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1、目標與素養(yǎng)：目標與素養(yǎng)：1.理解物質結構是決定物質性質的重要因素。理解物質結構是決定物質性質的重要因素。(宏觀辨識與微觀宏觀辨識與微觀探析探析)2.了解研究化學反應的量子力學理論的重要意義，認識研究生命現(xiàn)象的化學了解研究化學反應的量子力學理論的重要意義，認識研究生命現(xiàn)象的化學機理的重要性。機理的重要性。一、研究物質的結構與性能的關系一、研究物質的結構與性能的關系1這里的物質結構指的是這里的物質結構指的是構成物質的微粒之間的相互作用構成物質的微粒之間的相互作用、分子的構型分子的構型等等。2物質性質指的是物質的物質性質指的是物質的物理性質物理性質、化學性質化學性質、生物活性生物活性和和生理活性生理
2、活性等。等。3物質結構決定物質的性質，關注以下幾個問題：物質結構決定物質的性質，關注以下幾個問題：(1)研究鑭系元素結構與性質的關系，尋找研究鑭系元素結構與性質的關系，尋找功能奇特的光、電、磁等材料功能奇特的光、電、磁等材料。(2)研究影響生物大分子的研究影響生物大分子的生物活性生物活性和和生理活性生理活性的結構因素，揭示人類生命運的結構因素，揭示人類生命運動的機理。動的機理。(3)研究材料結構與性能的關系，制得研究材料結構與性能的關系，制得強度大強度大、密度小密度小、穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好、耐腐蝕耐腐蝕的的合成材料，如合成具有共價鍵強度的高分子纖維。合成材料，如合成具有共價鍵強度的高分子纖維。二、
3、研究化學反應的量子力學理論二、研究化學反應的量子力學理論1為了人類社會的可持續(xù)發(fā)展，化學家們非常期望解決的問題很多，例如為了人類社會的可持續(xù)發(fā)展，化學家們非常期望解決的問題很多，例如：(1)在充分了解在充分了解光合作用光合作用、固氮作用機理固氮作用機理和和催化理論催化理論的基礎上，實現(xiàn)農業(yè)的工的基礎上，實現(xiàn)農業(yè)的工業(yè)化，在工廠中生產糧食和蛋白質。業(yè)化，在工廠中生產糧食和蛋白質。(2)建立建立零排放零排放的、的、原子經濟性原子經濟性的化工企業(yè)，倡導的化工企業(yè)，倡導“綠色化學綠色化學”。(3)在了解酶催化作用機理的基礎上，模擬天然酶制造在了解酶催化作用機理的基礎上，模擬天然酶制造人工催化劑人工催化
4、劑。實現(xiàn)在。實現(xiàn)在最最溫和溫和條件下進行化學反應，控制反應的方向和產物的手性。條件下進行化學反應，控制反應的方向和產物的手性。2量子力學在物質轉化量子力學在物質轉化、物質制備等研究領域中具有指導作用物質制備等研究領域中具有指導作用。為了更好地為了更好地利用化學變化，通過化學反應實現(xiàn)物質的轉化，制備人類生活和生產所需要的物利用化學變化，通過化學反應實現(xiàn)物質的轉化，制備人類生活和生產所需要的物質，化學家們需要回答更多的問題，需要發(fā)展量子力學，需要建立精確有效而又質，化學家們需要回答更多的問題，需要發(fā)展量子力學，需要建立精確有效而又普遍適用的化學反應的量子力學理論。普遍適用的化學反應的量子力學理論。
