专题1 第一单元 物质结构研究的内容-【金版新学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书word（苏教版）

第一单元　物质结构研究的内容 [学习目标]　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 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。 [交流研讨1]　NaCl是怎样形成的？ 提示：钠原子在化学反应中易失去最外层的1个电子，形成Na＋，钠元素表现出较强的金属性；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.从化学键认识化学反应的本质及过程 (1)化学反应的本质：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。 [交流研讨2]　(1)试简要写出乙醇氧化成乙醛的过程。 提示： ＋2H＋＋2e－，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CO双键，乙醇转化为乙醛，这个过程称为氧化(去氢)反应。 (2)试根据氮气的结构特点简要说明应怎样选择固氮研究中的反应条件？ 提示：氮分子含有氮氮三键，在通常条件下很稳定，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、催化剂的条件下，能与氢气化合生成NH3，反应的化学方程式是N2＋3H22NH3。 [交流研讨3]　(1)从分子组成上看，乙醇比乙烷多了一个氧原子，但性质差异很大。试依据两种分子的结构作分析。 提示：乙醇的结构为，乙烷的结构为，由于乙醇分子中存在，因此乙醇熔沸点明显高于乙烷，易溶于水，O原子吸引电子能力大于C原子，因此在化学变化中C—O键和O—H键易断裂，化学性质比乙烷活泼。 (2)过氧化氢具有强氧化性，其水溶液是医疗上常用的一种消毒液，是生活中常用的漂白剂。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：过氧化氢的电子式和结构式分别为 HH和。过氧化氢分子中存在两个O—H键和一个O—O键。分子中氧的化合价为－1价，容易得一个电子形成稳定的－2价氧原子，因而过氧化氢具有强氧化性。 1.正误判断 (1)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(×) (2)人们对物质的认识随着研究的发展，经常发生一些小的变化(√) (3)物质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(×) 学生用书⬇第2页 (4)原子失去电子数越多，金属性越强，得电子数越多，非金属性越强(×) 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 答案：D 解析：碘升华，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。 3.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 答案：B 解析：钠原子最外层只有1个电子易失电子，有较强的还原性，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，故钠原子和钠离子化学性质不同；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－通过静电作用形成离子化合物NaCl。 任务二　揭示物质结构与性质的关系 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该物质的某些性质。 (2)物质结构与性质关系的研究过程 1.同素异形体 (1)概念：由同一种元素形成的不同单质。 (2)性质：同素异形体的物理体质不同，化学性质相似。同素异形体性质不同的原因是组成它们结构的微粒的排列方式不同。 2.磷的常见同素异形体 不同的磷单质 结构 结构特点与性质关系 白磷 正四面体结构，键角为60°，因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、常压下就有很高的反应活性 红磷 呈链状结构，比较稳定，室温下不与氧气反应 [交流研讨1]　许多磷的化合物的结构与P4的正四面体有关，如白磷在空气中燃烧，生成的产物之一是P4O6。试从结构上对该反应进行解释。 提示：白磷的正四面体结构为，其中因P—P键弯曲而具有较大的张力，其键能较小，易断裂，每个P—P键之间插入1个O原子，所以生成物之一为P4O6。 3.碳元素的同素异形体 (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，可用于切割金属、玻璃。 (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。 学生用书⬇第3页 (4)碳纳米管结构 中空管状的富勒烯又称碳纳米管，它强度高、弹性佳，应用前景广泛。 (5)石墨 同一层上的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。 [交流研讨2]　金刚石、石墨、C60、碳纳米管均由同一种元素组成，属于同素异形体，为什么性质差别很大，原因是　　　　　　　，说明　　　　　　　。 