第一单元 物质结构研究的内容
课后训练巩固提升
1.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。已知质子数或中子数为奇数的原子核才有NMR现象,而质子数和中子数均为偶数的原子不产生核磁共振,下列原子组一定能产生NMR现象的是( )。
A.18O、31P、119Sn
B.27Al、19F、14C
CF
D.1H、13C、35Cl
2.用化学方法不能实现的是( )。
A.生成一种新分子
B.生成一种新离子
C.生成一种新原子
D.生成一种新单质
3.研究人员开发出被称为第五形态的固体碳,这种新的碳结构称作“纳米泡沫碳”,它外形类似海绵,密度极小,并具有磁性。纳米泡沫碳与金刚石的关系是( )。
A.同种物质
B.不同密度的核素
C.同位素
D.同素异形体
4.下列说法不正确的是( )。
A.氕、氘、氚属于同种元素
B.金刚石和石墨互为同素异形体
CO和O是两种不同的核素
DH2和H2互为同位素
5.我国科学家合成管状定向碳纳米管,这种碳纤维具有强度高、刚度(抵抗变形的能力)大、密度小(只有钢的四分之一)、熔点高、化学稳定性好的特点,因而被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法不正确的是( )。
A.它是制造飞机的理想材料
B.它的主要组成元素是碳
C.它的结构与石墨不同
D.碳纤维复合材料是一种有机高分子
6.科学家正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的,“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量,但电性相反。
(1)若有α粒子(即氦离子)的反粒子,称为反α粒子,则该粒子的质量数为 ,电荷数为 ,反α粒子的符号可表示为 。
(2)试推测反氢原子的构造是 (填字母)。
A.由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
B.由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成
C.由一个不带电荷的中子与一个带负电荷的电子构成
D.由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
第一单元 物质结构研究的内容
课后训练巩固提升
1.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。已知质子数或中子数为奇数的原子核才有NMR现象,而质子数和中子数均为偶数的原子不产生核磁共振,下列原子组一定能产生NMR现象的是( )。
A.18O、31P、119Sn
B.27Al、19F、14C
CF
D.1H、13C、35Cl
答案：D
解析：A项中18O的质子数为8、中子数为10,不符合题意;B项中14C的质子数和中子数分别为6和8,不符合题意;C项中C的质子数、中子数均为6S的质子数和中子数均为16,不符合题意;D项中1H的质子数为1,13C的中子数为7,35Cl的质子数为17,符合题意。
2.用化学方法不能实现的是( )。
A.生成一种新分子
B.生成一种新离子
C.生成一种新原子
D.生成一种新单质
答案：C
解析：化学反应中,元素的种类不变,不会有新原子生成。
3.研究人员开发出被称为第五形态的固体碳,这种新的碳结构称作“纳米泡沫碳”,它外形类似海绵,密度极小,并具有磁性。纳米泡沫碳与金刚石的关系是( )。
A.同种物质
B.不同密度的核素
C.同位素
D.同素异形体
答案：D
解析：同一元素的不同单质互称同素异形体,纳米泡沫碳与金刚石都是碳元素的不同单质,所以互称同素异形体。
4.下列说法不正确的是( )。
A.氕、氘、氚属于同种元素
B.金刚石和石墨互为同素异形体
CO和O是两种不同的核素
DH2和H2互为同位素
答案：D
解析：氕、氘、氚质子数为1,都属于氢元素,A项正确。金刚石和石墨是碳元素组成的不同单质,互为同素异形体,B项正确O和O是氧元素的两种不同的核素,C项正确H2和H2为氢气分子,不是原子,不是同位素,D项错误。
5.我国科学家合成管状定向碳纳米管,这种碳纤维具有强度高、刚度(抵抗变形的能力)大、密度小(只有钢的四分之一)、熔点高、化学稳定性好的特点,因而被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法不正确的是( )。
A.它是制造飞机的理想材料
B.它的主要组成元素是碳
C.它的结构与石墨不同
D.碳纤维复合材料是一种有机高分子
答案：D
解析：碳纤维具有“强度高、刚度大、密度小、熔点高、化学稳定性好”的特点,是制造飞机的理想材料,A项正确;碳纤维的物理性质不同于石墨,所以它们的结构不同,C项正确;碳纤维主要是由碳元素组成的,B项正确,D项错误。
6.科学家正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的,“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量,但电性相反。
