专题1 揭示物质结构的奥秘【知识清单】-2024-2025学年高二化学单元速记·巧练（苏教版2019选择性必修2）

专题一 揭示物质结构的奥秘 01 思维导图 02 考点速记 第一单元 物质结构研究的内容 一、认识物质的特征结构 1．原子结构与元素性质的关系 1 元素性质周期性 元素原子 的周期性是元素性质周期性变化的主要原因。 2 元素的金属性和非金属性强弱 原子半径_ ，最外层电子数_ ，失去电子能力 _，元素的金属性越强。 原子半径_ ，最外层电子数_ ，得到电子能力_ _，元素的非金属性越强。 3 NaCl的形成 钠原子在化学反应中_ _最外层的1个电子，形成Na+，钠元素表现出强的_ 性； Na+与Cl-通过_ _作用形成氯化钠晶体。 氯原子在化学反应中倾向于_ _1个电子，形成Cl-。 2．研究物质之间化学反应的本质及过程 1 本质 研究从_ _（反应物）如何转变为__ （生成物） 2 研究过程 对反应物、生成物的_ _进行针对性研究 3 研究目的 反应物中什么_ _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_ _失去一个H，与—OH相连的C上失去一个H，形成_ ，乙醇转化为乙醛，这个过程称为为_ 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。 二、揭示物质结构与性质的关系 物质结构在很大程度上决定了该物质的某些性质。 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_ _了物质的某些性质。 2 研究过程 2．白磷与红磷的结构与性质 白磷 红磷 结构 结构特点 白磷分子（P4）呈 _结构，键角∠PPP ，其中的P—P键弯曲而具有 ，其键能_ ，易_ 。 红磷的 结构比较稳定 性质 白磷在常温、常压下有很高的反应活性。 常温下不与氧气反应。 3．不同碳单质的结构与用途 形态 结构 性质 金刚石 碳原子间结合_ _ 是自然界中天然存在最硬的物质，可以用于 木炭 碳原子_ 结合 —— 富勒烯 碳原子结合形状是 _ 中空部位可以填入其他 碳纳米管 _ 强度高，弹性佳 石墨 碳原子之间形成 _结构并层层重叠 层与层之间引力 _，可以滑动，常用作 _ _ 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 _易失去H原子，能被金属钠置换产生氢气。 乙醇分子中 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__ ，与氧气反应时，P—P键断裂，氧原子与P原子连接，形成P4O6、P4O10。 5．同分异构现象及同分异构体： 概念 分子式相同而结构不同的现象称为同分异构现象，具有这种现象的分子称为同分异构体。 性质 同分异构体的组成和相对分子质量完全相同而分子的结构不同、物理性质和化学性质也不相同。 6．同素异形体： 1 概念 指由同样的单一化学元素组成，但性质却不相同的单质。 2 性质 同素异形体之间的性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异。 3 类型 组成分子的原子数目不同 例如：氧气(O2)和臭氧(O3)。 晶体中原子的排列方式不同 例如：金刚石、石墨和C60。 晶体中分子排列的方式不同 例如：正交硫和单斜硫及红磷和白磷。 第二单元 物质结构研究的范式和方法 一、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。 归纳范式 归纳范式的过程为“ ”。即：根据事实进行 ，抽象出 ，上升为 。 归纳法应用实例 个别性质 通过甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等的分子式 通过1～20号元素的 认识前20号元素对应 通过研究含有双键和三键不饱和烃的 反应和 反应，发现不饱和键具有 性质 一般规律 总结出饱和烷烃的通式为 总结出元素核外 规律，解释同族元素 相似原因 根据结构与性质的关系归纳出这类有机物的 演绎范式 演绎范式的过程通常为“ ”。即从某一个一般结论出发，向从属于这一结论的 进行推理的过程。 演绎法应用实例 一般规律 门捷列夫建立了 根据钠原子最外电子层上1个电子极易失去表现出 性的特点 水是 性较强的分子，水分子间存在较强的 ，水分子即可为生成氢键 ，又有孤电子对 个别性质 人们发现了“类铝” ，“类硼” ，“类硅” 。 推出同族半径更大的钾、铷、铯元素具有 性的结论 CH3CH2OH、CH3COOH和水相似，均可通过 与水结合，在水中的溶解度 ；碳氢化合物 性较小，也难以和水形成 ，在水中溶解度 ，这就是著名的“ ” 3．归纳和演绎的关系 (1)归纳和演绎的使用 (2)归纳和演绎的关系 一般先 后 。“实验——假说——理论——新实验”的本质就是从 到 ，再到 的过程。 归纳需要演绎作指导，以解决归纳研究的 性、 性和结果的 性问题；演绎需要归纳提供 。 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。 