提示：它们的结构不同　物质的结构决定物质的性质 [交流研讨3]　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？例如，乙醇能与金属钠反应放出氢气而二甲醚却不能，乙醇易溶于水而二甲醚却不溶于水。 提示：乙醇的结构式为，二甲醚的结构式为，由于组成乙醇、二甲醚的微粒的排列方式不同，造成它们的性质差异很大；在乙醇中含有—OH，所以能和Na反应放出H2，—OH能和H2O之间形成氢键，所以乙醇易溶于水。 [交流研讨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。 (1)13C与15N所含的中子数分别为　　　　　和　　　　　。 (2)13C与12C两者互为　　　　　　。 (3)15N与14N的化学性质　　　　　　(填“相似”或“不相似”)。 提示：(1)7　8　(2)同位素　(3)相似 “四同”比较 同位素 同素异形体 同系物 同分异构体 定义 质子数相 同，中子数不同的原子(核素) 由同一种元素组成的不同单质 结构相似，分子组成相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物 分子式相同，结构不同的化合物 对象 原子 单质 化合物 化合物 表示其组成的化学用语 核素符号不同 一般用该非金属元素的元素符号表示其单质，有确切分子式的用分子式来表示。例：金刚石和石墨都可以用C表示，氧气和臭氧分别用O2和O3来表示 分子式不同 分子式相同 结构 电子层结构相同 单质的组成或结构不同 相似 不同 性质 物理性质不同，化学性质几乎相同 物理性质不同，化学性质相似 物理性质不同，化学性质相似 物理性质不同，化学性质不一定相同 1.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 答案：D 2.13C-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 答案：C 解析：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。 3.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、强度好、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.作为优秀的绝缘材料 D.制成电脑芯片可大大提升计算机系统的计算能力 答案：C 解析：碳纳米管能导电，不可作为绝缘材料。 学生用书⬇第4页 1.下列有关物质结构与性质的说法中，不正确的是(　　) A.N2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，可以推测出石墨晶体中有自由移动的电子 C.熔融的氯化钠能导电是因为其中有自由移动的电子 D.研究材料结构与性质的关系，有助于新材料的研发 答案：C 解析：A选项，氮气分子中氮氮三键的键能大，因此常温下氮气很稳定，正确；B选项，石墨的导电性和导热性与金属相似，可以推测石墨晶体中有自由移动的电子，正确；C选项，熔融的氯化钠导电是因为其中有自由移动的阴、阳离子，错误；D选项正确。故选C。 2.下列说法正确的是 (　　) A.红磷转化为白磷，属于物理变化 B.石墨导电，金刚石不导电，故二者不是同素异形体 C.氧气和臭氧的分子式不同，性质相同 D.硫有S2、S4、S6等单质，它们都是硫的同素异形体 答案：D 3.科学家已成功合成了少量O4，理论计算表明可能以亚稳态存在的O4分子有两种不同的结构(如图)：一种是变形的正方形，另一种的形状像风车，三个氧原子排列在中心氧原子周围，形成平面正三角形结构。O4具有较强的氧化性。下列有关O4的说法正确的是(　　) A.O4与O3、O2互为同分异构体 B.O4比O2活泼的根本原因是O4中的化学键比O2中的易断裂 C.相同质量的O4与O3所含原子个数比为4∶3 D.O4的两种结构互为同分异构体 答案：B 解析：O4是一种新的氧分子，故与O3、O2互为同素异形体，A项错误；O2能在自然界稳定存在，化学性质较稳定，故O4中的化学键比O2中的化学键更容易断裂，B项正确；相同质量时，O4与O3中所含氧原子个数比为1∶1，C项错误；两者均为单质，不互为同分异构体，D项错误。 4.石墨炸弹的成分是特殊处理的纯碳纤维丝，每根石墨纤维丝的直径仅有几千分之一厘米。一旦爆炸，里面的石墨纤维丝四处散落，附着在输电线路上时，引起短路从而烧毁其电力设备。石墨有这种性质是由于(　　) A.有放射性 B.易燃、易爆 C.能导电 D.有剧毒 答案：C 解析：石墨炸弹破坏输电线、电厂设备的原因主要是导致供电线路短路，即石墨有导电性。 5.最近医学界通过用放射性14C来标记C60，发现C60的一种羧酸衍生物在特定条件下可通过断裂DNA 来杀死细胞，从而抑制艾滋病(AIDS)。下列有关14C的叙述中正确的是(　　) A.与12C 原子的化学性质不同 B.与14N含有的中子数相同 C.是C60 的同素异形体 D.与12C互为同位素 答案：D 解析：A选项，14C最外层电子数与12C 相等，化学性质相同，错误；B选项，14C中子数为14－6＝8个，14N中子数为14－7＝7个，错误；C选项，同素异形体是同一元素的不同单质C是原子，C60是碳元素的单质，不互为同素异形体，错误；D选项，同位素是同一元素的不同原子之间的互称，正确。故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $