化學(xué) 5 物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無止境 蘇教版選修3

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1、專題專題5 物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無止境物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無止境課程標(biāo)準(zhǔn)課程標(biāo)準(zhǔn)1認(rèn)識研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系對分子設(shè)計、合成新認(rèn)識研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系對分子設(shè)計、合成新 型型材料的重要意義。材料的重要意義。2了解量子力學(xué)在物質(zhì)轉(zhuǎn)化、物質(zhì)制備等研究領(lǐng)域中的了解量子力學(xué)在物質(zhì)轉(zhuǎn)化、物質(zhì)制備等研究領(lǐng)域中的 指指導(dǎo)作用。導(dǎo)作用。3了解研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理對促進(jìn)人類健康的重要了解研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理對促進(jìn)人類健康的重要 作作用。用。4體會學(xué)習(xí)物質(zhì)研究的方法有助于探索物質(zhì)世界的奧秘體會學(xué)習(xí)物質(zhì)研究的方法有助于探索物質(zhì)世界的奧秘.專題專題5 物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無止境物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無止境微粒微粒分子分子物理物理化學(xué)

2、化學(xué)生物生物生理生理光、電、磁光、電、磁生命運動生命運動大大小小二、研究化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論二、研究化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論1化學(xué)反應(yīng)的意義：實現(xiàn)物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)的意義：實現(xiàn)物質(zhì)的_，_人類生活和生產(chǎn)所需要的物質(zhì)。人類生活和生產(chǎn)所需要的物質(zhì)。2科學(xué)理論：精確有效而又普遍適用的化學(xué)反應(yīng)的科學(xué)理論：精確有效而又普遍適用的化學(xué)反應(yīng)的_。轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化制備制備量子力學(xué)理論量子力學(xué)理論高溫、高壓高溫、高壓光合光合副產(chǎn)物副產(chǎn)物能源能源環(huán)境污染環(huán)境污染三、研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理三、研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理1探尋人類和生物的生命運動的探尋人類和生物的生命運動的_，無疑是，無疑是21世紀(jì)化學(xué)科學(xué)亟待解決的重大課題之一。世

3、紀(jì)化學(xué)科學(xué)亟待解決的重大課題之一。2化學(xué)創(chuàng)立了研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的化學(xué)創(chuàng)立了研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的_、_和和_，初步揭示了物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，初步揭示了物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系和規(guī)律，為設(shè)計具有各種特殊功能的新物質(zhì)提供了有效的方和規(guī)律，為設(shè)計具有各種特殊功能的新物質(zhì)提供了有效的方法和手段。法和手段?；瘜W(xué)機(jī)理化學(xué)機(jī)理理論理論方法方法實驗手段實驗手段1在環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)前中國發(fā)展中的一個重大問題。在環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)前中國發(fā)展中的一個重大問題。生產(chǎn)和生活中產(chǎn)生的某氣體在近地面濃度稍大時是一種污染生產(chǎn)和生活中產(chǎn)生的某氣體在近地面濃度稍大時是一種污染物，而在高空卻對人類有保護(hù)作用，該氣體是物，而在高空卻

4、對人類有保護(hù)作用，該氣體是()ANO BO3CCO2 D氟氯烴氟氯烴解析：解析：O3在低空濃度過大時會導(dǎo)致呼吸道疾病，但在高空有在低空濃度過大時會導(dǎo)致呼吸道疾病，但在高空有過濾紫外線的功能，降低人類患皮膚癌等疾病的風(fēng)險，是有過濾紫外線的功能，降低人類患皮膚癌等疾病的風(fēng)險，是有益的氣體，益的氣體，B正確。正確。B2郵票收藏愛好者把信封上的郵票剪下來浸在水中，能除去郵票收藏愛好者把信封上的郵票剪下來浸在水中，能除去郵票背面的粘合劑，這是利用了該粘合劑具有很強(qiáng)親水性郵票背面的粘合劑，這是利用了該粘合劑具有很強(qiáng)親水性 的的性能。該粘合劑的成分可能是性能。該粘合劑的成分可能是()解析：選解析：選B。根據(jù)

