2023-2024學年蘇教版新教材選擇性必修二 專題1第一單元 物質結構研究的內容 學案

第一單元物質結構研究的內容學習目標課程標準學業(yè)評價初步認識物質的結構與性質之間的關系,知道物質結構的研究有助于發(fā)現(xiàn)具有預期性質的物質,以及為設計與合成這些新物質提供理論基礎。1.能結合已有知識描述常見物質的微觀結構,分析物質結構與其性質之間的關系。2.能從物質的微觀結構出發(fā)解釋或預測物質的宏觀性質,認識物質結構研究對化學科學發(fā)展的重要意義。素養(yǎng)解讀:1.證據推理與模型認知:通過物質的特征結構認識物質的性質,建立根據物質結構分析物質性質的認知模型。2.科學態(tài)度與社會責任:了解物質結構研究的內容,深刻認識化學對社會的貢獻,培養(yǎng)探索未知、崇尚真理的科學意識。知識點一認識物質的特征結構知識梳理1.元素的性質與原子結構,特別是最外層電子數有關。鈉原子在化學反應中容易失去最外電子層上的1個電子,鈉元素表現(xiàn)出強的金屬性;氯原子最外層上有7個電子,在化學反應中傾向于獲得1個電子,氯元素表現(xiàn)出強的非金屬性。在化學反應中,鈉原子和氯原子通過電子的轉移,分別形成穩(wěn)定結構的鈉離子和氯離子,再通過靜電作用力生成氯化鈉。2.研究物質之間的化學反應,需要對反應物、生成物的特征結構進行針對性的研究,考查反應物中什么原子或原子團上的化學鍵容易發(fā)生斷裂,繼而在什么位置上生成新的化學鍵。乙醇氧化成乙醛的過程:乙醇分子的羥基官能團上失去1個H,與—OH相連的C上也失去1個H,形成新的CO雙鍵。3.研究物質的特征結構,可以幫助我們獲得很多有用的信息,設計反應的條件,解釋反應生成的產物等。如氮分子含有氮氮三鍵,在通常條件下很穩(wěn)定,難以參加化學反應,因此,在固氮研究中,需要改變反應條件,氮分子才能轉化為氮的化合物。[想一想1]為什么碳、氮、氧、氟與氫形成的最簡單氫化物(CH4、NH3、H2O、HF)中氫原子的數目不相等?提示:碳、氮、氧、氟元素原子的最外層電子數不相同。[想一想2]為什么水分子間可以形成氫鍵?提示:氧原子對電子的吸引能力遠大于氫原子,不同水分子中的氫原子上的電子會受到氧原子的吸引,故水分子間可以形成氫鍵。

認識物質的特征結構

1.原子結構特征——最外層電子數

在原子結構中,核外電子是分層排布的,稀有氣體的原子結構是一種相對穩(wěn)定結構,其他原子的結構則為不穩(wěn)定結構,在化學變化中有向穩(wěn)定結構變化的趨勢。在化學變化中,原子通過最外層電子得失來實現(xiàn)穩(wěn)定,而最外層電子數比較多的則容易得到電子,少的則易于失去電子,所以原子的化學性質取決于最外層電子數。2.有機化合物結構特征——官能團

