内容正文:
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
学习目标
重点难点
1.初步认识物质的结构与性质之间的关系,知道物质结构的研究有助于发现具有预期性质的新物质,以及为设计与合成这些新物质提供理论基础。
2.了解从原子、分子、超分子等不同尺度认识物质结构的意义。
重点
物质结构与其性质的关系。
难点
物质结构与其性质的关系。
新知探究(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 排布的周期性是元素性质周期性变化的主要原因。
(2)NaCl的形成
钠原子在化学反应中容易失去最外层上的1个电子,形成Na+,钠元素表现出强的 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 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的研究。
(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)实例
①乙醇的氧化反应:
乙醇分子中—OH失去1个H,与—OH相连的C上失去1个H,形成新的C==O双键,乙醇转化成乙醛分子,这个过程被称为氧化(去氢)反应。
②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,如在升温、加压、使用催化剂的情况下,氮分子才能转化为氮的化合物。
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多有用的信息,设计反应的条件,解释反应生成的产物等。
[题点多维训练]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(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)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。 ( )
(3)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.关于化学科学的说法,正确的是 ( )
A.化学是在质子变化的层次上研究物质的一门基础学科
B.化学学科的特征是从宏观和微观两个角度认识物质
C.化学学科研究物质性质但不能创造出新物质
D.化学学科表征物质的方法与物理学科完全相同
3.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
4.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
新知探究(二)——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该物质的某些性质。
(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 结构,键角∠PPP是 ,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、常压下就有很高的反应活性。而红磷的链状结构比较稳定,室温下不与氧气反应。
3.不同碳单质的结构与性质
物质
结构
性质
金刚石
碳原子间
结合牢固
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
木炭
碳原子 结合
—
富勒烯
碳原子结合形状呈中空 状
其中空部分可以填入其他原子或分子
碳纳米管
中空管状
强度高、弹性佳
石墨
同一层上的碳原子之间形成 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
[微点拨]
①由同一种元素形成的不同单质互称同素异形体。
②同素异形体的物理性质不同,化学性质相似。同素异形体性质不同的原因是组成它们的结构的微粒排列方式不同。
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。二甲醚不溶于水。
(2)因为白磷分子中的P—P键弯曲,具有较大的张力,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。
[微点拨]
①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。如乙醇和二甲醚。
②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。
[题点多维训练]
1.由同一种元素所构成的不同单质互称为同素异形体,下列物质不属于某元素的同素异形体的是 ( )
A.钢和铁 B.金刚石和石墨
C.红磷和白磷 D.氧气和臭氧
2.科学家用某有机分子和球形笼状分子C60制成了“纳米车”(如图所示),每辆“纳米车”是由一个有机分子和4个C60分子构成,直径约6到9纳米。“纳米车”可以用来运输单个的有机分子。下列说法正确的是 ( )
A.人们用肉眼可以清晰看到“纳米车”的运动
B.C60是一种新型的化合物
C.C60与石墨不是同素异形体
D.用激光笔照射该物质分散在蒸馏水中形成的分散系,光线通过时出现明亮的光路
3.(2025·徐州期中)碳纳米管的结构如图: “石墨的片层就像做蛋卷一样卷成了碳纳米管”。请推断下列说法不正确的是 ( )
A.碳纳米管具有较强的吸附能力
B.碳纳米管具有高的沸点
C.碳纳米管不能导电
D.碳纳米管在受热条件下能与浓HNO3反应
4.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: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
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学习讲义答案
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
新知探究(一)
1.(1)最外层电子 (2)金属 静电作用力
[题点多维训练]
1.(1)× (2)× (3)×
2.选B 化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科。
3.选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。
4.选D 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,故选D。
新知探究(二)
2.正四面体 60° 3.不规则 足球 六边形
[题点多维训练]
1.选A 钢属于合金,是混合物,和铁不能属于同素异形体。
2.选D 因纳米车直径约6到9纳米,不能直接用肉眼清晰地看到“纳米车”的运动,A错误;C60是由一种元素组成的纯净物,属于单质,不属于化合物,B错误;C60与石墨是同素异形体,C错误。
3.选C 表面积越大,吸附能力越强,碳纳米管呈空心管状,表面原子占比例特别大,故吸附能力强;碳纳米管与石墨在沸点、导电性方面相似;碳的各种同素异形体有相同的化学反应,能被热的浓HNO3氧化成CO2。
4.选B 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O2中的化学键不如O4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。
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