2023-2024学年苏教版新教材选择性必修二 专题1第三单元 物质结构研究的意义 课件（13张）

第三单元物质结构研究的意义学习目标1.认识物质结构研究对各种性能的新物质发现、设计与合成的重要意义。2.感受物质结构的研究对推动人类文明做出的巨大贡献。3.建立“物质结构的探索无止境”的观念,形成探索未知、崇尚真理的意识。

促进化学科学的发展1.化学科学的发展离不开对物质结构的探索和研究。研究物质结构,能够为设计

与合成新物质提供理论基础,也可以帮助我们①预测

物质的性能。2.物质结构理论和方法是研究材料②结构

与③性能

关系的重要工具,有

助于信息材料、纳米材料、新型合金、超导材料、可降解高分子材料等诸多新型材料的开发、研制和应用。

物质结构的探索无止境1.20世纪经典生物学的最大突破是在分子水平上探索生命现象的本质,这一

过程离不开对物质结构的研究,这些研究都需要物质结构理论与④分析测试技术

的支持。2.化学家利用化学反应实现物质转化要研究反应条件、反应途径、催化剂的选

择,在理论指导下控制化学反应,预测化学反应速率。这就要求化学家建立精确

有效而又普遍适用的化学反应的⑤量子力学理论

。3.随着化学反应的量子力学理论的进一步发展和技术的改善,人类将进入一个崭

新的世界:合成氨不再需要高温、高压,光合作用不再是植物的专利,化工生产不

再生成无实际用途的副产物,没有能源危机,也没有⑥环境污染

。

1.纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(1~100nm)或由它们作

为基本单元构成的材料

(√)2.氮化硅是一种新合成的结构材料,它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质,为离子

晶体

(

✕)3.相同体积的任何气体总具有相同的分子数

(

✕)需要在同温同压条件下。4.卤素单质与水反应均可用X2+H2O

HXO+HX表示(

✕)F2与H2O的反应是2F2+2H2O

4HF+O2。5.在过渡元素中可寻找催化剂和具有某些特性的合金的元素等

(√)

判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。材料119世纪末,经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明

显。量子力学是在20世纪初由一大批物理学家共同创立的。20世纪30年代以后

形成了描述各种粒子场的量子化理论——量子场论,它构成了描述基本粒子现象

的理论基础。量子力学是描述物质微观结构、运动与变化规律的科学。它是20

世纪人类文明发展的一个重大飞跃,量子力学的发现引发了一系列划时代的科学

发现与技术发明,对人类社会的进步做出了重要贡献。研究化学反应的量子力学理论材料2唐敖庆为中国现代理论化学的开拓者和奠基人,被誉为“中国量子化学之父”。唐敖庆专长物理化学和高分子物理化学。有关分子内旋转、高分子化学反应统计理论、配位场理论、分子轨道图形理论及分子轨道对称守恒原理等研究成果,均受到国家奖励。其中,与其研究集体关于“配位场理论”的研究,共发表学术论文260多篇。唐敖庆先生对科学界、教育界、化学学科均做出了卓越贡献。问题1.结构与性质是两个不同的概念,因此,研究物质的结构对研究物质的性质毫无作

用。上述说法正确吗?提示:不正确。物质的结构决定物质的性质,而物质的性质决定物质的用途,因此,研究物质的结构对于研究物质的性质、用途及寻找特殊化学物质等均有重要的意义。2.量子力学理论在化学中的意义是什么?提示:研究量子力学理论可以更好地利用化学变化,使化学变化有目的地发生,生成预期的分子;利用催化剂可以让某些反应在温和的条件下进行;在理论指导下控制化学反应;预测化学反应的速率;确定化学反应的途径。

研究化学反应的量子力学理论(1)化学服务于人类的重要方式利用已知化学反应的原理,通过操作实现物质的转化,制备人类生活和生产所需

要的各种新材料是化学服务于人类的重要方式。(2)化学反应所解决的问题两个或多个分子之间能否发生化学反应,能否生成预期的分子,需要什么催化剂才能在温和条件下进行反应,如何预测化学反应的速率及如何确定化学反应的途径等。也就是化学反应的发展趋势是向如何让反应条件趋向于温和、产率高、反应速率快、副反应少、污染少、价格低、生产流程简单的方向发展。

研究生命现象的化学机理(1)研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理,这是药物设计的基础。

有了这一基础,人们才能进行药物设计、制备和筛选,有助于合成高效、无毒副

作用的药物。(2)搞清楚食草动物胃内的酶是如何把植物纤维分解为小分子的反应机理,为充

分利用自然界丰富的植物纤维资源打下基础。(3)了解生物体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理,使创造“新陈代

谢”的目标得以实现。(4)合成具有生物活性的分子,可帮助人们揭示生命的奥秘。

要达到绿色化学的理想境界,化学家需要回答一系列问题:指定分子之间能

否反应生成预期分子?需要什么催化剂?反应速率预期多大?如何控制反应?如何

确定化学反应的途径等,下列最有希望解决这些问题的是

()A.发展量子力学理论B.改进实验方法C.完善元素周期律D.研究质量守恒定律和能量守恒定律解析

建立精确有效而又普遍适用的化学反应的量子力学理论有希望解决题述

问题。答案A拓展提升

利用化学反应的原理,通过化学反应实现物质的转化,制备人类生活和生产所需要的各种新材料,为了实现人类社会的可持续发展,需要化学家建立精确有效而又普遍适用的化学反应的量子力学理论。人造骨是一种具有生理功能的新型无机非金属材料。它有类似于人骨和天然牙

齿的性质和结构。人造骨可以依靠人体的体液中的某些离子形成新骨,可在骨骼

接合界面发生反应,实现骨骼牢固结合,人造骨植入人体内需要吸收人体中的下

列哪些离子形成新骨

()A.Ca2+B.Cl-C.Na+D.P

解题导引骨骼的主要成分为Ca5(PO4)3OH、Ca3(PO4)2等无机盐。解析

因Ca5(PO4)3OH、Ca3(PO4)2等无机盐为骨骼的主要成分,所以人造骨植入人

体内需吸收人体中的Ca2+和P

形成新骨。答案

AD在探索生命奥秘的过程中,科学家们认识到生命细胞的组成和元素周期表有密切

的关系。约占人体总质量99.95%的11种常量元素(C、H、O、N、S、P、Cl、

Ca、K、Na、Mg)均属于周期表前20号元素,其余0.05%由10多种人体不可缺少

的微量元素组成。在微量元素中,只有B、F和Si位于短周期,其余均属于第4周期

或第5周期。在常量元素中,除H、N、P外,找出符合下列要求的元素(写出元素符

号):(1)原子最外层电子数是最内层电子数2倍的是

。(2)能显示化合价最多的元素是

,跟它处在同一周期的还有一种非金属

元素是

。(3)原子半径最大的是

,它的相邻元素是

。(4)剩余的两种元素,它们的离子的电子层结构相同,且带电量也相同,但符号相反。这两种元素是

和

。解析

(1)常量元素中,符合条件的元素原子最外层有4个电子,为C。(2)显示化合价最多的元素是Cl,其化合价有-1、0、+1、+3