高中化学 专题5 物质结构的探索无止境学案 苏教版选修3-苏教版高二选修3化学学案VIP免费

专题5物质结构的探索无止境[学习目标定位]1.认识研究物质结构和性质的关系对分子设计、合成新型材料的重要意义。2.知道量子力学在物质转化、物质制备等研究领域中的指导价值。3.体会研究生命现象的化学机理对促进人类健康的重要作用。一、研究物质的结构与性能的关系1．量子力学的建立和分析测试技术的进步，使人们对物质的结构、性能及物质的变化规律有了一定的认识。2．物质结构是决定物质性质的重要因素(1)物质的性质包括物质的物理性质和化学性质、生物活性和生理活性等。(2)物质的结构包括构成物质的微粒之间的相互作用、分子的构型等。(3)研究物质的结构与性能的关系对解决分子设计、合成新型材料等都具有十分重要的意义。3．研究镧系元素的结构和性质的关系，可以寻找到功能奇特的光、电、磁等材料；研究影响生物大分子的生物活性和生理活性的结构因素，可以帮助人类认识生命运动的机理；研究材料的结构和性能的关系，可以得到强度大、密度小、稳定性好、耐腐蚀的合成材料。物质结构和性质的关系(1)元素原子结构决定其性质。元素周期表中的“位—构—性”关系规律。(2)分子组成相同，结构不同，其性质不同。如：乙醇和甲醚是同分异构体，同分异构体的存在说明物质的结构是决定其性质的重要因素。(3)分子组成不同，若结构相似，则其化学性质或物理性质相似。例如，等电子体的性质相似。(4)构成晶体的微粒不同，微粒的排列方式不同，微粒间的作用力不同，导致各类晶体有不同的性质。例1有关物质结构的认识正确的是()A．物质的结构反映物质的性质，物质的性质决定物质的结构B．物质的结构包括构成物质的微粒间的相互作用、分子的构型、手性等C．物质的结构随着人们的认识或研究的程度经常发生一些小的变化D．物质的结构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答案B解析结构决定性质，性质反映结构，A错误；物质的结构不随人们的认识和外界的作用而发生变化，如果在外界的作用下，结构发生了变化，那么这种物质也就变成其他物质了C错误；从微观上讲，物质是由分子、原子、离子等构成的，D错误。例2我国科学家成功合成了3nm长的管状碳纳米管，长度居世界之首。这种碳纤维具有强度高、刚度(抵抗变形的能力)高、密度小(只有钢的1/4)、熔点高、化学性质稳定性好的特点，因而被称为“超级纤维”。下列对碳纤维的说法不正确的是()A．它是制造飞机的理想材料B．它的主要组成元素是碳元素C．它的抗腐蚀能力强D．碳纤维复合材料不易导电答案D解析纳米材料有其独特的性能，我们都知道：一般飞机是用轻金属及其合金制造的，由于碳纤维的“强度高、刚度高、密度小”，它也可以作为制造飞机的理想材料；碳纤维复合材料的主要元素是碳元素；但由于合成的是纳米级材料，碳原子最外层有4个电子，也可以类似于石墨结构，存在着自由电子。二、研究化学反应的量子力学理论1．为了人类社会的可持续发展，化学家们非常期望解决的问题很多，例如：(1)在充分了解光合作用、固氮作用机理和催化理论的基础上，实现农业的工业化，在工厂中生产粮食和蛋白质。(2)建立零排放的、原子经济性的化工企业，倡导“绿色化学”。(3)在了解酶催化作用机理的基础上，模拟天然酶制造人工催化剂。实现在最温和条件下进行化学反应，控制反应的方向和产物的手性。2．量子力学在物质转化、物质制备等研究领域中具有指导作用。为了更好地利用化学变化，通过化学反应实现物质的转化，制备人类生活和生产所需要的物质，化学家们需要回答更多的问题，需要发展量子力学，需要建立精确有效而又普遍适用的化学反应的量子力学理论。3．随着化学反应的量子力学理论的建立和相关技术的进一步发展，人类将进入一个崭新的世界：合成氨不再需要高温、高压，光合作用不再是植物的专利，化工生产不再生成无实际用途的副产物，没有能源危机，也没有环境污染。1利用化学反应的原理，通过化学反应实现物质的转化，制备人类生活和生产所需要的各种新材料，是化学服务于人类的重要方式。2人类社会的发展，就是科技的发展。为了实现人类社会的可持续发展，需要化学家们建立精确有效而...