5、3隨著化學反應的量子力學理論的建立和相關技術的進一步發(fā)展隨著化學反應的量子力學理論的建立和相關技術的進一步發(fā)展，人類將進人類將進入一個嶄新的世界：合成氨不再需要入一個嶄新的世界：合成氨不再需要高溫、高壓高溫、高壓，光合作用光合作用不再是植物的專利，不再是植物的專利，化工生產不再生成無實際用途的副產物，沒有能源危機，也沒有環(huán)境污染?；どa不再生成無實際用途的副產物，沒有能源危機，也沒有環(huán)境污染。三、研究生命現(xiàn)象的化學機理三、研究生命現(xiàn)象的化學機理1研究生命現(xiàn)象的化學機理對促進人類健康的重要作用研究生命現(xiàn)象的化學機理對促進人類健康的重要作用(1)化學鍵理論化學鍵理論為現(xiàn)代分子生物學的建立奠定了基
6、礎。為現(xiàn)代分子生物學的建立奠定了基礎。(2)探尋人類和生物的生命運動的化學機理探尋人類和生物的生命運動的化學機理， 是是 21 世紀化學科學亟待解決的重世紀化學科學亟待解決的重大課題之一。大課題之一。研究研究配體小分子配體小分子和和受體生物大分子受體生物大分子相互作用的機理相互作用的機理，人們就能進行藥物設計人們就能進行藥物設計，有助于合成高效無毒副作用的藥物；合成具有有助于合成高效無毒副作用的藥物；合成具有生物活性和生理活性生物活性和生理活性的分子，可以的分子，可以幫助人類揭示生命的奧秘；了解幫助人類揭示生命的奧秘；了解活體內信息分子的運動規(guī)律活體內信息分子的運動規(guī)律和和生理調控的化學機生理
7、調控的化學機理理，創(chuàng)造，創(chuàng)造“新陳代謝新陳代謝”的目標能得以實現(xiàn)。的目標能得以實現(xiàn)。2手性分子的研究手性分子的研究(1)手性藥物：含有手性藥物：含有手性分子手性分子的藥物稱為手性藥物。生物體內的大分子大多具的藥物稱為手性藥物。生物體內的大分子大多具有有手性手性。人體里的氨基酸都是。人體里的氨基酸都是左旋的左旋的，只有用，只有用左旋左旋的氨基酸才能合成蛋白質。的氨基酸才能合成蛋白質。(2)手性催化劑與手性分子合成。手性催化劑與手性分子合成。3物質研究的方法有助于探索物質世界的奧秘物質研究的方法有助于探索物質世界的奧秘化學作為一門實用的化學作為一門實用的創(chuàng)造性創(chuàng)造性科學，已經為人類認識物質世界和人
8、類的文明進步作科學，已經為人類認識物質世界和人類的文明進步作出了巨大的貢獻。用化學方法合成了數(shù)以千萬計的物質?；瘜W創(chuàng)立了研究物質結出了巨大的貢獻。用化學方法合成了數(shù)以千萬計的物質?；瘜W創(chuàng)立了研究物質結構的理論、方法和實驗手段，初步揭示了物質的構的理論、方法和實驗手段，初步揭示了物質的結構結構與與性能性能之間的關系和規(guī)律，之間的關系和規(guī)律，為 設 計 具 有 各 種 特 殊 功 能 的 新 物 質 提 供 了 有 效 的 方 法 和 手 段 。為 設 計 具 有 各 種 特 殊 功 能 的 新 物 質 提 供 了 有 效 的 方 法 和 手 段 。結構決定性能結構決定性能1.元素原子的結構決定元
9、素的性質元素原子的結構決定元素的性質， 這一點可以從元素周期表這一點可以從元素周期表“位位構構性性”的關系得以表現(xiàn)。同一周期中，隨著原子序數(shù)的遞增，原子核所帶電荷數(shù)逐漸增的關系得以表現(xiàn)。同一周期中，隨著原子序數(shù)的遞增，原子核所帶電荷數(shù)逐漸增多，原子核對外層電子的引力逐漸增強，原子半徑逐漸減小，元素的非金屬性逐多，原子核對外層電子的引力逐漸增強，原子半徑逐漸減小，元素的非金屬性逐漸增強，得電子能力逐漸增強，失電子能力逐漸減弱。元素的最高價氧化物的水漸增強，得電子能力逐漸增強，失電子能力逐漸減弱。元素的最高價氧化物的水化物的酸性逐漸增強，堿性逐漸減弱。如化物的酸性逐漸增強，堿性逐漸減弱。如 Na、
