高一化学必修2专题一第三单元从微观结构看物质的多样性苏教版知识精讲

1、 第三单元 从微观结构看物质的多样性【本讲教育信息】一、教学内容第三单元 从微观结构看物质的多样性二、考点清单1. 以金刚石、石墨、C60等碳的同素异形体为例认识由于物质微观结构的不同导致的同素异形体现象；2. 以正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚为例认识同分异构现象；3. 认识不同的物质可以形成不同的晶体，了解不同类型晶体的结构，构成微粒及微粒之间的相互作用力和不同类型晶体的形成及性质差异。三、全面突破知识点1：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

2、性质：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；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：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；氧元素的同素异形体：氧气和臭氧都是氧元素的单质；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

3、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：都由碳氧两种元素组成的CO和CO2；都由SiO2组成的石英和水晶；都由氢元素形成的三种原子氕、氘，氚等；气态氢和液态氢，二氧化碳和干冰；冰和水等都不是同素异形体。 【典型例题】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

4、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。例2. 下列物质中互为同素异形体的是（ ）A. O2和O3 B. H2O和D2OC. H2和HD D. 红磷和白磷【解析】AD。本题应从同素异形体的概念着手。有同学易错选C，C中是同一物质。同素异形体中原子的结构方式数目有所不同。例3. 下列说法正确的是 （ ）A. C60不是金刚石的同素异形体B. 硫也存在同素异形现象C. 臭氧的氧化性比氧

5、气要弱得多D. 白磷的着火点较高，所以可以暴露在空气中【解析】 C60与金刚石都是碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，所以A不正确；臭氧的氧化性比氧气要强，白磷的着火点较低，在空气中易自燃，所以C、D都不正确；利用排除法得出B选项是正确的。 答案：B知识点2：同分异构现象、同分异构体： 详解：（1）定义：化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构式的现象，叫同分异构现象。具有相同分子式而结构不同的化合物互称为同分异构体. （2）表现：同分异构现象表现在分子式相同（组成相同），分子结构不同，即一个分子式有多种结构的物质之间。这几种物质互称为同分异构体，如丁烷是异丁烷的同分异构体，异丁烷是丁烷的同

6、分异构体。（3）同分异构体普遍存在于有机化合物中，同类的，如丁烷和异丁烷；不同类的，如甲醚和乙醇，乙酸和甲酸甲酯等等。（4）和同素异形现象的区别：二者是研究对象不同的概念，它们的区别见下表。概念内涵比较对象实例同素异形体一种元素形成的不同单质单质金刚石和石墨同分异构体具有相同分子式，而结构式不同的化合物化合物甲醚和乙醇【典型例题】例1. 下列叙述中正确的是（ ）A. 分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质B. 通式相同的不同物质一定是同分异构体C. 分子式相同的不同物质一定是同分异构体D. 相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体【解析】C。点拨：分子式相同，结构不一定相同，所以不

7、一定是同种物质；通式相同的不同物质不一定是同分异构体，也可能是同系物或是其他关系；相对分子质量相同，分子式不一定相同，如NO和C2H6等。例2. 下列物质是同分异构体的是（ ）A. CH3CH2CH2CH3 B. CH3CH2CH（CH3）CH3C. CH3CH（CH3）CH2Cl D. CH3CH2CH2CH 2Cl【解析】C、D。本题考查对同分异构体的概念的理解。同分异构体即是分子式相同，结构式不同的物质的互称。例3. 下列各对物质互为同分异构体的是（ ）A. 613 C与612 C B. O2与O3 【解析】错解：A或B或C 错解分析：对同位素与同分异构体缺乏认识导致错选A项；对同素异形

8、体与同分异构体没有掌握而误选B项；不能根据结构式准确判断同种物质，仅从化学式判断而误选C项。A项表示碳的两种同位素，B项代表氧元素的两种同素异形体，C项中两结构简式表示的是同一种物质CH3CH2CH3，只有D项属于同分异构体，所以正确选项为D。正解：D 例4. 下列各组物质中，互为同分异构体的是 ，互为同素异形体的是 ，互为同位素的是 。35Cl和37Cl C60和金刚石 O3和O2 CCl4和CHCl3 CH3CH2CH2CH2CHCH3和CH3CH2CH2CHCH2CH3 CH3 CH3CH3CH2CH3和CH3CH2OH【解析】 是质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子，属于同位素；

