同素异形现象、同分异构体0316解读
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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
世界上最大的钻 石
——库利南一号
最硬的，无色 灰 透明的晶体 黑
色 固 体
C60
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？ 结构决定性质
C60的金结刚构石的结构
C2H6O
二甲醚 －23℃
同分异构体间的性质
活动与探究
关系？
尽管分子组成相同，性质却有差异
有机物种类繁多的原因 ⑴有机物中可以含一个碳原子,也可成千上万个碳原子。 ⑵碳原子之间可有单键、双键、三键，也可有环状结构。 ⑶大量存在同分异构现象。
比较同素异形体、同分异构体、同位素三个概念 同素异形体 同分异构体 同位素
(3)4P 5O2 点燃 2P2O5
同素异形体的物理性质不同（空间 结构不同）
常见同素异形体
• 氧：氧气(O2);臭氧(O3) • 碳：金刚石，石墨，碳纳米管，足球烯(C60,C70) • 磷：白磷(P4);红磷(P) • 硫：斜方硫(S8);单斜硫(S)
[讨论 ]
分子式相同的物质(化合物)一定是 同一种物质吗?
相同点 同一种元 素组成
分子式相同
质子数相同 的同种元素
不同点 结构不同
分子结构 不同
中子数 不同
研究对 象
单质
化合物
O2 白磷
O3 红磷
C4H10
原子
11H12H13H
• 有下列各组物质: A、163C与162C
B、金刚石与石墨 C、乙醇与二甲醚
D、
CH3
CH3
CH3CHCH2CH3 CH3 －C－CH3 CH3
具有同分异构现象的化合物互称 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·cm-3
结论：
正丁烷 -138.4
-0.5 0.5788
异丁烷 -159.6 -11.7 0.557
C2H6O 分子式
球棍模型
C2H6O
结构式
名称 沸点
乙醇 78 ℃
隔绝空气加热到416℃迅速冷却
[问题 ]
怎样证明P白与P红是同素异形体?
隔绝空气加热到260℃
红磷
白磷
隔绝空气加热到416℃迅速冷却
氧气和臭氧
O3
白磷与红磷
P4
O2 P
同素异形体的化学性质基本相同 （由同种元素形成的单质）
(1)C O2 点燃 CO2
（2）氧气和臭氧都具有强氧化性， 臭氧的氧化性更强。
石墨的结构
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）
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”）
C70
纳米碳管
一、同素异形现象
1、同素异形现象
同一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的单质之间互称为该元素的同
动手并思考: 制作C4H10可能的结构模型
HHHH HCC CCH
HΒιβλιοθήκη BaiduHH
正丁烷
HHH
HCC CH HH HCH 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
用途
化学性质
相互转化
金刚石与石墨的比较
金刚石
石墨
无色透明，光彩夺目， 深灰黑色，有金属光泽，
正八面体晶体
不透明，细鳞片状固体
天然的最硬矿物
较软
3、
2、
〉3555010gC/cm3 很高 不导电
365225-g/cm3 36970C导电
很高
不导热，
导热性，润滑性，
不溶于通常的溶剂
不溶于通常的溶剂
装饰品、钻探机钻头、
素异形体。
[注意] ①同种元素
②不同单质
③结构不同
臭氧与氧气的性质对比
化学式 通常状态
气味 固态 溶解性 化学性质 用途
O3
淡蓝色气体
O2
无色气体
鱼腥味
无味
紫黑色
雪花状淡蓝色
比O2易溶于水
难溶于水
臭氧比氧气活泼
脱色剂、消毒剂 呼吸、燃烧
放电
3O2 == 2O3
颜色状态 硬度 密度 熔点 导电性
其他性质
（1）互为同位素的是________
（2）互为同素异形体的是________
（3）互为同分异构体的是________
实现下列变化时，需克服相同类型作用力的是
A. 石墨和冰的熔化
D
B. 食盐和冰醋酸的熔化
C. 液溴和液汞的气化
D. 纯碱和烧碱的熔化
观察：1980-1991年“臭氧洞”的变化
电极、润滑剂、
切割玻璃、大理石
铅笔芯、坩埚
点燃
C + O2 === CO2
隔绝空气 1000℃
金刚石 隔绝空气 高温高压催化剂 石墨
白磷与红磷的性质对比
红磷
白磷
色态
红棕色粉末固体
白色或黄色蜡状 固体
毒性
无毒
有剧毒
稳定性 稳定存在
易自燃
保存 转化
一般试剂瓶
少量保存在水中
隔绝空气加热到260℃
红磷
白磷
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
世界上最大的钻 石
——库利南一号
最硬的，无色 灰 透明的晶体 黑
色 固 体
C60
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？ 结构决定性质
C60的金结刚构石的结构
C2H6O
二甲醚 －23℃
同分异构体间的性质
活动与探究
关系？
尽管分子组成相同，性质却有差异
有机物种类繁多的原因 ⑴有机物中可以含一个碳原子,也可成千上万个碳原子。 ⑵碳原子之间可有单键、双键、三键，也可有环状结构。 ⑶大量存在同分异构现象。
比较同素异形体、同分异构体、同位素三个概念 同素异形体 同分异构体 同位素
(3)4P 5O2 点燃 2P2O5
同素异形体的物理性质不同（空间 结构不同）
常见同素异形体
• 氧：氧气(O2);臭氧(O3) • 碳：金刚石，石墨，碳纳米管，足球烯(C60,C70) • 磷：白磷(P4);红磷(P) • 硫：斜方硫(S8);单斜硫(S)
[讨论 ]
分子式相同的物质(化合物)一定是 同一种物质吗?