5、題中該粘合劑具有很強(qiáng)親水性的信息。根據(jù)題中該粘合劑具有很強(qiáng)親水性的信息,可可 知知該粘合劑中含有親水的基團(tuán)，該粘合劑中含有親水的基團(tuán)，B選項中的羥基選項中的羥基(OH)具有具有 親親水性，因為羥基可以與水分子間形成氫鍵，水性，因為羥基可以與水分子間形成氫鍵，C選項中的選項中的 氯氯 原原子和子和D選項中的甲基都不具有親水性，所以正確答案為選項中的甲基都不具有親水性，所以正確答案為B。3“綠色化學(xué)綠色化學(xué)”是當(dāng)今社會提出的一個新概念。在是當(dāng)今社會提出的一個新概念。在“綠色綠色 化化 學(xué)學(xué)工藝工藝”中，理想狀態(tài)是反應(yīng)原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即中，理想狀態(tài)是反應(yīng)原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子

6、利用率為原子利用率為100%。用甲烷合成乙酸乙酯，欲使原子利用率。用甲烷合成乙酸乙酯，欲使原子利用率達(dá)到最高，還需要消耗的其他反應(yīng)物有達(dá)到最高，還需要消耗的其他反應(yīng)物有()ACO BCO2和和H2OCH2O和和O2 DCH3OH和和O2解析：乙酸乙酯的化學(xué)式為解析：乙酸乙酯的化學(xué)式為C4H8O2，用，用C4H8O2減去減去2分子分子CH4得得C2O2，即，即2分子分子CO。A探究導(dǎo)引探究導(dǎo)引1高分子纖維的強(qiáng)度比共價鍵的強(qiáng)度弱得多，我們高分子纖維的強(qiáng)度比共價鍵的強(qiáng)度弱得多，我們能制得具有共價鍵強(qiáng)度的材料嗎？能制得具有共價鍵強(qiáng)度的材料嗎？提示：提示：能。我國科學(xué)家前不久成功合成了能。我國科學(xué)家前不

7、久成功合成了3 nm長的管狀定向長的管狀定向碳納米管，長度居世界之首。這種碳纖維具有強(qiáng)度高、剛度碳納米管，長度居世界之首。這種碳纖維具有強(qiáng)度高、剛度(抵抗變形的能力抵抗變形的能力)好、密度小好、密度小(只有鋼的只有鋼的1/4)、熔點高、熔點高、 化化 學(xué)學(xué)穩(wěn)定性好等特點，因而被稱為穩(wěn)定性好等特點，因而被稱為“超級纖維超級纖維”。研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系探究導(dǎo)引探究導(dǎo)引2太陽投射到地球上的能量是當(dāng)前全世界所耗能量太陽投射到地球上的能量是當(dāng)前全世界所耗能量總數(shù)的一萬倍。如果人類能利用總數(shù)的一萬倍。如果人類能利用0.1%的太陽能，就能滿的太陽能，就能滿 足當(dāng)足當(dāng)前全世界的

8、能源需求。我們該如何利用太陽能？前全世界的能源需求。我們該如何利用太陽能？提示：提示：利用太陽能發(fā)電；利用太陽能電解水以制氫氣；利利用太陽能發(fā)電；利用太陽能電解水以制氫氣；利 用用太陽能加熱水來滿足人們?nèi)粘Ｉ钪?；利用太陽能生產(chǎn)太陽能加熱水來滿足人們?nèi)粘Ｉ钪?；利用太陽能生產(chǎn) 更更多的綠色食品等等。太陽能的有效利用主要依靠化學(xué)所研多的綠色食品等等。太陽能的有效利用主要依靠化學(xué)所研 制制的新型材料。的新型材料。1物質(zhì)的結(jié)構(gòu)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)是決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素，包括構(gòu)成物質(zhì)的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)是決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素，包括構(gòu)成物質(zhì)的 微微粒及微粒之間的相互作用，分子的構(gòu)型、手性等。物質(zhì)結(jié)粒及微

