【世纪金榜】2015-2016学年高中化学 5物质结构的探索无止境课件 苏教版选修3
文档属性
| 名称 | 【世纪金榜】2015-2016学年高中化学 5物质结构的探索无止境课件 苏教版选修3 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 364.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2015-12-09 20:49:11 | ||
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文档简介
课件33张PPT。专题5
物质结构的探索无止境一、物质的探索是无止境的
1._________的建立和_________技术的进步,使现代人们进一步认识
物质的结构、性能及物质的变化规律。
2.期待更深入研究的领域:
(1)随着环境科学、生命科学和材料科学的发展,人们更期待科学家
对物质的微观领域作更深入的研究。
(2)从___________层次揭示生命现象、催化机理和材料性能的本质。量子力学分析测试分子、原子二、研究物质的结构与性能的关系
1.物质的性质:包括物理性质、化学性质、_________和_________
等。
2.物质的结构:包括构成物质的微粒之间的_________、___________
等。 生物活性生理活性相互作用分子的构型3.研究物质结构与性能的意义:
(1)物质结构_____物质性质。
(2)研究镧系元素的结构与性质的关系,可以寻找到功能奇特的
___________等材料。决定光、电、磁(3)研究影响生物大分子的生物活性和生理活性的结构因素,可以
帮助人类认识生命运动的_____。
(4)研究材料的结构与性能的关系,可以得到强度大、密度小、稳定
性好、耐腐蚀的_________。总之,研究物质的结构与性能的关系对
解决_________、合成新型材料意义重大。机理合成材料分子设计三、研究化学反应的量子力学理论
为了更好地利用化学变化,就要求化学家们建立精确有效而又普遍
适用的化学反应的_____________。
四、研究生命现象的化学机理
人类和生物的_________的化学机理,是21世纪化学科学亟待解决的重大课题之一。量子力学理论生命运动【自我小测】
1.思考辨析:
(1)物质的结构决定性质,性质反过来体现结构。 ( )
分析:√。根据元素周期表“位-构-性”的关系,物质的结构决定性质,性质反过来体现结构。
(2)人类在探索物质结构方面已经取得了一定成就。 ( )
分析:√。量子力学的建立和分析测试技术的进步,使人们对物质的结构、性能及物质的变化规律有了一定的认识。(3)物质结构的研究对提高物质的性能意义重大。 ( )
分析:√。物质的结构决定物质的性能,通过研究物质的结构可以开发具有特殊性能的物质,对改善物质的性能有非常重要的意义。
(4)量子力学理论主要是从微观粒子的波动性和粒子性方面研究物质的运动规律的理论。 ( )
分析:√。量子力学理论的主要研究方向就是从分子、原子、离子、质子、中子、电子等微观粒子的波动性、粒子性方面研究其运动规律的理论。2.下列关于物质性质的说法正确的是 ( )
A.物质的性质是物质固有的,不随外界因素的改变而改变
B.物质的性质包括物理性质和化学性质
C.物质的性质包括物理性质、化学性质、生物活性和生理活性等
D.物质的性质完全是由物质的结构所决定的
【解析】选C。物质的性质不能仅局限于物理性质和化学性质,物质的性质也会随外界条件的改变而改变,如熔、沸点与压强有关,活动性与温度有关等。3.(SJ·P89改编)实现社会可持续发展,期待着物质结构研究方面的新成果。为了满足人类生活和生产的需要,人类每年从实验室或工厂制造出成千上万种化学物质。下列说法中正确的是 ( )
A.人类制造化学物质只具有正面意义
B.制造化学物质导致人类生存环境恶化
C.欲制造出更多更好的新的化学物质,就要进一步研究物质的结构
D.制造化学物质只是化学科学分内的事【解析】选C。研究物质的结构与性质的关系对解决分子设计、合成新型材料等具有十分重要的意义。4.关于物质结构的认识正确的是 ( )
A.物质的结构反映物质的性质,物质的性质决定物质的结构
B.物质的结构包括构成物质的微粒之间的相互作用,分子的构型、手性等
C.物质的结构随着人们的认识或研究的程度经常发生一些小的变化
