專題1揭示物質結構的奧秘第三單元

物質結構研究的意義學習目標1.認識物質結構研究對各種性能的新物質發現、設計與合成的重要意義。2.感受物質結構的研究對推動人類文明做出的巨大貢獻。3.建立“物質結構的探索無止境”的觀念,形成探索未知、崇尚真理的意識。任務1

物質結構研究促進了化學科學的發展

1.1860年,國際化學界接受了阿伏加德羅提出的______假說,確立了“原子-分子論”,即不同元素代表不同原子,原子按一定方式結合成______,______構成物質,分子的結構直接決定分子的______。分子分子分子性質2.19世紀中葉,對有機化合物的認識也取得了重大進展。碳原子的______、有機物中碳原子成鍵的__________、有機化合物分子中價鍵的______性等相繼被發現,這些進展為有機立體化學的發展奠定了基礎。四價立體結構飽和3.從1900年至今,通過化學______和______手段得到的新物質的數量急劇增加,到2018年高達1.4億種。這一事實充分說明化學合成技術的巨大成就。合成分離4.研究__________,既能夠為設計與合成新物質提供理論基礎,也可以幫助我們預測物質的性能。物質__________和______是研究材料結構與性能關系的重要工具,有助于信息材料、納米材料、新型合金、超導材料等諸多新型材料的開發、研制和應用。物質結構結構理論方法

B

例2

道爾頓的原子學說曾經對化學科學的發展起了很大的作用,他的學說包含下述三個論點：①原子是不能再分的粒子;②同種元素原子的各種性質和質量都相同;③原子是微小的實心球體。從現在的觀點看,你認為這三個論點中,哪些不確切？[答案]

①②③均不確切。[解析]

從現在的觀點看：原子是由原子核和核外電子構成的;大多數元素存在同位素,不同同位素的質量不同;原子核體積只占原子極小一部分,而核外電子的運動區域非常“空曠”。歸納總結

人類對原子結構的認識是逐漸發展的,后人都是在前人的基礎上逐步完善。

（1）由于道爾頓最早提出了原子學說,合理地解釋了當時的一些化學現象和規律,給化學奠定了唯物主義理論基石,所以道爾頓被譽為近代化學之父。

（2）從原子結構模型的演變過程可以看出,人類對原子結構的認識過程是逐步深入的。雖然很多科學家得到了一些錯誤的結論,但對當時發現真相做出了一定的貢獻。

（3）隨著現代科學技術的發展,科學家已能利用電子顯微鏡和掃描隧道顯微鏡來拍攝表示原子圖像的照片并且能在晶體硅表面上用探針對原子進行“搬遷”。

CA.“鈷酞菁”和磁性氧化鐵一樣,屬于無機化合物B.“鈷酞菁”分子分散在水中所形成的分散系帶電C.此項工作可以用來改變分子的某些物理性質D.“鈷酞菁”分子分散在水中所形成的分散系為溶液[解析]

“鈷酞菁”分子的結構和性質與人體內的血紅素及植物體內的葉綠素非常相似,因此屬于有機化合物,A項錯誤;“鈷酞菁”分子分散在水中所形成的分散系不帶電,呈電中性,B項錯誤;“鈷酞菁”分子分散在水中所形成的分散系為膠體,D項錯誤。

BA.一定發生了氧化反應B.只涉及碳碳鍵的斷裂C.同位素示蹤法是從微觀角度識別物質的變化D.該研究成果有利于緩解塑料垃圾引起的環境問題[解析]

有氧氣參加的反應是氧化反應,A項正確;塑料降解過程中不僅涉及碳碳鍵的斷裂,還有碳氫鍵的斷裂,B項錯誤;同位素示蹤法是從微觀角度識別物質的變化,C項正確;該研究成果有利于緩解塑料垃圾引起的白色污染,D項正確。任務2