9、粒之間的相互作用，分子的構(gòu)型、手性等。物質(zhì)結(jié) 構(gòu)構(gòu)的最基本規(guī)律是元素周期律、化學(xué)鍵理論、晶體結(jié)構(gòu)、分的最基本規(guī)律是元素周期律、化學(xué)鍵理論、晶體結(jié)構(gòu)、分 子子構(gòu)型等知識。構(gòu)型等知識。2物質(zhì)的性質(zhì)物質(zhì)的性質(zhì)物質(zhì)的性質(zhì)包括物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)、生物活性和物質(zhì)的性質(zhì)包括物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)、生物活性和 生生理活性等。理活性等。3物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系化學(xué)研究的對象是物質(zhì)及其變化化學(xué)研究的對象是物質(zhì)及其變化,找出事物之間的客觀規(guī)律找出事物之間的客觀規(guī)律,抓抓住事物變化的本質(zhì)，就可以理解事物變化的原因。也就住事物變化的本質(zhì)，就可以理解事物變化的原因。也就 是是 說說要抓住要抓住“

10、物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)，性質(zhì)又能反映結(jié)構(gòu)，物質(zhì)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)，性質(zhì)又能反映結(jié)構(gòu)，物質(zhì)的性質(zhì)決定物質(zhì)的用途性質(zhì)決定物質(zhì)的用途”這一規(guī)律。掌握這些規(guī)律，我們就可以這一規(guī)律。掌握這些規(guī)律，我們就可以分析事物變化的原因。分析事物變化的原因。4研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的意義研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的意義研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系對解決分子設(shè)計、合成新材料研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系對解決分子設(shè)計、合成新材料 等等都具有十分重要的意義。研究鑭系元素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)都具有十分重要的意義。研究鑭系元素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān) 系系,可以尋找到功能奇特的光、電、磁等材料；研究影響生可以尋找到功能奇特的光、電、磁等材料；研究

11、影響生 物大物大分子的生物活性和生理活性的結(jié)構(gòu)因素，可以幫助人類分子的生物活性和生理活性的結(jié)構(gòu)因素，可以幫助人類 認(rèn)識認(rèn)識生命運動的機(jī)理；研究材料的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，可以生命運動的機(jī)理；研究材料的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，可以 得到得到強(qiáng)度大、密度小、穩(wěn)定性好、耐腐蝕的合成材料強(qiáng)度大、密度小、穩(wěn)定性好、耐腐蝕的合成材料1(2014杭州高二檢測杭州高二檢測)導(dǎo)電聚合物是由某些聚合物導(dǎo)電聚合物是由某些聚合物(如聚乙如聚乙炔炔)經(jīng)化學(xué)或電化學(xué)摻雜后形成的，導(dǎo)電率從絕緣體延伸到導(dǎo)經(jīng)化學(xué)或電化學(xué)摻雜后形成的，導(dǎo)電率從絕緣體延伸到導(dǎo)體范圍的一類高分子材料。導(dǎo)電聚合物應(yīng)屬于體范圍的一類高分子材料。導(dǎo)電聚合物應(yīng)屬于(

12、)A氧化物氧化物 B氣態(tài)氫化物氣態(tài)氫化物C配合物配合物 D有機(jī)物有機(jī)物D探究導(dǎo)引探究導(dǎo)引你認(rèn)為化學(xué)如何更好地服務(wù)于人類社會？化學(xué)你認(rèn)為化學(xué)如何更好地服務(wù)于人類社會？化學(xué) 還還應(yīng)該為人類社會的發(fā)展解決哪些問題？應(yīng)該為人類社會的發(fā)展解決哪些問題？提示：提示：通過化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，制備人類生活所需通過化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，制備人類生活所需 要要的物質(zhì)，是化學(xué)服務(wù)于人類的重要方式之一。為了更好地的物質(zhì)，是化學(xué)服務(wù)于人類的重要方式之一。為了更好地 利利用化學(xué)變化，化學(xué)家們需要回答下列問題：兩個或多個分用化學(xué)變化，化學(xué)家們需要回答下列問題：兩個或多個分 子子之間能否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？能否生成預(yù)期的分子