D.对物质的结构可以从宏观和微观两方面来认识,从宏观上说物质是由元素组成的,从微观上说物质是由分子构成的【解析】选B。物质的结构决定物质的性质,A项错误;物质的结构指的是构成物质的微粒,微粒间的作用力及微粒的排列方式等,B项正确;物质的结构是自然存在的,只是人们认识物质结构的过程在逐步深入,C项错误;从微观上说,构成物质的微粒有分子,也有原子、离子等,D项错误。5.(SJ·P89改编)为了人类的可持续发展,下列问题不是化学家期望解决的是 ( )
A.通过了解固氮作用机理,提高蛋白质的产量
B.建立零排放的化工企业
C.控制反应的方向
D.实现水变成油
【解析】选D。根据原子守恒,水无法变成油。6.(SJ·P90改编)21世纪化学科学亟待解决的重大难题之一就是掌握生命运动的化学机理。下列不属于该领域的研究方向的是( )
A.配体小分子与受体生物大分子相互作用的机理
B.小分子与蛋白质的结合,并改变蛋白质功能的机理
C.制备人类生活和生产所需要的各种新材料
D.新陈代谢机理
【解析】选C。新材料的研究不属于生命运动的化学机理研究范畴。一、研究物质结构与性能的关系
1.元素原子的结构决定元素的性质,这一点可以从元素周期表“位-构-性”的关系得以表现。
2.不同的微粒靠不同的作用力构成不同类型的晶体,如离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体。因其晶体的结构不同,其排列方式、构成物质的微粒、微粒间作用力等不同。
3.分子式相同的物质性质可能不同。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。二、研究化学反应机理及生命现象的化学机理
1.研究化学反应的量子力学理论:
(1)利用已知化学反应的原理,通过反应实现物质的转化,制备人类生活和生产所需要的各种新材料,是化学服务于人类的重要方式。
(2)人类社会的发展,就是科技的发展。为了实现人类社会的可持续发展,需要化学家们建立精确有效而又普遍适用的化学反应的量子力学理论。
(3)化学发展的趋势是让反应条件趋向于温和、产率高、速率快、副反应少、排放少、污染少、价格低、生产流程简单等。2.研究生命现象的化学机理:
(1)研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理。这是药物设计的基础。有了这一基础,人们就能进行药物设计,且有助于合成高效无毒副作用的药物。
(2)化学遗传学为开创化学蛋白质组学、化学基因组学(与生物学家以改变基因密码来研究的方法不同)奠定了基础。(3)搞清楚光合作用、生物固氮作用,以及牛、羊等食草动物胃内的酶如何把植物纤维分解为小分子的反应机理,为充分利用自然界丰富的植物纤维资源打下基础。
(4)了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理,使创造“新陈代谢”的目标能得以实现。(5)了解从化学进化到手性和生命起源的飞跃过程。使人工合成的“左右手”各半的手性药物得到抑制(或激发),达到治疗疾病的目的。
(6)合成具有生物活性和生理活性的分子,可帮助人们揭示生命的奥秘。【针对训练】
1.SiCl4的分子结构与CCl4相似,对其进行的下列推测不正确的
是 ( )
A.SiCl4晶体是分子晶体
B.常温、常压下SiCl4是气体
C.SiCl4分子是由极性键形成的非极性分子
D.SiCl4的熔点高于CCl4【解题指南】解答本题时要注意以下两点:
(1)注意审题,题干所述“SiCl4的分子结构与CCl4相似”对判断有提示作用。
(2)根据CCl4的相关性质推测SiCl4的性质。【解析】选B。由于SiCl4的分子结构与CCl4相似,所以一定属于分子晶体。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小,在这两种分子中都只有范德华力,SiCl4的相对分子质量大于CCl4,所以SiCl4的分子间作用力更大一些,熔、沸点更高一些。CCl4的分子是正四面体结构,SiCl4与它结构相似,因此也应该是正四面体结构,是含极性键的非极性分子。【方法规律】分子晶体的熔、沸点高低的判断步骤
(1)组成、结构相似的分子晶体,看分子间作用力。相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、沸点越高。如HI>HBr>HCl。
(2)组成、结构不相似的分子晶体,也看分子间作用力。一般比较相同条件下的状态。常温下,I2、H2O、O2的熔、沸点,固体I2大于液体水大于气体氧。2.(2015·常州高二检测)(1)随着科学的进步,除了传统的三大合成材料以外,又出现了高分子分离膜,具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料,医用高分子材料、隐形材料和液晶高分子材料等许多新型有机高分子材料。试根据下列用途判断新型有机高分子材料的种类。①用于海水和苦咸水的淡化方面 。