二、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 基本流程 (1)观察 运用 或 观察物质的 表现。 (2)假设 根据已有知识，对所研究的事物或现象作出 。 (3)论证 通过 进行验证，若实验证明假设正确，接受假设；若实验不支持假设，对假设进行修改，并设计新的实验进行 验证。 (4)理论 将实验证明 通过建立理论组织起来，成为知识体系。 2．实验方法 含义 实验方法实例： 化学是一门以实验为基础的学科，人们往往需要借助实验观测的事实对假设的正确与否进行检验。 实验方法 意义 卢瑟福的 实验 启迪人们用轰击和对撞的实验来研究物质的 ，提供了一种研究物质 的思想方法 光学显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等仪器出现，各种光谱和晶体X射线衍射实验应用于研究 和 结构 使原子和分子的微观世界不断被揭示 3．模型方法 (1)含义 科学家运用一定 对实验结果进行处理。 (2)方法 模型既可以是对原型的 ，也可以是结合某种理论形态下建立的 。 (3)分类 实物模型 微观结构模型 含义 可观察到的物质的宏观模型 物质微观层次结构，难以直接观察到，需要通过思维加工使 的微观世界以 的形式展现出来 实例 如汽车模型、飞机模型和建筑模型 如原子结构模型、离子键模型、共价键模型和氢键模型，有机化合物的分子结构模型等 (4)作用 ①对沟通科学现象与其本质的认识过程，起到重要的桥梁作用。 ②利用模型深刻地认识物质的微观结构特点，揭示结构与性质的关系，是模型研究的重要功能。 第三单元 物质结构研究的意义 一、促进了化学科学的发展 1．人类物质结构的探索和研究 1 阿伏加德罗的分子假说 1 1811年，意大利科学家阿伏加德罗提出了分子的概念，认为气体分子可以有 组成。 2 1860年，确立了“原子——分子论”，即原子 结合成分子，分子组成物质，分子的 决定了分子的性质。 2 门捷列夫发现元素周期律 1869年，俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律，有助于从理论上指导化学元素的发现和应用。 3 有机化学的发展 19世纪中叶，碳原子的 、有机物中碳原子成键的 结构、有机化合物分子中价键的 相继被发现，为有机立体化学的发展奠定了基础。 2．物质结构研究的意义 1 认识物质结构，可以帮助我们认识物质的 。如金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都有碳元素组成，但他们的性能有很大的差别，原因是碳原子之间的 不同。 2 研究物质结构，能够为设计和合成新物质提供 基础。 3 揭示物质结构与性能的关系，可帮助我们 新物质的性能。 4 研究物质结构，能帮助我们了解材料的 与 之间的关系。 5 物质结构研究，使生命科学在 水平上探索生命现象的本质。 6 物质结构研究对保护 、实现社会的可持续发展有重要意义。 二、物质结构的探索 1．探索生命运动的化学机理 1 20世纪经典生物学的最大突破是在 水平上探索生命现象的本质。 2 研究配体小分子和受体生物大分子相互作用机理，有助于进行 生物分子和 药物的开发。 3 研究食草动物胃内的酶是如何把植物纤维分解为小分子的，为充分利用自然界中的 资源打下基础。 4 合成具有 的分子，可帮助人类揭示生命的奥秘。 5 了解生物体内 分子的运动规律和 调控的化学机理，创造“新陈代谢”的目标。 2．化学反应的量子力学理论的发展 是结构化学最重要的理论基础， 是量子化学最直接的实验基础和推动力量。 3．物质结构研究对于保护生态环境、实现社会的可持续发展亦具有重大意义 寻找新物质的 合成方法。 绿色合成的设计和实施，合成具有 性和 性的催化剂。 03 素养提升 ◆能力特训 考点一　物质结构和特征 1．下列是不同时期的原子结构模型，按提出时间的先后顺序排列正确的是 ①玻尔原子结构模型②汤姆逊“葡萄干布丁”模型③量子力学模型④道尔顿原子论⑤卢瑟福核式模型 A．④②⑤①③ B．④②③①⑤ C．①③②⑤④ D．④⑤②①③ 2．原子结构模型的演变历史给我们的启迪是 A．道尔顿原子学说存在着缺陷或错误，因而没有积极的作用 B．科学发现是有止境的 C．原子结构属于客观事实，没有必要去揭示它 D．没有科学实验，就没有科学发现 3．下列有关物质结构的认识中，正确的是 A．物质的结构决定物质的性质，物质的性质反映物质的结构 B．物质的结构仅包括构成物质的微粒间的相互作用和分子的结构 C．物质的结构随着人们的认识或研究的发展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 4．下列各组物质不互为同素异形体的是 A．臭氧和氧气 B．红磷和白磷 C．金刚石和石墨 D．冰和干冰 5．石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的单层蜂窝状结构的材料，有良好的导电性。碳纳米管是由碳原子构成的多层同轴圆管，尺寸为纳米量级。下列有关说法正确的是 A．石墨烯是有机化合物 B．