2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 專題5 物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無止境學(xué)案(含解析)蘇教版選修3.doc
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物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無止境 [課標(biāo)要求] 1.了解人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的價(jià)值,認(rèn)同“物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索是無止境的”觀點(diǎn)。 2.認(rèn)識(shí)在分子等層次研究物質(zhì)的意義。 1.物質(zhì)結(jié)構(gòu)是決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素。 2.物質(zhì)性質(zhì)包括物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)、生物活性和生理活性等。 3.物質(zhì)結(jié)構(gòu)包括構(gòu)成物質(zhì)的微粒之間的相互作用、分子的構(gòu)型等。 4.探尋人類和生物的生命運(yùn)動(dòng)的化學(xué)機(jī)理,是21世紀(jì)化學(xué)科學(xué)亟待解決的重大課題之一。 物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索 1.物質(zhì)結(jié)構(gòu)探索的方向 量子力學(xué)的建立和分析測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步,使人們對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性能及物質(zhì)的變化規(guī)律有了一定的認(rèn)識(shí),進(jìn)一步要解決的問題是: (1)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)還有許多奧秘等待著人們?nèi)ソ沂尽? (2)環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展,需要我們對(duì)微觀領(lǐng)域作更深入的研究。 2.研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系 物質(zhì)結(jié)構(gòu)是決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素。研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系對(duì)解決分子設(shè)計(jì)、合成新型材料等都具有十分重要的意義。 3.研究化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論 為了更好地利用化學(xué)反應(yīng),化學(xué)家們需要建立精確有效而又普遍適用的化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論。 4.研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理 探尋人類和生物生命運(yùn)動(dòng)的化學(xué)機(jī)理是21世紀(jì)化學(xué)科學(xué)亟待解決的重大課題。 1.“綠色化學(xué)”是當(dāng)今社會(huì)提出的一個(gè)新概念。在“綠色化學(xué)工藝”中,理想狀態(tài)是反應(yīng)原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物,即原子利用率為100%。用甲烷合成乙酸乙酯,欲使原子利用率達(dá)到最高,還需要消耗的其他反應(yīng)物有( ) A.CO B.CO2和H2O C.H2O和O2 D.CH3OH和O2 解析:選A 乙酸乙酯的化學(xué)式為C4H8O2,用C4H8O2減去2分子CH4得C2O2,即2分子CO。 2.下列說法正確的是( ) A.蛋白質(zhì)、纖維素、蔗糖、PVC、淀粉都是高分子化合物 B.氫鍵在形成蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)和DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中起關(guān)鍵作用 C.使用太陽能熱水器、沼氣的利用、玉米制乙醇都涉及生物質(zhì)能的利用 D.石油、煤、天然氣、可燃冰、植物油都屬于化石燃料 解析:選B A項(xiàng),蔗糖分子式為C12H22O11,M=342,不屬于高分子化合物;B項(xiàng)正確;C項(xiàng),太陽能熱水器利用的是太陽能,未涉及生物質(zhì)能的利用;D項(xiàng),植物油不屬于化石燃料。 3.下列說法不正確的是( ) A.化學(xué)反應(yīng)有新物質(zhì)生成,并遵循質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律 B.原子吸收光譜儀可用于測(cè)定物質(zhì)中的金屬元素,紅外光譜儀可用于測(cè)定化合物的官能團(tuán) C.