10、Mg、Al 三種元素，原子半徑逐漸三種元素，原子半徑逐漸減小，金屬性逐漸減弱，還原性逐漸減弱。減小，金屬性逐漸減弱，還原性逐漸減弱。2 不同的微?？坎煌淖饔昧嫵刹煌愋偷木w不同的微?？坎煌淖饔昧嫵刹煌愋偷木w， 如離子晶體如離子晶體、 原子晶體原子晶體、分子晶體、金屬晶體。離子晶體熔、沸點較高，難揮發(fā)，只有提供足夠高的能量分子晶體、金屬晶體。離子晶體熔、沸點較高，難揮發(fā)，只有提供足夠高的能量才能使陰、陽離子克服離子鍵的作用，使晶體成為熔融態(tài)或氣態(tài)，少數(shù)熱穩(wěn)定性才能使陰、陽離子克服離子鍵的作用，使晶體成為熔融態(tài)或氣態(tài)，少數(shù)熱穩(wěn)定性差的離子晶體受熱時易分解。離子晶體有較高的硬度；難于壓
11、縮，但質脆，不宜差的離子晶體受熱時易分解。離子晶體有較高的硬度；難于壓縮，但質脆，不宜進行機械加工。離子晶體不導電，但熔融或水溶液狀態(tài)下可以導電。原子晶體硬進行機械加工。離子晶體不導電，但熔融或水溶液狀態(tài)下可以導電。原子晶體硬度大，金剛石是最硬的物質，熔、沸點都很高，不溶于常見的溶劑，一般是電的度大，金剛石是最硬的物質，熔、沸點都很高，不溶于常見的溶劑，一般是電的不良導體。分子晶體一般熔點低，硬度小。金屬晶體是電的良導體，有良好的機不良導體。分子晶體一般熔點低，硬度小。金屬晶體是電的良導體，有良好的機械加工性能等。這一切都是因其晶體的結構不同所致，即排列方式、構成物質的械加工性能等。這一切都是
12、因其晶體的結構不同所致，即排列方式、構成物質的微粒、微粒間作用力不同等。微粒、微粒間作用力不同等。3分子式相同的物質性質可能不同。如分子式相同的物質性質可能不同。如 C2H6O 有兩種不同的結構有兩種不同的結構乙醇乙醇(CH3CH2OH)和甲醚和甲醚(CH3OCH3)， 前者與水互溶而后者不能前者與水互溶而后者不能。 前者可與前者可與 Na、乙酸反應，后者很難發(fā)生類似的反應。前者可發(fā)生消去反應生成乙烯，而甲醚不乙酸反應，后者很難發(fā)生類似的反應。前者可發(fā)生消去反應生成乙烯，而甲醚不能發(fā)生消去反應。乙醇和甲醚的關系是同分異構體。同分異構體的存在說明物質能發(fā)生消去反應。乙醇和甲醚的關系是同分異構體。
13、同分異構體的存在說明物質的結構是決定物質性質的重要因素。結構決定性質，性質反過來體現(xiàn)結構。的結構是決定物質性質的重要因素。結構決定性質，性質反過來體現(xiàn)結構?！镜淅镜淅?1】下列說法不正確的是下列說法不正確的是()A化學反應有新物質生成，并遵循質量守恒定律和能量守恒定律化學反應有新物質生成，并遵循質量守恒定律和能量守恒定律B原子吸收光譜儀可用于測定物質中的金屬元素原子吸收光譜儀可用于測定物質中的金屬元素，紅外光譜儀可用于測定化紅外光譜儀可用于測定化合物的官能團合物的官能團C分子間作用力比化學鍵弱得多，但它對物質的熔點、沸點有較大的影響分子間作用力比化學鍵弱得多，但它對物質的熔點、沸點有較大的影
14、響，而對溶解度無影響而對溶解度無影響D酶催化反應具有高效酶催化反應具有高效、專一專一、條件溫和等特點條件溫和等特點，化學模擬生物酶對綠色化化學模擬生物酶對綠色化學、環(huán)境保護及節(jié)能減排具有重要意義學、環(huán)境保護及節(jié)能減排具有重要意義C化學反應有新物質生成并且遵循質量守恒定律和能量守恒定律，光譜分化學反應有新物質生成并且遵循質量守恒定律和能量守恒定律，光譜分析可以測定金屬元素和官能團，酶具有高效、專一等性質，因此析可以測定金屬元素和官能團，酶具有高效、專一等性質，因此 A、B、D 正確正確；分子間作用力對物質的熔點、沸點、溶解度都有影響，因此分子間作用力對物質的熔點、沸點、溶解度都有影響，因此 C
