高中化学 专题5 物质结构的探索无止境课件 苏教版选修3.ppt

专题5物质结构的探索无止 目标导航 预习引导 目标导航 预习引导 一 研究物质的结构与性能的关系1 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 2 物质结构是决定物质性质的重要因素 1 物质的性质包括物质的物理性质和化学性质 生物活性和生理活性等 2 物质的结构包括构成物质的微粒之间的相互作用 分子的构型等 3 研究物质的结构和性能的关系对解决分子设计 合成新型材料等都具有十分重要的意义 研究镧系元素的结构和性质的关系 可以寻找到功能奇特的光 电 磁等材料 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机理 研究材料的结构和性能的关系 可以得到强度大 密度小 稳定性好 耐腐蚀的合成材料 目标导航 预习引导 二 研究化学反应的量子力学理论1 为了人类社会的可持续发展 化学家们非常期望解决的问题很多 例如 1 在充分了解光合作用 固氮作用机理和催化理论的基础上 实现农业的工业化 在工厂中生产粮食和蛋白质 2 建立零排放的 原子经济性的化工企业 倡导 绿色化学 3 在了解酶催化作用机理的基础上 模拟天然酶制造人工催化剂 实现在最温和条件下进行化学反应 控制反应的方向和产物的手性 2 量子力学在物质转化 物质制备等研究领域中的指导作用 为了更好地利用化学变化 通过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 化学家们需要回答更多的问题 需要发展量子力学 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 目标导航 预习引导 3 随着化学反应的量子力学理论的建立和相关技术的进一步发展 人类将进入一个崭新的世界 合成氨不再需要高温 高压 光合作用不再是植物的专利 没有能源危机 也没有环境污染 三 研究生命现象的化学机理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 化学键理论为现代分子生物学的建立奠定了基础 2 探寻人类和生物的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 研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理 人们就能进行药物设计 有助于合成高效无毒副作用的药物 合成具有生物活性和生理活性的分子 可以帮助人类揭示生命的奥秘 了解活体内信息分子的运动规律和生物调控的化学机理 创造 新陈代谢 的目标能得以实现 目标导航 预习引导 2 手性分子的研究 1 手性药物 含有手性分子的药物称为手性药物 生物体内的大分子大多具有手性 人体里的氨基酸都是左旋的 只有用左旋的氨基酸才能合成蛋白质 2 手性催化剂与手性合成 3 物质研究的方法有助于探索物质世界的奥秘化学作为一门实用的创造性科学 已经为人类认识物质世界和人类的文明进步作出了巨大的贡献 用化学方法合成了数以千万计的物质 化学创立了研究物质结构的理论 方法和实验手段 初步揭示了物质的结构与性能之间的关系和规律 为设计具有各种特殊功能的新药物提供了有效的方法和手段 问题导学 即时检测 探索物质结构的重大意义活动与探究利用太阳光分解水制取氢气是未来解决能源危机的理想方法之一 下列说法不正确的是 a 太阳能光解水所需的电能可由太阳能光电池提供b 太阳能光解水不需要催化剂c 太阳能光解水是将太阳能直接或间接转化成化学能d 煤 石油 天然气等化石燃料的化学能主要来自太阳能 解析 太阳能光解水有的直接利用催化剂将光能转化成化学能 大多数方法都是光 电 化学能之间的转换途径 煤 石油 天然气中的能量主要来自太阳能 只有b项不正确 答案 b 问题导学 即时检测 迁移与应用据报道 科研人员应用电子计算机模拟出了类似c60的物质n60 已知n60分子中每个氮原子之间均以氮氮共价键结合三个氮原子 所有的氮原子都具有最外层为8个电子的稳定结构 n n键键能为167kj mol 1 键键能为418kj mol 1 键键能为942kj mol 1 试回答 1 根据上述信息推断n60的结构特点 包括分子的空间构型 分子内的平面几何形状 化学键的类型和数目等 2 根据键能和物质化学变化中的能量变化原理计算 1moln60全部分解为n2所吸收或放出的能量 热量 为kj 问题导学 即时检测 3 根据 2 的计算结论推断 下列n60的用途中正确的是 a 可用作高能炸药b 可用作高能燃料c 可用作导体 解析 1 c60分子的空间构型为球形 n60分子的立体结构也是球形的 n原子有5个价电子 每个n原子又结合了3个n原子 所有的氮原子都具有最外层为8个电子的稳定结构 所以n60分子中的化学键只能是n n键 每个n原子形成3个单键 每个单键由2个n原子共用 则n60分子中的单键数为60个 90个 问题导学 即时检测 90mol 167kj mol 1 15030kj 30moln2分子中化学键的形成放出的能量为30mol 942kj mol 