专题1 第3单元 物质结构研究的意义-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2配套课件PPT（苏教版）

第三单元　物质结构研究 的意义 学习目标 重点难点 1.了解人类探索物质结构的过程，认同“物质结构的探索是无止境的”观点。 2.认识研究物质结构有助于了解材料的结构与性能的关系，对优化物质结构、改善材料性能具有重要意义。 3.了解生命科学中许多重大问题的解决均需要物质结构理论与分析测试技术的支持。 重 点 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。 难 点 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。 新知探究(一)——促进了化学科学 的发展 新知探究(二)——物质结构的探索 无止境 课时跟踪检测 目录 新知探究(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 ①1811年，意大利科学家阿伏加德罗提出了分子的概念，认为气体分子可以由几个原子组成。 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______直接决定分子的性质。 结构 (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立体结构、有机化合物分子中价键的饱和性等相继被发现，为有机立体化学的发展奠定了基础。 四价 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，能够为设计与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。 题点多维训练 1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)人们能用粒子高能加速器来人工制造化学元素( ) (2)现在有机合成从以前的单凭经验摸索已全部发展到“按图索骥”( ) (3)合成或从自然界分离出更多的新物质，能更好地满足人类的生活和社会可持续发展的需要( ) (4)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( ) √ × √ √ 2.历史事实表明没有新材料的出现，就没有科技与生产发展的突破。信息高速公路的建立在于寻找新的信息材料。下列材料可作为信息材料的是 (　　) A.铜线 B.化学纤维 C.橡胶 D.光导纤维 解析:铜线具有良好的导电性，无导光性，不能作为信息材料，故A错误;化学纤维指用天然的或合成的聚合物为原料，经化学方法制成的纤维，常用作纺织材料、服装等，不可作为信息材料，故B错误;橡胶属于高分子化合物，无导光性，故C错误。 √ 3.1996年2月，德国达姆施塔特重离子研究所合成出当时最重的人造元素，它是由Zn撞入一个Pb的原子核，并立即释放一个中子而产生的一种新元素的原子。该元素的原子序数是(　　) A.111 B.112 C.113 D.114 √ 解析:Zn撞入一个Pb的原子核，并立即释放一个中子，形成新元素的原子，质子数为30+82=112。 4.(2025·福州一中阶段练习)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。下列有关该过程的说法不正确的是 (　　) A.一定发生了氧化还原反应 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: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。 √ 5.化学科学史上每一次重大的发现都极大地推进了科学的发展，对于人类文明的进步发挥了巨大的推动作用，如合成氨技术，制造出能促进粮食增产的氮肥，使成千上万的人免除饥饿的威胁。下列对化学史的描述不正确的是 (　　) A.侯德榜联合制碱法中制得的碱是烧碱 B.道尔顿提出了原子论 C.阿伏加德罗提出了分子学说 D.拉瓦锡提出了燃烧的氧化学说 解析:侯德榜联合制碱法利用反应:NaCl+NH3+H2O+CO2==NaHCO3↓+ NH4Cl，先过滤出NaHCO3，将其煅烧得到Na2CO3，因此制得的碱为Na2CO3，名为纯碱，A错误;英国科学家道尔顿提出了原子论，他认为物质是由原子直接构成的，原子是一个实心球体，不可再分割，创立了近现代原子论，B正确;阿伏加德罗在化学上的主要贡献是提出了分子的概念，并创立了分子学说，C正确;法国化学家拉瓦锡建立了燃烧现象的氧化学说，使近代化学取得了革命性的发展，D正确。 新知探究(二)——物质结构的探索 无止境 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的机理，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，为充分利用自然界丰富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具有重大意义 (1)寻找新物质的绿色合成方法。 (2)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。 题点多维训练 1.要达到绿色化学的理想境界，化学家们需要回答一系列问题:指定分子之间能否反应生成预期分子?需要什么催化剂?反应速率预期多大?如何控制反应?如何探索化学反应的途径等?最有希望解决这些问题的途径是 (　　) A.发展量子力学理论 B.改进实验方法 C.完善元素周期律理论 D.研究质量守恒定律和能量守恒定律 解析:量子力学是化学的根本理论。化学越发展，越要从物质结构的深层次去理解和掌握化学反应规律。 √ 2.下列成果是因为创造新物质而获得诺贝尔化学奖的是 (　　) A.荧光成像显微技术 B.分子马达 C.生物分子冷冻电镜 D.核磁共振 √ 解析:荧光成像显微技术是技术的突破，无新物质制造出来，A错误;分子马达又名分子发动机，是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白质，有新物质制造出来，B正确;冷冻电镜是用于扫描电镜的超低温冷冻制样及传输技术，是技术的突破，无新物质制造出来，C错误;核磁共振是用于有机物中H原子种类和个数比的测定的技术，无新物质制造出来，D错误。 3.通过对物质结构与性质的研究，能够解决许多问题。在生命科学领域，下列不能通过研究结构与性质的关系加以解决的问题是 (　　) A.酶的催化机理 B.手性生物分子与手性药物的作用机制 C.指甲的长短与手指的灵活性的关系 D.抗癌药物的设计与筛选 解析:A、B、D项都是通过研究物质的分子结构和性质的关系来解决问题的。 √ 4.有效成分为手性分子的药物为手性药物。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主要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.①④ C.②③ D.②④ 解析:如果没有手性催化剂，则生成的手性药物大多数是两种手性异构体，但在手性催化剂作用下，可以主要生成一种异构体;一对异构体化学性质几乎相同，但生理性质会截然不同，一种异构体有治病疗效，另一种可能没有疗效甚至有害。 √ 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 √ 一、选择题 1.玻尔在人类对原子结构的认识的历程上是非常重要的。下列关于人类对原子结构的认识错误的是(　　) A.伦琴发现X射线，将人类对原子结构的认识引入了新的历程 B.道尔顿认为“不同元素化合时，这些元素的原子按简单整数比结合成化合物” C.汤姆生通过α粒子散射实验总结出原子结构行星模型 D.法国物理学家贝克勒尔发现了铀的放射性 12 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 解析:1895年，伦琴发现X射线，将人类对原子结构的认识引入了新的历程，故A正确;1803年道尔顿提出原子论，其要点之一:不同元素化合时，原子以简单整数比结合，故B正确;卢瑟福进行α粒子散射实验后，认为原子是“行星模型”，故C错误;1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了铀的放射性，故D正确。 12 14 15 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 2.为了进一步提高合成氨的生产效益，科研中最有开发价值的是 (　　) A.寻求H2的新来源 B.研制耐高温高压的新材料合成塔 C.研制低温下活性较大的催化剂 D.研制高温下活性较大的催化剂 解析:合成氨工业目前主要采取高温、高压、催化剂的生产条件。如果能找到低温下活性高的催化剂，可以大大降低氨的合成成本，提高生产效益。 12 14 15 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 3.据报道我国科学家研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述不正确的是 (　　) A.它耐高温、抗氧化 B.它比钢铁轻、硬，但质地较脆 C.它没有固定熔点 D.它是一种新型无机非金属材料 解析:由该材料主要成分的性质可知其应具有耐高温、抗氧化的性能，A项正确;由题意知，该材料具有良好的韧性，B项错误;该材料是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成，属于混合物，没有固定的熔、沸点，C项正确;该材料由无机物复合而成，为新型无机非金属材料，D项正确。 12 14 15 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 4.随着科学的发展，学科间的交叉和融合越来越多，学科之间的界限越来越不明显，“边缘科学”即代表了一个新名词，说明了学科间的相互联系。但目前的科学研究，学科间的分工依然存在，各自的研究领域仍有所不同。下列变化不属于化学研究范畴的是 (　　) A.疫苗的研制 B.雾霾原因的探究 C.原子弹爆炸实验 D.冶炼特种钢 解析:A.