13、？需要什么之間能否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？能否生成預(yù)期的分子？需要什么 催催化劑才能在溫和的條件下進(jìn)行反應(yīng)？如何在理論指導(dǎo)下控化劑才能在溫和的條件下進(jìn)行反應(yīng)？如何在理論指導(dǎo)下控 制制化學(xué)反應(yīng)？如何預(yù)測化學(xué)反應(yīng)的速率？如何確定化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)？如何預(yù)測化學(xué)反應(yīng)的速率？如何確定化學(xué)反應(yīng) 的的途徑途徑這就要求化學(xué)家們建立有效而又普遍適用的化學(xué)這就要求化學(xué)家們建立有效而又普遍適用的化學(xué) 反反應(yīng)的量子力學(xué)理論。應(yīng)的量子力學(xué)理論。量子力學(xué)理論推動化學(xué)反應(yīng)的深入研究量子力學(xué)理論推動化學(xué)反應(yīng)的深入研究1化學(xué)是研究化學(xué)變化的科學(xué)，化學(xué)理論和定律是化學(xué)化學(xué)是研究化學(xué)變化的科學(xué)，化學(xué)理論和定律是化學(xué) 的的基礎(chǔ)和根本?；瘜W(xué)變化

14、的本質(zhì)是若干原子核和電子之基礎(chǔ)和根本?；瘜W(xué)變化的本質(zhì)是若干原子核和電子之 間的間的電磁相互作用，這種相互作用的根本規(guī)律就是量子力學(xué)電磁相互作用，這種相互作用的根本規(guī)律就是量子力學(xué).2隨著化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論的建立和相關(guān)技術(shù)的進(jìn)隨著化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論的建立和相關(guān)技術(shù)的進(jìn) 一一步發(fā)展，人類將進(jìn)入一個嶄新的世界：合成氨不再需步發(fā)展，人類將進(jìn)入一個嶄新的世界：合成氨不再需 要要 高高溫、高壓，光合作用不再是植物的專利，化工生產(chǎn)溫、高壓，光合作用不再是植物的專利，化工生產(chǎn) 不再不再 生生成無實際用途的副產(chǎn)物，沒有能源危機(jī)，也沒有環(huán)境成無實際用途的副產(chǎn)物，沒有能源危機(jī)，也沒有環(huán)境 污污 染染2下列說

15、法不正確的是下列說法不正確的是()A原子核外電子的排布盡量使原子處于最低能量狀態(tài)原子核外電子的排布盡量使原子處于最低能量狀態(tài)B電子從電子從2s軌道躍遷到軌道躍遷到3s軌道放出能量軌道放出能量C電子從能量高的軌道回到能量低的軌道時，放出能量電子從能量高的軌道回到能量低的軌道時，放出能量D光是電子釋放能量的主要形式光是電子釋放能量的主要形式解析：原子核外電子的排布盡先排布能量最低的軌道解析：原子核外電子的排布盡先排布能量最低的軌道 ，當(dāng)，當(dāng) 原原子吸收能量后，電子從能量低的軌道躍遷到能量高的軌道子吸收能量后，電子從能量低的軌道躍遷到能量高的軌道;電電子從能量高的軌道返回能量低的軌道時，將釋放能量，

16、子從能量高的軌道返回能量低的軌道時，將釋放能量， 釋釋 放放能量時主要以光的形式表現(xiàn)。能量時主要以光的形式表現(xiàn)。B 前不久我國科學(xué)家成功合成了前不久我國科學(xué)家成功合成了3 nm長的管狀納米管長的管狀納米管,長度居世界之首。這種碳纖維具有強(qiáng)度高、剛度長度居世界之首。這種碳纖維具有強(qiáng)度高、剛度(抵抗變形的抵抗變形的能力能力)高、密度小高、密度小(只有鋼的只有鋼的1/4)、熔點高、化學(xué)穩(wěn)定性好的特、熔點高、化學(xué)穩(wěn)定性好的特點，因而被稱為點，因而被稱為“超級纖維超級纖維”。下列對碳纖維的說法不正確的。下列對碳纖維的說法不正確的()A它是制造飛機(jī)的理想材料它是制造飛機(jī)的理想材料 B 它的主要組成元素是碳

