新教材適用2023-2024學(xué)年高中化學(xué)專題1揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘第3單元物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的意義課件蘇教版選擇性必修2

第三單元物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的意義專題1內(nèi)容索引010203自主預(yù)習(xí)新知導(dǎo)學(xué)合作探究釋疑解惑課堂小結(jié)課標(biāo)定位、素養(yǎng)闡釋1.通過(guò)課堂討論與交流、通過(guò)媒體與網(wǎng)絡(luò)等途徑查詢相關(guān)資料,領(lǐng)略科學(xué)探索的魅力,以此來(lái)認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)的發(fā)展與人類探索物質(zhì)世界的關(guān)系。2.能知道量子力學(xué)在物質(zhì)轉(zhuǎn)化、物質(zhì)制備等研究領(lǐng)域中的指導(dǎo)價(jià)值。3.能初步認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系,知道物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究有助于發(fā)現(xiàn)具有預(yù)期性質(zhì)的新物質(zhì),體會(huì)研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理對(duì)促進(jìn)人類健康的重要作用。自主預(yù)習(xí)新知導(dǎo)學(xué)一、促進(jìn)了化學(xué)科學(xué)的發(fā)展

二、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無(wú)止境1.研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理對(duì)促進(jìn)人類健康的重要作用。(1)探尋人類和其他生物生命運(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之一。(2)研究配體小分子和受體生物大分子相互作用的機(jī)理,有助于進(jìn)行

手性生物分子和手性藥物

的開(kāi)發(fā),特別是人類亟待解決的抗癌藥物的設(shè)計(jì)、制備和篩選,以及合成一大批高效、無(wú)毒副作用的藥物;搞清楚食草動(dòng)物胃內(nèi)的酶是如何把

植物纖維

分解為小分子的,為充分利用自然界豐富的植物纖維資源打下基礎(chǔ);合成具有

生物活性

的分子,可幫助人類揭示生命的奧秘;了解

生物體內(nèi)信息分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

和

生理調(diào)控的化學(xué)機(jī)理

,創(chuàng)造“新陳代謝”的目標(biāo)就能得以實(shí)現(xiàn)……而這些研究都需要物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論與分析測(cè)試技術(shù)的支持。2.量子化學(xué)是結(jié)構(gòu)化學(xué)最重要的理論基礎(chǔ),結(jié)構(gòu)化學(xué)是量子化學(xué)最直接的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和推動(dòng)力量。(1)化學(xué)家利用化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,制備人類生活和生產(chǎn)所需要的物質(zhì),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。(2)隨著化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論的進(jìn)一步發(fā)展和技術(shù)的完善,人類將進(jìn)入一個(gè)嶄新的世界。3.物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。(1)尋找新物質(zhì)的綠色合成方法,期望可以用

簡(jiǎn)單

、安全

、對(duì)環(huán)境友好的操作,快速、定量地把價(jià)廉、易得的起始原料轉(zhuǎn)化為人類所需求的物質(zhì)。(2)綠色合成方法的設(shè)計(jì)和實(shí)施,合成具有高活性和選擇性的催化劑,都依賴于對(duì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律、催化劑結(jié)構(gòu)和催化機(jī)理的研究?！咀灾魉伎肌?/p>

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?提示：能。人們可以用粒子高能加速器來(lái)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。【效果自測(cè)】

1.要達(dá)到綠色化學(xué)的理想境界,化學(xué)家們需要回答一系列問(wèn)題:指定分子之間能否反應(yīng)生成預(yù)期分子?需要什么催化劑?反應(yīng)速率預(yù)期多大?如何控制反應(yīng)?如何確定化學(xué)反應(yīng)的途徑等?最有希望解決這些問(wèn)題的途徑是(

)。A.建立化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論B.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法C.完善元素周期律理論D.研究質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律答案：A解析：量子化學(xué)是結(jié)構(gòu)化學(xué)最重要的理論基礎(chǔ),化學(xué)越發(fā)展,越要從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的深層次去理解和掌握化學(xué)反應(yīng)規(guī)律。

2.綠色化學(xué)的核心是反應(yīng)過(guò)程的綠色化,即要求原料物質(zhì)中的所有原子完全被利用且全部轉(zhuǎn)入期望的產(chǎn)品中,下列過(guò)程不符合這一思想的是(

)。A.甲烷與氯氣反應(yīng)制氯仿:CH4+3Cl2

CHCl3+3HClB.烯烴與水煤氣發(fā)生的羰基合成反應(yīng):RCHCH2+CO+H2RCH2CH2CHOC.甲烷、CO合成乙酸乙酯:2CH4+2COCH3COOCH2CH3D.乙烯合成聚乙烯:nCH2CH2

CH2—CH2

解析：A項(xiàng),甲烷與氯氣反應(yīng)制得氯仿的同時(shí)還有氯化氫生成,不符合綠色化學(xué)思想,錯(cuò)誤;烯烴與水煤氣發(fā)生的羰基合成反應(yīng)中,生成物只有一種;甲烷、CO合成乙酸乙酯的反應(yīng)中,生成物只有一種;乙烯合成聚乙烯的反應(yīng)中,生成物只有一種,均符合綠色化學(xué)思想,B、C、D三項(xiàng)正確。A合作探究釋疑解惑探究任務(wù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的意義與要求【問(wèn)題引領(lǐng)】

你能列舉物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)例嗎?提示：元素原子結(jié)構(gòu)決定元素的性質(zhì);不同微?？坎煌淖饔昧?gòu)成不同的晶體;部分同分異構(gòu)體的化學(xué)性質(zhì)不同等?！練w納提升】

1.物質(zhì)結(jié)構(gòu)探索的意義。(1)一是哲學(xué)上的意義,證明世界的物質(zhì)性和人類認(rèn)識(shí)自然界的永無(wú)止境。世界是由物質(zhì)構(gòu)成的,物質(zhì)是由不同層次的微粒構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。(2)二是科學(xué)理論和方法上的意義,豐富了人們關(guān)于物質(zhì)世界的基本知識(shí)。科學(xué)家通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn),提出了原子結(jié)構(gòu)模型、化學(xué)鍵模型、分子間作用力模型、分子結(jié)構(gòu)模型等,可以用來(lái)解釋和預(yù)測(cè)物質(zhì)所表現(xiàn)的宏觀性質(zhì)。(3)三是實(shí)踐上的意義。物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究獲得的知識(shí)和方法可以指導(dǎo)人們解決很多實(shí)踐中的問(wèn)題。在搞清楚新物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上,才能有目的地進(jìn)行合成。2.綠色化學(xué)的十二條原則。(1)防止污染優(yōu)于治理污染:防止廢物的產(chǎn)生而不是產(chǎn)生后再來(lái)處理。(2)提高原子經(jīng)濟(jì)性:合成方法應(yīng)設(shè)計(jì)成能將所有的起始物質(zhì)嵌入最終產(chǎn)物中。(3)盡量減少化學(xué)合成中的有毒原料、產(chǎn)物:只要可能,反應(yīng)中使用和生成的物質(zhì)應(yīng)對(duì)人類健康和環(huán)境無(wú)毒或毒性很小。(4)設(shè)計(jì)安全的化學(xué)品:設(shè)計(jì)的化學(xué)產(chǎn)品應(yīng)在保護(hù)原有功效的同時(shí)盡量使其無(wú)毒或毒性很小。(5)使用無(wú)毒無(wú)害的溶劑和助劑:盡量不使用輔助性物質(zhì)(如溶劑、分離試劑等),如果一定要用,也應(yīng)使用無(wú)毒物質(zhì)。(6)合理使用和節(jié)省能源,合成過(guò)程應(yīng)在環(huán)境溫度和壓力下進(jìn)行:能量消耗越小越好,應(yīng)能為環(huán)境和經(jīng)濟(jì)方面的考慮所接受。(7)原料應(yīng)該可再生:只要技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行,使用的原材料應(yīng)是能再生的。(8)減少不必要的衍生化步驟:應(yīng)盡量避免不必要的衍生過(guò)程(如基團(tuán)的保護(hù),物理與化學(xué)過(guò)程的臨時(shí)性修改等)。(9)采用高選擇性催化劑:盡量使用選擇性高的催化劑,而不是提高反應(yīng)物的配料比。(10)產(chǎn)物應(yīng)設(shè)計(jì)為發(fā)揮完作用后可分解為無(wú)毒降解產(chǎn)物:設(shè)計(jì)化學(xué)產(chǎn)品時(shí),應(yīng)考慮當(dāng)該物質(zhì)完成自己的功能后,不再滯留于環(huán)境中,而可降解為無(wú)毒的產(chǎn)品。(11)應(yīng)進(jìn)一步發(fā)展分析技術(shù),對(duì)污染物實(shí)行在線監(jiān)測(cè)和控制:分析方法也需要進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā),使之能做到實(shí)時(shí)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控,以防有害物質(zhì)的形成。(12)減少使用易燃易爆物質(zhì),降低事故隱患:化學(xué)過(guò)程中使用的物質(zhì)或物質(zhì)的形態(tài),應(yīng)考慮盡量減少實(shí)驗(yàn)事故的潛在危險(xiǎn),如氣體釋放、爆炸和著火等?！镜湫屠}】

【例題】

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)。A.人們能用高能粒子加速器來(lái)人工制造化學(xué)元素B.現(xiàn)在有機(jī)合成從以前的單憑經(jīng)驗(yàn)摸索已全部發(fā)展到“按圖索驥”C.合成或從自然界分離出更多的新物質(zhì),能更好地滿足人類的生活和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要D.物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論和方法是研究材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的重要工具答案：B【變式訓(xùn)練】

2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)研究成果是“基因剪刀——重寫(xiě)生命密碼的工具”。兩位獲獎(jiǎng)?wù)甙l(fā)現(xiàn)了“CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)”,研究人員能以極高精度改變動(dòng)物、植物和微生物的DNA(脫氧核糖核