疫苗的研制，是物质的制备，属于化学研究范畴;B.雾霾原因的探究是物质组成和性质的研究，属于化学研究范畴;C.化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的自然科学，原子弹的爆炸属于原子核的变化，原子种类发生了变化，属于核物理研究范畴;D.钢铁厂冶炼特种钢属于物质的制备，属于化学研究范畴。 12 14 15 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 5.下列不属于化学科学未来探索空间的是 (　　) A.阿伏加德罗定律 B.超耐久性的超长碳纳米管 C.人工光合作用 D.常温常压合成氨 解析:人工光合作用属于生物学研究的范畴。 12 14 15 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 6.20世纪80年代，人们发现并证实了碳存在另一类单质，它们是由一系列偶数个碳原子构成的分子，其中C60(足球烯)最具有代表性。如图所示为n个C60连接而成的物质X。下列有关说法错误的是 (　　) A.X难溶于水 B.X是一种新型化合物 C.X与石墨互为同素异形体 D.X的摩尔质量为720n g·mol-1 12 14 15 解析:X为一种碳单质，根据石墨、金刚石等碳单质的水溶性可以推测X难溶于水，A正确;X中只含有C一种元素，是一种单质，B错误;X和石墨均为由碳元素形成的不同单质，二者互为同素异形体，C正确;X的摩尔质量为720n g·mol-1，D正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 7.泛素被称为“死亡之吻”，是一种由76个氨基酸组成的多肽，无用的蛋白质会被这种物质粘贴，被运送到细胞内的“垃圾处理厂”，在酶的作用下被切成含7~9个氨基酸的短肽。下列有关泛素的说法中错误的是 (　　) A.泛素作用下的蛋白质“死亡”属于缩聚反应 B.泛素既能与酸反应也能与碱反应 C.泛素结构中含有 结构 D.蛋白质遇重金属盐能发生变性 解析:泛素作用下的蛋白质“死亡”属于水解反应，A项错。 12 14 15 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 8.门捷列夫在描述元素周期表时，许多元素尚未发现，但他为第4周期的三种元素留下了空位，并对它们的一些性质做了预测，X是其中的一种“类硅”元素，后来被德国化学家文克勒发现，并证实门捷列夫当时的预测相当准确。根据元素周期律，下列有关X性质的描述错误的是 (　　) A.X单质不易与水反应 B.XO2可被碳或氢气还原为X C.XCl4的沸点比SiCl4的高 D.XH4的稳定性比SiH4的高 12 14 15 解析:“类硅”元素和硅元素同为ⅣA族元素，根据元素周期律，同主族元素随着原子序数的递增，非金属性逐渐减弱，气态氢化物的稳定性逐渐减弱，D选项错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 9.化学与材料科学息息相关，从一定意义上讲，材料是科学技术的先导，没有新材料的发展，就不可能使新的科学技术成为生产力。下列有关材料的说法不正确的是 (　　) A.材料是为人类社会所需要并能用于制造有用器物的物质 B.人类使用和制造材料有悠久的历史，制造出的第一种材料是陶 C.由于空气的剧烈摩擦，飞机尖端的温度较高，故航天飞机的保护层可以采用镁铝合金 D.高分子分离膜是具有传统高分子材料的机械性能，又具有特殊分离功能的功能高分子材料制成的薄膜 12 14 15 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析:当航天飞机返回地球大气层时，由于空气的剧烈摩擦，飞机尖端的温度可达1 000 ℃以上，镁铝合金是热的传导体，会造成飞机烧毁，一般采用耐高温的绝热材料，如碳纤维等。 12 14 15 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 √ 10.据报道，某公司研究出无辐射冷却技术(用水和冰组成的两相液体代替传统的氟利昂或氨)而荣获环境大奖。下列关于“新制冷剂”的叙述不正确的是 (　　) A.该制冷剂对环境不产生任何污染 B.该制冷剂的作用原理与氨基本相同 C.该制冷剂在水的凝固点附近的温度下发挥作用 D.该制冷剂是属于悬浊液的一种分散系 解析:水和冰组成的两相液体制冷剂，不属于悬浊液分散系，因为分散系是混合物，而该制冷剂是纯净物。 12 14 15 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 11.(2025·苏北四市联考)两位科学家因发现细胞膜水通道以及对离子通道结构和机理研究做出的开放性贡献而获得诺贝尔化学奖，他们之所以获得诺贝尔化学奖而不是生理学或医学奖是因为 (　　) A.他们的研究和化学物质水有关 B.他们的研究有利于研制针对一些神经系统疾病和心血管疾病的药物 C.他们的研究深入到分子、原子的层次 D.