相同点 同一种元 素组成
分子式相同
质子数相同 的同种元素
不同点 结构不同
分子结构 不同
中子数 不同
研究对 象
单质
化合物
O2 白磷
O3 红磷
C4H10
原子
11H12H13H
• 有下列各组物质: A、163C与162C
B、金刚石与石墨 C、乙醇与二甲醚
D、
CH3
CH3
CH3CHCH2CH3 CH3 －C－CH3 CH3
具有同分异构现象的化合物互称 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·cm-3
结论：
正丁烷 -138.4
-0.5 0.5788
异丁烷 -159.6 -11.7 0.557
C2H6O 分子式
球棍模型
C2H6O
结构式
名称 沸点
乙醇 78 ℃
隔绝空气加热到416℃迅速冷却
[问题 ]
怎样证明P白与P红是同素异形体?
隔绝空气加热到260℃
红磷
白磷
隔绝空气加热到416℃迅速冷却
氧气和臭氧
O3
白磷与红磷
P4
O2 P
同素异形体的化学性质基本相同 （由同种元素形成的单质）
(1)C O2 点燃 CO2
（2）氧气和臭氧都具有强氧化性， 臭氧的氧化性更强。
石墨的结构
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）
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”）
C70
纳米碳管
一、同素异形现象
1、同素异形现象
同一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的单质之间互称为该元素的同
动手并思考: 制作C4H10可能的结构模型
HHHH HCC CCH
HΒιβλιοθήκη BaiduHH
正丁烷
HHH
HCC CH HH HCH 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
用途
化学性质
相互转化
金刚石与石墨的比较
金刚石
石墨
无色透明，光彩夺目， 深灰黑色，有金属光泽，
正八面体晶体
不透明，细鳞片状固体
天然的最硬矿物
较软
3、
2、
〉3555010gC/cm3 很高 不导电
365225-g/cm3 36970C导电
很高
不导热，
导热性，润滑性，
不溶于通常的溶剂
不溶于通常的溶剂
装饰品、钻探机钻头、
素异形体。
[注意] ①同种元素
②不同单质
③结构不同
臭氧与氧气的性质对比
化学式 通常状态
气味 固态 溶解性 化学性质 用途
O3
淡蓝色气体
O2
无色气体
鱼腥味
无味
紫黑色
雪花状淡蓝色
比O2易溶于水
难溶于水
臭氧比氧气活泼
脱色剂、消毒剂 呼吸、燃烧
放电
3O2 == 2O3
颜色状态 硬度 密度 熔点 导电性
其他性质
（1）互为同位素的是________
（2）互为同素异形体的是________
（3）互为同分异构体的是________
实现下列变化时，需克服相同类型作用力的是
A. 石墨和冰的熔化
D
B. 食盐和冰醋酸的熔化
C. 液溴和液汞的气化
D. 纯碱和烧碱的熔化
观察：1980-1991年“臭氧洞”的变化
电极、润滑剂、
切割玻璃、大理石
铅笔芯、坩埚
点燃
C + O2 === CO2
隔绝空气 1000℃
金刚石 隔绝空气 高温高压催化剂 石墨
白磷与红磷的性质对比
红磷
白磷
色态
红棕色粉末固体
白色或黄色蜡状 固体
毒性
无毒
有剧毒
稳定性 稳定存在
易自燃
保存 转化
一般试剂瓶
少量保存在水中
隔绝空气加热到260℃
红磷
白磷