专题1 第三单元 物质结构研究的意义-【精讲精练】2023-2024学年高中化学选择性必修2苏教版(河北专用)(教师用书)

#第三单元　物质结构研究的意义 [学习目标] 1．认识物质结构研究对各种性能的新物质发现、设计与合成的重要意义。 2．感受物质结构的研究对推动人类文明作出的巨大贡献。 3．建立“物质结构的探索无止境”的观念，形成探索未知、崇尚真理的意识。 知识点一　促进了化学科学的发展 1．化学科学的发展离不开对物质结构的探索和研究 自19世纪初英国科学家道尔顿提出原子学说后，人类探索物质结构的历史经历了如下几个阶段： 2．新物质的合成离不开物质结构的理论基础 研究物质结构，既能够为设计与合成新物质提供__理论基础__，也可以帮助我们预测物质的性能。例如，物质结构理论和方法是研究材料结构与性能关系的重要工具，有助于信息材料、纳米材料、新型合金、超导材料、可降解高分子材料等诸多新型材料的开发、研制和应用。 [思考探究] 1．19世纪中叶，碳原子的四价、有机物中碳原子成键的立体结构，有机化合物分子中价键的饱和性等相继被发现，有机合成在一定程度上已可以做到“按图索骥”，而用不着单凭经验摸索了……。这段话说明在科学研究中采用的是什么类型的范式？ 提示　演绎范式。即从一般规律类推出个别物质的性质。 2．晶体硅是常见的半导体材料，若研制新的半导体材料，可以研究哪些元素的单质或化合物？ 提示　可以在元素周期表中金属和非金属线附近寻找某些元素的单质或化合物，如镓是金属，不可以做半导体，而其化合物砷化镓或磷砷化镓可以做半导体。 [归纳提升] 物质结构的研究促进了化学学科的发展，同时对于推进人类的物质文明发展具有重大意义，满足了人类社会发展的需要。 1．下列具有特殊性能的材料中，由主族元素和副族元素形成的化合物是(　　) A．吸氢材料镧镍合金 B．半导体材料砷化镓 C．高温结构陶瓷材料氮化硅 D．透明陶瓷材料硒化锌 解析　镧位于ⅢB族，镍位于Ⅷ族，A不符合题意；砷位于第ⅤA族，镓位于第ⅢA族，B不符合题意；Si位于第ⅣA族，N位于第ⅤA族，C不符合题意；硒位于第ⅥA族，锌位于ⅡB族，符合主族元素和副族元素形成的化合物，D符合题意。 答案　D 2．我国科学家利用蜡虫肠道菌群，将塑料降解时间从500年缩减到24小时，并用同位素示踪法证实了聚乙烯可降解为CO2。下列有关该过程说法不正确的是(　　) A．一定发生了氧化反应 B．只涉及碳碳键的断裂 C．同位素示踪法是从微观角度识别物质的变化 D．该研究成果有利于缓解塑料垃圾引起的环境问题 解析　有氧气参加的反应是氧化反应，A正确；塑料降解过程中不仅涉及碳碳键的断裂，还有碳氢键的断裂，B错误；同位素示踪法是从微观角度识别物质的变化，C正确；该研究成果有利于缓解塑料垃圾引起的白色污染，D正确。 答案　B 知识点二　物质结构的探索无止境 1．物质结构的研究与生命现象的化学机理相关 探寻人类和其他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__生理调控的化学机理__，创造“新陈代谢”的目标能得以实现。 2．结构化学和量子力学理论密切相关 量子化学是结构化学最重要的__理论基础__，结构化学是量子化学最直接的__实验基础__和推动力量。随着化学反应的量子力学理论的进一步发展和技术的改善，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…… 3．物质结构的研究和可持续发展密切相关 新物质的制造，既提高了人们的生活质量， 又可能带来环境污染，人们迫切希望找到新物质的绿色合成方法。绿色合成方法的设计和实施，合成具有高活性和选择性的催化剂，都依赖于对物质转化规律，催化剂__结构__和催化__机理__的研究。环境的改善，将进一步提高人类的生活质量，促进社会的可持续发展。 [思考探究] 1．您了解有关手性药物研究的信息和动态吗？ 提示　20纪世90年代以来，手性药物进入市场的种类和销售额急剧增长，对手性药物的研究已被医药企业所重视。据不完全统计，1993年全世界97个热销药物中手性药物占20%；1997年全世界100个热销药物中，有50个是单一对映体(手性药物)，手性药物已占据世界药物市场的半壁江山。 2．量子力学理论是怎样促进化学科学发展的？ 提示　化学家们需要解决下列问题：(1)合成新物质、新材料，发展新能源；(2)充分了解生命现象的化学机理；(3)发展高效农业和高效工业，实现农业工业化和生产的零排放；(4)改善人类的生存环境等。 解决上述问题需先回答下列问题：两个或多个分子间能否发生化学反应？能否