②用于制造人工器官(如人工心脏)的材料 。
(2)录像用的高性能磁带中的磁粉,主要原料之一是由3种元素组成的CoxFe3-xO3+x的化合物,已知O为-2价,钴(Co)和铁可能呈现+2价或+3价,且上述化合物中,每种元素都只有一种化合价,则x的值为 ,铁的化合价为 价,钴的化合价为 价。【解析】(1)高分子分离膜和医用高分子材料是两种重要的功能高分子材料。其中高分子分离膜广泛用于生活污水及工业废水等废液处理及废液中有用成分的回收,特别是海水淡化方面已实现工业化;医用高分子材料中的硅聚合物或聚氨酯类聚合物等因其优异的生物相容性和很高的机械性能,可用来合成人工心脏。
(2)由化学式CoxFe3-xO3+x可知x的取值为1或2,若取x=1,则化学式为CoFe2O4,据化合价代数和为0,可推知Fe为+3价,Co为+2价。若取x=2,不合理。答案:(1)①高分子分离膜 ②医用高分子材料
(2)1 +3 +2【补偿训练】(2015·烟台高二检测)Q、R、X、Y、Z为前20号元素中的五种,Q的低价氧化物与X单质分子的电子总数相等,R与Q同族,Y和Z的离子与Ar的电子层结构相同且Y的原子序数小于Z。
(1)Q的最高价氧化物,其固态属于 晶体,俗名为 。
(2)R的氢化物分子的空间构型是 ;属于 分子(填
“极性”或“非极性”);它与X形成的化合物可作为一种重要的陶
瓷材料,其化学式是 。(3)X的常见氢化物的空间构型是 ;它的另一氢化物X2H4是一
种火箭燃料的成分,其电子式是 。
(4)Q分别与Y、Z形成的共价化合物的化学式是 和 ;
Q与Y形成的分子的电子式是 ,属于 分子(填“极性”
或“非极性”)。【解析】根据题设条件可推知Q为C,R为Si,X为N,Y为S,Z为Cl。
(1)C的最高价氧化物为CO2,固态时是分子晶体,其俗名为干冰。
(2)Si的氢化物为SiH4,根据CH4的空间构型可知SiH4的空间构型为正四面体,SiH4分子中正、负电荷重心重合,属于非极性分子。Si最外层有4个电子,N最外层有5个电子,它们形成化合物时,Si为+4价,N为-3价,其化学式为Si3N4。(3)N的常见氢化物为NH3,其空间构型为三角锥型。根据氮、氢原子的成键原则,可得N2H4的结构简式为H2N—NH2,根据其结构简式可推写出其电子式。
(4)C与S可形成CS2,根据CO2的结构可写出CS2的电子式并知其为非极性分子。C与Cl形成CCl4分子。答案:(1)分子 干冰
(2)正四面体 非极性 Si3N4
(3)三角锥型
(4)CS2 CCl4 非极性
物质结构的探索无止境一、物质的探索是无止境的
1._________的建立和_________技术的进步,使现代人们进一步认识
物质的结构、性能及物质的变化规律。
2.期待更深入研究的领域:
(1)随着环境科学、生命科学和材料科学的发展,人们更期待科学家
对物质的微观领域作更深入的研究。
(2)从___________层次揭示生命现象、催化机理和材料性能的本质。量子力学分析测试分子、原子二、研究物质的结构与性能的关系
1.物质的性质:包括物理性质、化学性质、_________和_________
等。
2.物质的结构:包括构成物质的微粒之间的_________、___________
等。 生物活性生理活性相互作用分子的构型3.研究物质结构与性能的意义:
(1)物质结构_____物质性质。
(2)研究镧系元素的结构与性质的关系,可以寻找到功能奇特的
___________等材料。决定光、电、磁(3)研究影响生物大分子的生物活性和生理活性的结构因素,可以
帮助人类认识生命运动的_____。
(4)研究材料的结构与性能的关系,可以得到强度大、密度小、稳定
性好、耐腐蚀的_________。总之,研究物质的结构与性能的关系对
解决_________、合成新型材料意义重大。机理合成材料分子设计三、研究化学反应的量子力学理论
为了更好地利用化学变化,就要求化学家们建立精确有效而又普遍
适用的化学反应的_____________。
四、研究生命现象的化学机理
人类和生物的_________的化学机理,是21世纪化学科学亟待解决的重大课题之一。量子力学理论生命运动【自我小测】
1.思考辨析:
(1)物质的结构决定性质,性质反过来体现结构。 ( )
分析:√。根据元素周期表“位-构-性”的关系,物质的结构决定性质,性质反过来体现结构。
(2)人类在探索物质结构方面已经取得了一定成就。 ( )