分子間作用力比化學(xué)鍵弱得多,但它對(duì)物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)有較大的影響,而對(duì)溶解度無影響 D.酶催化反應(yīng)具有高效、專一、條件溫和等特點(diǎn),化學(xué)模擬生物酶對(duì)綠色化學(xué)、環(huán)境保護(hù)及節(jié)能減排具有重要意義 解析:選C 化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成,化學(xué)變化過程中遵循質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律,A正確;原子吸收光譜儀可以測(cè)定物質(zhì)所含的金屬元素,紅外光譜儀可以測(cè)定化合物所含的官能團(tuán),B正確;分子間作用力對(duì)物質(zhì)的溶解度有一定的影響,C錯(cuò)誤; D正確。 [專題過關(guān)檢測(cè)] 1.有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)正確的是( ) A.物質(zhì)的結(jié)構(gòu)反映物質(zhì)的性質(zhì),物質(zhì)的性質(zhì)決定物質(zhì)的結(jié)構(gòu) B.物質(zhì)的結(jié)構(gòu)包括構(gòu)成物質(zhì)的微粒間的相互作用、分子的構(gòu)型、手性等 C.物質(zhì)的結(jié)構(gòu)隨著人們的認(rèn)識(shí)或研究的程度經(jīng)常發(fā)生一些小的變化 D.物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有宏觀和微觀兩個(gè)方面的認(rèn)識(shí),從宏觀上說物質(zhì)是由元素組成的,從微觀上說物質(zhì)是由分子構(gòu)成的 解析:選B 結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)反映結(jié)構(gòu),A錯(cuò)誤;物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不隨人們的認(rèn)識(shí)和外界的作用而發(fā)生變化,如果在外界的作用下,結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,那么這種物質(zhì)也就變成其他物質(zhì)了,C錯(cuò)誤;從微觀上講,物質(zhì)是由分子、原子、離子等構(gòu)成的,D錯(cuò)誤。 2.建立普遍適用的化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論,可以幫助化學(xué)家解決一系列問題,其中不屬于化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)研究的問題的是( ) A.兩個(gè)或多個(gè)分子之間能否發(fā)生化學(xué)反應(yīng) B.需要什么催化劑才能在溫和條件下進(jìn)行反應(yīng) C.如何在理論指導(dǎo)下控制化學(xué)反應(yīng) D.在化學(xué)反應(yīng)過程中,原子能否分割與重新組合 解析:選D 化學(xué)反應(yīng)以原子為基礎(chǔ),屬于原子層面的反應(yīng),反應(yīng)過程中不涉及原子的分割,化學(xué)反應(yīng)只是分子拆分成原子,原子重新結(jié)合成分子的過程。 3.據(jù)報(bào)道,德國(guó)INTEGRAL公司研究出無輻射冷卻技術(shù)(用水和冰組成的兩相液體代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氟利昂或氨)而榮獲德國(guó)環(huán)境大獎(jiǎng)。關(guān)于“新致冷劑”,以下敘述不正確的是( ) A.該致冷劑對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生任何污染 B.該致冷劑的作用原理與氨基本相同 C.該致冷劑在水的凝固點(diǎn)附近的溫度下發(fā)揮作用 D.該致冷劑是屬于懸濁液的一種分散系 解析:選D 用水和冰組成的兩相液體致冷劑,不屬于懸濁液分散系,因?yàn)榉稚⑾凳腔旌衔?,而該致冷劑是純凈物? 4.目前,科學(xué)界擬合成一種“二重構(gòu)造”的球型分子,即把“足球型”的C60分子溶進(jìn)“足球型”的Si60分子中,外面的硅原子與里面的碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合。下列關(guān)于這種分子的說法中,不正確的是( ) A.該晶體是一種新型化合物 B.該晶體屬于分子晶體 C.是兩種單質(zhì)組成的混合物 D.相對(duì)分子質(zhì)量為2 400 解析:選C 由題意知,球型分子的化學(xué)式為Si60C60,是一種化合物而不是混合物。Si60C60是一種分子,其相對(duì)分子質(zhì)量為2 400,其形成的晶體是分子晶體。 5.有效成分為手性分子的藥物稱為手性藥物。下列有關(guān)手性藥物敘述正確的是( ) ①化學(xué)反應(yīng)生成手性藥物時(shí)一定是成對(duì)生成它們的手性異構(gòu)體 ②存在少量手性催化劑時(shí)可只生成手性異構(gòu)體中的一種 ③手性藥物中兩種手性異構(gòu)體的醫(yī)藥作用幾乎沒有區(qū)別 ④手性異構(gòu)體的醫(yī)藥作用可能完全不同 A.①② B.②④ C.②③ D.③ 解析:選B 如果沒有手性催化劑則手性藥物大多數(shù)是兩種手性異構(gòu)體同時(shí)生成的,但在手性催化劑作用下,可以主要生成一種異構(gòu)體。一對(duì)手性異構(gòu)體化學(xué)性質(zhì)幾乎相同,但生物性質(zhì)會(huì)截然不同,一種異構(gòu)體有治病療效,另一種可能沒有療效甚至有害。 6.中國(guó)學(xué)者徐志博和美國(guó)科學(xué)家共同合成了世界上最大的碳?xì)浠衔?,其一個(gè)分子由1 134個(gè)碳原子和1 146個(gè)氫原子構(gòu)成。關(guān)于此物質(zhì),下列說法肯定錯(cuò)誤的是( ) A.屬于烴類化合物 B.常溫下呈固態(tài) C.具有類似金剛石的硬度 D.易被氧化 解析:選C 由1 134個(gè)碳原子和1 146個(gè)氫原子組成的烴分子,其形成的晶體是分子晶體,硬度較金剛石要小,在常溫下應(yīng)呈固態(tài),該烴分子含有雙鍵或叁鍵,易被氧化。 7.據(jù)報(bào)道我國(guó)科學(xué)家最近研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料,其主要是由碳化硅、陶瓷和碳纖維復(fù)合而成。下列相關(guān)敘述不正確的是( ) A.它耐高溫抗氧化 B.它比鋼鐵輕、硬,但質(zhì)地較脆 C.它沒有固定熔點(diǎn) D.它是一種新型無機(jī)非金屬材料 解析:選B 由該材料主要成分的性質(zhì)可知其應(yīng)具有耐高溫抗氧化的性能,A項(xiàng)正確;題中給出信息“連續(xù)纖維增韌”航空材料,則說明該材料具有良好的韌性,B項(xiàng)錯(cuò)誤;該材料是由碳化硅、陶瓷和碳纖維復(fù)合而成,屬于混合物,沒有固定的熔點(diǎn),C項(xiàng)正確;該材料由無機(jī)物復(fù)合而成,應(yīng)為新型無機(jī)非金屬材料,D項(xiàng)正確。 8.下列說法中,正確的是( ) A.光導(dǎo)纖維、棉花、油脂、ABS樹脂都是由高分子化合物組成的物質(zhì) B.開發(fā)核能、太陽能等新能源,推廣乙醇汽油,使用無磷洗滌劑都可直接降低碳排放 C.紅外光譜儀、核磁共振儀、質(zhì)譜儀都可用于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的分析 D.陰極射線、α粒子散射現(xiàn)象及布朗運(yùn)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)都對(duì)原子結(jié)構(gòu)模型的建立作出了貢獻(xiàn) 解析:選C 光導(dǎo)纖維的主要成分為SiO2晶體,不屬于高分子化合物,A項(xiàng)不正確;B項(xiàng)中無磷洗滌劑與碳的排放無關(guān);D項(xiàng)中布朗運(yùn)動(dòng)與原子結(jié)構(gòu)模型的建立無關(guān)。 9.下列描述正確的是( ) A.2004年我國(guó)首創(chuàng)用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳,該塑料仍然產(chǎn)生白色污染 B.超臨界流體是介于氣態(tài)和液態(tài)之間的一種狀態(tài),故超臨界流體CO2是合成的新物質(zhì) C.澳大利亞開發(fā)出被稱為第五形態(tài)的固體碳——“納米泡沫”,其形似海綿,密度極小并有磁性??梢灶A(yù)見,這種新材料的化學(xué)性質(zhì)與金剛石完全不同 D.由于氫鍵影響,甲酸蒸氣的密度在373 K時(shí)為1.335 gL-1,在293 K時(shí)為2.5 gL-1 解析:選D A選項(xiàng),可降解塑料不會(huì)產(chǎn)生白色污染;B選項(xiàng),CO2的分子組成未變只是狀態(tài)改變,沒有合成新物質(zhì);C選項(xiàng),“納米泡沫”和金剛石都是由碳元素組成的不同單質(zhì),互為同素異形體,化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同;D選項(xiàng),甲酸蒸氣隨溫度的降低,氫鍵被破壞的程度減小,分子間的作用力增大,所以密度增大。 10.綠色化學(xué)提倡化工生產(chǎn)應(yīng)提高原子利用率,原子利用率表示目標(biāo)產(chǎn)物的質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量之比。在下列制備環(huán)氧乙烷的反應(yīng)中,原子利用率最高的是( ) 解析:選C 充分理解原子利用率的定義,可知只有得到一種有機(jī)物時(shí)原子利用率才 最高。 11.科學(xué)家最近又發(fā)現(xiàn)一種新能源——“可燃冰”,它的主要成分是甲烷與水分子的結(jié)晶水合物(CH4nH2O)。其形成過程是:埋于海底地層深處的大量有機(jī)質(zhì)在缺氧環(huán)境中,被厭氧性細(xì)菌分解,最后形成石油和天然氣(石油氣),其中許多天然氣被包進(jìn)水分子中,在海底的低溫與高壓下形成了類似冰的透明晶體,這就是“可燃冰”。又知甲烷同CO2一樣也是溫室氣體。這種可燃冰的晶體類型是( ) A.離子晶體 B.分子晶體 C.原子晶體 D.金屬晶體 解析:選B 由CH4與CO2一樣是溫室氣體及可燃冰的形成,過程可知,其為分子 晶體。 12.