15、項錯誤。項錯誤。研究生命現(xiàn)象的化學機理研究生命現(xiàn)象的化學機理1.研究配體小分子和受體生物大分子相互作用的機理，這是藥物設計的基礎研究配體小分子和受體生物大分子相互作用的機理，這是藥物設計的基礎。有了這一基礎，人們就能進行藥物設計，有助于合成高效無毒副作用的藥物。有了這一基礎，人們就能進行藥物設計，有助于合成高效無毒副作用的藥物。2化學遺傳學為哈佛大學化學教授所創(chuàng)建化學遺傳學為哈佛大學化學教授所創(chuàng)建。他的小組合成某些小分子他的小組合成某些小分子，使之使之與蛋白質結合，并改變蛋白質的功能，例如使某些蛋白酶的功能關閉。這些方法與蛋白質結合，并改變蛋白質的功能，例如使某些蛋白酶的功能關閉。這些方法使得
16、研究者們不通過改變產生某一蛋白質的基因密碼就可以研究它們的功能，為使得研究者們不通過改變產生某一蛋白質的基因密碼就可以研究它們的功能，為開創(chuàng)化學蛋白質組學開創(chuàng)化學蛋白質組學、化學基因組學化學基因組學(與生物學家以改變基因密碼來研究的方法不與生物學家以改變基因密碼來研究的方法不同同)奠定了基礎。奠定了基礎。3搞清楚光合作用搞清楚光合作用、生物固氮作用生物固氮作用，以及牛以及牛、羊等食草動物胃內的酶如何把羊等食草動物胃內的酶如何把植物纖維分解為小分子的反應機理，為充分利用自然界豐富的植物纖維資源打下植物纖維分解為小分子的反應機理，為充分利用自然界豐富的植物纖維資源打下基礎?；A。4人類的大腦是用人
17、類的大腦是用“泛分子泛分子”組裝成的最精巧的計算機組裝成的最精巧的計算機。如何徹底了解大腦如何徹底了解大腦的結構和功能將是的結構和功能將是 21 世紀的腦科學世紀的腦科學、生物學生物學、化學化學、物理學物理學、信息和認知科學等信息和認知科學等交叉學科共同來解決的難題。交叉學科共同來解決的難題。5了解活體內信息分子的運動規(guī)律和生理調控的化學機理了解活體內信息分子的運動規(guī)律和生理調控的化學機理，使創(chuàng)造使創(chuàng)造“新陳代新陳代謝謝”的目標能得以實現(xiàn)。的目標能得以實現(xiàn)。6.了解從化學進化到手性和生命起源的飛躍過程了解從化學進化到手性和生命起源的飛躍過程。 使人工合成的使人工合成的“左右手左右手”各各半的手
18、性藥物得到抑制半的手性藥物得到抑制(或激發(fā)或激發(fā))，達到治療疾病的目的。，達到治療疾病的目的。7合成具有生物活性和生理活性的分子，可幫助人們揭示生命的奧秘。合成具有生物活性和生理活性的分子，可幫助人們揭示生命的奧秘?！镜淅镜淅?2】(雙選雙選)有效成分為手性分子的藥物為手性藥物有效成分為手性分子的藥物為手性藥物。下列有關手性藥下列有關手性藥物敘述正確的是物敘述正確的是()A化學反應生成手性藥物時一定是成對生成它們的手性異構體化學反應生成手性藥物時一定是成對生成它們的手性異構體B存在少量手性催化劑時可只生成手性異構體中的一種存在少量手性催化劑時可只生成手性異構體中的一種C手性藥物中兩種手性異構
