专题1 揭示物质结构的奥秘
第一单元 物质结构研究的内容
基础过关练
题组一 认识物质的特征结构
1.(经典题)2016年10月5日,法国、美国和荷兰的三位科学家因在“分子机器的设计与合成”领域做出贡献而荣获该年度诺贝尔化学奖。他们利用原子、分子的组合,制作出了最小的分子马达和分子车。下列相关说法不正确的是 ( )
A.化学家可以在微观层面上操纵分子和原子,组装分子材料
B.化学是一门具有创造性的科学,化学的特征就是认识分子和制造分子
C.化学是在原子、分子的水平上研究物质的一门自然科学
D.化学变化中分子和原子都可以重新组合成新的分子和原子
2.2023年4月12日21时,中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)创造了新的世界纪录,成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒,对提升核聚变能源经济性、可行性,加快实现聚变发电具有重要意义,其原理为Hn。下列有关说法正确的是( )
A.核聚变为放热反应
B.聚变发电有利于减少碳排放
C.聚变发电,可使核能全部转化成电能
DH互为同素异形体
3.在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮,这种高聚氮中每个氮原子都通过三个单键与其他氮原子结合并向空间发展构成立体网状结构,其中N—N键的键能为160kJ·mol-1(N2中键的键能为942kJ·mol-1)。下列说法错误的是( )
A.氮气比高聚氮稳定
B.高聚氮为化合物
C.高聚氮与N2互为同素异形体
D.高聚氮中N原子之间的化学键为非极性键
题组二 揭示物质结构与性质的关系
4.我国科学家成功合成了3mm长的管状定向碳纳米管,长度居世界之首,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”。下列关于这种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.碳纤维复合材料为一种有机高分子化合物
5.碳纳米管是由碳原子组成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成,具有许多异常的力学、电学和化学性能。
下列关于碳纳米管的说法不正确的是( )
A.碳纳米管属于一种有机合成纤维
B.碳纳米管、金刚石、富勒烯和石墨互为同素异形体
C.常温下,碳纳米管具有较好的稳定性
D.碳纳米管比表面积大,可用作新型储氢材料
答案与分层梯度式解析
专题1 揭示物质结构的奥秘
第一单元 物质结构研究的内容
基础过关练
1.D 科学的发展非常迅速,化学家可以在微观层面上操纵分子和原子,从而用分子或原子来组装分子材料、分子器件和分子机器,A项正确;化学研究的主要目的是认识物质的组成、结构(包括原子、分子、离子等微粒)、性质以及变化规律,可以利用先进的技术和设备制造出新的分子,B项正确;化学是在原子、分子的水平上研究物质的一门自然科学,C项正确;化学变化中一般分子可分,而原子不可分,原子可以组合成分子,D项错误。
2.B 核聚变不属于化学反应,A项错误;聚变发电有利于减少化石燃料的使用,利于减少碳排放,B项正确;能量相互转化时有损耗,C项错误H互为同位素,D项错误。
3.B 键的键能比N—N键的键能的三倍还要高,则氮气比高聚氮稳定,A正确;高聚氮为单质,B错误;高聚氮和N2都是由N元素形成的单质,二者互为同素异形体,C正确;高聚氮中N原子之间的化学键为非极性键,D正确。
4.D 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,A正确;碳纤维主要由碳元素组成,B正确;碳纤维与石墨属于不同物质,它们的结构不同,C正确;碳纤维复合材料不是有机高分子化合物,D错误。
5.A 碳纳米管由碳原子组成,不属于有机合成纤维,A错误;碳纳米管、金刚石、富勒烯和石墨是由碳元素组成的不同单质,它们互为同素异形体,B正确;碳单质性质稳定,常温下,碳纳米管具有较好的稳定性,C正确;碳纳米管是由碳原子组成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成,其比表面积大,可用作新型储氢材料,D正确。
4(共10张PPT)
第一单元 物质结构研究的内容