官能團是有機化合物中比較活潑、容易發(fā)生反應并決定著某類有機化合物共同特性的原子或原子團。掌握官能團的知識,可以幫助我們更好地認識有機化合物的結構和性質。

3.晶體結構——微粒間的不同作用

元素的原子間可以通過共用電子或得失電子形成化學鍵,故有的元素原子間形成的是共價鍵,有的元素原子間形成的是離子鍵。不同晶體中的微?？赡苁窃?也可能是分子或離子。了解微粒間的不同作用有助于更好地認識晶體結構。(以下選擇題有1個或2個選項符合題意)1.N4分子結構如圖所示。下列說法正確的是(BC)A.N4屬于一種新型的化合物B.N4的摩爾質量為56g·mol-1C.N4與N2互為同素異形體D.N4轉化為N2屬于物理變化解析:N4是由一種元素組成的物質,因而是一種新型的單質,而不是化合物;N4的摩爾質量為56g·mol-1;N4和N2互為同素異形體;N4和N2是兩種不同的物質,所以兩者的轉化屬于化學變化。2.“擬晶”是一種具有凸多面體規(guī)則外形但不同于晶體的固態(tài)物質。Al65Cu23Fe12是科學家發(fā)現(xiàn)的幾百種重要的擬晶之一,具有合金的某些優(yōu)良物理性能。下列有關這種擬晶的說法正確的是(C)A.無法確定Al65Cu23Fe12中三種金屬元素的化合價B.Al65Cu23Fe12的硬度小于金屬鐵C.Al65Cu23Fe12不可用作長期浸泡在海水中的材料D.1molAl65Cu23Fe12溶于過量的硝酸時共失去265mol電子解析:Al65Cu23Fe12具有合金的某些優(yōu)良物理性能,因此這種擬晶中三種金屬元素的化合價均為0,A錯誤;擬晶具有合金的某些優(yōu)良物理性能,合金的硬度大,熔點低,B錯誤;Al65Cu23Fe12在海水中會發(fā)生電化學腐蝕,因此不可用作長期浸泡在海水中的材料,C正確;1molAl65Cu23Fe12溶于過量的硝酸時,Al65Cu23Fe12轉化為Al3+、Cu2+、Fe3+,共失去277mol電子,D錯誤。知識點二揭示物質結構與性質的關系知識梳理1.物質的結構在很大程度上決定了該物質的某些性質。如在晶體中,微粒和微粒間作用力的類型影響著晶體的性質。2.相同的元素可以組成不同的單質,因為物質的結構不同,它們的性質差異很大。如:[想一想1]乙醇和二甲醚的分子組成都是C2H6O,為什么乙醇能與金屬鈉反應放出氫氣而二甲醚不能,乙醇易溶于水而二甲醚卻不溶于水?提示:雖然乙醇和二甲醚的分子組成都是C2H6O,但是兩者的結構不同,乙醇中含有—OH,能與鈉發(fā)生反應,易溶于水。[想一想2]為什么氨水和硝酸銀溶液作用生成的氫氧化銀沉淀可溶于過量的氨水中?提示:氫氧化銀能與NH3·H2O生成易溶于水的[Ag(NH3)2]OH。物質結構與性質的關系1.元素原子結構決定其性質。元素周期表中的“位—構—性”關系規(guī)律。2.分子組成相同,結構不同,其性質不同。如乙醇和二甲醚是同分異構體,同分異構體的存在說明物質的結構是決定其性質的重要因素。3.分子組成不同,若結構相似,則化學性質或物理性質相似。4.構成晶體的微粒不同,微粒的排列方式不同,微粒間的作用力不同,導致各類晶體有不同的溫度。(以下選擇題有1個或2個選項符合題意)1.物質的結構決定物質的性質,下列關于物質結構與性質的說法不正確的是(BD)A.紅磷和白磷性質不同,是由于磷原子的排列方式不同B.氧氣和液氧的狀態(tài)不同,是由于構成它們的分子不同C.活性炭和木炭都具有吸附性,是由于它們都有疏松多孔的結構D.CO和CO2的性質不同,是由于CO2比CO中的氧原子多解析:紅磷和白磷的性質不同,是由于磷原子的排列方式不同,A正確;氧氣和液氧的狀態(tài)不同,構成它們的分子相同,但是分子之間的間隔不同,B不正確;木炭和活性炭具有很強的吸附性,是由于這兩種物質具有疏松多孔的結構,能把異味和色素等吸附,C正確;CO和CO2都是由碳元素和氧元素組成的,但是它們的分子結構不同,D不正確。2.金剛石和石墨的物理性質不同,是由于(C)A.組成兩種物質的元素不同B.兩種物質碳原子個數不同C.兩種物質中碳原子的排列方式不同D.構成兩種物質的碳原子不同解析:組成兩種物質的元素相同,A錯誤;金剛石和石墨的物理性質不同不是因為兩種物質的碳原子個數不同,而是因為兩種物質中碳原子的排列方式不同,B、D錯誤,C正確。*據報道,科研人員應用電子計算機模擬出了類似C60的物質N60。已知N60分子中每個氮原子之間均以氮氮共價鍵結合三個氮原子,所有的氮原子都具有最外層為8個電子的穩(wěn)定結構。N—N鍵鍵能為167kJ·mol-1,NN鍵鍵能為418kJ·mol-1,N≡N鍵鍵能為942kJ·mol-1。試回答:(1)根據上述信息推斷N60的結構特點(包括分子的空間構型、分子內的平面幾何形狀、化學鍵的類型和數目等):。(2)根據鍵能和物質化學變化中的能量變化原理計算,1molN60全部分解為N2所(填“吸收”或“放出”)的能量(熱量)為kJ。(3)根據(2)的計算結論推斷,下列N60的用途中正確的是(填字母)。A.可用作高能炸藥B.可用作高能燃料解析:(1)C60分子的空間結構為球形,N60分子的空間結構也是球形。N原子有5個價電子,每個N原子又結合了3個N原子,所有的氮原子都具有最外層為8個電子的穩(wěn)定結構,所以N60分子中的化學鍵只能是N—N鍵。每個N原子形成3個單鍵,每個單鍵由2個N原子共用,則N60分子中的單鍵數為60×=90(個)。(2)1molN60分子含有90molN—N鍵,它分解生成30molN≡N鍵。1molN60分子中化學鍵斷開吸收的能量為90mol×167kJ·mol-1=15030kJ。30molN2