他们的研究深入到细胞的层次 √ 12 14 15 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析:细胞膜水通道的发现以及对离子通道结构和机理的研究对化学、生理学、医学等科学领域都有着重大意义，由于此项研究深入到了分子、原子的层次，所以做出开创性贡献的两位科学家得到了诺贝尔化学奖的殊荣。 12 14 15 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12.(2025·衡水中学期中)下列有关说法正确的是 (　　) A.“月壤”中的He与地球上氦气中的He是同素异形体 B.组成“月壤”的矿物粉末主要是由无机物和多种有机物组成的复杂混合物 C.“月壤”的“太空风化”与地球上在大气、水和生物共同作用下的“地表风化”原理相同 D.居里夫人用He原子核轰击Al原子核，得到核素YAlHe→Yn，则Y为磷元素 14 15 解析:“月壤”中的He与地球上氦气中的He是同位素，A项错误;“月壤”的矿物粉末主要是由无机物组成的，属于混合物，B项错误;根据AlHe→Yn可以推测出，Y为Y，质子数为15，则Y为P元素，D项正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 13.硼烯具有优异的电学、力学、热学等性能，将成为继石墨烯之后又一种“神奇纳米材料”。科学家已成功合成多种结构的硼烯，如图为“皱褶”式硼烯的结构。下列说法错误的是 (　　) A.“皱褶”式硼烯中每个硼原子周围有3对共用电子 B.“皱褶”式硼烯中硼原子达到8电子稳定结构 C.硼烯有望代替石墨烯作为电极材料 D.氧化硼的水化物是一种弱酸，与过量OH-反应可生成B 12 14 15 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析:由题图知“皱褶”式硼烯中每个硼原子周围有3对共用电子，A项正确;“皱褶”式硼烯中硼原子未达到8电子稳定结构，B项错误;由题干信息知硼烯具有优异的电学、力学、热学等性能，故硼烯有望代替石墨烯作为电极材料，C项正确;氧化硼的水化物是一种弱酸，与过量OH-反应可生成B，D项正确。 12 14 15 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 二、非选择题 14.(6分)麻醉剂的发现和使用，是人类医疗史上了不起的一项成就，它可使患者在接受治疗时感觉不到疼痛。 (1)笑气(N2O)是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一，它可由NH4NO3在微热条件下分解产生，产物除N2O外还有一种物质，此反应的化学方程式为 _________________________。 (2)有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)，又知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，则其空间结构呈________。  12 14 15 直线形 解析:(1)结合题给条件和氧化还原反应配平方法即可完成化学方程式的书写。(2)N2O和CO2结构相似，都是直线形分子。 NH4NO3 N2O↑+2H2O 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 15.(10分)绿色化学是“预防污染”的根本手段，它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大限度地节约能源，在化工生产各个环节都实现净化和无污染的反应途径。试回答下列问题: (1)在我国中西部大开发中，某省为筹建一大型化工基地征集到下列方案，其中你认为可行的是_______(填字母)。  A.建在中西部干旱山区可以脱贫致富 B.应建在水资源丰富和交通方便远离城市的郊区 C.企业有权自主选择厂址 D.不宜建在人口稠密的居民区 12 14 15 BD 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 (2)对聚丙烯酸废弃物(白色污染物中的一种)的降解，国际上采用了热聚门冬氨酸或其盐(TPA)，它有效、廉价且自身可被生物降解。废弃物自身被生物降解的意义是_______________________________。  (3)某公司科研人员研制出对环境安全的舰舶防垢剂——“海洋9号”，其结构简式如图所示。 ①“海洋9号”的化学式为_______________。  ②能在一定条件下与H2发生加成反应的碳原子是__________(用2、3、4、5等数字填写)。  12 14 15 防止废弃物对土壤和水造成污染 C11H17ONSCl2 3、4、5 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 (4)某同学在学习烷烃后，得知烷烃可以和卤素单质在一定条件下发生取代反应，于是他得出丁烷一定条件下可以和氯气发生取代反应的结论，该种物质结构研究的范式属于______范式。  12 14 15 演绎 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $