专题1 第一单元 物质结构研究的内容-【优化探究】2025-2026学年新教材高中化学选择性必修2同步导学案配套PPT课件（苏教版）

优化探究 专题1　揭示物质结构的奥秘 第一单元　物质结构研究的内容 [课程标准要求]　1.能结合已有知识描述常见物质的微观结构,分析物质结构与其性质之间的关系。2.能从物质的微观结构出发解释或预测物质的宏观性质。3.认识物质结构研究对化学科学发展的重要意义。 任务一　认识物质的特征结构 任务二　揭示物质结构与性质的关系 课时作业　巩固提升 任务一　认识物质的特征结构 1.从原子结构认识化学反应 以氯化钠的形成过程为例:钠原子和氯原子最外层电子数分别为1和7,均不稳定。氯原子和钠原子通过得失电子后最外层达到　　　　稳定结构,分别形成Cl-和Na+,两种带相反电荷的离子通过静电作用力结合在一起,形成新物质氯化钠。  8电子 2.从化学键认识化学反应 (1)在反应 +2H++2e-中,乙醇分子中—OH　　　　　,与—OH相连的C上也　　　　　,形成新的　　　　　　键,乙醇转化成乙醛分子,此过程被称为　　　　　　　　　　。  (2)氮分子含有氮氮三键,通常条件下很稳定,难以参加化学反应。所以固氮时需要改变反应条件,氮气在高温、高压、催化剂的情况下,能与氢气化合生成NH3。 失去1个H　 失去1个H C== O双 氧化(去氢)反应 1.假设你是一位化学科研工作者,在研究物质的特征结构时需要思考哪些问题? 提示:同一元素或不同种元素的原子之间为什么能彼此结合?为什么物质中直接相邻原子之间的化学键类型不同?为什么原子、分子或离子可以构成不同的晶体?晶体中的微粒间是通过怎样的相互作用结合的?为什么分子具有一定的空间构型?为什么有机化合物有同分异构体现象?为什么有些元素能形成几种同素异形体?等等。 2.为什么O2比N2活泼? 提示: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分子的键能大得多。N2分子化学键不易断裂,性质稳定,O2分子化学键较易断裂,一旦断裂,O原子又比N原子易得电子,所以氧气比氮气更活泼。 3.写出过氧化氢的电子式和结构式,指出其分子中存在的化学键,试从氧元素化合价的角度解释过氧化氢具有强氧化性的原因。 提示: ,H—O—O—H。过氧化氢分子中存在两个O—H键和一个O—O键。分子中氧元素的化合价为-1价,容易得到一个电子形成稳定的-2价氧离子,因而过氧化氢具有强氧化性。 1.如图形象地表示了氯化钠的形成过程。下列相关叙述不正确的是 (　　)   A.钠原子易失去一个电子,氯原子易得到一个电子 B.钠离子与钠原子有相似的化学性质 C.钠原子与氯原子作用生成NaCl后,其稳定性增强 D.氯化钠是离子化合物 B 钠原子最外层只有1个电子,当它失去1个电子后形成的Na+具有最外层8个电子的稳定结构,氯原子最外层有7个电子,当它得到1个电子后形成的Cl-具有最外层8个电子的稳定结构,Na+和Cl-通过静电作用力形成离子化合物NaCl。 2.从化学键的角度看化学变化的实质是“旧化学键的断裂,新化学键的形成”。下列变化中既有旧化学键断裂,又有新化学键形成的是(　　) A.碘升华 B.酒精溶于水 C.氢氧化钠晶体受热熔化 D.一定条件下O3转化为O2 D 碘升华与酒精溶于水均属于物理变化,没有化学键断裂和形成,故不选A、B;氢氧化钠晶体受热熔化,属于物理变化,氢氧化钠电离为自由移动的钠离子和氢氧根离子,有离子键断裂,没有化学键形成,故不选C;O3转化成O2是化学变化,既有旧化学键断裂,又有新化学键形成,故选D。 任务二　揭示物质结构与性质的关系 1.物质的结构决定物质的性质,物质的性质反映物质的结构。 2.同素异形体 (1)概念:　　　　　　　　　　　　　　。  (2)性质:同素异形体的物理性质　　　,化学性质　　　。同素异形体性质不同的原因是组成它们的结构的微粒排列方式不同。  由同一种元素形成的不同单质 不同　 相似 3.磷的两种同素异形体——白磷和红磷 白磷晶体是由　　　　　　组成的分子晶体,分子呈　　　　　　　　,键角∠PPP是　　　　,因其中的　　　　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。而红磷呈　　　　结构,比较稳定,室温下不与氧气反应。  白磷分子(P4) 正四面体结构　 60°　 P—P　 链状 4.碳的五种同素异形体 (1)金刚石 碳原子间结合牢固。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质,可用于　　　　　　　　。  切割玻璃、金属 (2)木炭   碳原子不规则结合,又称　　　　　。 无定型碳 (3)富勒烯结构       碳原子结合形状呈中空足球状,其中空部分可以填入其他原子或分子。 (4)碳纳米管结构   中空管状的富勒烯又称碳纳米管,它　　　　、　　　　,应用前景广泛。  强度高 弹性佳 (5)石墨   同一层上的碳原子之间形成　　　　　　　结构并层层重叠,层与层之间引力微弱,可以滑动,常用作　　　　。  六边形网状　 润滑剂 1.医学界通过放射性14C标记C60,发现一种C60的羧酸衍生物在特定条件下,通过断裂DNA而杀死细胞,从而抑制艾滋病。下列有关14C的叙述正确的是(　　) A.与12C的化学性质不相同 B.与12C的中子数相同 C.是C60的同素异形体 D.与12C互为同位素 D 把质子数相同、质量数(或中子数)不同的核素互称为同位素。 2.碳纳米管是一种纳米尺度的、具有完整分子结构的新型材料,它是由一层碳原子卷曲而成的无缝、中空的管体,具有质轻、可弯曲、强度高、弹性强的特点。下列关于碳纳米管的可能用途不正确的是(　　) A.用它可做成攀登月球的“太空天梯” B.能解决室温下低气压、高容量储存氢气的难题 C.作为优良的绝缘材料 D.制成电脑芯片,可大大提升计算机系统的计算能力 C 碳纳米管由碳原子构成,能导电,不可作为绝缘材料。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [对点训练] 题组一　物质的特征结构 1.下列说法正确的是(　　) A.原子是不可再分的 B.原子中肯定含有中子 C.原子由原子核和核外电子构成,原子核又可以分为质子和中子,然后不能再分 D.随着科学的发展,人们发现原子组成中还存在更小的微粒,如夸克 9 10 D 11 12 13 14 15 2.原子的种类决定于原子的(　　) A.相对原子质量大小 B.核内质子数和中子数 C.最外层电子数 D.核电荷数 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 14 15 3.下列说法正确的是(　　) A.只含有一种元素的物质一定是纯净物 B.石墨转变为金刚石的变化为化学变化 C.H2、D2和HD(D为H)互为同素异形体 D.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 14 15 只含有一种元素的物质可能是由不同同素异形体构成的混合物,A错误;H2、D2和HD都是氢气,不是氢元素的同素异形体,C错误;相对分子质量相同的不同物质所含元素不一定相同,如CO和N2,不一定是同分异构体,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 4.13C-NMR(核磁共振)、15N-NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构,Kurt Wuthrich等人为此获得了2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是(　　) A.13C与15N有相同的中子数 B.13C与C60互为同素异形体 C.15N与14N互为同位素 D.15N的核外电子数与中子数相同 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 15 根据质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)可得,13C、15N的中子数分别为7、8;15N的核外电子数与中子数分别为7、8。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 5.下列表达方式正确的是(　　) A.用电子式表示HCl的形成过程:   B.质子数为17、中子数为20的氯原子Cl C.HClO的结构式:H—O—Cl D.NH4Cl的电子式:[H︰︰H]+Cl- 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 15 HCl为共价化合物,用电子式表示其形成过程: H·+·︰――→H︰︰,故A错误;质子数为17、中子数为20的氯原子,其质量数为37,可表示为Cl,故B错误;HClO中O原子分别与H原子和Cl原子形成共价键,故其结构式为H—O—Cl,故C正确;NH4Cl是由N和Cl-构成的离子化合物,其电子式为[H︰︰H]+[︰︰]-,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 题组二　物质结构与性质的关系 6.碳纳米管、石墨烯、富勒烯等新型碳材料具有广阔的应用前景。下列说法正确的是(　　) A.碳纳米管属于胶体 B.石墨烯属于有机化合物 C.富勒烯与金刚石互为 同素异形体 D.均具有相同的熔点 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 15 碳纳米管是一种纳米材料,与胶粒直径吻合,但其是纯净物,需要分散到分散剂中才能形成胶体,胶体是混合物,故A错误;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B错误;富勒烯与金刚石同属于碳的单质,互为同素异体形,故C正确;不同的新型碳材料因结构不同应具有不同的熔点,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 7.科学家发现由磷原子构成的黑磷(黑磷的磷原子二维结构如图)是比石墨烯更好的新型二维半导体材料。下列说法正确的是(　　) A.黑磷属于化合物 B.黑磷导电属于化学变化 C.黑磷高温下在空气中可以稳定存在 D.黑磷与白磷互为同素异形体 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 15 8.核磁共振(NMR)技术已广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域。已知质子数或中子数为奇数的原子核才有NMR现象,而质子数和中子数均为偶数的原子不产生核磁共振,下列原子组一定能产生NMR现象的是(　　) A.18O、31P、119Sn　　　　　　 B.27Al、19F、12C C.12C、32S、19F D.1H、13C、35Cl 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 15 A项,18O的质子数为8、中子数为10,不符合题意;B项,12C的质子数和中子数均为6,不符合题意;C项,12C的质子数和中子数均为6,32S的质子数和中子数均为16,不符合题意;D项,1H质子数为1,13C中子数为7,35Cl质子数为17,符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 9.已知下列数据: 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 15   碳原子核间 距离/10-10 m 断裂碳碳键所需 能量/(kJ·mol-1) H3C—CH3 1.54 348 H2C=CH2 1.33 615 HC≡CH 1.20 812 下列事实可用上述数据解释的是(　　) A.乙烯的熔、沸点比乙烷的低 B.乙炔在水中的溶解度比乙烯的大 C.乙炔燃烧时有浓烟产生 D.乙烯、乙炔都易发生加成反应 熔、沸点的高低取决于分子间作用力的大小,与键能、键长无关,故A错误;键长和键能与物质的溶解度无关,故B错误;是否产生浓烟与含碳量有关,与键长、键能无关,故C错误;乙烯和乙炔中的双键和三键并不是碳碳单键的加和,平均键能比碳碳单键的小,所以乙烯和乙炔易发生加成反应,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 10.下列说法正确的是(　　) A.H2O的沸点较高是因为水分子间存在较强的化学键 B.HCl气体溶于水后,共价键被破坏,形成了H+和Cl- C.H2S分子中所有原子最外电子层都具有8电子的稳定结构 D.NaOH和MgCl2所含化学键类型完全相同 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 14 15 水的沸点较高是因为水分子间存在氢键,氢键是分子间作用力,不属于化学键,A错误;氯化氢气体溶于水后,H—Cl键断裂,形成H+和Cl-,B正确;H2S分子中H的最外电子层上有2个电子,不具有8电子稳定结构,C错误;NaOH含有离子键和共价键,MgCl2只含离子键,两者化学键类型不完全相同,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 [综合强化] 11.科学家根据自然界存在的N2制取N3,其后又陆续制取出N5、含的化合物及N60,极不稳定,需保存在-80 ℃的干冰中;由于其极强的爆炸性,又称为“盐粒炸弹”;N60与C60结构相似,并在受热或机械撞击后,其中积蓄的巨大能量会在瞬间释放出来。分析上述材料,下列说法不正确的是(　　) A.常温下会剧烈爆炸,体积急剧膨胀,放出大量的热 B.N60的发现开辟了能源世界的新天地,将来可能成为很好的火箭燃料 C.N2、N3、N5、、N60互为同素异形体 D.含的化合物中既有离子键又有共价键 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 C 15 N2、N3、N5、N60互为同素异形体,不是单质,故C错误;中氮原子之间以共价键结合,与其他阴离子之间以离子键结合,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 12.NH3是一种重要的化工原料,在半导体光催化的作用下,N2分子被光催化材料捕获进而实现N2―→NH3的转化(过程如图)。下列说法错误的是(　　) A.N2在光催化材料表面断开了N≡N键 B.该反应中,N2被还原 C.该反应过程中有旧化学键断裂和 新化学键形成 D.