19、體的醫(yī)藥作用幾乎沒有區(qū)別手性藥物中兩種手性異構體的醫(yī)藥作用幾乎沒有區(qū)別D手性異構體的醫(yī)藥作用可能完全不同手性異構體的醫(yī)藥作用可能完全不同BD如果沒有手性催化劑則生成的手性藥物大多數(shù)是兩種手性異構體同時如果沒有手性催化劑則生成的手性藥物大多數(shù)是兩種手性異構體同時生成的，但在手性催化劑作用下，可以主要生成一種異構體。一對異構體化學性生成的，但在手性催化劑作用下，可以主要生成一種異構體。一對異構體化學性質幾乎相同，但生物性質會截然不同，一種異構體有治病療效，另一種可能沒有質幾乎相同，但生物性質會截然不同，一種異構體有治病療效，另一種可能沒有療效甚至有害。療效甚至有害。已知已知在水溶液中存在平衡：在水
20、溶液中存在平衡：，當當與與 CH3CH2OH 發(fā)生酯化反應時，不可能生成的產物是發(fā)生酯化反應時，不可能生成的產物是()ABCH2ODH182OB因乙酸在水溶液中存在平衡因乙酸在水溶液中存在平衡，故有兩種形式故有兩種形式：與乙醇、濃硫酸共熱時發(fā)生酯化反應：與乙醇、濃硫酸共熱時發(fā)生酯化反應：故故 B 不可能。不可能。1郵票收藏愛好者把信封上的郵票剪下來浸在水中郵票收藏愛好者把信封上的郵票剪下來浸在水中，能除去郵票背面的黏合能除去郵票背面的黏合劑，這是利用了該黏合劑具有很強親水性的性能。該黏合劑的成分可能是劑，這是利用了該黏合劑具有很強親水性的性能。該黏合劑的成分可能是()B根據(jù)題中該黏合劑具有很強
21、親水性的信息，可知該黏合劑中含有親水的根據(jù)題中該黏合劑具有很強親水性的信息，可知該黏合劑中含有親水的基團，基團，B 選項中的羥基選項中的羥基(OH)具有親水性，因為羥基可以與水分子間形成氫鍵，具有親水性，因為羥基可以與水分子間形成氫鍵，C 選項中的氯原子和選項中的氯原子和 D 選項中的甲基都不具有親水性，所以正確答案為選項中的甲基都不具有親水性，所以正確答案為 B。2泛素被稱為泛素被稱為“死亡之吻死亡之吻”，是一種由，是一種由 76 個氨基酸組成的多肽，無用的蛋個氨基酸組成的多肽，無用的蛋白質會被這種物質粘貼，被運送到細胞內的白質會被這種物質粘貼，被運送到細胞內的“垃圾處理廠垃圾處理廠”，在酶
22、的作用下被切，在酶的作用下被切成含成含 79 個氨基酸的短肽。有關泛素的說法中，錯誤的是個氨基酸的短肽。有關泛素的說法中，錯誤的是()A泛素作用下的蛋白質泛素作用下的蛋白質“死亡死亡”屬于縮聚反應屬于縮聚反應B泛素既能與酸反應也能與堿反應泛素既能與酸反應也能與堿反應C泛素結構中含有泛素結構中含有結構結構D蛋白質遇重金屬鹽能發(fā)生變性蛋白質遇重金屬鹽能發(fā)生變性A多肽中含有氨基多肽中含有氨基(NH2)和羧基和羧基(COOH)，多肽既能與酸反應，也能與，多肽既能與酸反應，也能與堿反應堿反應，B 正確正確；氨基酸脫水縮合形成肽鍵氨基酸脫水縮合形成肽鍵()，C 正確正確；重金屬鹽使重金屬鹽使蛋白質變性，蛋
23、白質變性，D 正確。正確。3關于物質結構的認識正確的是關于物質結構的認識正確的是()A物質的結構反映物質的性質，物質的性質決定物質的結構物質的結構反映物質的性質，物質的性質決定物質的結構B物質的結構包括構成物質的微粒之間的相互作用、分子的構型等物質的結構包括構成物質的微粒之間的相互作用、分子的構型等C物質的結構隨著人們的認識或研究的程度經常發(fā)生一些小的變化物質的結構隨著人們的認識或研究的程度經常發(fā)生一些小的變化D 物質的結構有宏觀和微觀兩方面的認識物質的結構有宏觀和微觀兩方面的認識， 從宏觀上說物質是由元素組成的從宏觀上說物質是由元素組成的，從微觀上說物質是由分子構成的從微觀上說物質是由分子構
