同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題1 揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘 Word版含答案

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1、 目標(biāo)與素養(yǎng)：1.認(rèn)識(shí)化學(xué)是在原子、分子上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化及應(yīng)用的一門基礎(chǔ)科學(xué)，其特征是認(rèn)識(shí)物質(zhì)和創(chuàng)造物質(zhì)。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)2.了解人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史與價(jià)值，能列舉人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的歷史進(jìn)程，能列舉研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一般方法。(科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任) 一、探索物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) 1．學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)的意義 (1)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)物質(zhì)的性質(zhì)與變化。 (2)學(xué)習(xí)有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí)，可以幫助我們更好地解釋和預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì)與變化。 2．研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一般方法 (1) (2)分析原子、分子結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)：量子力學(xué)。 (3)現(xiàn)代研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)方法：光譜和

2、衍射實(shí)驗(yàn)。 (4)幾種測定物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的儀器 ①紅外光譜儀、②電子顯微鏡、③原子吸收光譜儀、 ④X射線衍射儀等。 3．原子結(jié)構(gòu)模型的演變 模型 名稱 道爾頓 (1803) 湯姆生 (1904) 盧瑟福 (1911) 玻爾 (1913) 量子力學(xué) (1926) 模型 圖示 實(shí)驗(yàn) 事實(shí) 元素化合時(shí)的質(zhì)量比 陰極射線 α粒子的散射實(shí)驗(yàn) 氫原子光譜 微觀粒子的波粒二象性 二、研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的意義 1．人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史 2．研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的意義 (1)研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)與合成新物質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。揭示物質(zhì)的結(jié)構(gòu)

3、與性能的關(guān)系，也可以幫助我們預(yù)測物質(zhì)的性能。 (2)尋找性能優(yōu)異的材料，需要研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。 (3)從分子水平探索生命現(xiàn)象的本質(zhì)離不開對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究。 (4)實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展期待著物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究方面的新成果。 　1.道爾頓的原子學(xué)說曾經(jīng)起了很大的作用，他的學(xué)說包含有下述三個(gè)論點(diǎn)：①原子是不能再分的粒子；②同種元素原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同；③原子是微小的實(shí)心球體。從現(xiàn)在的觀點(diǎn)看，你認(rèn)為這三個(gè)論點(diǎn)中，哪些不確切？ [答案]?、佗冖劬淮_切。從現(xiàn)在的觀點(diǎn)看：原子是由原子核和核外電子構(gòu)成；大多數(shù)元素存在同位素，不同同位素的質(zhì)量不同；原子核體積只占原子極小一部分，而核外電子的運(yùn)動(dòng)區(qū)域非常

4、“空曠”。 2．目前，人們能夠合成自然界中不存在的物質(zhì)，人們能不能制造出自然界中不存在的元素？ [答案]　能。人們可以用粒子高能加速器來人工制造化學(xué)元素，元素周期表中標(biāo)“*”的元素均為人造元素。 【典例】　原子結(jié)構(gòu)模型的演變圖中，(1)為道爾頓實(shí)心球式原子模型，(2)為盧瑟福行星運(yùn)轉(zhuǎn)式原子模型，(3)為湯姆生葡萄干面包式原子模型，(4)為近代量子力學(xué)原子模型，(5)為玻爾軌道式原子模型。其中符合歷史演變順序的一組排列是(　　) A．(1)(3)(2)(5)(4) B．(1)(2)(3)(4)(5) C．(1)(5)(3)(2)(4) D．(1)(3)(5)(4)(2) A　[正

5、確的順序是道爾頓實(shí)心球式原子模型、湯姆生葡萄干面包式原子模型、盧瑟福行星運(yùn)轉(zhuǎn)式原子模型、玻爾軌道式原子模型、近代量子力學(xué)原子模型。] 根據(jù)盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可推測出金箔中金原子結(jié)構(gòu)的一些結(jié)論，據(jù)此請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝? (1)原子中存在________，且只占原子體積的很小一部分。 (2)金原子核帶________電荷，且電荷數(shù)遠(yuǎn)大于α粒子的電荷數(shù)，兩者產(chǎn)生靜電________作用。 (3)金原子的質(zhì)量遠(yuǎn)________(填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的質(zhì)量。 [解析]　極薄的金箔，竟讓變速運(yùn)動(dòng)的大多數(shù)α粒子暢通無阻地通過，證明原子不是實(shí)心的球體，內(nèi)部有“廣闊”的空間。有

6、極少數(shù)α粒子被筆直地彈回，證明了原子核的存在，但占原子極小的體積，否則大部分α粒子不能暢通無阻地通過；同時(shí)證明金原子核的質(zhì)量遠(yuǎn)大于α粒子的質(zhì)量，否則金原子核將有被α粒子彈出的可能；還能證明金原子核所帶電荷種類與α粒子相同，否則兩者就會(huì)相互吸引；又能證明金原子核所帶電荷數(shù)遠(yuǎn)大于α粒子，否則偏轉(zhuǎn)的就不會(huì)是α粒子，而是金原子核。 [答案]　(1)原子核　(2)正　排斥　(3)大于 1．核磁共振(NMR)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的測定和醫(yī)學(xué)診斷等高科技領(lǐng)域。已知質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)為奇數(shù)的原子核才有NMR現(xiàn)象，而質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均為偶數(shù)的原子不產(chǎn)生核磁共振，下列原子組一定能產(chǎn)生NMR現(xiàn)象的是(　　

7、) A．18O、31P、119Sn B．27Al、19F、14C C．C、S、F D．1H、13C、35Cl D　[A中18O的質(zhì)子數(shù)為8、中子數(shù)為10，不符合題意；B中14C的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別為6和8，不符合題意；C中C的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均為6，S的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的為16，不符合題意；D中1H的質(zhì)子數(shù)為1,13C的中子數(shù)為7,35Cl的質(zhì)子數(shù)為17，符合題意。] 2．在探索微觀世界的過程中，科學(xué)家們常通過建立假說模型來把握物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，不斷拓展認(rèn)識(shí)新領(lǐng)域。關(guān)于假說，有如下表述，其中正確的是(　　) A．假說是對(duì)現(xiàn)實(shí)中已知事物或現(xiàn)象的一種簡化處理 B．假說是對(duì)未知領(lǐng)域的事物或現(xiàn)

8、象提出的一種推測 C．假說是對(duì)一個(gè)問題的所有幻想和假定 D．假說最終都可以變成科學(xué)理論 B　[假說是科學(xué)家在探索的過程中，為把握物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)而建立的一種模型，它是對(duì)未知領(lǐng)域的事物或現(xiàn)象提出的一種推測，然后通過實(shí)驗(yàn)或推理去驗(yàn)證它的正確與否。] 3．自從1803年英國化學(xué)家、物理學(xué)家道爾頓提出原子假說以來，人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的研究不斷深入、不斷發(fā)展，通過實(shí)驗(yàn)事實(shí)不斷地豐富、完善原子結(jié)構(gòu)理論。請(qǐng)判斷下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的說法正確的是(　　) A．所有的原子都含有質(zhì)子、中子和電子三種基本構(gòu)成微粒 B．所有的原子中的質(zhì)子、中子和電子三種基本構(gòu)成微粒的個(gè)數(shù)都是相等的 C．原子核對(duì)電子的吸引作用的

9、實(shí)質(zhì)是原子核中的質(zhì)子對(duì)核外電子的吸引 D．原子中的質(zhì)子、中子和電子三種基本構(gòu)成微粒不可能再進(jìn)一步分成更小的微粒 C　[所有的原子都含有質(zhì)子和電子，并且二者在數(shù)值上是相等的。因?yàn)橘|(zhì)子和電子帶的電荷相等，而電性卻相反，故整個(gè)原子是電中性的。需要注意的是，并不是所有的原子都是由質(zhì)子、中子和電子組成的。如H中就只含有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，沒有中子。多數(shù)原子的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)比較接近但沒有必然的數(shù)量關(guān)系。故A、B選項(xiàng)均不正確。原子核對(duì)核外電子的吸引是一種電性作用，因?yàn)橹凶硬伙@電性，質(zhì)子和電子帶相反電荷，所以C選項(xiàng)正確。從發(fā)展的觀點(diǎn)出發(fā)，原子中的質(zhì)子、中子和電子三種構(gòu)成原子的基本微粒有可能再進(jìn)一步分成更小

10、的微粒，目前有資料介紹，科學(xué)家已經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)了更小的微?！淇耍訢選項(xiàng)是錯(cuò)誤的。] 4．下列由事實(shí)得出的結(jié)論錯(cuò)誤的是(　　) A．維勒用無機(jī)物合成了尿素，突破了無機(jī)物與有機(jī)物的界限 B．門捷列夫在前人工作的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了元素周期律，表明科學(xué)研究既要繼承又要?jiǎng)?chuàng)新 C．C60是英國和美國化學(xué)家共同發(fā)現(xiàn)的，體現(xiàn)了國際科技合作的重要性 D．科恩和波普爾因理論化學(xué)方面的貢獻(xiàn)獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，意味著化學(xué)已成為以理論研究為主的學(xué)科 D　[理論化學(xué)與實(shí)踐應(yīng)相輔相成而不是以誰為主、誰為輔的問題，因此D項(xiàng)是錯(cuò)誤的。] 5．我國參與研制的阿爾法磁譜儀隨美國發(fā)展號(hào)航天飛機(jī)升入太空，探索宇宙中是否存在“

11、反物質(zhì)”(又稱為“暗物質(zhì)”)。反物質(zhì)的主要特征是電子帶正電荷，質(zhì)子帶負(fù)電荷。物質(zhì)和其相應(yīng)的反物質(zhì)相遇后發(fā)生湮滅，所有的質(zhì)量完全轉(zhuǎn)化為能量。根據(jù)上述信息回答下列問題： (1)根據(jù)你所學(xué)過的知識(shí)推測制造阿爾法磁譜儀核心部件的材料是________。 A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4　　 D．Fe3C (2)反物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)的離子方程式為________。 A．H－＋OH＋===H2O B．H＋＋OH＋===H2O C．H－＋OH－===H2O D．H＋＋OH－===H2O (3)畫出氫離子反物質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖________。 [解析]　(1)鐵的化合物中，有磁性的是Fe3O4，屬于永久磁鐵。從阿爾法磁譜儀的名稱可以看出，磁譜儀的核心部件是由具有磁性的物質(zhì)構(gòu)成的。 (2)抓住中和反應(yīng)和反物質(zhì)的特征即可，常見H＋帶正電荷，其反物質(zhì)為H－；OH－帶負(fù)電荷，其反物質(zhì)為OH＋。 (3)書寫H－的原子結(jié)構(gòu)示意圖時(shí)要注意電子帶正電荷。 [答案]　(1)C　(2)A　(3)