该反应的类型是化合反应 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 D 15 该反应中,N2转变为氨气,氮元素化合价从0价降低到-3价,被还原,B正确;该反应过程中N2、水参加反应,生成氨气、氧气,有旧化学键断裂和新化学键形成,C正确;由图知,反应中有氨气、氧气生成,则该反应的类型不可能是化合反应,D不正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 13.下列有关物质性质、结构的表述均正确,且存在因果关系的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 B 15 选项 表述Ⅰ 表述Ⅱ A NaCl的水溶液能导电 NaCl溶于水后在电流的作用下产生自由移动的Na+、Cl- B 通常条件下,CH4分子比PbH4分子稳定性高 Pb与C位于同一主族,Pb的非金属性弱于C,CH4比PbH4稳定 C 在形成化合物时,同一主族元素的化合价相同 同一主族元素原子的最外层电子数相同 D P4O10、C6H12O6 溶于水后均不导电 P4O10、C6H12O6均属于共价化合物 A选项,NaCl的水溶液能导电,是其溶于水后电离出自由移动的离子,而不是在电流的作用下电离,表述Ⅱ错误;B选项,元素的非金属性越强,其气态氢化物越稳定,正确;C选项,元素形成化合物不一定都是最高价或最低价,同一种元素在不同条件下可以形成不同价态的化合物,表述Ⅰ错误;D选项,因P4O10溶于水时和水发生反应生成H3PO4,溶液导电,表述Ⅰ错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 14.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。N—N键键能为167 kJ·mol-1, N==N键键能为418 kJ·mol-1,N≡N键键能为942 kJ·mol-1。 试回答: (1)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。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 13 230 15 (1)1 mol N60分子含有90 mol N—N键,它分解生成30 mol N≡N键。 1 mol N60分子中化学键断裂吸收的能量为90 mol×167 kJ·mol-1= 15 030 kJ,30 mol N2分子中化学键的形成放出的能量为30 mol× 942 kJ·mol-1=28 260 kJ。成键放出的总能量比断键吸收的总能量多 13 230 kJ,化学反应是放热反应。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 (2)根据(1)的计算结论推断,下列N60的用途正确的是　　　　(填字母)。  A.可用作高能炸药 B.可用作高能燃料 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 AB 15 (2)由于N60的分解放出大量的热,因此N60可用作高能炸药和高能燃料。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 15.科学家正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的,“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量,但电荷符号相反。 (1)若有α粒子(即氦离子)的反粒子,称为反α粒子,则该粒子的质量数为　　　　,电荷数为　　　　,反α粒子的符号可表示为　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 4　 -2　 He2- (2)反氢原子的成功制备是人类探索反物质的一大进步。试推测反氢原子的构造是　　　　(填字母)。  A.由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成 B.由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成 C.由一个不带电荷的中子与一个带负电荷的电子构成 D.由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 B 根据氢原子是由一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成的,反氢原子的结构中粒子所带的电荷正好相反。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 $$