1 28260kj 放出的总能量比吸收的总能量多13230kj 该化学反应是放热反应 3 由于n60的分解放出大量的热 因此n60用作高能炸药和高能燃料都是可以的 答案 1 分子的空间构型为球形 球面由五边形和六边形组成 化学键全部为氮氮单键 共90个 2 13230 3 ab 2 1moln60分子中含有90moln n键 它分解生成30mol键 1moln60分子中化学键拆开吸收的能量为 问题导学 即时检测 1 物质的结构包括构成物质的微粒之间的相互作用 分子的构型等 2 物质的性质包括物质的物理性质和化学性质 生物活性和生理活性等 3 研究物质的结构与性能的关系对解决分子设计 合成新型材料等都具有十分重要的意义 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 1 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 物质的结构有宏观和微观两方面的认识 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 物质的结构决定了物质的性质 而人们对新物质的新的用途的发现 也加快了人们探索物质结构的步伐 答案 b 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 2 美国科学家宣称 普通盐水在无线电波照射下可燃烧 这项伟大的发现 有望解决用水作为人类能源的重大问题 无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的 结合力 释放出氢原子 若点火 氢原子就会在该种频率下持续燃烧 上述中 结合力 实质是 a 分子间作用力b 氢键c 非极性共价键d 极性共价键 解析 由无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的 结合力 释放出氢原子知 这种 结合力 实质是水中h原子与o原子之间形成的极性共价键 故选d项 答案 d 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 3 据最新报道 科学家发现了如下反应 o2 ptf6o2 ptf6 已知o2 ptf6 为离子化合物 其中pt的化合价为 5 对于此反应 下列说法正确的是 a 在o2 ptf6 中不存在共价键b 在此反应中 o2是氧化剂 ptf6是还原剂c 在此反应中 每生成1molo2 ptf6 转移1mol电子d 由o2 ptf6 形成的晶体为分子晶体 答案 c 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 4 最近医学界通过用放射性14c的羧酸衍生物在特定条件下通过断裂dna来杀死细胞 从而抑制艾滋病 1 下面有关14c的叙述正确的是 a 14c与14n含有相同的中子数b 14c与c60是同分异构体c 14c与c60中的碳原子的化学性质不同d 14c与12c互为同位素 2 自然界中存在很多像14c的放射性元素的原子 这些天然放射现象的发现说明了什么问题 a 原子不可以再分b 原子的核式结构c 原子核还可以再分d 原子核是由质子和中子构成的 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 解析 1 14c和14n中的14表示质量数 而c和n的质子数分别为6和7 因此它们的中子数不可能相等 14c是原子 c60是单质 二者不可能是同分异构体 自然界中 同一种元素的化学性质是一样的 14c和c60中的碳原子都是碳元素 故化学性质是一样的 2 天然放射现象中 原子核发生衰变 生成新核 同时有中子产生 因此说明了原子核可以再分 答案 1 d 2 c 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 5 生物质能是一种洁净 可再生能源 生物质气 主要成分为co co2 h2等 与h2混合 催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一 1 上述反应的催化剂含有cu zn al等元素 写出基态zn原子的核外电子排布式 2 根据等电子原理 写出co分子的结构式 3 甲醇催化氧化可得到甲醛 甲醛与新制的碱性cu oh 2悬浊液反应生成cu2o沉淀 甲醇的沸点比甲醛的高 其主要原因是 甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 甲醛分子的空间构型是 1mol甲醛分子中 键的数目为 在1个cu2o晶胞中 结构如图所示 所包含的cu原子数目为 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 解析 1 zn的原子序数为30 注意3d轨道应写在4s轨道的前面 2 依据等电子原理 可知co与n2为等电子体 互为等电子体的分子结构相似 可写出co的结构式 3 甲醇分子之间形成了分子间氢键 甲醛分子间只是分子间作用力 而没有形成氢键 故甲醇的沸点高 甲醛