1.研究原子的结构
根据最外电子层电子数发生的变化,判断元素的性质。原子容易失去电子,该元素表现
出较强的金属性;原子容易得到电子,该元素表现出较强的非金属性。
2.研究物质间的化学反应
化学反应的实质是反应物中化学键的断裂,生成物中化学键的形成。
专题1 揭示物质结构的奥秘
必备知识 清单破
知识点 1 认识物质的特征结构
3.研究物质的特征结构
(1)氮分子中的化学键为氮氮三键,在通常条件下很稳定,在固氮研究中,需要改变反应条件,如
升温、加压、使用催化剂等,氮分子才能转化为氮的化合物。
(2)研究物质的特征结构的角度有:同素异形体、同分异构体、分子的空间构型等。
1.白磷
白磷分子(P4)是正四面体结构,其中的P—P键键能较小、易断裂,所以白磷在常温、常压
下有很高的反应活性。
2.乙醇和二甲醚
二者分子组成均为C2H6O,但乙醇能够与金属钠反应放出氢气而二甲醚不能,乙醇易溶于
水而二甲醚不溶于水,原因是乙醇分子中有羟基,二甲醚没有。
3.根据石墨易传热、能导电的性质,可以推测出石墨晶体中有自由移动的电子。
知识点 2 揭示物质结构与性质的关系
结构为 。
4.白磷的燃烧产物之一为P4O10,其结构可根据P4的空间结构理解。白磷分子(P4)是正四面体
结构: ,在每个P—P键之间插入一个O,在每个顶点P上用双键连接一个O,P4O10的
1.石墨烯和金刚石互为同分异构体。这种说法对吗 ( )
石墨烯和金刚石都是碳的单质,互为同素异形体。
2.红磷比白磷稳定。这种说法对吗 ( )
白磷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°,P—P键弯曲
而具有较大的张力,键能较小,易断裂;而红磷的链状结构比较稳定。
3.乙醇和二甲醚互为同分异构体,性质相似。这种说法对吗 ( )
乙醇和二甲醚物理性质和化学性质均不相似。
4.H2O2因能电离出少量H+使其具有强氧化性,其水溶液是医疗上常用的一种消毒液。这种说
法对吗 ( )
H2O2具有强氧化性是因为H2O2分子内存在过氧键。
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
√
提示
提示
提示
提示
1.从微观结构了解物质形态的多样性
(1)同一种元素能够组成不同的单质,这种现象称为同素异形现象。这些单质互称为同素异
形体。如金刚石、石墨和C60互为同素异形体。
(2)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。分子式相同而结
构不同的化合物互称为同分异构体。如乙醇和二甲醚互为同分异构体。
形成物质的方式和途径有多种,因此物质的结构具有多样性,各种物质构成了我们五彩缤纷
的物质世界。物质的结构决定物质的性质、用途以及合成方法的选择。
关键能力 定点破
定点 物质结构研究的内容
2.物质结构的研究
(1)研究物质结构的意义
(2)关于物质结构研究的几点说明
a.同素异形体的判断要掌握两点:①它们是结构不同的单质;②它们由同种元素组成。
b.结构决定性质,同种元素组成的单质,结构不同,物理性质可能有很大差异。
c.合成新材料需从结构入手,了解性质与结构的关系。
d.合成物质要符合绿色化学要求:原子经济性反应;生产原料易得,可再生资源,环境友好产品
(安全、能降解);安全生产工艺,反应过程中应用无毒无害的物质(催化剂或溶剂等),提高能源
的利用率。绿色化学的核心是利用化学原理和技术手段,从源头上减少或消除环境污染。
典例 据报道,美国夏威夷联合天文中心的科学家发现了一种新型氢微粒,这种微粒由3个质子
和2个电子构成。关于这种微粒,下列说法正确的是 ( )
A.是H的一种新的同位素
B.是H2的一种新的同分异构体
C.它的组成可表示为H3
D.它比H2多一个氢原子核
思路点拨 同位素的研究对象是质子数相同、中子数不同的原子;同分异构体的研究对象是
分子式相同、结构不同的化合物。
解析 本题考查原子的组成以及同位素、同分异构体的概念。这种新型氢微粒为 ,它比H2
多一个氢原子核,与H2不互为同分异构体,其也不是H的一种新的同位素。
答案 D
规律方法 原子是由原子核和核外电子组成的,原子核是由质子和中子组成的,氕的原子核
中不含中子。原子不带电,原子核带正电,电子带负电。质子带正电,中子不带电。在原子中
满足关系:核电荷数=质子数=核外电子数。
