成的几种不同单质 ，互
称为该元素的同素异形体。
同一种元素形成几种不同单质的现象。
金刚石、石墨的用途：
问 题 探究二
物理性质 硬度 熔沸点 导电性 金刚石 很大 很高 不导电 石墨 较软 很高 能导电
判断下面哪些是同素异形体（ ）， 哪些是同位素（ ） A.红磷、白磷 B.水、重水 16O、17O、18O C. D.金刚石、石墨
你知道吗
人类已发现的元素仅100 多种，而这些种类有限的元 素却构成数千万种不同的物 质，你们知道这是为什么吗？
铅笔
钻石
石墨
金刚石
问 题 探究一
怎样用实验证明金刚石 和石墨都是由碳元素组 成？
同素异形现象
化合物具有相同的分子式，但具有不 同结构的现象，称做同分异构现象。
二、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
第三单元 从微观结 构看物质的多样性
你知道吗
人类已发现的元素仅100多种，而这 些种类有限的元素却构成数千万种不同 的物质，你们知道这是为什么吗？
同素异形现象 同分异构现象
种类有限的元素构成数不清的物质，你 们知道哪种元素形成的物质种类最多吗？
碳在地壳中的含量只占0.087%。但
含碳元素的单质和化合物达到90%以上。 它们在国民经济和我们日常生活里占有 非常重要的地位。
C. H2和D2
D.金刚石和石墨
臭氧与氧气的性质对比
O2 色、态、味 无色无味气体 O3 比O2易溶于水
特殊臭味淡蓝色气体
溶解度 化学 性质
用途
不易溶于水
S+O2==SO2
点燃
强氧化性、不 稳定性、漂白、 点燃 2CO+O2==2CO2 杀菌消毒
呼吸臭氧层
臭氧层的高度 臭氧层的作用 臭氧层的变化
碳－－生命 的基础元素
碳元素的单质
金刚石 石墨
金刚石与石墨的比较
金刚石 硬 度 天然最硬物质 很高 不导电
装饰品 切割玻璃、大理石 钻探机钻头
石 墨 最软矿物之一 很高 导电 铅笔芯 H.B 电极、坩埚
熔 点
导电性 用 途
金刚石、石墨的用途：
问题探究一
二、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
第三单元 从微观结 构看物质的多样性
你知道吗
人类已发现的元素仅100多种，而这 些种类有限的元素却构成数千万种不同 的物质，你们知道这是为什么吗？
同素异形现象 同分异构现象
种类有限的元素构成数不清的物质，你 们知道哪种元素形成的物质种类最多吗？
碳在地壳中的含量只占0.087%。但
含碳元素的单质和化合物达到90%以上。 它们在国民经济和我们日常生活里占有 非常重要的地位。
C. H2和D2
D.金刚石和石墨
臭氧与氧气的性质对比
O2 色、态、味 无色无味气体 O3 比O2易溶于水
特殊臭味淡蓝色气体
溶解度 化学 性质
用途
不易溶于水
S+O2==SO2
点燃
强氧化性、不 稳定性、漂白、 点燃 2CO+O2==2CO2 杀菌消毒
呼吸臭氧层
臭氧层的高度 臭氧层的作用 臭氧层的变化
碳－－生命 的基础元素
碳元素的单质
金刚石 石墨
金刚石与石墨的比较
金刚石 硬 度 天然最硬物质 很高 不导电
装饰品 切割玻璃、大理石 钻探机钻头
石 墨 最软矿物之一 很高 导电 铅笔芯 H.B 电极、坩埚
熔 点
导电性 用 途
金刚石、石墨的用途：
问题探究一
高考化学同素异形现象 同分异构现象
第三单元从微观结构看物质的多样性第1课时同素异形现象同分异构现象一、同素异形现象1．同素异形现象和同素异形体(1)同一种元素能够形成几种不同的单质的现象叫做同素异形现象。
(2)同一种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。
2．常见的同素异形体(1)碳的同素异形体(2)氧的同素异形体(3)磷的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)相互转化：同素异形体之间的转化属于化学变化，因为转化过程中有化学键的断裂与形成。
(5)同素异形体之间的转化既有单质参加，又有单质生成，但由于没有涉及化合价的变化，一般认为这种转化属于非氧化还原反应。
例1意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。
N4分子结构如图所示，下列说法正确的是()A．N4属于一种新型化合物B．N4转化为N2属于物理变化C．N4的摩尔质量为56D．N4与N2互为同素异形体考点同素异形现象题点同素异形体的相关综合答案 D解析N4是一种单质，与N2互为同素异形体，二者之间的转化属于化学变化，N4的摩尔质量为56 g·mol－1。
例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考点同素异形现象题点碳的同素异形体答案 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．同分异构现象和同分异构体(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。
同素异形现象
《同素异形现象》教案【教材分析】同素异形现象是构成物质多样性的主要形式之一。
《学科教学指导意见》对本课教学内容的基本要求是：1、从微观结构了解物质形态的多样性2、以碳、氧的同素异形体为例认识同素异形现象。
本节学习的微观结构知识既是化学键及结构决定性质等知识的初步应用，以及强化学习元素周期表的知识，也为后面《不同的晶体类型》和选修模块《物质结构与性质》的学习奠定基础。