石墨烯能导电，是电解质 C．碳纳米管具有丁达尔效应 D．石墨烯和碳纳米管是同素异形体 6．下列说法错误的是 A．和互为同位素 B．碳纳米管和石墨烯互为同素异形体 C．和一定互为同系物 D．BrCH2CH2Br和CH3CHBr2互为同分异构体 7．我国材料化学的发展为科技进步做出了突出贡献。下列有关纳米材料的说法错误的是 A．当光束通过纳米金刚石粉末时，不能产生丁达尔效应 B．“纳米”铜比表面积大，可与盐酸剧烈反应生成 C．碳纳米管与石墨互为同素异形体 D．纳米分散到适当的分散剂中可得到胶体 8．已知：①白磷和的分子结构和部分化学键的键能分别如下图、表所示：    化学键 键能 ②(白磷，)(红磷，)   。 下列说法正确的是 A．白磷和红磷互为同位素 B．相同条件下白磷比红磷稳定 C．等质量的白磷、红磷分别完全燃烧，放出热量更多的是白磷 D．(白磷，)    考点二　物质结构和性质 9．下列关于物质性质的说法正确的是 A．物质的性质是物质固有的，不随外界因素的改变而改变 B．物质的性质包括物理性质和化学性质 C．物质的性质包括物理性质、化学性质、生物活性和生理活性等 D．物质的性质完全是由物质的结构所决定的 10．化学中的模型有助于我们形成化学学科的思想和方法，其中，实物模型是依靠物质的基本形态所做的模仿。下列属于实物模型的是 A B C D 卢瑟福原子结构模型     分子的结构模型 氧化汞受热分解示意图 接触法制硫酸示意图 A．A B．B C．C D．D 11．在探索微观世界的过程中，科学家们常通过提出假说来把握物质的结构及特点，不断拓展认识的新领域。关于假说，有如下表述，其中正确的是 A．假说是对现实中已知事物或现象的一种简化处理 B．假说是根据已知的科学事实和原理对未知领域的事物或现象的本质提出的一种推测 C．假说是对一个问题的所有幻想和假定 D．假说最终都可以变成科学理论 12．在探索微观世界的过程中，科学家们常通过建立假说模型来把握物质的结构及特点。关于假说，有如下表述，其中正确的是 A．假说是对现实中已知事物或现象的一种简化处理 B．假说是对未知领域的事物或现象的一种推测 C．假说是对一个问题的所有幻想和假定 D．假说最终都可以变成科学理论 13．科学家根据元素周期律和原子结构理论预测，原子序数为114的元素位于第七周期ⅣA族，称为类铅元素。下面关于它的原子结构和性质预测正确的是 A．类铅元素原子的最外层电子数为6 B．它的最高价氧化物水化物的碱性比铅的最高价氧化物水化物的碱性弱 C．它的金属性比铅强，具有放射性 D．它的原子半径比铅小 14．据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含，也有的结构。下列叙述不正确的是 ①该物质有很高的熔点、很大的硬度 ②该物质形成的晶体属于分子晶体 ③该物质分子中被包裹在里面 ④该物质中不含离子键 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 15．有效成分为手性分子的药物称为手性药物。下列有关手性药物叙述正确的是 ①化学反应生成手性药物时一定是成对生成它们的手性异构体 ②存在少量手性催化剂时可只生成手性异构体中的一种 ③手性药物中两种手性异构体的医药作用几乎没有区别 ④手性异构体的医药作用可能完全不同 A．①② B．②④ C．②③ D．③ 16．下列是不同时期的原子结构模型，按提出时间的先后顺序排列正确的是 ①玻尔原子结构模型；②“葡萄干布丁”模型；③量子力学模型；④道尔顿原子论；⑤核式模型 A．①③②⑤④ B．④②③①⑤ C．④②⑤①③ D．⑤④②①③ 17．深入研究物质的组成、结构与其性质之间的相互关系有利于揭示物质的奥秘。 (1)下列有关物质结构与性质的说法中，正确的是___________(填标号)。 A．通常条件下很稳定的原因是氮分子中氮氮三键的键能大 B．根据石墨易传热、能导电的性质，可以推测出石墨属于金属单质 C．分子中具有碳碳双键的有机物与乙烯具有相似的化学性质 D．乙醇能与钠发生反应，故乙醇为电解质 (2)原子结构模型经历了五个主要阶段：1803年实心球模型→1904年“葡萄干面包”模型→1911年原子核式结构模型→1913年轨道模型→20世纪初量子力学的原子结构模型。对原子核式结构模型贡献最大的科学家是___________(填标号)。 A．玻尔 B．汤姆生 C．卢瑟福 D．道尔顿 (3)由元素周期律推测酸性强弱：，属于 (填“归纳范式”或“演绎范式”，下同)的应用。由金属单质与盐溶液的置换反应获得金属活动性顺序，属于 的应用。 (4)具有放射性，其α衰变方程为。半衰期是指由大量原子组成的放射性样品中，放射性元素原子核有50%发生衰变所需的时间，已知的半衰期为138天，物质的量为1mol的，经276天后，得到Pb的物质的量为 mol。 ◆易错点辨析 1．化学变化中的最小微粒是什么？ 2．构成物质的粒子有哪些？ 3．原子是由什么构成的？ 4．为什么钠原子容易失电子，氯原子容易得电子？ 5．为什么氮的非金属性比磷强，但是氮气比磷稳定？ 6．你能列举物质结构决定物质性质的实例吗？ 7．为什么白磷比红磷活泼，氧气比氮气活泼？ 8．