9、是同一元素组成的不同单质，属于同素异形体；与相似；是分子式不同的化合物，属于不同种分子；组物质是分子式相同、分子结构不同的物质，属于同分异构体。答案： 例5. 下列说法正确的是 （ ）A. SO2和SO3互为同分异构体 B. 碘晶体与碘蒸气是同素异形体C. 同分异构体是分子式相同、分子结构不同的化合物D. 冰和水是由同种分子构成的，因此，它们所有的性质都相同【解析】SO2和SO3的分子式不同，不属于同分异构体；碘晶体与碘蒸气都由I2构成，是碘元素组成的同种单质，不属于同素异形体；C符合同分异构体的定义，所以C项正确；冰和水是同种分子构成的，但它们的物理性质不同。 答案：C【思考题1】在迄今为止

10、已知的3700多万种化合物中，有机化合物已超过3000万种。从结构角度分析，有机物种类繁多的原因是什么？【答案】由于碳原子成键的多样性，使有机化合物的结构表现出多样性有机化合物分子中都含有碳原子，由于碳原子的最外层有四个电子，可以与其他原子形成四个共价键；碳原子还可以彼此间以共价键的形式构成碳链或碳环；碳原子之间可以是单键、双键、叁键。可见，有机物分子中碳原子数越多，同分异构体数目也越多。亦即，由于C与C之间通过不同的方式成键，导致了有机化合物种类繁多。【思考题2】分析正丁烷比异丁烷沸点高的原因。【答案】从教科书中正丁烷和异丁烷球棍模型的比较可知，正丁烷分子比较整齐，分子间容易靠近；而异丁烷分

11、子不规则，所占空间较大，使分子之间因存在大空间阻碍而无法靠近。这样，正丁烷分子间的作用力较异丁烷大，因而具有较高的沸点。知识点3：晶体物质有三态：固态、液态和气态。固体物质又可以分为晶体和非晶体，大多数的物质为晶体. 有些物质看似不是晶体，但它们都是由微小晶粒组成的，它们也是晶体，如磨细的食盐表面看来是白色粉末，不是晶体，但实质是晶体。（1）概念：在结晶过程中形成的，具有规则几何外形的固体叫晶体。（2）分类：分子晶体，离子晶体，原子晶体、金属晶体。（3）性质：离子晶体：阴、阳离子间通过静电作用形成的晶体。离子晶体的熔沸点较高；分子晶体：分子间通过分子间作用力结合形成的晶体叫做分子晶体。分子晶体

12、的熔沸点较低，这主要是因为构成分子晶体的作用力是较弱的分子间作用力；原子晶体：原子间通过共价键结合形成空间网状结构的晶体叫做原子晶体。原子晶体的熔沸点很高；金属晶体：金属阳离子与自由电子以金属键结合形成的晶体叫做金属晶体。有些金属晶体的熔沸点很低，有些金属晶体的熔沸点很高。（4）各种晶体的结构及性质比较见下表：晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体构成微粒阴离子、阳离子分子原子微粒间作用力离子键范德华力共价键决定微粒间作用力大小的因素离子半径离子所带电荷数结构相似、相对分子质量大小原子半径作用力和以上因素的关系半径小、电荷数多，作用力大相对分子质量大，范德华力大半径小，作用力大熔沸点高低较高低高硬度