最近有人用一種稱為“超酸”的化合物H(CB11H6Cl6)和C60反應(yīng),使C60獲得一個(gè)質(zhì)子,得到一種新型離子化合物:[HC60]+[CB11H6Cl6]-,這個(gè)反應(yīng)看起來很陌生,但反應(yīng)類型卻跟下列化學(xué)反應(yīng)中的一個(gè)相似,該反應(yīng)是( ) A.SO3+H2O===H2SO4 B.NH3+H2O===NH3H2O C.NH3+HCl===NH4Cl D.H2O+CH3COOHH3O++CH3COO- 解析:選C 從題意可知“超酸”與C60的反應(yīng)是酸給出一個(gè)質(zhì)子成為陰離子,C60分子接受一個(gè)質(zhì)子成為陽離子,形成的陰、陽離子再相互作用成為離子化合物。由此可以判斷反應(yīng)C符合上述特征。 13.有一種叫cyclopropenylidene的分子(分子式為C3H2),該分子過去只是在星際空間被探測(cè)到,現(xiàn)在一個(gè)研究小組在實(shí)驗(yàn)室中制造出了這種穩(wěn)定的分子。cyclopropenylidene也許能幫助研究人員更好地了解含碳的分子如何在太空中形成,剛接觸到這個(gè)分子時(shí),有人認(rèn)為是a、b兩種結(jié)構(gòu)中的某一種(如圖所示),如果取cyclopropenylidene樣品繼續(xù)研究,你認(rèn)為下列推斷正確的是( ) ①若能測(cè)定該分子是極性分子,則可確定為a結(jié)構(gòu) ②若用C3HD(D即2H)示蹤,燃燒后生成等物質(zhì)的量的H2O、D2O和HDO,可推測(cè)b正確 ③a、b兩物質(zhì)在一定條件下均能發(fā)生加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)及加聚反應(yīng) ④a、b中的所有原子都應(yīng)處于同一平面 A.①② B.②③ C.③④ D.②④ 解析:選C a、b結(jié)構(gòu)均為平面形、極性分子,分子中的H原子都是等性H原子。分子 中 的存在決定了它們均可發(fā)生加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)。 14.麻醉劑的發(fā)現(xiàn)和使用是人類醫(yī)療史上了不起的一項(xiàng)成就,它可使患者在接受治療時(shí)感覺不到疼痛。 (1)笑氣是人類最早應(yīng)用于醫(yī)療的麻醉劑之一,它可由NH4NO3在微熱條件下分解產(chǎn)生,產(chǎn)物除N2O外還有一種,此反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)有關(guān)理論認(rèn)為N2O與CO2分子具有相似的結(jié)構(gòu)(包括電子式),已知氧原子只和一個(gè)氮原子相連,則結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________,空間構(gòu)型呈________,為________(填“極性”或“非極性”)分子。 解析:(1)由題意知,NH4NO3分解生成N2O和另一種物質(zhì),根據(jù)原子守恒,從NH4NO3去掉N2O后得4個(gè)H原子和2個(gè)O原子,即2H2O,則分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為:NH4NO3N2O↑+2H2O。 (2)已知氧原子只和一個(gè)氮原子相連,從等電子體的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)關(guān)系可知N2O的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為N===N===O,空間構(gòu)型為直線形,氮氮雙鍵為非極性鍵,氮氧雙鍵為極性鍵,鍵的極性不能相抵消,可判斷N2O是極性分子。 答案:(1)NH4NO3N2O↑+2H2O (2)N===N===O 直線形 極性 15.研究人員發(fā)現(xiàn),在一定的實(shí)驗(yàn)條件下,給水施加一個(gè)弱電場(chǎng),在20 ℃、1個(gè)大氣壓下,水可以結(jié)成冰,稱為“熱冰”。下圖是水和“熱冰”的計(jì)算機(jī)模擬圖,圖中球代表水分子中的原子。 (1)圖中較大的球代表________原子,其原子結(jié)構(gòu)示意圖是________。水分子中氫氧原子間的化學(xué)鍵是________(填“共價(jià)鍵”或“離子鍵”)。 (2)已知水分子中氧原子一端帶部分負(fù)電荷,氫原子一端帶部分正電荷,在外加電場(chǎng)作用下,水結(jié)成熱冰。上圖中模擬“熱冰”的示意圖是________(填“甲”或“乙”),理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)用球棍模型表示的水分子結(jié)構(gòu)是________(填模型對(duì)應(yīng)字母)。 解析:氧原子比氫原子大,故大球代表氧原子。水分子中含極性共價(jià)鍵,兩個(gè)O—H鍵之間夾角為104.5,呈V形結(jié)構(gòu)。因水分子中氧原子一端帶負(fù)電荷,氫原子一端帶正電荷,在電場(chǎng)作用下,水分子應(yīng)呈有序排列,且氧原子一端吸引氫原子一端。 答案:(1)氧(或O) 共價(jià)鍵 (2)甲 在電場(chǎng)作用下水分子應(yīng)為有序排列, 且氧原子一端吸引氫原子一端 (3)B- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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