内容正文:
专题1 揭示物质结构的奥秘
考点1 认识物质的特征结构
1.原子结构与元素性质的关系
(1)元素原子最外层电子排布的周期性是元素性质周期性变化的主要原因。
(2)原子结构与元素的金属性和非金属性强弱的关系:
原子半径越大,最外层电子数越少,失去电子能力越强,元素的金属性越强。
原子半径越小,最外层电子数越多,得到电子能力越强,元素的非金属性越强。
(3)NaCl的形成
钠原子在化学反应中易失去最外层的1个电子,形成Na+,钠元素表现出强的金属性;氯原子在化学反应中倾向于获得1个电子,形成Cl-。
Na+与Cl-通过静电作用形成氯化钠晶体。
2.研究物质之间化学反应的本质及过程
(1)本质:研究从一种结构(反应物)如何转变为另一种新的结构(生成物)。
(2)研究过程:对反应物、生成物的特征结构进行针对性研究
(3)研究目的:反应物中什么原子或原子团上的化学键容易发生断裂,继而在什么位置上生成新的化学键。
(4)乙醇的氧化反应:
乙醇分子中—OH失去一个H,与—OH相连的C上失去一个H,形成C=O,乙醇转化为乙醛,这个过程称为为氧化(去氢)反应。
3.研究物质特征结构的意义
研究物质的特征结构,可以帮助我们获得很更多有用的信息,设计反应条件,解释反应的生成物等。
考点2 揭示物质结构与性质的关系
1.物质结构与性质的关系
(1)关系:物质的结构在很大程度上决定了物质的某些性质。
(2)物质结构与性质关系的研究过程
2.白磷与红磷的结构与性质
白磷分子(P4)呈正四面体结构,键角∠PPP是60°,其中的P—P键弯曲而具有较大的张力,其键能较小,易断裂,所以白磷在常温、常压下有很高的反应活性。
红磷的链状结构比较稳定,常温下不与氧气反应。
3.不同碳单质的结构与用途
结构
性质
金刚石
碳原子间结合牢固
是自然界中天然存在最硬的物质,可以用于切割玻璃、金属
木炭
碳原子不规则结合
——
富勒烯
碳原子结合形状是中空足球状
中空部位可以填入其他原子或者分子
碳纳米管
中空管状
强度高,弹性佳
石墨
碳原子之间形成六边形网状结构并层层重叠
层与层之间引力微弱,可以滑动,常用作润滑剂
4.利用物质的特征结构解释物质的性质
(1)乙醇和二甲醚的性质
乙醇的结构为:,二甲醚的结构为:
乙醇分子中—OH易失去H原子,能被金属钠置换产生氢气。
乙醇分子中—OH易与水分子形成氢键,因此易溶于水。
(2)因为白磷分子中的P—P键弯曲,有较大的张力,易断裂,与氧气反应时,P—P键断裂,氧原子与P原子连接,形成P4O6。
考点3 物质结构研究的范式
物质结构研究有两种常见的范式:归纳范式和演绎范式。
1.归纳范式
(1)归纳范式的过程为“从个别到一般”。即:根据事实进行概括归纳,抽象出共同点,上升为本质规律。
(2)归纳法应用实例:
个别性质
一般规律
通过甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等的分子式
总结出饱和烷烃的通式为CnH2n+2
通过1~20号元素的原子核外电子排布认识前20号元素对应原子结构的不同
总结出元素核外电子排布规律,解释同族元素性质相似原因
通过研究含有双键和三键不饱和烃的加成反应和氧化反应,发现不饱和键具有不稳定性质
根据结构与性质的关系归纳出这类有机物的通性
2.演绎范式
(1)演绎范式的过程通常为“从一般到个别”。即从某一个一般结论出发,向从属于这一结论的多个要素进行推理的过程。
(2)演绎法应用实例:
一般规律
个别性质
门捷列夫建立了元素周期表
人们发现了“类铝”(镓),“类硼”(铊),“类硅”(锗)。
根据钠原子最外电子层上1个电子极易失去表现出强还原性的特点
推出同族半径更大的钾、铷、铯元素具有更强的还原性的结论
水是极性较强的分子,水分子间存在较强的氢键,水分子即可为生成氢键提供H,又有孤电子对接受H
CH3CH2OH、CH3COOH和水相似,均可通过氢键与水结合,在水中的溶解度较大;碳氢化合物极性较小,也难以和水形成氢键,在水中溶解度很小,这就是著名的“相似相溶规则”
3.归纳和演绎的关系
(1)归纳和演绎的使用
一般先归纳后演绎。“实验——假说——理论——新实验”的本质就是从个别到一般,再到个别的过程。
(2)归纳和演绎的关系
归纳需要演绎作指导,以解决归纳研究的目的性、方向性和结果的正确性问题;演绎需要归纳提供前提。
在演绎的指导下归纳,在归纳的基础上演绎,两者相互联系、互为前提。
考点4 物质结构研究的方法
物质结构研究需要借助科学仪器等物质手段,还需要借助化学研究的方法。
常用的方法有科学假设和论证、实验、模型建构等。
1.科学假设和论证
(1)观察:运用感官或借助仪器观察物质的宏观表现。
(2)假设