13、大小较大小大拓展：液晶是介于晶体和液体之间的一类中间态物质，由于它结构的特殊性决定了它既具有晶体和液体的某些性质，又具有晶体和液体所没有的某些特性。这些特性是现代信息技术的应用中所必不可少的，现在正兴起的液晶电视、液晶显示器等都应用了液晶态物质。 【典型例题】例1. 下列各组物质各自形成的晶体，都是分子晶体的化合物是（ ）A. H2O、HD、CH B. P2O5、CO2、H3PO4 C. SO2、SiO2、CS2 D. CCl4、(NH4)2S、H2O2 【解析】A、B两组都是分子晶体，但A组中的HD为单质而非化合物；C组中的SiO2为原子晶体；D组中的(NH4)2S为离子化合物；所以B符合题

14、意。例2. 由短周期元素构成的某离子化合物中，一个阳离子和一个阴离子的核外电子数之和为20，且阴、阳离子所带电荷相等。下列说法中正确的是（ ）A. 晶体中阳离子和阴离子数一定相等B. 晶体中一定只有离子键而没有共价键C. 所含元素一定不在同一周期也不在第一周期D. 晶体中阳离子半径一定大于阴离子半径 答案：A例3. 下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是（ ）A. SO2和SiO2 B. CO2和H2OC. NaCl和HCl D. CCl4和KCl【解析】B。A项中两种化合物分子均只含共价键，但SO2形成分子晶体，SiO2为原子晶体。B项中两种分子均为共价键结合的分子，且均形

15、成分子晶体。C项中NaCl中含离子键，HCl为共价键结合的分子，前者是离子晶体后者是分子晶体。D项中CCl4为共价键结合的分子晶体；KCl中含离子键，为离子晶体。归纳提示：此类问题主要考查对化学键类型、晶体类型及晶体类型与化学键类型关系的判断。例4. 自然界中的CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列实验一定能说明CaF2是离子晶体的是（ ）A. CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱B. CaF2的熔沸点较高、硬度较大C. CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电D. CaF2在有机溶剂（如苯）中的溶解度极小【解析】C。证明某化合物是否为离子化合物，通常可以根据其熔

16、融状态下能否导电进行判断。例5. 下图是NaCl晶体的一个晶胞结构模型。KO2的晶体结构与NaCl相似，KO2可以看作是Na的位置用K+代替，Cl位置用O2代替，则关于KO2晶体结构的描述正确的是（ ）A. 与K距离相等且最近的O2，共有8个B. 与K距离相等且最近的O2构成的多面体是正八面体C. 与K距离相等且最近的K有8个D. 一个KO2晶胞体中摊得的K和O2粒子数均为4个【解析】B、D。将KO2晶体看成是NaCl晶体，在NaCl晶体中与Na+距离相等且最近的Cl共有6个，与Na+距离相等且最近的Cl构成的多面体是正八面体，与Na+距离相等且最近的Na共有12个，一个NaCl晶胞体中摊得的

17、Na和Cl粒子数均为4个，所以本题的答案为B、D。例6. 在常温常压下呈气态的化合物，降温使其固化得到的晶体属于（ ）A. 分子晶体 B. 原子晶体C. 离子晶体 D. 无法判断【解析】A。使微粒结合成原子晶体或离子晶体的共价键、离子键比较强，所以这两种类型的晶体在常温常压下一般为固体。在常温常压下呈气态的物质一般由分子组成，其固化后为分子晶体。四、应考锦囊晶体的类型与性质是高考的重点与难点，更是高考的热点。对于晶体的类型与性质的考查主要有以下几点：晶体结构的确定及物理性质的比较题在高考中的比重有增大的趋势，难度也有所增加。这类题目对知识点的要求比较细致深刻，应用能力要求较高，其主要考查范围包

18、括判断一些常见单质、化合物的晶体类型；判断晶体中基本粒子的作用力是离子键，共价键还是分子间作用力；确定晶体的熔点高低等。以课本上的晶体结构为载体，进行其他结构的分析，是命题的一大趋势。其特点是：一是由物质的物理性质或粒子间作用力确定晶体类型；二是依据各类晶体的物理性质（主要是：硬度、熔点、沸点等）的规律，确定晶体硬度大小，熔点高低的顺序. 由于晶体空间结构的题目能很好地考查学生的观察能力和三维空间的想像能力，因此很容易成为高考命题的热点。 五、本讲小结关于本讲知识的学习方法可从以下几点来思考：1. 同素异形体的学习要点是以碳、氧、磷的同素异形体为例来认识同素异形体现象。同素异形现象的存在，是物

19、质形态多样性的原因之一。联系具体事例（如金刚石和石墨），并联想它们的空间结构、有关性质，来理解同素异形体这一概念。2. 同分异构体学习要点是以正丁烷和异丁烷为例理解“同分异构”概念。认识同分异构现象的存在是物质形态多样性的又一原因。联系时最好能够联想它们的空间结构，这样理解更透彻。同素异形体或同分异构体必然是不同的物质，所以性质也必然存在差异。对容易混淆的概念，在列表比较的同时还要联系具体事例加以分析。3. 晶体类型的学习内容是了解晶体概念和几种常见的晶体类型。认识不同的晶体，其构成微粒、微粒间的作用力和有关性质不同的原因。重点是掌握离子晶体、分子晶体、原子晶体的构成微粒及其作用力大小与有关性

20、质的相互关系。学习时要注意：典型的金属或铵根离子形成的化合物是离子晶体。金属单质是金属晶体。金刚石、晶体硅、SiC、SiO2是原子晶体。绝大多数共价化合物和非金属单质在固态时是分子晶体。六、超前思维（一）化学反应速率1. 表示方法：单位时间内反应物 或生成物 。2. 计算公式： V= 3. 单位： （二）影响化学反应速率的因素1. 内因： 。2. 外因（其它条件相同时）：（1）浓度：反应物的浓度越大，反应速率 。（2）压强：气体反应的压强越大，反应速率 。（3）温度：反应的温度越高，反应速率 。（4）催化剂：加入催化剂能够显著地 反应速率。（5）其他：如反应物颗粒越小，接触面积 ，反应速率 。

21、【思考题】实验室常用锌和稀盐酸反应制取氢气，为了提高产生氢气的速率，可以采用哪些措施？【模拟试题】（答题时间：60分钟）一、选择题（每小题只有一个正确答案）1. 下列各组中互为同位素的是（ ），互为同素异形体的是（ ）A. O2和O3 B. 和C. H2O和H2O2D. O2和O2. 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. C60是一种有机物B. 它的相对分子质量为720C. 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. 有关O3的说法中错误的是（ ）O3具有特殊臭味，因此被称为“臭氧”臭氧具有漂

22、白和消毒作用O3比O2在相同条件下密度大，比O2易溶于水O3比O2稳定，高温下不易分解空气中高压放电，高压电机、复印机工作时都会有O3生成空气中O3含量越高越好NO和氟利昂会促使O3分解A. B. C. D. 4. 据报道，最近科学家在宇宙中发现H3分子，则H3和H2属于（ ）A. 同位素B. 同素异形体C. 同种物质D. 以上都不是*5. 下列化学式中，只能表示一种物质的是（ ）A. C B. CH 4C. C2H 6OD. C4H 10*6. 一瓶气体经检验只含一种元素，该气体（ ）A. 是一种单质B. 是一种化合物C. 是纯净物D. 可能是混合物7. 下列各组物质中，互为同分异构体的是（

23、 ）A. O2和O3B. 和8. 据报道，科学家已成功合成了少量N4，有关N4的说法正确的是（ ）A. N4是N2的同素异形体B. N4是N2的同分异构体C. 相同质量的N4和N2所含原子个数比为12D. N4的摩尔质量是56 g9. 下列各组物质各自形成的晶体，均属于分子晶体的化合物是（ ）A. NH3，H2，C4H10B. PCl3，CO2，H2SO4C. SO2，SiO2，P2O5D. CCl4，Na2S，H2O210. 能与氢氧化钠溶液反应且属化合物的原子晶体是（ ）A. 铝B. 金刚石C. 硅D. 二氧化硅*11. 下列各组物质中，按熔点由低到高排列正确的是（ ）A. O2、I2、H

24、gB. CO2、KCl、SiO2C. Na、K、RbD. SiC（金刚砂）、NaCl、SO212. 下列物质为固态时，必定是分子晶体的是（ ）A. 酸性氧化物B. 非金属单质C. 碱性氧化物D. 含氧酸13. 目前，科学家拟合成一种“二重构造”的球形分子，即把“足球型”的C60溶进“足球型”的Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列关于这种分子的说法中，错误的是（ ）A. 是一种新型化合物B. 晶体属于分子晶体C. 是两种单质组成的混合物D. 相对分子质量为240014. 1999年美国科学杂志报道：在40 GPa高压下，用激光器加热到1800 K，人们成功制得了原子晶体干

25、冰，下列推断正确的是（ ）A. 原子晶体干冰有很高的熔点、沸点，有很大的硬度B. 原子晶体干冰易汽化，可用作致冷材料C. 原子晶体干冰硬度较小，易压缩D. 每摩尔原子晶体干冰中含2 mol CO键*15. 关于晶体的下列说法正确的是（ ）A. 在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B. 在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C. 原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D. 分子晶体的熔点一定比金属晶体的低16. 核磁共振（NMR）技术已广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域。已知只有质子数或中子数为奇数的原子核才有NMR现象。试判断下列各组原子中，均可产生NMR现象的是（ ）A. 18O、31P

26、、119SnB. 元素周期表中第VA族所有元素的原子C. 27A1、19F、12CD. 元素周期表第一周期所有元素17. 结合下列各物质的性质，判断其固态属于原子晶体的是 （ ）A. 碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态不导电B. 溴化铝，无色晶体，熔点98，熔融态不导电C. 五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中D. 溴化钾，无色晶体，熔融态时或溶于水中都能导电二、非选择题18. 研究臭氧作出特殊贡献的化学家获得了诺贝尔化学奖。O3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。臭氧分子的结构如图，呈V形，两个OO键的夹角为116.5°，三个原子以一个O原子为中心，

27、与另外两个氧原子分别构成共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键三个O原子均等地享有这4个电子。请回答：（1）臭氧与氧气的关系是 。（2）下列分子与O3分子的结构最相似的是（ ）A. H2OB. CO2C. SO2D. H2S（3）O3与O2间的转化是否为氧化还原反应？ 。19. 将下列物质进行分类：A. 白磷和红磷 B. 16O和18OC. O2与O3 D. H2O与D2O（1）互为同位素的是 （填字母编号，下同）。（2）互为同素异形体的是 。（3）互为同分异构体的是 。20. NaCl、干冰、冰、Na2O2、白磷（P4）、金刚石、Na2CO3、钠。

28、以上物质中属于离子晶体的是 ；属于分子晶体的是 （填序号）。氯化钡是无色晶体，溶于水，水溶液能导电，熔点1560 。它可能属于 晶体。*21. 有A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的核电荷数按C、A、B、D、E的顺序增大。C、D都能分别与A按原子个数比为11或21形成化合物；CB能与EA2反应生成C2A与气态物质EB4；E的M层电子数是K层电子数的2倍。（1）写出这五种元素的名称：A ，B ，C ，D ，E 。（2）画出E的原子结构示意图： ，写出电子式：D2A ，EB4 。（3）比较EA2与EB4的熔点高低（填化学式）： 。（4）写出D单质与CuSO4溶液反应的离子方程式： 。22. 现有H2S、HF、HCl、HI、CH4、NH3、H2O、MgO、CO2、SO2、NaCl、NaOH等化合物，按下列要求填空：（1）分子内具有共价键，其水溶液显弱酸性的是 ；分子内具有共价键，其水溶液显强酸性的是 。（2）属于离子化合物的是 ，其中既有离子键又有共价键的化合物的电子式是 。（3）固态属于分子晶体的氧化物是 ；属于离子晶体的氧化物是 。*23. A、B、C、D四种短周期元素的原子序数依次增大，其中A、C及B、D分别是同主族元素；又知B、D两元素的质子数之和是A、C的2倍，这四种元素的单质中有2种是气体，2种是固体。（1）写出由B、C两种元素所形