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

目標(biāo)與素養(yǎng)：1.認識化學(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)，其特征是認識物質(zhì)和創(chuàng)造物質(zhì)。(宏觀辨識與微觀探析)2.了解人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史與價值，能列舉人類認識原子結(jié)構(gòu)的歷史進程，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，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)的實驗方法：光譜和衍射實驗。(4)幾種測定物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的儀器紅外光譜儀、電子顯微鏡、原子吸收光譜儀、X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)模型圖示實驗事實元素化合時的質(zhì)量比陰極射線粒子的散射實驗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)，能夠為設(shè)計與合成新物質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。揭示物質(zhì)的結(jié)構(gòu)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)離不開對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究。(4)實現(xiàn)社會的可持續(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)說包含有下述三個論點：原子是不能再分的粒子；同種元素原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同；原子是微小的實心球體。從現(xiàn)在的觀點看，你認為這三個論點中，哪些不確切？答案均不確切。從現(xiàn)在的觀點看：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，而核外電子的運動區(qū)域非?！翱諘纭?。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)為道爾頓實心球式原子模型，(2)為盧瑟福行星運轉(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正確的順序是道爾頓實心球式原子模型、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)盧瑟福的粒子散射實驗現(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?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)遠大于粒子的電荷數(shù)，兩者產(chǎn)生靜電_作用。(3)金原子的質(zhì)量遠_(填“大于”“小于”或“等于”)粒子的質(zhì)量。解析極薄的金箔，竟讓變速運動的大多數(shù)粒子暢通無阻地通過，證明原子不是實心的球體，內(nèi)部有“廣闊”的空間。有極少數(shù)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，否則大部分粒子不能暢通無阻地通過；同時證明金原子核的質(zhì)量遠大于粒子的質(zhì)量，否則金原子核將有被粒子彈出的可能；還能證明金原子核所帶電荷種類與粒子相同，否則兩者就會相互吸引；又能證明金原子核所帶電荷數(shù)遠大于粒子，否則偏轉(zhuǎn)的就不會是粒子，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()A18O、31P、119SnB27Al、19F、14CCC、S、FD1H、13C、35ClDA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，不斷拓展認識新領(lǐng)域。關(guān)于假說，有如下表述，其中正確的是()A假說是對現(xiàn)實中已知事物或現(xiàn)象的一種簡化處理B假說是對未知領(lǐng)域的事物或現(xiàn)象提出的一種推測C假說是對一個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)及特點而建立的一種模型，它是對未知領(lǐng)域的事物或現(xiàn)象提出的一種推測，然后通過實驗或推理去驗證它的正確與否。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，人類對原子結(jié)構(gòu)的研究不斷深入、不斷發(fā)展，通過實驗事實不斷地豐富、完善原子結(jié)構(gòu)理論。請判斷下列關(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)成微粒的個數(shù)都是相等的C原子核對電子的吸引作用的實質(zhì)是原子核中的質(zhì)子對核外電子的吸引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。因為質(zhì)子和電子帶的電荷相等，而電性卻相反，故整個原子是電中性的。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中就只含有一個質(zhì)子和一個電子，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選項均不正確。原子核對核外電子的吸引是一種電性作用，因為中子不顯電性，質(zhì)子和電子帶相反電荷，所以C選項正確。從發(fā)展的觀點出發(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一步分成更小的微粒，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?，所以D選項是錯誤的。4下列由事實得出的結(jié)論錯誤的是()A維勒用無機物合成了尿素，突破了無機物與有機物的界限 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)研究既要繼承又要創(chuàng)新CC60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)方面的貢獻獲諾貝爾化學(xué)獎，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)與實踐應(yīng)相輔相成而不是以誰為主、誰為輔的問題，因此D項是錯誤的。5我國參與研制的阿爾法磁譜儀隨美國發(fā)展號航天飛機升入太空，探索宇宙中是否存在“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)過的知識推測制造阿爾法磁譜儀核心部件的材料是_。AFeOBFe2O3 CFe3O4DFe3C(2)反物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)的離子方程式為_。AHOH=H2O BHOH=H2OCHOH=H2ODHOH=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帶負電荷，其反物質(zhì)為OH。(3)書寫H的原子結(jié)構(gòu)示意圖時要注意電子帶正電荷。答案(1)C(2)A(3)