为什么分子组成都是C2H6O的乙醇和二甲醚在性质上差异很大？ 9．碳的同素异形体(金刚石、石墨、C60和碳纳米管等)在性质和用途上有极大差异的原因是什么？ 10．通过对元素周期表前20号元素的原子结构的研究，可归纳出原子核外电子有何排布规律？元素的化合价有何变化规律？ 11．为什么含有碳碳双键、碳碳三键的物质容易发生加成反应和氧化反应？ 12．如何理解相似相溶规则？ 13．上网查阅并交流原子结构模型的演变史。 14．目前，人们能够合成自然界中不存在的物质，人们能不能制造出自然界中不存在的元素？ 15．目前研究化学反应机理应重点研究什么理论？ 16．21世纪化学科学亟待解决的重大难题之一就是掌握生命运动的化学机理。你能列举一例该领域的研究方向吗？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！28 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题一 揭示物质结构的奥秘 01 思维导图 02 考点速记 第一单元 物质结构研究的内容 一、认识物质的特征结构 1．原子结构与元素性质的关系 1 元素性质周期性 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 元素的金属性和非金属性强弱 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_最外层的1个电子，形成Na+，钠元素表现出强的_金属 性； Na+与Cl-通过_静电_作用形成氯化钠晶体。 氯原子在化学反应中倾向于_获得_1个电子，形成Cl-。 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。 二、揭示物质结构与性质的关系 物质结构在很大程度上决定了该物质的某些性质。 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 研究过程 2．白磷与红磷的结构与性质 白磷 红磷 结构 结构特点 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。 红磷的链状结构比较稳定 性质 白磷在常温、常压下有很高的反应活性。 常温下不与氧气反应。 3．不同碳单质的结构与用途 形态 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、P4O10。 5．同分异构现象及同分异构体： 概念 分子式相同而结构不同的现象称为同分异构现象，具有这种现象的分子称为同分异构体。 性质 同分异构体的组成和相对分子质量完全相同而分子的结构不同、物理性质和化学性质也不相同。 6．同素异形体： 1 概念 指由同样的单一化学元素组成，但性质却不相同的单质。 2 性质 同素异形体之间的性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异。 3 类型 组成分子的原子数目不同 例如：氧气(O2)和臭氧(O3)。 晶体中原子的排列方式不同 例如：金刚石、石墨和C60。 晶体中分子排列的方式不同 例如：正交硫和单斜硫及红磷和白磷。 第二单元 物质结构研究的范式和方法 一、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。 归纳范式 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。 归纳法应用实例 个别性质 通过甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等的分子式 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 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 一般规律 总结出饱和烷烃的通式为CnH2n＋2 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 根据结构与性质的关系归纳出这类有机物的通性 演绎范式 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。 演绎法应用实例 一般规律 门捷列夫建立了元素周期表 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 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 个别性质 人们发现了“类铝”(镓)，“类硼”(铊)，“类硅”(锗)。 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 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 (2)归纳和演绎的关系 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。 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。 二、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 基本流程 (1)观察 运用感官或借助仪器观察物质的宏观表现。 (2)假设 根据已有知识，对所研究的事物或现象作出初步的解释。 (3)论证 通过实验进行验证，若实验证明假设正确，接受假设；若实验不支持假设，对假设进行修改，并设计新的实验进行反复验证。 (4)理论 将实验证明正确的假设通过建立理论组织起来，成为知识体系。 2．实验方法 含义 实验方法实例： 化学是一门以实验为基础的学科，人们往往需要借助实验观测的事实对假设的正确与否进行检验。 实验方法 意义 卢瑟福的α粒子散射实验 启迪人们用轰击和对撞的实验来研究物质的内部结构，提供了一种研究物质微观结构的思想方法 光学显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等仪器出现，各种光谱和晶体X射线衍射实验应用于研究原子、分子和晶体结构 使原子和分子的微观世界不断被揭示 3．模型方法 (1)含义 科学家运用一定逻辑推理与模型思维对实验结果进行处理。 (2)方法 模型既可以是对原型的简化和纯化、抽象和近似，也可以是结合某种理论形态下建立的思维模型。 (3)分类 实物模型 微观结构模型 含义 可观察到的物质的宏观模型 物质微观层次结构，难以直接观察到，需要通过思维加工使抽象化的微观世界以可视化的形式展现出来 实例 如汽车模型、飞机模型和建筑模型 如原子结构模型、离子键模型、共价键模型和氢键模型，有机化合物的分子结构模型等 (4)作用 ①对沟通科学现象与其本质的认识过程，起到重要的桥梁作用。 ②利用模型深刻地认识物质的微观结构特点，揭示结构与性质的关系，是模型研究的重要功能。 第三单元 物质结构研究的意义 一、促进了化学科学的发展 1．人类物质结构的探索和研究 1 阿伏加德罗的分子假说 1 1811年，意大利科学家阿伏加德罗提出了分子的概念，认为气体分子可以有几个原子组成。 ②1860年，确立了“原子——分子论”，即原子按一定方式结合成分子，分子组成物质，分子的结构决定了分子的性质。 2 门捷列夫发现元素周期律 1869年，俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律，有助于从理论上指导化学元素的发现和应用。 3 有机化学的发展 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相继被发现，为有机立体化学的发展奠定了基础。 2．物质结构研究的意义 1 认识物质结构，可以帮助我们认识物质的性能。如金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都有碳元素组成，但他们的性能有很大的差别，原因是碳原子之间的排列方式不同。 2 研究物质结构，能够为设计和合成新物质提供理论基础。 3 揭示物质结构与性能的关系，可帮助我们预测新物质的性能。 4 研究物质结构，能帮助我们了解材料的结构与性能之间的关系。 5 物质结构研究，使生命科学在分子水平上探索生命现象的本质。 6 物质结构研究对保护生态环境、实现社会的可持续发展有重要意义。 二、物质结构的探索 1．探索生命运动的化学机理 1 20世纪经典生物学的最大突破是在分子水平上探索生命现象的本质。 2 研究配体小分子和受体生物大分子相互作用机理，有助于进行手性生物分子和手性药物的开发。 3 研究食草动物胃内的酶是如何把植物纤维分解为小分子的，为充分利用自然界中的植物纤维资源打下基础。 4 合成具有生物活性的分子，可帮助人类揭示生命的奥秘。 5 了解生物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。 2．化学反应的量子力学理论的发展 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。 3．物质结构研究对于保护生态环境、实现社会的可持续发展亦具有重大意义 寻找新物质的绿色合成方法。 绿色合成的设计和实施，合成具有高活性和选择性的催化剂。 03 素养提升 ◆能力特训 考点一　物质结构和特征 1．下列是不同时期的原子结构模型，按提出时间的先后顺序排列正确的是 ①玻尔原子结构模型②汤姆逊“葡萄干布丁”模型③量子力学模型④道尔顿原子论⑤卢瑟福核式模型 A．④②⑤①③ B．④②③①⑤ C．①③②⑤④ D．④⑤②①③ 【答案】A 【解析】① 玻尔原子结构模型于1913年提出； ② “葡萄干布丁”模型是由汤姆孙于1904年提出的； ③ 量子力学模型于20世纪20年代中期提出； ④ 道尔顿原子论于1803年提出； ⑤ 核式模型由卢瑟福于1911年提出； 故按提出时间的先后顺序排列正确的是④②⑤①③ 。 故选A。 2．原子结构模型的演变历史给我们的启迪是 A．道尔顿原子学说存在着缺陷或错误，因而没有积极的作用 B．科学发现是有止境的 C．原子结构属于客观事实，没有必要去揭示它 D．没有科学实验，就没有科学发现 【答案】D 【解析】A．道尔顿的原子学说对化学的发展产生了重大而积极的影响，A错误； B．科学发现是无止境的，是在总结前人经验的基础上不断向前迈进的，B错误； C．只有揭示物质结构的奥秘，才能把握物质变化的实质，从而更好地造福人类，C错误； D．原子结构模型的每一次演变，都是从科学实验开始的，D正确； 故选D。 3．下列有关物质结构的认识中，正确的是 A．物质的结构决定物质的性质，物质的性质反映物质的结构 B．物质的结构仅包括构成物质的微粒间的相互作用和分子的结构 C．物质的结构随着人们的认识或研究的发展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】A 【解析】A．物质结构决定物质的性质，物质的性质反映物质的结构，A正确； B．物质的结构指的是构成物质的微粒、微粒间的作用力及微粒的排列方式等，B错误； C．物质的结构是自然存在的，只是人们认识物质结构的过程在逐步深入，C错误； D．从微观上说，构成物质的微粒有分子，也有原子、离子，D错误； 答案选A。 4．下列各组物质不互为同素异形体的是 A．臭氧和氧气 B．红磷和白磷 C．金刚石和石墨 D．冰和干冰 【答案】D 【解析】A．臭氧和氧气是氧元素组成不同单质，互为同素异形体，故不选A； B．红磷和白磷是磷元素组成的不同单质，互为同素异形体，故不选B；     C．金刚石和石墨是碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，故不选C；     D．冰是H2O，干冰是CO2，都是化合物，不是同素异形体，故选D； 选D。 5．石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的单层蜂窝状结构的材料，有良好的导电性。碳纳米管是由碳原子构成的多层同轴圆管，尺寸为纳米量级。下列有关说法正确的是 A．石墨烯是有机化合物 B．石墨烯能导电，是电解质 C．碳纳米管具有丁达尔效应 D．石墨烯和碳纳米管是同素异形体 【答案】D 【解析】A．石墨烯是由石墨剥离出的单层碳原子结构的一种单质，不属于有机化合物，故A错误； B．石墨烯是由石墨剥离出的单层碳原子结构的一种单质，既不是电解质，也不是非电解质，故B错误； C．碳纳米管是一种纳米材料，与胶粒直径吻舍，但其是纯净物，需要分散到分散剂中才能形成胶体，故C错误； D．石墨烯和碳纳米管均是C元素形成的不同的单质，互为同素异形体，故D正确； 答案选D。 6．下列说法错误的是 A．和互为同位素 B．碳纳米管和石墨烯互为同素异形体 C．和一定互为同系物 D．BrCH2CH2Br和CH3CHBr2互为同分异构体 【答案】C 【解析】A．和质子数不同，中子数不同，互为同位素，A正确； B．碳纳米管和石墨烯都为由碳元素构成的结构不同的单质，两者互为同素异形体，B正确； C．为丙烯或者环丙烷，为丁烯或者环丙烷，则两者不一定为同系物，C错误； D．BrCH2CH2Br和CH3CHBr2两者分子式相同，结构不同，互为同分异构体，D正确； 故选C。 7．我国材料化学的发展为科技进步做出了突出贡献。下列有关纳米材料的说法错误的是 A．当光束通过纳米金刚石粉末时，不能产生丁达尔效应 B．“纳米”铜比表面积大，可与盐酸剧烈反应生成 C．碳纳米管与石墨互为同素异形体 D．纳米分散到适当的分散剂中可得到胶体 【答案】B 【解析】A．纳米金刚石粉末是纯净物，不是分散系，不是胶体，当光束通过纳米金刚石粉末时，不能产生丁达尔效应，A正确； B．铜排在金属活动顺序表氢 的后面，铜与盐酸不反应，“纳米”铜比表面积大，也不会反应，B错误； C．碳纳米管与石墨是同种元素组成的不同种单质，互为同素异形体，C正确； D．纳米分散到适当的分散剂中所得分散系，分散质直径在1100nm，属于胶体，D正确； 故答案选B。 8．已知：①白磷和的分子结构和部分化学键的键能分别如下图、表所示：    化学键 键能 ②(白磷，)(红磷，)   。 下列说法正确的是 A．白磷和红磷互为同位素 B．相同条件下白磷比红磷稳定 C．等质量的白磷、红磷分别完全燃烧，放出热量更多的是白磷 D．(白磷，)    【答案】C 【解析】A．白磷和红磷为磷元素形成的不同单质，互为同素异形体，A错误； B．(白磷，)(红磷，)   ，为放热反应，白磷的能量高于红磷，所以红磷比白磷更稳定，B错误； C．白磷的能量高于红磷，等质量的白磷、红磷分别完全燃烧，放出热量更多的是白磷，C正确； D．根据反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，(白磷，)   ，D错误； 故选C。 考点二　物质结构和性质 9．下列关于物质性质的说法正确的是 A．物质的性质是物质固有的，不随外界因素的改变而改变 B．物质的性质包括物理性质和化学性质 C．物质的性质包括物理性质、化学性质、生物活性和生理活性等 D．物质的性质完全是由物质的结构所决定的 【答案】C 【解析】A．物质的性质虽然是物质固有的，但也会随外界因素的改变而改变，如H2O2，在强氧化性环境中表现还原性，在强还原性环境中表现氧化性，A不正确； B．