【学情分析】本节课授课对象是高一下学期的学生，通过必修Ⅰ及周期表的学习，学生已经积累了一些关于物质多样性与微观结构的有关感性认识，但对性质与结构的关系认识不够深刻。
学生已经学习过化学键的基础知识，并具备了通过模型简单分析金刚石和石墨结构差异的能力，但是学生没有学过立体几何，空间想象能力较差，对了解金刚石和石墨的微观结构存在一定困难。
随着学生学习深入、智力和思维水平发展，具备了从微观结构角度认识物质多样性的能力，从而拓展知识面，建立完整的知识体系。
【教学目标】<一>知识与技能1、了解金刚石和石墨微观结构特点；2、理解同素异形现象的概念；3、了解同素异形现象与物质多样性的关系；<二>过程与方法1、通过金刚石和石墨的对比，认识到两者的差异以及造成差异的原因；2、通过臭氧和氧气的转化，加深对同素异形现象的直观认识；<三>情感态度与价值观1、通过化学史介绍，了解科学发展的历程；2、通过对富勒烯、臭氧层的介绍，了解相关的科学发展和环境问题；3、感受氧气和臭氧转化实验，发展学习化学的兴趣。
【教学重难点】重点：以金刚石和石墨为例认识由于微观结构的不同而导致的同素异形现象难点：金刚石、石墨的微观结构并运用结构解释现象；同素异形现象和同位素的比较【教学方法】主要的教法：讲授法，提问法，实验法，归纳法，多媒体辅助法主要的学法：观察法，讨论法，练习法【教学手段】教学用具：多媒体，课件【教学过程】本节课分为三个环节。
环节一、设置情节，构建新知（通过金刚石和石墨的对比，穿插化学史资料）【引入】为什么一百多种的元素能形成数千万种不同的物质？同时展示元素周期表。
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B
D．黑磷能在空气中自燃
例2 下列各组物质中，互为同分异构体的是( ②③④ ) ①CuSO4·5H2O和CuSO4·3H2O ②NH4CNO和CO(NH2)2
变式训练 2 下列各对物质中属于同分异构体的
是( )
A.162C 与136C
D
B．O2 与 O3
课时作业
1．能证明金刚石和石墨是同素异形体的事实是
人类已发现的元素仅100多种，而这 些种类有限的元素却构成数千万种不 同的物质，你们知道这是为什么吗？
同素异形现象 同分异构现象
同种元素形成的单质一定是同 一种物质吗?
碳元素的单质
金刚石
石墨
金刚石和石墨物理性质的差异，主要是由于碳 原子排列结构的不同引起的 .
金刚石是正四面体空 间网状结构，原子间 的作用力很强
A．它们熔点很高
( C)
B．它们都为固体
C．取等质量的金刚石和石墨在纯氧中充分燃烧，
均生成唯一产物 CO2，且质量相等 D．它们都难溶于水和一般溶剂
2．下列化学式中，只表示一种纯净物的是 ( B )
A．C
B．O2
C．C2H6O D．C4H10
四、同位素、同素异形体和同分异构体的比较
名称
同位素 同素异形体 同分异构体
定义 质子数相同，中子数
不同的原子的互称
同一种元素形成 不同单质的互称
研究 对象
判断 依据 性质
实例
原子
单质
① 质子数相同 ② 中子数不同 ③ 同种元素的不同原子
① 元素相同 ② 单质结构
不同
物理性质不同， 化学性质相同
物理性质不同， 化学性质相似
1H、2H、3H
O2、O3
分子式相同，结构 不同的化合物的互称
分子式相同的 化合物
① 分子式相同 ② 结构不同的
化合物
物理性质不同， 化学性质不一定相同
正丁烷和异丁烷
例1 下列叙述正确的是(双选)( ) A．由碳元素的单质组成的物质一定是纯净物 B．金刚石和石墨具有相同的化学组成
C．石墨转变为金刚石不属于化学变化 D．C60 是新发现的一种碳的单质
B D
变式训练 1 (2011 年福建龙岩调研)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1―21―5.9隔―M绝―P空a―，气―47→3 K黑
Hale Waihona Puke 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
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 (1)含义： 分子式 相同而 结构 不同的化合物互称为同分异
构体。
(2)常见同分异构体
①正丁烷CH3CH2CH2CH3 和异丁烷
。
②乙醇 CH3CH2OH 和二甲醚 CH3—O—CH。3
★ 三要素: 分子式相同、结构不同、化合物
石墨是层状结构，层间 分子间作用力弱，所以 层与层间易滑动
每个碳原子与相邻的 4 个碳原子以
金刚石 共价键 结合，形成 空间网状 结构。 其无 色透明、坚硬
碳
层状 结构，每层中最小碳环有6 个碳
石墨 原子。其质地 较软 ， 能 导电
足球烯 60 个碳原子形成的封闭笼状分子，
(C60) 形似足球
一、同素异形现象
• 同素异形现象：同一种元素形成几种不 同单质 的现象。
这些单质互称为该元素的同素异形体
三要素：同种元素、单质、结构不同
几种常见同素异形现象的比较
为 无色 气体，在放电或紫外线照射下转化为
氧气
放电
臭氧，方程式为： 3O2 == 2O3
氧
分子式 O3 ， 淡蓝 色、 鱼腥 味气体，
臭氧
氧化性极强，与氧气性质有差异。
白磷
正四面体 型分子，分子式为 P4，为白色 蜡 状 固体，剧毒，能 自燃
磷
红磷 立体线状 结构，为 红棕 色固体
红磷
416C升华后冷却
260C
白磷 （隔绝空气）
红磷和白磷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 非氧化-还原反应
三、同分异构现象、同分异构体