高考化學(xué)復(fù)習(xí)課件：第11單元第44講揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘

歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 第44講揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘 一 人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史 原子 的概念最初是由古希臘哲學(xué)家德謨克利特提出來(lái)的 其意思為 不可再分的最小粒子 但這是哲學(xué)思辨的產(chǎn)物 不是科學(xué)理論 十九世紀(jì)初 英國(guó)化學(xué)家道爾頓在分析氣體壓強(qiáng)規(guī)律 分析化合物組成規(guī)律的基礎(chǔ)上 提出了近代原子學(xué)說(shuō) 原子論得到全世界大多數(shù)科學(xué)家的肯定 分子論的創(chuàng)立者是意大利物理學(xué)家阿伏加德羅 他認(rèn)為原子首先應(yīng)構(gòu)成分子 分子再構(gòu)成氣體 指出同溫同壓下同體積氣體應(yīng)該含相同的分子數(shù) 這就是著名的阿伏加德羅定律 1897年英國(guó) 科學(xué)家湯姆生通過(guò)對(duì)陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)原子含有電子 提出 葡萄干夾心面包 式原子結(jié)構(gòu)模型 人類開(kāi)始了對(duì)原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探索 1911年 英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福通過(guò)a粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原子內(nèi)含有一個(gè)體積小而質(zhì)量大的 帶正電的原子核 提出 行星系式 原子結(jié)構(gòu)模型 1913年 玻爾在研究氫原子光譜時(shí) 把原子光譜和原子核外電子運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái) 并大膽地引入了量子論觀點(diǎn) 取得了成功 形成了新的原子結(jié)構(gòu)模型 法國(guó)物理學(xué)家德布羅意 1875 1960 奧地利物理學(xué)家薛定鍔 1887 1961 和德國(guó)物理學(xué)家海森伯 1901 1976 等人 在1925 1926年 提出了原子的量子力學(xué)模型 該模型已經(jīng)經(jīng)受了半個(gè)多世紀(jì)的考驗(yàn) 量子力學(xué)不僅對(duì)原子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的理論解剖 還對(duì)原子如何相互結(jié)合即化學(xué)鍵的形成進(jìn)行了深入的理論研究 建立了現(xiàn)代價(jià)鍵理論和分子軌道理論 接著 價(jià)鍵理論和分子軌道理論分別應(yīng)用到金屬晶體中 形成了金屬晶體的化學(xué)鍵理論 與此同時(shí) 分子間作用力的形成原因也得到說(shuō)明 氫鍵 理論的發(fā)展不僅說(shuō)明了水 氨 氟化氫熔沸點(diǎn)反常的問(wèn)題 還解決了蛋白質(zhì)分子螺旋結(jié)構(gòu)的形成 植物纖維素分子形成纖維索等許多生化問(wèn)題 人們對(duì)各類晶體中粒子間的作用及晶體的結(jié)構(gòu)也得到了更詳盡的了解 隨著電解法 光譜法等實(shí)驗(yàn)新手段的出現(xiàn) 發(fā)現(xiàn)的新元素陸續(xù)增加 魚(yú)目混珠的冒牌元素逐個(gè)被清除出去 十九世紀(jì)中葉原子分子論確立以后 原子量的確定越來(lái)越精確 另外新的化合物及其性質(zhì)被大量發(fā)現(xiàn) 研究 報(bào)道 這些都為周期律的發(fā)現(xiàn)提供了厚實(shí)的土壤和豐富的營(yíng)養(yǎng) 俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫終于在前人研究的基礎(chǔ)上 于這項(xiàng)工作中嶄露頭角 他為了研究元素的分類 創(chuàng)造了 獨(dú)人游戲牌 把一種元素的單質(zhì)和化合物各項(xiàng)性質(zhì)寫(xiě)在一張卡片上 當(dāng)時(shí)已發(fā)現(xiàn)63種元素 就生成了63張 牌 然后利用這些 牌 進(jìn)行各種分類排列嘗試 最后還是抓住了原子量 按原子量遞增順序排列 周期律就顯現(xiàn)出來(lái)了 1807年瑞典化學(xué)家貝采利烏斯把物質(zhì)分為有機(jī)物和無(wú)機(jī)物 1828年德國(guó)化學(xué)家武勒第一次在實(shí)驗(yàn)室由無(wú)機(jī)物生成有機(jī)物 推翻了 生命力論 19世紀(jì)中葉以后凱庫(kù)勒等確立了碳的四價(jià)結(jié)構(gòu) 創(chuàng)立了結(jié)構(gòu)式 1874年范托夫 荷蘭 和勒貝爾 法國(guó) 確定了 碳原子的四面體模型 闡明了對(duì)映異構(gòu)現(xiàn)象的本質(zhì) 促進(jìn)立體化學(xué)的發(fā)展 現(xiàn)代價(jià)鍵理論被應(yīng)用到有機(jī)結(jié)構(gòu)中 二 研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的意義1 探究物質(zhì)性質(zhì)的本源要了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu) 金剛石 石墨 碳 60都是碳的單質(zhì) 它們性質(zhì)的不同根源在結(jié)構(gòu)不同 相似的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相似的性質(zhì) 例如有些結(jié)構(gòu)相似的藥物有相似的療效 特殊的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生特殊的性質(zhì) 帶來(lái)特殊的用途 2 綠色植物中有些豆科作物的根瘤能在常溫下高效地使空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為化合物 但這個(gè)過(guò)程在實(shí)驗(yàn)室或工廠通常要在很大的壓強(qiáng) 很高的溫度下進(jìn)行 如果根瘤菌固氮的機(jī)理完全搞清 人工模擬達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)的要求 將給我們帶來(lái)多少好處 3 開(kāi)發(fā)性能優(yōu)異的新材料需要掌握結(jié)構(gòu)與材料性能的關(guān)系 對(duì)材料性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系了解越多 對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和如何改造結(jié)構(gòu)的秘密了解越多 就越有希望按人類的需求開(kāi)發(fā)出各種特殊性能的新材料 4 了解生命現(xiàn)象的本質(zhì) 各種生理活動(dòng)的原理 從分子水平探索生命之謎 生病機(jī)理和治療方法 了解藥物作用原理從而制造更有效的醫(yī)藥 5 保護(hù)環(huán)境 治理污染的化學(xué)方法從源頭上抓才是根本 如果塑料制品在陽(yáng)光 空氣 水分的作用下能很快降解 則白色污染就不可怕了 考點(diǎn)一化學(xué)中的最新科技成果 例1核磁共振 NMR 技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定和醫(yī)學(xué)診斷等高科技領(lǐng)域 只有質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)為奇數(shù)的原子核才有NMR現(xiàn)象 試判斷下列哪種原子不能產(chǎn)生NMR現(xiàn)象 A B C D C 解析 由題意可知 只要質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)兩者或其一是奇數(shù) 原子核就有NMR現(xiàn)象 A的中子數(shù)7是奇數(shù) B的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均為7 都是奇數(shù) D的質(zhì)子數(shù)15是奇數(shù) 故A B D均有NMR現(xiàn)象 而C的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均為8 都不是奇數(shù) 無(wú)NMR現(xiàn)象 方法技巧點(diǎn)撥 把最新科技成果或諾貝爾獎(jiǎng)與基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)合起來(lái)命題是目前比較流行的一種題型 這類題目看似 高科技 其實(shí)考查的內(nèi)容一般都特別基礎(chǔ) 考點(diǎn)二元素周期律和元素周期表 例2根據(jù)下列關(guān)系 分別指出B元素與A元素的原子序數(shù)差 A B同主族 分別在第三和第四周期 原子序數(shù)較大的是 兩者差為 A B同周期 分別在 A和 A族 原子序數(shù)較大的是 兩者差為 A B均在第五周期 分別為 B和 B 原子序數(shù)較大的是 兩者差為 A B同周期 分別在 族和0族 原子序數(shù)較大的是 兩者差為 B 8或18 B 1或11或25 A 9 B 10或9或8 解析 本題是一道考查元素周期表結(jié)構(gòu)的試題 A B同主族相鄰 顯然第四周期的原子序數(shù)較大 且兩者原子序數(shù)整整差一個(gè)周期 考查周期表可知 如果A B是 A族或 A族 兩者相差數(shù)等于第三周期元素?cái)?shù) 即A B原子序數(shù)差8 如果A B是 A族 A族 兩者序數(shù)相差值等于第四周期元素?cái)?shù) 即相差18 A B同周期 分別在 A和 A族的原子 序數(shù)是 A族的大 相差數(shù)有三種情況 第一種情況A B在短周期時(shí)兩者相差1 第二種情況A B在四或五周期時(shí) 中間隔了10個(gè)縱行的過(guò)渡元素 故兩者相差11 第三種情況A B在六 七周期時(shí)還隔了鑭系或錒系元素 兩者相差為25 同周期的 B和 B B的原子序數(shù)大 排列順序?yàn)?A B B 三個(gè)縱行 然后才是 B B 所以A B原子序數(shù)差為9 同周期 0族元素的原子序數(shù)最大 由于 族有三列 所以 族和0族的序數(shù)差有三種情況10或9或8 方法技巧點(diǎn)撥 元素周期律是中學(xué)化學(xué)的重要內(nèi)容 也是高考必考內(nèi)容之一 本題要求同學(xué)們對(duì)元素周期表的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)有比較熟悉的了解 要了解元素與其上 下 左 右的原子序數(shù)關(guān)系及規(guī)律 但要著重了解和理解 不要生記硬背 考點(diǎn)三物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新信息 例3 據(jù)理論推測(cè) 正物質(zhì) 普通物質(zhì) 和反物質(zhì)相遇能變成巨大的能量 科學(xué)家正在設(shè)法探尋 反物質(zhì) 所謂 反物質(zhì) 是由 反粒子 構(gòu)成的 反粒子 與其對(duì)應(yīng)的正粒子具有相同的質(zhì)量和相同的電量 但電荷符號(hào)相反 1 若有a粒子 即氦離子 的反粒子 則該粒子的質(zhì)量數(shù)為 電荷數(shù)為 a反粒子可表示為 4 2 He2 2 1997年人類首次合成了9個(gè)反氫原子 2002年是人類合成反物質(zhì)的豐收年 合成了5萬(wàn)個(gè)反氫原子 你認(rèn)為反氫原子的組成應(yīng)該為 一個(gè)帶負(fù)電的反質(zhì)子構(gòu)成原子核 核外有一個(gè)帶正電的反電子 正電子 解析 反物質(zhì)的原子核是由帶負(fù)電的反質(zhì)子和中子構(gòu)成的 核外電子是帶正電的 反電子 因其帶正電故也叫正電子 反粒子和普通粒子質(zhì)量相等 所以a反粒子帶2個(gè)單位負(fù)電荷 質(zhì)量數(shù)仍為4 普通氫原子的構(gòu)成粒子是一個(gè)帶正電的質(zhì)子和一個(gè)帶負(fù)電的電子 那么反氫原子由一個(gè) 反質(zhì)子 和一個(gè)正電子組成 方法技巧點(diǎn)撥 在茫茫宇宙中是否有反物質(zhì)的存在 這是目前物理學(xué)家和天體學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)之一 本題立足于原子的構(gòu)成 給出新信息拓寬視野 要求同學(xué)接受新信息 內(nèi)化后解決新問(wèn)題 培養(yǎng)勇于探索的精神和快速處理信息的能力 這也是歷來(lái)教學(xué)和測(cè)試中追求的目標(biāo) 考點(diǎn)四化學(xué)的發(fā)展 例4 1998年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予科恩 美 和波普爾 英 以表彰他們?cè)诶碚摶瘜W(xué)領(lǐng)域作出的重大貢獻(xiàn) 他們的工作使實(shí)驗(yàn)和理論能夠共同協(xié)力探討分子體系的性質(zhì) 引起整個(gè)化學(xué)領(lǐng)域正在經(jīng)歷一場(chǎng)革命性變化 下列說(shuō)法正確的是 A 化學(xué)不再是純實(shí)驗(yàn)科學(xué)B 化學(xué)不再需要實(shí)驗(yàn)C 化學(xué)不做實(shí)驗(yàn) 就什么都不知道D 未來(lái)化學(xué)的方向是經(jīng)驗(yàn)化 A 解析 在化學(xué)發(fā)展史上 提出理論的基礎(chǔ)是實(shí)驗(yàn)事實(shí) 理論的檢驗(yàn)還是靠實(shí)驗(yàn) 因此歷來(lái)認(rèn)為化學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué) 但是兩位科學(xué)家的工作使理論達(dá)到了能夠和實(shí)驗(yàn) 共同協(xié)力 探討分子性質(zhì) 引領(lǐng)化學(xué) 革命性變化 從這些語(yǔ)句中可以體會(huì)到 化學(xué)不再以實(shí)驗(yàn)為唯一手段 但也還不能完全離開(kāi)實(shí)驗(yàn) 方法技巧點(diǎn)撥 化學(xué)的發(fā)展從現(xiàn)象到理論 從宏觀到微觀 人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)越來(lái)越深入到物質(zhì)結(jié)構(gòu)的本質(zhì)和細(xì)部 實(shí)驗(yàn)越來(lái)越困難 而理論越來(lái)越發(fā)達(dá) 終可能達(dá)到與實(shí)驗(yàn)并駕齊驅(qū)的地位 這是科學(xué)發(fā)展的必然 本題從題型看屬于信息題 從題給材料的閱讀 理解中得到題目的答案 這是對(duì)學(xué)習(xí)能力培養(yǎng) 也是對(duì)學(xué)習(xí)能力的考查方法 值得重視 1 有關(guān)元素周期律和周期表的敘述正確的是 A 第一個(gè)提出元素周期律的是英國(guó)化學(xué)家道爾頓B 俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫編制了第一個(gè)元素周期表C 原子序數(shù)由小到大的順序與相對(duì)原子質(zhì)量由小到大的順序是完全一致的D 元素周期表有7個(gè)周期18個(gè)族 B 解析 元素周期律和第一個(gè)元素周期表都是由俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫提出的 雖然門(mén)捷列夫是按相對(duì)原子質(zhì)量為線索排列元素制成周期表的 但原子序數(shù)和相對(duì)原子質(zhì)量的順序有少數(shù)幾處經(jīng)過(guò)調(diào)整后不一致 周期表有7個(gè)橫行即7個(gè)周期 有18個(gè)縱行 稱為18個(gè)列 但只有16個(gè)族 2 下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的比較正確的是 A 金屬性 K Ca MgB 酸性 HF HCl HBrC 原子半徑 S P ND 熱穩(wěn)定性 H2O HF H2S A 解析 本題各項(xiàng)性質(zhì)的比較都涉及不同的元素 所以應(yīng)該利用周期表 位 構(gòu) 性 的關(guān)系來(lái)解決 同周期從左到右原子半徑減小 元素的金屬性減弱 非金屬性增強(qiáng) 元素的最高價(jià)氧化物的水化物堿性減弱酸性增強(qiáng) 同主族從上到下元素的金屬性增強(qiáng) 非金屬性減弱 A金屬性 K Ca Mg 正確 B鹵化氫的酸性 HBr HCl HF 錯(cuò)誤 C原子半徑 P S P N 錯(cuò)誤 D熱穩(wěn)定性 HF H2O H2S 錯(cuò)誤 3 日本科學(xué)家確認(rèn)的N60與美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的C60結(jié)構(gòu)相似 N60在高溫或機(jī)械撞擊后 其中積蓄的巨大能量會(huì)在一瞬間釋放出來(lái) 關(guān)于N60的下列說(shuō)法中 正確的是 A N60由共價(jià)鍵構(gòu)成 是原子晶體B N60與14N都是氮的同位素C 還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)N60的同素異形體D N60將來(lái)可能會(huì)成為很好的火箭燃料 D 解析 A項(xiàng)錯(cuò) N60是由60個(gè)N原子通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合而成的分子 大量這種分子靠范德華力結(jié)合可以構(gòu)成晶體即N60晶體 這是分子晶體 B項(xiàng)錯(cuò) 同位素是對(duì)原子而言的 而N60是分子 C項(xiàng)錯(cuò) N60與N2同是氮元素的單質(zhì) 所以N2就是N60的同素異形體 題中告知 N60積蓄有巨大能量 所以有可能成為火箭燃料 D項(xiàng)正確 4 對(duì)于相同分子數(shù)的分別由14N 13C 18O三種原子構(gòu)成的NO和CO兩種氣體 下列說(shuō)法正確的是 A 兩種氣體的質(zhì)量相同B 兩氣體含有相同數(shù)目的質(zhì)子和中子C 兩氣體含有相同的質(zhì)量數(shù)D 兩氣體含有相同數(shù)目的中子 原子 D 解析 因NO CO分子數(shù)相同 分子中原子數(shù)又相同 所以兩氣體含原子數(shù)相同 由于14N和13C的中子數(shù)相同 都是7 所以兩種氣體含的中子數(shù)也相同 但它們的質(zhì)子數(shù)不同 A B C三項(xiàng)都與質(zhì)子數(shù)有關(guān) 都不對(duì) 5 第56號(hào)元素在周期表中的位置是 A 第五周期的零族B 第五周期的 A族C 第六周期的 B族D 第六周期的 A族 D 解析 第5周期的氙為54號(hào) 那么56號(hào)一定在第六周期 因?yàn)?6 54 2 56號(hào)元素在第二縱行 即第 A族 6 某元素在周期表中位于第四周期第 A族 則它的核電荷數(shù)為 若發(fā)現(xiàn)原子序數(shù)為114的元素 則它在元素周期表中的位置是 31 第七周期第 A族 解析 第四周期第 A族元素的核電荷數(shù)可由第三周期第 A族元素Al原子序數(shù)13 加上13 18 31得知 也可由第四周期0族元素的原子序數(shù)36 5 31推出 原子序數(shù)為114的元素 要確定它在元素周期表中的位置 可先推出稀有氣體元素在第七周期的原子序數(shù)為86 32 118 再由118 114 4 可推出該元素在第七周期第 A族 7 下表是元素周期表的一部分 1 表中元素 的氫化物的化學(xué)式為 此氫化物的還原性比元素 的氫化物的還原性 填 強(qiáng) 或 弱 2 某元素的核外K層電子數(shù)比L層電子數(shù)少3 則該元素的元素符號(hào)是 其單質(zhì)的電子式為 HCl 弱 N 1919年 Langmuir提出的等電子原理 原子數(shù)相同 電子總數(shù)相同的分子 互稱為等電子體 等電子體的結(jié)構(gòu)相似 物理性質(zhì)相近 1 根據(jù)上述原理 僅有第二周期元素組成的共價(jià)分子中互為等電子體的是 和 和 2 此后 等電子原理又有所發(fā)展 例如 由短周期元素組成的粒子 只要其原子數(shù)相同 各原子最外層電子數(shù)之和相同 也可互稱等電子體 它們也具有相似的結(jié)構(gòu)特征 在短周期元素組成的物質(zhì)中與NO互為等電子體的分子有 N2 CO CO2 N2O SO2 O3 解析 本題考查對(duì)元素周期表的熟悉程度及相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用 表中 為磷元素 為氯元素 故 的氫化物為氯化氫 其還原性比PH3弱 K層電子數(shù)比L層的電子數(shù)少3的元素是N N2的電子式為 本題提供的新信息為等電子體概念 考查學(xué)生對(duì)信息的理解 提煉 知識(shí)遷移等能力 在第2周期中 原子數(shù)相同 電子總數(shù)也相同的兩組等電子體為N2 CO CO2 N2O 由發(fā)展的等電子原理知 為三原子 各原子最外層電子數(shù)之和為5 6 2 1 18 故與其為等電子體的有SO2和O3 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全