(1)若有α粒子(即氦离子)的反粒子,称为反α粒子,则该粒子的质量数为 ,电荷数为 ,反α粒子的符号可表示为 。
(2)试推测反氢原子的构造是 (填字母)。
A.由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
B.由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成
C.由一个不带电荷的中子与一个带负电荷的电子构成
D.由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
答案：(1)4 -2 He2- (2)B
解析：所谓反物质,它的原子核是由反质子和反中子构成的,反质子的质量数为1,带负电,反中子的质量数也为1,不带电;核外是反电子,质量可忽略不计,带正电荷。正常的氢原子是由一个质子和一个电子构成的,反氢原子则是由一个反质子和一个反电子构成的。(共19张PPT)
第一单元 物质结构研究的内容
专题1
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
课标定位、素养阐释
1.能认识原子结构,能从化学键的角度认识化学反应的本质。
2.能结合已有知识描述常见物质的微观结构,分析物质结构与其性质之间的关系。
自主预习 新知导学
一、认识物质的特征结构
1.认识物质的特征结构,必须深入研究原子的结构,特别是 最外电子层 上发生的变化,以此判断元素的性质。利用原子结构的知识解释氯化钠的形成过程:
氯化钠晶体结构模型
2.研究物质之间的化学反应,其本质就是研究从一种结构(反应物)如何转变为另一种新的结构(生成物),这就需要考查反应物的化学键如何断裂,新化学键如何形成。
上述反应发生在乙醇分子的 羟基 官能团上,即 —OH 失去1个H,与—OH相连的C上也失去1个H,形成新的 C O双键,乙醇转化成乙醛分子(乙醛中含有 醛基 官能团),这个过程也被称为氧化(去氢)反应。
3.研究物质的特征结构,可以帮助我们获得很多有用的信息,设计反应的条件,解释反应生成的产物等。如氮分子含有氮氮三键,在通常条件下很稳定,在固氮研究中,采用的条件是 升温 、加压 、使用催化剂 等。
4.研究物质的特征结构,必须思考相关的一系列问题:同一元素或不同种元素的原子之间为什么能彼此结合 为什么物质中直接相邻原子之间的化学键类型不同 为什么原子、分子或离子可以构成不同的晶体 晶体中的微粒间是通过怎样的相互作用结合的 为什么分子具有一定的空间构型 为什么有机化合物有同分异构体现象 为什么有些元素能形成几种同素异形体 等等。
二、揭示物质结构与性质的关系
1.物质的结构在很大程度上决定了该物质的某些性质。如:白磷晶体是由白磷分子(P4)组成的 分子 晶体,分子呈 正四面体 结构,分子中P—P键键长是221 pm,键角∠PPP是 60°。因其中的P—P键弯曲而具有较大的张力,其键能较 小 ,易断裂,所以白磷在常温、常压下就有很高的反应活性。而红磷的链状结构比较稳定,室温下不与氧气反应。
2.为揭示物质结构与物质性质之间的关系,必须研究有关的问题。例如,在晶体中,微粒和微粒间作用力的类型是怎样影响它们性质的 为什么金属晶体表现出导电性、延展性 科学家从结构入手预测物质可能的性质,再通过反复实验,以阐明物质结构与性质的关系。
3.不同碳单质的结构与用途。
【自主思考】 为什么分子组成都是C2H6O的乙醇和二甲醚在性质上差异很大 例如,乙醇能与金属钠反应放出氢气而二甲醚却不能,乙醇易溶于水而二甲醚却不溶于水。
提示：乙醇与二甲醚的分子式均为C2H6O,乙醇的结构简式为CH3CH2OH,二甲醚的结构简式为CH3OCH3,两者结构不同,所以在某些性质上差异很大。
【效果自测】
1.历史事实表明,没有新材料的出现,就没有科技与生产发展的突破。信息高速公路的建立在于寻找新的信息材料。下列材料可作为信息材料的是( )。
A.铜线 B.化纤 C.橡胶 D.光导纤维
解析：光导纤维的主要成分是SiO2。
2.金刚石、石墨、C60、碳纳米管均由同一种元素组成,属于 ,
其性质差别很大,原因是 ,说明 。
答案：同素异形体 它们的结构不同 结构决定性质
解析：由同种元素组成的不同单质互称为同素异形体;同素异形体的组成元素相同,但结构不同,因此造成性质不同的原因是其结构上的差异。
D
合作探究 释疑解惑
探究任务
研究物质的结构与性质的关系
【问题引领】
许多磷的化合物的结构与P4的正四面体有关,如白磷在空气中燃烧,生成的产物之一是P4O10。试从结构上对该反应进行解释。
提示：白磷分子的结构为空心正四面体,与氧气反应生成P4O10时,每个磷原子与一个氧原子以双键结合,其余的氧原子插入P—P键之间。
【归纳提升】
1.元素原子的结构决定元素的性质,同一周期中,随着原子序数的递增,原子核所带电荷数逐渐增多,原子核对外层电子的引力逐渐增强,原子半径逐渐减小,元素的非金属性逐渐增强,得电子能力逐渐增强,失电子能力逐渐减弱。元素的最高价氧化物的水化物的酸性逐渐增强,碱性逐渐减弱。如Na、Mg、Al三种元素,原子半径逐渐减小,金属性逐渐减弱,还原性逐渐减弱。