24、成的B物質的結構決定物質的性質，物質的結構決定物質的性質，A 項錯誤；物質的結構指的是構成物質的項錯誤；物質的結構指的是構成物質的微粒，微粒間的作用力及微粒的排列方式等，微粒，微粒間的作用力及微粒的排列方式等，B 項正確；物質的結構是自然存在項正確；物質的結構是自然存在的，只是人們認識物質結構的過程在逐步深入，的，只是人們認識物質結構的過程在逐步深入，C 項錯誤；從微觀上說，構成物項錯誤；從微觀上說，構成物質的微粒有分子，也有原子、離子等，質的微粒有分子，也有原子、離子等，D 項錯誤。項錯誤。4酶是具有特殊功能的蛋白質酶是具有特殊功能的蛋白質，因而酶有蛋白質的特性因而酶有蛋白質的特性。到目前為
25、止到目前為止，在人在人體內已發(fā)現(xiàn)多種酶。酶又是生物制造出來的催化劑，在生命有機體的有機反應中體內已發(fā)現(xiàn)多種酶。酶又是生物制造出來的催化劑，在生命有機體的有機反應中發(fā)揮作用發(fā)揮作用。如下圖所示的溫度如下圖所示的溫度 t 與反應速率與反應速率 v 的關系曲線中的關系曲線中，有酶參加的是有酶參加的是()D要從兩個方面把握酶的催化作用：一是在室溫下酶就能對某些有機反應要從兩個方面把握酶的催化作用：一是在室溫下酶就能對某些有機反應充分發(fā)揮催化作用充分發(fā)揮催化作用； 二是酶作為蛋白質在稍高溫度下會發(fā)生變性而失去催化作用二是酶作為蛋白質在稍高溫度下會發(fā)生變性而失去催化作用。A 圖表示隨溫度升高反應速率持續(xù)加
26、大；圖表示隨溫度升高反應速率持續(xù)加大；B 圖表示隨溫度升高反應速率減小，常圖表示隨溫度升高反應速率減小，常溫下反應速率沒有出現(xiàn)最佳狀態(tài)；溫下反應速率沒有出現(xiàn)最佳狀態(tài)；C 圖表示在適宜的溫度下反應速率最小，以上圖表示在適宜的溫度下反應速率最小，以上三圖均不符合題意；三圖均不符合題意；D 圖表示在適宜的溫度下反應速率最大，超過適宜溫度，隨圖表示在適宜的溫度下反應速率最大，超過適宜溫度，隨溫度升高反應速率減慢，符合酶的性質。故正確答案為溫度升高反應速率減慢，符合酶的性質。故正確答案為 D。5.(2019全國全國卷卷)一種四方結構的超導化合物的晶胞如圖一種四方結構的超導化合物的晶胞如圖 1 所示所示。
27、晶胞中晶胞中 Sm和和 As 原子的投影位置如圖原子的投影位置如圖 2 所示。所示。圖圖 1圖圖 2圖中圖中 F和和 O2共同占據(jù)晶胞的上下底面位置共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，若兩者的比例依次用若兩者的比例依次用 x 和和 1x代表代表，則該化合物的化學式表示為則該化合物的化學式表示為_；通過測定密度通過測定密度和晶胞和晶胞參 數(shù) ， 可 以 計 算 該 物 質 的參 數(shù) ， 可 以 計 算 該 物 質 的 x 值 ， 完 成 它 們 關 系 表 達 式 ：值 ， 完 成 它 們 關 系 表 達 式 ： _gcm3。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數(shù)坐標，例如圖子分數(shù)坐標，例如圖 1 中原子中原子 1 的坐標為的坐標為12，12，12 ，則原子，則原子 2 和和 3 的坐標分別為的坐標分別為_、_。答案答案SmFeAsO1xFx228116 1x 19xa2cNA103012，12，00，0，12
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