2018-2019版高中化学 专题5 物质结构的探索无止境学案 苏教版选修3

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1、专题5物质结构的探索无止境[学习目标定位]　1.认识研究物质结构和性质的关系对分子设计、合成新型材料的重要意义。2.知道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.体会研究生命现象的化学机理对促进人类健康的重要作用。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)研究物质的结构与性能的关系对

2、解决分子设计、合成新型材料等都具有十分重要的意义。3．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。物质结构和性质的关系(1)元素原子结构决定其性质。元素周期表中的“位—构—性”关系规律。(2)分子组成相同，结构不同，其性质不同。如：乙醇和甲醚是同分异构体，同分异构体的存在说明物质的结构是决定其性质的重要因素。(3)分子组成不同，若结构相似，则其化学性质或物理性质相似

3、。例如，等电子体的性质相似。(4)构成晶体的微粒不同，微粒的排列方式不同，微粒间的作用力不同，导致各类晶体有不同的性质。例1　有关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个方面的认识，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答案　B解析　结构决定性质，性质反映结构，A错误；物质的结构不随人们的认识和外界的作用而13发生变化，如果在外界的作用

4、下，结构发生了变化，那么这种物质也就变成其他物质了，C错误；从微观上讲，物质是由分子、原子、离子等构成的，D错误。例2　我国科学家成功合成了3nm长的管状碳纳米管，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)高、密度小(只有钢的1/4)、熔点高、化学性质稳定性好的特点，因而被称为“超级纤维”。下列对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元素C．它的抗腐蚀能力强D．碳纤维复合材料不易导电答案　D解析　纳米材料有其独特的性能，我们都知道：一般飞机是用轻金属及其合金制造的，由于碳纤维的“强度高、刚度

5、高、密度小”，它也可以作为制造飞机的理想材料；碳纤维复合材料的主要元素是碳元素；但由于合成的是纳米级材料，碳原子最外层有4个电子，也可以类似于石墨结构，存在着自由电子。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

6、子力学在物质转化、物质制备等研究领域中具有指导作用。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：合成氨不再需要高温、高压，光合作用不再是植物的专利，化工生产不再生成无实际用途的副产物，没有能源危机，也没有环境污染。(1)利用化学反应的原理，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各种新材料，是化学服务于人类的重要方

7、式。(2)人类社会的发展，就是科技的发展。为了实现人类社会的可持续发展，需要化学家们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)化学发展的趋势是让反应条件趋向于温和、产率高、速率快、副反应少、排放少、污染少、价格低、生产流程简单等。13例3　建立普遍适用的化学反应的量子力学理论，可以帮助化学家解决一系列问题，其中不属于化学反应的量子力学研究的问题的是(　　)A．两个或多个分子之间能否发生化学反应B．需要什么催化剂才能在温和条件下进行反应C．如何在理论指导下控制化学反应D．在化学反应过程中，原子能否分割与重新组合答案　D解析　化学反应是以原

8、子为基础，属于原子层面的反应，反应过程中不涉及原子的分割，化学反应只是分子拆分成原子，原子重新结合成分子的过