2.物质中微粒间作用力的类型与物质性质有着密切关系。例如,干冰中二氧化碳分子间作用力弱,吸热即升华为二氧化碳气体,二氧化碳分子中碳原子和氧原子之间以共价键结合,作用力强,所以二氧化碳分子在加热条件下不易发生分解。又如,在氯化钠晶体中,Na+与Cl-以离子键结合,作用力强,在高温熔融状态下才能形成自由移动的离子,具有导电性。
3.分子式相同的物质性质可能不同。如C2H6O有两种不同的结构——乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3—O—CH3),前者与水互溶而后者不能。前者可与Na、乙酸反应,后者很难发生类似的反应。乙醇与二甲醚互为同分异构体。同分异构体的存在说明物质的结构是决定物质性质的重要因素。结构决定性质,性质反过来体现结构。
【典型例题】
【例题】 科学研究发现,世界上没有两片形状完全相同的雪花,这是由于( )。
A.不同雪花中含有的H2O分子数不同
B.不同雪花中含有相同数目的水分子
C.不同雪花的化学性质不同
D.不同雪花中水分子的空间排列方式不同
答案：D
解析：雪花均由水分子构成,其化学性质相同;由于水分子空间排列方式不同造成了雪花的形状不同,世界上没有两片形状完全相同的雪花,说明不同雪花中水分子的空间排列有差异。
【变式训练】 下列说法正确的是( )。
A.H2O的沸点较高是因为水分子间存在较强的化学键
B.HCl气体溶于水后,共价键被破坏,形成了H+和Cl-
C.H2S分子中所有原子最外电子层都具有8电子的稳定结构
D.NaOH和MgCl2所含化学键类型完全相同
答案：B
解析：水的沸点较高是因为水分子间存在氢键,氢键属于分子间作用力,不属于化学键,A项错误。氯化氢气体溶于水时,H—Cl键断裂,形成H+和Cl-, B项正确。H2S分子中H原子最外电子层上有2个电子,不具有8电子稳定结构,C项错误。NaOH含有离子键和共价键,MgCl2只含离子键,两者化学键类型不完全相同,D项错误。
课堂小结第二单元 物质结构研究的范式与方法
课后训练巩固提升
1.化学工作者把烷烃、烯烃、环烷烃、炔烃……的通式转化成键数的通式,给研究有机物分子中键能大小的规律带来了很大的方便。烷烃中碳原子数跟键数的关系通式为CnH3n+1,烯烃(视双键为两条单键)、环烷烃中碳原子数跟键数的关系通式为CnH3n,则苯的同系物中碳原子数跟键数的关系通式为( )。
A.CnH3n-1
B.CnH3n-2
C.CnH3n-3
D.CnH3n-4
2.1911年前后,英国物理学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击极薄的金箔,为了解释实验结果,提出了原子的核式结构学说。图中,黑点表示金原子核的位置,曲线ab、cd和ef表示经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹,能正确反映实验结果的图是( )。
3.原子结构模型的演变历史给我们的启迪是( )。
A.道尔顿原子学说存在着缺陷或错误,因而没有积极的作用
B.科学发现是有止境的
C.原子结构属客观事实,没有必要去揭示它
D.没有科学实验,就没有科学发现
4.(双选)如图是某有机物分子的空间填充模型,黑色的是碳原子,白色的是氢原子,灰色的是氧原子。该物质不具有的性质是( )。
A.与NaOH溶液反应
B.与稀硫酸反应
C.发生酯化反应
D.使紫色石蕊溶液变蓝
5.(双选)关于铷的下列说法不正确的是( )。
A.与水反应比钠更剧烈
B.Rb2O2与水能剧烈反应并释放出O2
C.Rb是极强的氧化剂
D.RbOH碱性比同浓度NaOH弱
6.利用元素周期表,我们可以认识更多元素的性质。
(1)根据元素周期表来比较Mg和Cs的金属性,要通过另一种元素作中介或桥梁进行比较,这种元素是 (填元素符号)。
(2)元素周期表位于对角线的两种元素其性质相似,称之为对角线规则。根据元素周期表对角线规则,金属Be单质及其化合物的性质与铝单质及其化合物的性质相似。
①已知2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,写出Be与NaOH溶液反应的离子方程式:
。
②鉴别Be(OH)2和Mg(OH)2可选用的试剂为 。
第二单元 物质结构研究的范式与方法
课后训练巩固提升
1.化学工作者把烷烃、烯烃、环烷烃、炔烃……的通式转化成键数的通式,给研究有机物分子中键能大小的规律带来了很大的方便。烷烃中碳原子数跟键数的关系通式为CnH3n+1,烯烃(视双键为两条单键)、环烷烃中碳原子数跟键数的关系通式为CnH3n,则苯的同系物中碳原子数跟键数的关系通式为( )。
A.CnH3n-1
B.CnH3n-2
C.CnH3n-3
D.CnH3n-4
答案：C
解析：每两个成键电子形成一个共价键,分子中的成键电子总数除以2就得到该分子中共价键总数,苯及其同系物的通式为CnH2n-6,分子中碳原子总的外围电子数为4n,氢原子总的外围电子数为2n-6,总电子数为6n-6,共价键总数为=3n-3,故苯的同系物中碳原子数跟键数的关系通式为CnH3n-3。
2.1911年前后,英国物理学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击极薄的金箔,为了解释实验结果,提出了原子的核式结构学说。图中,黑点表示金原子核的位置,曲线ab、cd和ef表示经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹,能正确反映实验结果的图是( )。
答案：D
解析：在金原子中原子核带正电且质量很大,占有的体积很小,用α粒子(带正电,质量较小)轰击金箔时,大部分α粒子可畅通无阻地通过,极小的一部分发生偏转或被笔直地弹回。
3.原子结构模型的演变历史给我们的启迪是( )。
A.道尔顿原子学说存在着缺陷或错误,因而没有积极的作用
B.科学发现是有止境的
C.原子结构属客观事实,没有必要去揭示它
D.没有科学实验,就没有科学发现
答案：D
解析：道尔顿的原子学说,对化学的发展产生了重大而积极的影响;原子结构模型的每一次演变,都是从科学实验开始的;只有揭示物质结构的奥秘,才能把握物质变化的实质,更好地造福人类;科学发现是无穷无尽的。
4.(双选)如图是某有机物分子的空间填充模型,黑色的是碳原子,白色的是氢原子,灰色的是氧原子。该物质不具有的性质是( )。
A.与NaOH溶液反应
B.与稀硫酸反应
C.发生酯化反应
D.使紫色石蕊溶液变蓝
答案：BD
解析：由有机物分子的空间填充模型可知,该有机物为乙酸,能与NaOH溶液发生中和反应,能使酸碱指示剂变红色,能与乙醇发生酯化反应。
5.(双选)关于铷的下列说法不正确的是( )。
A.与水反应比钠更剧烈
B.Rb2O2与水能剧烈反应并释放出O2
C.Rb是极强的氧化剂
D.RbOH碱性比同浓度NaOH弱
答案：CD
解析：A项,铷、钠同位于元素周期表ⅠA族,与钠原子相比,Rb原子核外电子层数增多,原子半径增大,元素原子失去电子的能力增强,因此Rb与水反应比钠更剧烈,正确;B项,Rb2O2与水能剧烈反应产生RbOH并释放出O2,正确;C项,Rb是极强的还原剂,错误;D项,元素的金属性:Rb>Na,元素的金属性越强,其相应的最高价氧化物对应水化物的碱性越强,所以RbOH碱性比同浓度NaOH强,错误。
6.利用元素周期表,我们可以认识更多元素的性质。
(1)根据元素周期表来比较Mg和Cs的金属性,要通过另一种元素作中介或桥梁进行比较,这种元素是 (填元素符号)。
(2)元素周期表位于对角线的两种元素其性质相似,称之为对角线规则。根据元素周期表对角线规则,金属Be单质及其化合物的性质与铝单质及其化合物的性质相似。
①已知2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,写出Be与NaOH溶液反应的离子方程式:
。
②鉴别Be(OH)2和Mg(OH)2可选用的试剂为 。
答案：(1)Na或Ba
(2)①Be+2OH-Be+H2↑ ②NaOH溶液
解析：(1)比较元素的性质,可通过相邻元素进行,所以需要Na或Ba作中介;(2)根据质量守恒定律,可写出铍与NaOH溶液反应的离子方程式:Be+2OH-Be+H2↑。(共21张PPT)
第二单元 物质结构研究的范式与方法
专题1
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
课标定位、素养阐释
1.能知道物质是由微粒构成的,能清楚物质结构研究的范式和方法。
2.通过查阅20世纪化学发展过程中的重大事件资料,知道化学科学发展的基本特征和21世纪化学科学发展的趋势,感受科学家探索物质结构的奥秘的过程和方法,培养学习化学的兴趣,养成乐于探究的精神,体验科学探究的艰辛与喜悦,领略化学物质结构世界的奇妙与和谐之美。
自主预习 新知导学
一、物质结构研究的范式
两种 范式 定义 实例
归纳 范式 过程为“由 个别 到 一般 ”。具体而言,根据事实进行概括归纳,抽象出共同点,上升为本质规律 ①利用归纳的方法总结出饱和烷烃的碳链结构,写出其通式为 CnH2n+2
②通过比较1~20号元素的原子核外电子排布,归纳出元素核外电子排布的规律,并从结构上解释了同族元素性质相似的原因
③含有双键和三键的不饱和烃容易发生 加成 反应和 氧化 反应,不饱和键具有不稳定的性质
两种 范式 定义 实例
演绎 范式 其过程通常为“从 一般 到 个别 ”。具体而言,它是从某个一般结论出发,向从属于这一结论的多个要素进行推理的过程 ①“类铝”(镓)、“类硼”(铊)、“类硅”(锗)等元素的发现
②根据钠原子最外电子层上1个电子极易失去,推出钾、铷、铯元素具有更强的 还原 性
③“相似相溶规则”
归纳范式和演绎范式作为一对普遍适用的逻辑方法,在化学研究中得到了广泛应用。两者不是孤立使用的,在实际研究中常常融合在一起。
二、物质结构研究的方法
1.常用方法。
2.科学假设和论证流程。
3.常见的原子结构模型与演变。
(1)宏观模型和微观结构模型。
①宏观模型:可观察到的物体的宏观模型,如汽车模型、飞机模型和建筑模型等。
②微观结构模型:通过思维加工使抽象的微观世界以可视化的形式展示出来。
(2)常见的物质结构模型。
原子结构模型、离子键模型、 共价键 模型和 氢键 模型、不同有机化合物的空间构型等。
【自主思考】 道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用,他的学说包含下述三个论点:①原子是不能再分的微粒;②同种元素原子的各种性质和质量都相同;③原子是微小的实心球体。从现在的观点看,你认为这三个论点中,哪些不确切
提示：①②③均不确切。从现在的观点看:原子是由原子核和核外电子构成的;大多数元素存在同位素,不同同位素的质量不同;原子核体积只占原子极小的一部分,而核外电子的运动区域非常“空旷”。
【效果自测】
1.首次成功解释了氢原子光谱的科学家是( )。
A.道尔顿 B.卢瑟福
C.玻尔 D.爱因斯坦
答案：C
解析：玻尔提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型,指出电子在原子核外空间内一定的轨道上绕核做高速运动,这些轨道的能量是不连续的,玻尔理论能很好地解释氢原子光谱。
2.根据卢瑟福的α粒子散射实验现象可推测出金箔中金原子结构的一些结论,据此请回答下列问题。
(1)原子中存在 ,且只占原子体积的很小一部分。
(2)金原子核带 电荷,且电荷数远大于α粒子的电荷数,两者产生静电 作用。
(3)金原子的质量远 (填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的质量。
答案：(1)原子核
(2)正 排斥
(3)大于
解析：极薄的金箔,竟让大多数α粒子畅通无阻地通过,证明原子不是实心的球体,内部有“广阔”的空间。有极少数α粒子被笔直地弹回,证明了原子核的存在,但占原子极小的体积,否则大部分α粒子不能畅通无阻地通过;同时证明金原子核的质量远大于α粒子的质量,否则金原子核将有被α粒子弹出的可能;还能证明金原子核所带电荷种类与α粒子相同,否则两者就会相互吸引;又能证明金原子核所带电荷数远大于α粒子,否则偏转的就不会是α粒子,而是金原子核。
合作探究 释疑解惑
探究任务
归纳与演绎的关系
【问题引领】
1.为什么ROH、RCOOH在水中的溶解度较大,而碳氢化合物在水中的溶解度较小
提示：ROH、RCOOH等可通过氢键与水结合,在水中溶解度较大;碳氢化合物极性较小,也难以与水形成氢键,在水中溶解度很小。
2.你能根据钠、钾单质及其化合物的性质推测出氯化铯和碳酸铯的溶解性吗
提示：能。碱金属单质及其化合物的性质具有相似性,依据NaCl(KCl)、Na2CO3(K2CO3)易溶于水推测CsCl、Cs2CO3也是易溶于水的。
【归纳提升】
归纳范式和演绎范式的应用辨析
1.归纳范式和演绎范式的再认识。
(1)归纳范式:指的是从许多个别事例中获得一个较具概括性的规则。这种方法主要是对收集到的既有资料,加以抽丝剥茧地分析,最后做出一个概括性的结论。
(2)演绎范式,与归纳范式相反,是从既有的普遍性结论或一般性事理出发,推导出个别性结论的一种方法。由较大范围,逐步缩小到所需的特定范围。
2.归纳范式和演绎范式的辩证关系。
(1)演绎推理如果要以一般性知识为前提,(演绎推理未必都要以一般性知识为前提)则通常要依赖归纳推理来提供一般性知识。
(2)归纳推理离不开演绎推理。
①为了提高归纳推理的可靠程度,需要运用已有的理论知识,对归纳推理的个别性前提进行分析,把握其中的因果性、必然性,这就要用到演绎推理。
②归纳推理依靠演绎推理来验证自己的结论。
3.演绎范式的基本形式是三段论式,它包括:(1)大前提,即已知的一般原理或一般性假设;(2)小前提,即关于所研究的特殊场合或个别事实的判断,小前提应与大前提有关;(3)结论,即从一般已知的原理(或假设)推出的,对于特殊场合或个别事实作出的新判断。
【典型例题】
【例题】 (双选)科学家预测原子序数为114的元素具有相当稳定的同位素,它的位置在第7周期ⅣA族,称为类铅。关于它的性质,预测错误的是
( )。
A.它的最外层电子数为4
B.它的最高价氧化物的水化物是强酸
C.它具有+2、+4价
D.它的金属性比铅的弱
答案：BD
解析：由题意知,该元素位于ⅣA族铅元素下面,金属性比铅的强,B、D项不正确。因处于ⅣA族,其原子最外层有4个电子,A项正确;由ⅣA族元素常见化合物(如CO、CO2、PbO2、PbSO4)可知C项正确。
【变式训练】 已知钡的活动性介于钠和钾之间,下列叙述正确的是
( )。
A.钡与水反应不如钠与水反应剧烈
B.钡可以从KCl溶液中置换出钾
C.氧化性:K+>Ba2+>Na+
D.碱性:KOH>Ba(OH)2>NaOH
答案：D
解析：由于钡的活动性比钠的强,所以钡与水反应比钠与水反应更剧烈,A项错误;钡的活动性不如钾且先与水发生反应,不能从KCl溶液中置换出钾,B项错误;由于金属性:K>Ba>Na,故氧化性:Na+>Ba2+>K+,C项错误;元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,故KOH>Ba(OH)2>NaOH,D项正确。
课堂小结第三单元 物质结构研究的意义
课后训练巩固提升
1.邮票收藏爱好者把信封上的邮票剪下来浸在水中,能除去邮票背面的黏合剂,这是利用了该黏合剂具有很强亲水性的性能。该黏合剂的成分可能是( )。
A.
B.
C.
D.
2.通过对物质结构与性质的研究,能够解决许多问题。在生命科学领域,下列不能通过研究结构与性质的关系加以解决的问题是( )。
A.酶的催化机理
B.手性生物分子与手性药物的作用机制
C.指甲的长短与手指的灵活性的关系
D.抗癌药物的设计与筛选
3.多数酶是蛋白质,具有特殊功能,因而多数酶有蛋白质的特性。到目前为止,在人体内已发现多种酶。酶又是生物制造出来的催化剂,在生命有机体的有机反应中发挥作用。如下图所示的温度t与反应速率v的关系曲线中,有酶参加的是( )。
4.节能减排是全民的共识与义务。以下措施中不能体现这一思想的是( )。
A.电解铝工业中添加冰晶石降低能耗
B.研制出性能优良的催化剂,降低反应所需温度
C.开发太阳能、风能、氢能等清洁能源
D.创新科技,大力发展火电,改善用电紧张状况
5.泛素是一种由76个氨基酸组成的多肽,无用的蛋白质会被这种物质粘贴,被运送到细胞内的“垃圾处理厂”,在酶的作用下被切成含7~9个氨基酸的短肽。有关泛素的说法中,错误的是( )。
A.泛素作用下的蛋白质“死亡”属于缩聚反应
B.泛素既能与酸反应也能与碱反应
C.泛素结构中含有结构
D.蛋白质遇重金属盐能发生变性
6.为了进一步提高合成氨的生产效益,科研中最有开发价值的是( )。
A.寻求H2的新来源
B.研制耐高温高压的新材料合成塔
C.研制低温下活性较高的催化剂
D.研制高温下活性较高的催化剂
7.麻醉剂的发现和使用是人类医疗史上了不起的一项成就,它可使患者在接受治疗时感觉不到疼痛。笑气是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一,它可由NH4NO3在微热条件下分解产生,产物除N2O外还有一种,此反应的化学方程式为 。
第三单元 物质结构研究的意义
课后训练巩固提升
1.邮票收藏爱好者把信封上的邮票剪下来浸在水中,能除去邮票背面的黏合剂,这是利用了该黏合剂具有很强亲水性的性能。该黏合剂的成分可能是( )。
A.
B.
C.
D.
答案：B
解析：根据题中该黏合剂具有很强亲水性的信息,可知该黏合剂中含有亲水的基团,B项中的羟基(—OH)具有亲水性,因为羟基可以与水分子形成氢键,C项中的氯原子和D项中的甲基都不具有亲水性,所以正确答案为B。
2.通过对物质结构与性质的研究,能够解决许多问题。在生命科学领域,下列不能通过研究结构与性质的关系加以解决的问题是( )。
A.酶的催化机理
B.手性生物分子与手性药物的作用机制
C.指甲的长短与手指的灵活性的关系
D.抗癌药物的设计与筛选
答案：C
3.多数酶是蛋白质,具有特殊功能,因而多数酶有蛋白质的特性。到目前为止,在人体内已发现多种酶。酶又是生物制造出来的催化剂,在生命有机体的有机反应中发挥作用。如下图所示的温度t与反应速率v的关系曲线中,有酶参加的是( )。
答案：D
解析：要从两个方面把握酶的催化作用:一是在室温下酶就能对某些有机反应充分发挥催化作用;二是蛋白质在高温下会发生变性,从而使酶失去催化作用。A图表示随温度升高反应速率持续增大;B图表示随温度升高反应速率减小,常温下反应速率没有出现最佳状态;C图表示在适宜的温度下反应速率最小,以上三图均不符合题意;D图表示在适宜的温度下反应速率最大,超过适宜温度,随温度升高反应速率减小,符合酶的性质。故正确答案为D。
4.节能减排是全民的共识与义务。以下措施中不能体现这一思想的是( )。
A.电解铝工业中添加冰晶石降低能耗
B.研制出性能优良的催化剂,降低反应所需温度
C.开发太阳能、风能、氢能等清洁能源
D.创新科技,大力发展火电,改善用电紧张状况
答案：D
解析：A项,在电解铝工业中添加冰晶石,能降低Al2O3的熔点,符合节能减排,正确;B项,研制出性能优良的催化剂,降低反应所需温度,能减少能源消耗,正确;C项,开发太阳能、风能、氢能等清洁能源,用这些清洁能源替代化石能源,符合节能减排,正确;D项,大力发展火电,缓解用电紧张,火电会消耗大量化石能源,且会产生大量污染物,不符合节能减排,错误。
5.泛素是一种由76个氨基酸组成的多肽,无用的蛋白质会被这种物质粘贴,被运送到细胞内的“垃圾处理厂”,在酶的作用下被切成含7~9个氨基酸的短肽。有关泛素的说法中,错误的是( )。