分析:√。量子力学的建立和分析测试技术的进步,使人们对物质的结构、性能及物质的变化规律有了一定的认识。(3)物质结构的研究对提高物质的性能意义重大。 ( )
分析:√。物质的结构决定物质的性能,通过研究物质的结构可以开发具有特殊性能的物质,对改善物质的性能有非常重要的意义。
(4)量子力学理论主要是从微观粒子的波动性和粒子性方面研究物质的运动规律的理论。 ( )
分析:√。量子力学理论的主要研究方向就是从分子、原子、离子、质子、中子、电子等微观粒子的波动性、粒子性方面研究其运动规律的理论。2.下列关于物质性质的说法正确的是 ( )
A.物质的性质是物质固有的,不随外界因素的改变而改变
B.物质的性质包括物理性质和化学性质
C.物质的性质包括物理性质、化学性质、生物活性和生理活性等
D.物质的性质完全是由物质的结构所决定的
【解析】选C。物质的性质不能仅局限于物理性质和化学性质,物质的性质也会随外界条件的改变而改变,如熔、沸点与压强有关,活动性与温度有关等。3.(SJ·P89改编)实现社会可持续发展,期待着物质结构研究方面的新成果。为了满足人类生活和生产的需要,人类每年从实验室或工厂制造出成千上万种化学物质。下列说法中正确的是 ( )
A.人类制造化学物质只具有正面意义
B.制造化学物质导致人类生存环境恶化
C.欲制造出更多更好的新的化学物质,就要进一步研究物质的结构
D.制造化学物质只是化学科学分内的事【解析】选C。研究物质的结构与性质的关系对解决分子设计、合成新型材料等具有十分重要的意义。4.关于物质结构的认识正确的是 ( )
A.物质的结构反映物质的性质,物质的性质决定物质的结构
B.物质的结构包括构成物质的微粒之间的相互作用,分子的构型、手性等
C.物质的结构随着人们的认识或研究的程度经常发生一些小的变化
D.对物质的结构可以从宏观和微观两方面来认识,从宏观上说物质是由元素组成的,从微观上说物质是由分子构成的【解析】选B。物质的结构决定物质的性质,A项错误;物质的结构指的是构成物质的微粒,微粒间的作用力及微粒的排列方式等,B项正确;物质的结构是自然存在的,只是人们认识物质结构的过程在逐步深入,C项错误;从微观上说,构成物质的微粒有分子,也有原子、离子等,D项错误。5.(SJ·P89改编)为了人类的可持续发展,下列问题不是化学家期望解决的是 ( )
A.通过了解固氮作用机理,提高蛋白质的产量
B.建立零排放的化工企业
C.控制反应的方向
D.实现水变成油
【解析】选D。根据原子守恒,水无法变成油。6.(SJ·P90改编)21世纪化学科学亟待解决的重大难题之一就是掌握生命运动的化学机理。下列不属于该领域的研究方向的是( )
A.配体小分子与受体生物大分子相互作用的机理
B.小分子与蛋白质的结合,并改变蛋白质功能的机理
C.制备人类生活和生产所需要的各种新材料
D.新陈代谢机理
【解析】选C。新材料的研究不属于生命运动的化学机理研究范畴。一、研究物质结构与性能的关系
1.元素原子的结构决定元素的性质,这一点可以从元素周期表“位-构-性”的关系得以表现。
2.不同的微粒靠不同的作用力构成不同类型的晶体,如离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体。因其晶体的结构不同,其排列方式、构成物质的微粒、微粒间作用力等不同。
3.分子式相同的物质性质可能不同。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。二、研究化学反应机理及生命现象的化学机理
1.研究化学反应的量子力学理论:
(1)利用已知化学反应的原理,通过反应实现物质的转化,制备人类生活和生产所需要的各种新材料,是化学服务于人类的重要方式。
(2)人类社会的发展,就是科技的发展。为了实现人类社会的可持续发展,需要化学家们建立精确有效而又普遍适用的化学反应的量子力学理论。
(3)化学发展的趋势是让反应条件趋向于温和、产率高、速率快、副反应少、排放少、污染少、价格低、生产流程简单等。2.研究生命现象的化学机理:
(1)研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理。这是药物设计的基础。有了这一基础,人们就能进行药物设计,且有助于合成高效无毒副作用的药物。
(2)化学遗传学为开创化学蛋白质组学、化学基因组学(与生物学家以改变基因密码来研究的方法不同)奠定了基础。(3)搞清楚光合作用、生物固氮作用,以及牛、羊等食草动物胃内的酶如何把植物纤维分解为小分子的反应机理,为充分利用自然界丰富的植物纤维资源打下基础。
(4)了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理,使创造“新陈代谢”的目标能得以实现。(5)了解从化学进化到手性和生命起源的飞跃过程。使人工合成的“左右手”各半的手性药物得到抑制(或激发),达到治疗疾病的目的。
(6)合成具有生物活性和生理活性的分子,可帮助人们揭示生命的奥秘。【针对训练】
1.SiCl4的分子结构与CCl4相似,对其进行的下列推测不正确的
是 ( )
A.SiCl4晶体是分子晶体
B.常温、常压下SiCl4是气体
C.SiCl4分子是由极性键形成的非极性分子
D.SiCl4的熔点高于CCl4【解题指南】解答本题时要注意以下两点:
(1)注意审题,题干所述“SiCl4的分子结构与CCl4相似”对判断有提示作用。
(2)根据CCl4的相关性质推测SiCl4的性质。【解析】选B。由于SiCl4的分子结构与CCl4相似,所以一定属于分子晶体。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小,在这两种分子中都只有范德华力,SiCl4的相对分子质量大于CCl4,所以SiCl4的分子间作用力更大一些,熔、沸点更高一些。CCl4的分子是正四面体结构,SiCl4与它结构相似,因此也应该是正四面体结构,是含极性键的非极性分子。【方法规律】分子晶体的熔、沸点高低的判断步骤
(1)组成、结构相似的分子晶体,看分子间作用力。相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、沸点越高。如HI>HBr>HCl。
(2)组成、结构不相似的分子晶体,也看分子间作用力。一般比较相同条件下的状态。常温下,I2、H2O、O2的熔、沸点,固体I2大于液体水大于气体氧。2.(2015·常州高二检测)(1)随着科学的进步,除了传统的三大合成材料以外,又出现了高分子分离膜,具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料,医用高分子材料、隐形材料和液晶高分子材料等许多新型有机高分子材料。试根据下列用途判断新型有机高分子材料的种类。①用于海水和苦咸水的淡化方面 。
②用于制造人工器官(如人工心脏)的材料 。
(2)录像用的高性能磁带中的磁粉,主要原料之一是由3种元素组成的CoxFe3-xO3+x的化合物,已知O为-2价,钴(Co)和铁可能呈现+2价或+3价,且上述化合物中,每种元素都只有一种化合价,则x的值为 ,铁的化合价为 价,钴的化合价为 价。【解析】(1)高分子分离膜和医用高分子材料是两种重要的功能高分子材料。其中高分子分离膜广泛用于生活污水及工业废水等废液处理及废液中有用成分的回收,特别是海水淡化方面已实现工业化;医用高分子材料中的硅聚合物或聚氨酯类聚合物等因其优异的生物相容性和很高的机械性能,可用来合成人工心脏。
(2)由化学式CoxFe3-xO3+x可知x的取值为1或2,若取x=1,则化学式为CoFe2O4,据化合价代数和为0,可推知Fe为+3价,Co为+2价。若取x=2,不合理。答案:(1)①高分子分离膜 ②医用高分子材料
(2)1 +3 +2【补偿训练】(2015·烟台高二检测)Q、R、X、Y、Z为前20号元素中的五种,Q的低价氧化物与X单质分子的电子总数相等,R与Q同族,Y和Z的离子与Ar的电子层结构相同且Y的原子序数小于Z。
(1)Q的最高价氧化物,其固态属于 晶体,俗名为 。
(2)R的氢化物分子的空间构型是 ;属于 分子(填
“极性”或“非极性”);它与X形成的化合物可作为一种重要的陶
瓷材料,其化学式是 。(3)X的常见氢化物的空间构型是 ;它的另一氢化物X2H4是一
种火箭燃料的成分,其电子式是 。
(4)Q分别与Y、Z形成的共价化合物的化学式是 和 ;
Q与Y形成的分子的电子式是 ,属于 分子(填“极性”
或“非极性”)。【解析】根据题设条件可推知Q为C,R为Si,X为N,Y为S,Z为Cl。
(1)C的最高价氧化物为CO2,固态时是分子晶体,其俗名为干冰。
(2)Si的氢化物为SiH4,根据CH4的空间构型可知SiH4的空间构型为正四面体,SiH4分子中正、负电荷重心重合,属于非极性分子。Si最外层有4个电子,N最外层有5个电子,它们形成化合物时,Si为+4价,N为-3价,其化学式为Si3N4。(3)N的常见氢化物为NH3,其空间构型为三角锥型。根据氮、氢原子的成键原则,可得N2H4的结构简式为H2N—NH2,根据其结构简式可推写出其电子式。
(4)C与S可形成CS2,根据CO2的结构可写出CS2的电子式并知其为非极性分子。C与Cl形成CCl4分子。答案:(1)分子 干冰
(2)正四面体 非极性 Si3N4
(3)三角锥型
(4)CS2 CCl4 非极性