17、它的主要組成元素是碳C它的抗腐蝕能力強(qiáng)它的抗腐蝕能力強(qiáng) D碳纖維復(fù)合材料不易導(dǎo)電碳纖維復(fù)合材料不易導(dǎo)電物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系思路點撥思路點撥納米材料有其獨特的性能，在各行業(yè)納米材料有其獨特的性能，在各行業(yè) 中表中表 現(xiàn)現(xiàn) 出出優(yōu)異的性能。優(yōu)異的性能。解析解析一般飛機(jī)是用鋼鐵制造的一般飛機(jī)是用鋼鐵制造的,由于碳纖維的由于碳纖維的“強(qiáng)度高、剛強(qiáng)度高、剛度高、密度小度高、密度小”，它也可以作為制造飛機(jī)的理想材料；碳纖維，它也可以作為制造飛機(jī)的理想材料；碳纖維復(fù)合材料的主要組成元素是碳復(fù)合材料的主要組成元素是碳,但由于合成的是納米級但由于合成的是納米級 材材 料料,碳原子最外層有碳原

18、子最外層有4個電子，也可以類似于石墨結(jié)構(gòu)，存在著自個電子，也可以類似于石墨結(jié)構(gòu)，存在著自由電子，易導(dǎo)電。由電子，易導(dǎo)電。答案答案D規(guī)律方法規(guī)律方法物質(zhì)的性質(zhì)是由結(jié)構(gòu)所決定的，研究物質(zhì)性質(zhì)物質(zhì)的性質(zhì)是由結(jié)構(gòu)所決定的，研究物質(zhì)性質(zhì)要緊抓結(jié)構(gòu)進(jìn)行突破。要緊抓結(jié)構(gòu)進(jìn)行突破。 有效成分為手性分子的藥物為手性藥物。下列有關(guān)手有效成分為手性分子的藥物為手性藥物。下列有關(guān)手性藥物的敘述正確的是性藥物的敘述正確的是()A通過化學(xué)反應(yīng)生成手性藥物時一定是等量地生成它們的手通過化學(xué)反應(yīng)生成手性藥物時一定是等量地生成它們的手性異構(gòu)體性異構(gòu)體B存在少量手性催化劑時不可能只生成手性異構(gòu)體中的一種存在少量手性催化劑時不可能

19、只生成手性異構(gòu)體中的一種C手性藥物中兩種手性異構(gòu)體的醫(yī)藥作用幾乎沒有區(qū)別手性藥物中兩種手性異構(gòu)體的醫(yī)藥作用幾乎沒有區(qū)別D手性異構(gòu)體的醫(yī)藥作用可能完全不同手性異構(gòu)體的醫(yī)藥作用可能完全不同思路點撥思路點撥對手性藥物的研究。對手性藥物的研究。研究生命現(xiàn)象的化學(xué)物質(zhì)研究生命現(xiàn)象的化學(xué)物質(zhì)解析解析互為手性異構(gòu)體的兩種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)幾乎相同互為手性異構(gòu)體的兩種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)幾乎相同, 但但生物性質(zhì)可能會截然不同，一種異構(gòu)體有治病療效，另一生物性質(zhì)可能會截然不同，一種異構(gòu)體有治病療效，另一 種種可能沒有，甚至對人體有害。如果在沒有手性催化劑的作可能沒有，甚至對人體有害。如果在沒有手性催化劑的作 用用下，生成的手性藥物大多數(shù)是兩種手性異構(gòu)體，但在手性下，生成的手性藥物大多數(shù)是兩種手性異構(gòu)體，但在手性 催催化劑作用下，可以主要生成一種異構(gòu)體?；瘎┳饔孟拢梢灾饕梢环N異構(gòu)體。答案答案D規(guī)律方法規(guī)律方法看似相似的物質(zhì)，其性質(zhì)可能不同，研究物質(zhì)看似相似的物質(zhì)，其性質(zhì)可能不同，研究物質(zhì)要深入物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，揭開表象，探究真實。要深入物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，揭開表象，探究真實。