A.泛素作用下的蛋白质“死亡”属于缩聚反应
B.泛素既能与酸反应也能与碱反应
C.泛素结构中含有结构
D.蛋白质遇重金属盐能发生变性
答案：A
解析：多肽中含有氨基(—NH2)和羧基(—COOH),多肽既能与酸反应,也能与碱反应,B项正确;氨基酸脱水缩合形成肽键(),C项正确;重金属盐使蛋白质变性,D项正确。
6.为了进一步提高合成氨的生产效益,科研中最有开发价值的是( )。
A.寻求H2的新来源
B.研制耐高温高压的新材料合成塔
C.研制低温下活性较高的催化剂
D.研制高温下活性较高的催化剂
答案：C
解析：合成氨工业目前主要采取高温、高压、催化剂的生产条件。如果能找到低温下活性较高的催化剂,可以大大降低氨的合成成本,提高生产效益。
7.麻醉剂的发现和使用是人类医疗史上了不起的一项成就,它可使患者在接受治疗时感觉不到疼痛。笑气是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一,它可由NH4NO3在微热条件下分解产生,产物除N2O外还有一种,此反应的化学方程式为 。
答案：NH4NO3N2O↑+2H2O
解析：结合题给条件和氧化还原反应配平方法即可完成。(共19张PPT)
第三单元 物质结构研究的意义
专题1
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
课标定位、素养阐释
1.通过课堂讨论与交流、通过媒体与网络等途径查询相关资料,领略科学探索的魅力,以此来认识化学科学的发展与人类探索物质世界的关系。
2.能知道量子力学在物质转化、物质制备等研究领域中的指导价值。
3.能初步认识物质的结构与性质之间的关系,知道物质结构的研究有助于发现具有预期性质的新物质,体会研究生命现象的化学机理对促进人类健康的重要作用。
自主预习 新知导学
一、促进了化学科学的发展
二、物质结构的探索无止境
1.研究生命现象的化学机理对促进人类健康的重要作用。
(1)探寻人类和其他生物生命运动的化学机理,是21世纪化学科学亟待解决的重大课题之一。
(2)研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理,有助于进行 手性生物分子和手性药物 的开发,特别是人类亟待解决的抗癌药物的设计、制备和筛选,以及合成一大批高效、无毒副作用的药物;搞清楚食草动物胃内的酶是如何把 植物纤维 分解为小分子的,为充分利用自然界丰富的植物纤维资源打下基础;合成具有 生物活性 的分子,可帮助人类揭示生命的奥秘;了解 生物体内信息分子的运动规律 和 生理调控的化学机理 ,创造“新陈代谢”的目标就能得以实现……而这些研究都需要物质结构理论与分析测试技术的支持。
2.量子化学是结构化学最重要的理论基础,结构化学是量子化学最直接的实验基础和推动力量。
(1)化学家利用化学反应实现物质的转化,制备人类生活和生产所需要的物质,需要建立精确有效而又普遍适用的化学反应的量子力学理论。
(2)随着化学反应的量子力学理论的进一步发展和技术的完善,人类将进入一个崭新的世界。
3.物质结构研究对于保护生态环境,实现社会的可持续发展具有重大意义。
(1)寻找新物质的绿色合成方法,期望可以用 简单 、安全 、对环境友好的操作,快速、定量地把价廉、易得的起始原料转化为人类所需求的物质。
(2)绿色合成方法的设计和实施,合成具有高活性和选择性的催化剂,都依赖于对物质转化规律、催化剂结构和催化机理的研究。
【自主思考】 目前,人们能够合成自然界中不存在的物质,人们能不能制造出自然界中不存在的元素
提示：能。人们可以用粒子高能加速器来人工制造化学元素,元素周期表中标“*”的元素均为人造元素。
【效果自测】
1.要达到绿色化学的理想境界,化学家们需要回答一系列问题:指定分子之间能否反应生成预期分子 需要什么催化剂 反应速率预期多大 如何控制反应 如何确定化学反应的途径等 最有希望解决这些问题的途径是
( )。
A.建立化学反应的量子力学理论
B.改进实验方法
C.完善元素周期律理论
D.研究质量守恒定律和能量守恒定律
答案：A