物质的性质中，物理性质和化学性质只是其中的一部分，B不正确； C．物质的性质不仅包括物理性质、化学性质，还包括生物活性和生理活性等，C正确； D．物质的性质不仅由物质的结构所决定，还由物质的组成决定，D不正确； 故选C。 10．化学中的模型有助于我们形成化学学科的思想和方法，其中，实物模型是依靠物质的基本形态所做的模仿。下列属于实物模型的是 A B C D 卢瑟福原子结构模型     分子的结构模型 氧化汞受热分解示意图 接触法制硫酸示意图 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．原子结构模型属于微观结构模型； B．分子结构模型属于微观结构模型； C．从微观分析化学变化，属于微观模型； D．接触法制硫酸示意图是依靠实际物质所做，属于实物模型； 故答案为：D。 11．在探索微观世界的过程中，科学家们常通过提出假说来把握物质的结构及特点，不断拓展认识的新领域。关于假说，有如下表述，其中正确的是 A．假说是对现实中已知事物或现象的一种简化处理 B．假说是根据已知的科学事实和原理对未知领域的事物或现象的本质提出的一种推测 C．假说是对一个问题的所有幻想和假定 D．假说最终都可以变成科学理论 【答案】B 【解析】物理学中的假说是以事物或现象和科学理论为依据，对未知领域的事物或现象提出的一种推测。故ACD错误，B正确； 故答案为：B。 12．在探索微观世界的过程中，科学家们常通过建立假说模型来把握物质的结构及特点。关于假说，有如下表述，其中正确的是 A．假说是对现实中已知事物或现象的一种简化处理 B．假说是对未知领域的事物或现象的一种推测 C．假说是对一个问题的所有幻想和假定 D．假说最终都可以变成科学理论 【答案】B 【解析】假说是科学家在探索的过程中，为把握物质的结构及特点而建立的一种模型，它是对未知领域的事物或现象的一种推测，然后通过实验或推理去验证它正确与否，故选B。 13．科学家根据元素周期律和原子结构理论预测，原子序数为114的元素位于第七周期ⅣA族，称为类铅元素。下面关于它的原子结构和性质预测正确的是 A．类铅元素原子的最外层电子数为6 B．它的最高价氧化物水化物的碱性比铅的最高价氧化物水化物的碱性弱 C．它的金属性比铅强，具有放射性 D．它的原子半径比铅小 【答案】C 【解析】A.类铅元素位于第七周期ⅣA族，可知该元素的原子的最外层电子数为4个，A错误； B.由于同一主族的元素从上到下元素的金属性逐渐增强，元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性就越强，所以类铅的最高价氧化物水化物的碱性比铅的最高价氧化物水化物的碱强，B错误； C.同一主族的元素从上到下元素的金属性逐渐增强，而且原子序数大于92号的元素大多具有放射性，由于类铅元素在铅元素的下一周期，所以金属性比铅强，具有放射性，C正确； D.原子核外电子层数越多，原子半径越大。由于类铅在铅的下一周期，所以原子半径比铅大，D错误； 故合理选项是C。 14．据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含，也有的结构。下列叙述不正确的是 ①该物质有很高的熔点、很大的硬度 ②该物质形成的晶体属于分子晶体 ③该物质分子中被包裹在里面 ④该物质中不含离子键 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 【答案】C 【解析】由题给信息可知该物质为分子晶体： ①分子晶体的熔点低、硬度小，①错误； ②该物质形成的晶体为分子晶体，②正确； ③C的原子半径小于Si的原子半径，所以C60被包裹在里面，③错误； ④该物质中不含离子键，④正确； ①③错误，故选C。 15．有效成分为手性分子的药物称为手性药物。下列有关手性药物叙述正确的是 ①化学反应生成手性药物时一定是成对生成它们的手性异构体 ②存在少量手性催化剂时可只生成手性异构体中的一种 ③手性药物中两种手性异构体的医药作用几乎没有区别 ④手性异构体的医药作用可能完全不同 A．①② B．②④ C．②③ D．③ 【答案】B 【解析】①如果没有手性催化剂，则手性药物大多数是两种手性异构体同时生成的，错误； ②在手性催化剂作用下，可以主要生成一种手性异构体，正确； ③一对手性异构体化学性质几乎相同，但生物性质会截然不同，错误； ④一对手性异构体化学性质几乎相同，但生物性质会截然不同，一种有疗效，另一种可能没有疗效甚至有害，正确； ②④正确，故选B。 16．下列是不同时期的原子结构模型，按提出时间的先后顺序排列正确的是 ①玻尔原子结构模型；②“葡萄干布丁”模型；③量子力学模型；④道尔顿原子论；⑤核式模型 A．①③②⑤④ B．④②③①⑤ C．④②⑤①③ D．⑤④②①③ 【答案】C 【解析】①玻尔原子结构模型于1913年提出；②"葡萄干布丁”模型是由汤姆孙于1904年提出的；③量子力学模型于20世纪20年代中期提出；④道尔顿原子论于1803年提出；⑤核式模型由卢瑟福于1911年提出；故按提出时间的先后顺序排列正确的是④②⑤①③，故合理选项是C。 17．深入研究物质的组成、结构与其性质之间的相互关系有利于揭示物质的奥秘。 (1)下列有关物质结构与性质的说法中，正确的是___________(填标号)。 A．通常条件下很稳定的原因是氮分子中氮氮三键的键能大 B．根据石墨易传热、能导电的性质，可以推测出石墨属于金属单质 C．分子中具有碳碳双键的有机物与乙烯具有相似的化学性质 D．乙醇能与钠发生反应，故乙醇为电解质 (2)原子结构模型经历了五个主要阶段：1803年实心球模型→1904年“葡萄干面包”模型→1911年原子核式结构模型→1913年轨道模型→20世纪初量子力学的原子结构模型。对原子核式结构模型贡献最大的科学家是___________(填标号)。 A．玻尔 B．汤姆生 C．卢瑟福 D．道尔顿 (3)由元素周期律推测酸性强弱：，属于 (填“归纳范式”或“演绎范式”，下同)的应用。由金属单质与盐溶液的置换反应获得金属活动性顺序，属于 的应用。 (4)具有放射性，其α衰变方程为。半衰期是指由大量原子组成的放射性样品中，放射性元素原子核有50%发生衰变所需的时间，已知的半衰期为138天，物质的量为1mol的，经276天后，得到Pb的物质的量为 mol。 【答案】(1)AC (2)C (3) 演绎范式 归纳范式 (4)0.75 【解析】（1）A．通常条件下很稳定的原因是氮分子中氮氮三键的键能大，故A项确； B．石墨易传热、能导电，但是石墨属于非金属单质，故B错误； C．分子中具有碳碳双键的物质与乙烯具有相似的化学性质，故C正确； D．乙醇和钠反应，但乙醇是非电解质，故D错误； 答案AC。 （2）对原子核式结构模型贡献最大的科学家是卢瑟福，故答案C。 （3）由元素周期律推测酸性强弱：，是“从一般到个别”的过程，属于演绎范式的应用。由金属单质与盐溶液的置换反应获得金属活动性顺序，是“从个别到一般”的过程，属于归纳范式的应用。 （4）经过第一个半衰期生成的Pb的物质的量为1×50%mol，剩余的Po的物质的量为1×50%mol；再经过第二个半衰期生成的Pb的物质的量为1×50%×50%mol，所以经过276天所得Pb的物质的量为(1×50%＋1×50%×50%)mol=0.75mol。 ◆易错点辨析 1．化学变化中的最小微粒是什么？ 【解析】原子。 2．构成物质的粒子有哪些？ 【解析】原子、分子、离子。 3．原子是由什么构成的？ 【解析】原子是由原子核和核外电子构成的。 4．为什么钠原子容易失电子，氯原子容易得电子？ 【解析】钠原子最外层上只有一个电子，氯原子最外层上有7个电子，分别容易通过失去、得到1个电子达到相对稳定结构。 5．为什么氮的非金属性比磷强，但是氮气比磷稳定？ 【解析】氮分子含有氮氮三键，通常条件下很稳定。 6．你能列举物质结构决定物质性质的实例吗？ 【解析】元素原子结构决定元素的性质；不同微粒靠不同的作用力构成不同的晶体；同分异构体等。 7．为什么白磷比红磷活泼，氧气比氮气活泼？ 【解析】白磷分子是正四面体构型，键角小，结构不太稳定，红磷结构要比白磷复杂得多，也稳定得多，所以性质上也比白磷稳定。氧气比氮气活泼可从原子结构和分子结构两方面找原因，以分子结构因素为主。N2分子以共价三键结合，比O2的键能大得多。N2分子不易打开，性质稳定，O2分子较易打开化学键，一经打开，O原子又比N原子易得电子，所以氧气更活泼。 8．为什么分子组成都是C2H6O的乙醇和二甲醚在性质上差异很大？ 【解析】因为它们的结构不同。 9．碳的同素异形体(金刚石、石墨、C60和碳纳米管等)在性质和用途上有极大差异的原因是什么？ 【解析】碳原子与碳原子之间的连接方式不同，导致了它们形成的物质性质不同。 10．通过对元素周期表前20号元素的原子结构的研究，可归纳出原子核外电子有何排布规律？元素的化合价有何变化规律？ 【解析】原子核外电子排布要遵循能量最低原理，同一周期电子层数相同，最外层电子数从1逐渐递增到7(第1周期除外)，所以化合价从＋1价递增到＋7价(O、F除外)；同主族元素最外层电子数相同，电子层数逐渐递增，最高正化合价相同。 11．为什么含有碳碳双键、碳碳三键的物质容易发生加成反应和氧化反应？ 【解析】碳碳双键、碳碳三键中的π键比单键容易断裂。 12．如何理解相似相溶规则？ 【解析】分子极性相同的物质容易溶在一起。 13．上网查阅并交流原子结构模型的演变史。 【解析】道尔顿的实心球模型→汤姆生的“葡萄干面包”模型→卢瑟福的原子核式结构模型→玻尔轨道模型→量子力学电子云模型。 14．目前，人们能够合成自然界中不存在的物质，人们能不能制造出自然界中不存在的元素？ 【解析】能。人们可以用粒子高能加速器来人工制造化学元素，元素周期表中标“*”的元素均为人造元素。 15．目前研究化学反应机理应重点研究什么理论？ 【解析】化学反应的量子力学理论。 16．21世纪化学科学亟待解决的重大难题之一就是掌握生命运动的化学机理。你能列举一例该领域的研究方向吗？ 【解析】配体小分子与受体生物大分子相互作用的机理；小分子与蛋白质的结合，并改变蛋白质功能的机理；新陈代谢机理等。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！28 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$