苏教版选修3 物质结构的探索无止境 学案.doc

专题5物质结构的探索无止境学习要求学习要点1认识研究物质结构与性能的关系对分子设计、合成新型材料的重要意义。2了解量子力学在物质转化、物质制备等研究领域中的指导价值。3了解研究生命现象的化学机理对促进人类健康的重要作用。4体会学习物质研究的方法有助于探索物质世界的奥秘。1认识研究物质结构与性能的关系对分子设计、合成新型材料的重要意义。2了解量子力学在物质转化、物质制备等研究领域中的指导价值。3体会学习物质研究的方法有助于探索物质世界的奥秘。一、研究物质的结构与性能的关系1_的建立和_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_、_等。(2)物质的结构包括_、_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_等材料；研究影响生物大分子的_和_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_的合成材料。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_、_和_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_的、_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_。实现在_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。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_，_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)_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_和_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_的分子，可以帮助人类揭示生命的奥秘；了解_和_，创造“新陈代谢”的目标能得以实现2手性分子的研究(1)手性药物：含有_的药物称为手性药物。生物体内的大分子大多具有_。人体里的氨基酸都是_，只有用_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_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_与_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。在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点答案：预习导引一、1量子力学分析测试技术2(1)物理性质和化学性质生物活性和生理活性(2)构成物质的微粒之间的相互作用分子的构型(3)功能奇特的光、电、磁生物活性生理活性强度大、密度小、稳定性好、耐腐蚀二、1(1)光合作用固氮作用机理催化理论(2)零排放原子经济性(3)人工催化剂最温和3高温、高压光合作用三、1(1)化学键理论(2)配体小分子受体生物大分子生物活性和生理活性活体内信息分子的运动规律生物调控的化学机理2(1)手性分子手性左旋的左旋3创造性结构性能探索物质结构的重大意义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。nn键键能为167 kjmol1，nn键键能为418 kjmol1，nn键键能为942 kjmol1。试回答：(1)根据上述信息推断n60的结构特点(包括分子的立体构型、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，1 mol n60全部分解为n2所吸收或放出的能量(热量)为_kj。(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(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。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3据最新报道，科学家发现了如下反应：o2ptf6=o2(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1 mol o2(ptf6)，转移1 mol电子d由o2(ptf6)形成的晶体为分子晶体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()。a14c与14n含有相同的中子数b14c与c60是同分异构体c14c与c60中的碳原子的化学性质不同d14c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cu(oh)2的碱性溶液反应生成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_。甲醛分子的空间构型是_；1 mol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_。提示：用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。知识精华技能要领答案：活动与探究：b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。迁移与应用：答案：(1)分子的立体构型为球形，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)13 230(3)ab解析：(1)c60分子的立体结构为球形，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nn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。(2)1 mol n60分子中含有90 mol nn键，它分解生成30 mol nn键。1 mol n60分子中化学键拆开吸收的能量为：90 mol167 kjmol115 030 kj。30 mol n2分子中化学键的形成放出的能量为：30 mol942 kjmol128 260 kj。放出的总能量比吸收的总能量多13 230 kj，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。当堂检测1b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。2d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。3c解析：o2(ptf6)为离子化合物，且pt为5价，f为1价，则o2显1价。在o2(ptf6)中，o与ptf间存在离子键，o中氧原子间存在共价键，所以o2(ptf6)形成的晶体为离子晶体，故a、d项均错；由o2o失去1个电子，o2为还原剂，由ptf6ptf得到1个电子，ptf6为氧化剂，故b项错。4答案：(1)d(2)c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。5答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s2或ar3d104s2(2)co(或oc)(3)甲醇分子之间形成氢键sp2杂化平面三角形3na4解析：本题主要考查核外电子排布式、等电子体原理、分子间作用力、杂化轨道、共价键类型、分子的平面构型。(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