解析：量子化学是结构化学最重要的理论基础,化学越发展,越要从物质结构的深层次去理解和掌握化学反应规律。
2.绿色化学的核心是反应过程的绿色化,即要求原料物质中的所有原子完全被利用且全部转入期望的产品中,下列过程不符合这一思想的是( )。
A.甲烷与氯气反应制氯仿:CH4+3Cl2 CHCl3+3HCl
B.烯烃与水煤气发生的羰基合成反应:RCH CH2+CO+H2 RCH2CH2CHO
C.甲烷、CO合成乙酸乙酯:2CH4+2CO CH3COOCH2CH3
D.乙烯合成聚乙烯:nCH2 CH2 CH2—CH2
解析：A项,甲烷与氯气反应制得氯仿的同时还有氯化氢生成,不符合绿色化学思想,错误;烯烃与水煤气发生的羰基合成反应中,生成物只有一种;甲烷、CO合成乙酸乙酯的反应中,生成物只有一种;乙烯合成聚乙烯的反应中,生成物只有一种,均符合绿色化学思想,B、C、D三项正确。
A
合作探究 释疑解惑
探究任务
物质结构研究的意义与要求
【问题引领】
你能列举物质结构决定物质性质的实例吗
提示：元素原子结构决定元素的性质;不同微粒靠不同的作用力构成不同的晶体;部分同分异构体的化学性质不同等。
【归纳提升】
1.物质结构探索的意义。
(1)一是哲学上的意义,证明世界的物质性和人类认识自然界的永无止境。世界是由物质构成的,物质是由不同层次的微粒构成的复杂系统。
(2)二是科学理论和方法上的意义,丰富了人们关于物质世界的基本知识。科学家通过一系列实验,提出了原子结构模型、化学键模型、分子间作用力模型、分子结构模型等,可以用来解释和预测物质所表现的宏观性质。
(3)三是实践上的意义。物质结构研究获得的知识和方法可以指导人们解决很多实践中的问题。在搞清楚新物质结构特征的基础上,才能有目的地进行合成。
2.绿色化学的十二条原则。
(1)防止污染优于治理污染:防止废物的产生而不是产生后再来处理。
(2)提高原子经济性:合成方法应设计成能将所有的起始物质嵌入最终产物中。
(3)尽量减少化学合成中的有毒原料、产物:只要可能,反应中使用和生成的物质应对人类健康和环境无毒或毒性很小。
(4)设计安全的化学品:设计的化学产品应在保护原有功效的同时尽量使其无毒或毒性很小。
(5)使用无毒无害的溶剂和助剂:尽量不使用辅助性物质(如溶剂、分离试剂等),如果一定要用,也应使用无毒物质。
(6)合理使用和节省能源,合成过程应在环境温度和压力下进行:能量消耗越小越好,应能为环境和经济方面的考虑所接受。
(7)原料应该可再生:只要技术上和经济上可行,使用的原材料应是能再生的。
(8)减少不必要的衍生化步骤:应尽量避免不必要的衍生过程(如基团的保护,物理与化学过程的临时性修改等)。
(9)采用高选择性催化剂:尽量使用选择性高的催化剂,而不是提高反应物的配料比。
(10)产物应设计为发挥完作用后可分解为无毒降解产物:设计化学产品时,应考虑当该物质完成自己的功能后,不再滞留于环境中,而可降解为无毒的产品。
(11)应进一步发展分析技术,对污染物实行在线监测和控制:分析方法也需要进一步研究开发,使之能做到实时、现场监控,以防有害物质的形成。
(12)减少使用易燃易爆物质,降低事故隐患:化学过程中使用的物质或物质的形态,应考虑尽量减少实验事故的潜在危险,如气体释放、爆炸和着火等。
【典型例题】
【例题】 下列说法错误的是( )。
A.人们能用高能粒子加速器来人工制造化学元素
B.现在有机合成从以前的单凭经验摸索已全部发展到“按图索骥”
C.合成或从自然界分离出更多的新物质,能更好地满足人类的生活和社会可持续发展的需要
D.物质结构理论和方法是研究材料结构与性能关系的重要工具
答案：B
【变式训练】 2020年诺贝尔化学奖的获奖研究成果是“基因剪刀——重写生命密码的工具”。两位获奖者发现了“CRISPR/Cas9基因编辑技术”,研究人员能以极高精度改变动物、植物和微生物的DNA(脱氧核糖核酸),并有望更改某些生物的生命周期。下列说法不正确的是( )。
A.现代化学与生命科学形成很强的交叉融合
B.这一技术可能使治愈遗传性疾病成为现实
C.化学家们已能够在微观层面上操纵分子和原子
D.通过化学方法可制造出使人长生不老的药物
答案：D
解析：使人长生不老的药物是不存在的,D项错误。
课堂小结