物質結構的探索無止境1.探尋人類和其他生物生命運動的__________,無疑是21世紀化學科學亟待解決的重大課題之一。20世紀經典生物學的最大突破是______________探索生命現象的本質,這一過程也離不開對__________的研究。化學機理在分子水平上物質結構2.研究配體小分子和受體生物大分子__________的機理,有助于進行______生物分子和______藥物的開發,特別是人類亟待解決的抗癌藥物的設計、制備和篩選,以及合成一大批高效、無毒副作用的藥物。相互作用手性手性3.______化學是______化學最重要的理論基礎,______化學是______化學最直接的實驗基礎和推動力量。化學家利用化學反應實現物質轉化,制備人類生活和生產所需要的物質,需要回答一系列與________相關的問題。這就要求化學家建立精確有效而又普遍適用的化學反應的__________理論。量子結構結構量子化學鍵量子力學例3

化學在古代與現代的科技發展中起了十分重要的作用,下列說法中正確的是(

)

。ABCD_______________________________________________________________________________________________古代與現代的冶金均運用了相同的化學原理古代與現代的火箭發射均利用了液體燃料古代搗碎中藥與現代中藥納米粉碎均是化學變化古代風箏與現代熱氣球飛行均無須物質直接供給能量A[解析]

金屬的冶煉是金屬元素由化合態變為游離態的過程,即金屬元素得電子被還原,故古代和現代的冶金技術不同,但原理相同,A項正確;古代的火箭用的燃料是火藥,而現代的火箭大多用的是液態燃料,B項錯誤;無論是古代搗碎中藥還是現代中藥的納米粉碎,均無新物質生成,故藥品的粉碎均為物理變化,C項錯誤;現代熱氣球需要燃料燃燒來提供能量,從而使熱氣球中氣體的密度小于空氣的,所以熱氣球才能浮起來,D項錯誤。訓練3

人造骨是一種具有生理功能的新型無機非金屬材料,它有類似于人骨和天然牙齒的性質和結構。人造骨可以依靠人體的體液中的某些離子形成新骨,可在骨骼接合界面發生反應,實現骨骼牢固結合,人造骨植入人體內需要吸收的離子有(

)

。A

課堂小結1.原子結構模型的演變歷史給我們的啟迪是(

)

。DA.道爾頓原子學說存在缺陷或錯誤,因而沒有積極的作用B.科學發現是有止境的C.原子結構屬客觀事實,沒有必要去揭示它D.沒有科學實驗,就沒有科學發現[解析]

道爾頓的原子學說,對化學的發展產生了重大而積極的影響;原子結構模型的每一次演變,都是從科學實驗開始的;只有揭示物質結構的奧秘,才能把握物質變化的實質,更好地造福人類;科學發現是無止境的。2.通過對物質結構與性質的研究,能夠解決許多問題。在生命科學領域,下列問題不能通過研究結構與性質的關系加以解決的是(

)

。CA.酶的催化機理

B.手性生物分子與手性藥物的作用機制C.指甲的長短與手指靈活性的關系

D.抗癌藥物的設計與篩選3.“克隆”技術的關鍵之一是找到一些特殊的酶,這些酶能激活普通體細胞,使之像生殖細胞一樣發育成個體。下列有關酶的敘述中,錯誤的是(

)

。DA.酶大多是具有催化作用的蛋白質B.酶的催化作用具有選擇性和專一性C.高溫或重金屬鹽能降低酶的活性D.酶只有在強酸性或強堿性條件下才能起作用[解析]

酶大多是具有催化作用的蛋白質,其催化作用具有選擇性和專一性,A、B兩項正確;高溫、重金屬鹽、強酸、強堿都會使蛋白質變性而失去催化作用,C項正確,D項錯誤。

（1）

形成化合物種類最多的元素：___（填元素符號,下同）。（2）

原子結構中,第二層電子比第三層多1個的元素：___,與它處在同一周期并相鄰的非金屬元素：__。（3）

其中,最活潑的金屬元素：___,它的相鄰元素：