1、灿若寒星整理制作灿若寒星整理制作专题专题1 1 揭示物质结构的奥秘揭示物质结构的奥秘专题专题1揭示物质结构的奥秘揭示物质结构的奥秘课程标准导航课程标准导航1.了解物质结构探索发展的历史与人类物质文了解物质结构探索发展的历史与人类物质文明进步的密切联系。明进步的密切联系。2.认识物质结构探索与研究对人类文明发展与认识物质结构探索与研究对人类文明发展与进步的重要意义。进步的重要意义。3.了解人类对物质结构认识的脉络。了解人类对物质结构认识的脉络。4.初步掌握研究物质结构的一般方法。初步掌握研究物质结构的一般方法。5.感受科学家探索物质结构征程中的坚毅和感受科学家探索物质结构征程中的坚毅和执着，树立
2、坚忍不拔的毅力和勇气。执着，树立坚忍不拔的毅力和勇气。6.领悟物质结构的探索是人类可持续发展的领悟物质结构的探索是人类可持续发展的有力保证。有力保证。新知初探自学导引新知初探自学导引自主学习自主学习一、人类探索物质结构的历史一、人类探索物质结构的历史1.19世纪初，最早提出原子概念的是英国科世纪初，最早提出原子概念的是英国科学家学家_，他认为物质由，他认为物质由_组成，在化学变化中组成，在化学变化中_不可再分割，不可再分割，其性质在化学反应中保持其性质在化学反应中保持_。道尔顿道尔顿原子原子原子原子不变不变2.1811年，意大利科学家年，意大利科学家_，提出了分子学说。他认为分子的结构直接决提
3、出了分子学说。他认为分子的结构直接决定定_。3.1869年，俄国化学家年，俄国化学家_揭示了揭示了自然界的一条基本规律自然界的一条基本规律元素周期律。元素周期律。4.19世纪中叶以后，人们对有机化合物的认世纪中叶以后，人们对有机化合物的认识有了重大进展。有机物中碳原子应满足识有了重大进展。有机物中碳原子应满足_价。价。阿伏加德罗阿伏加德罗分子的性质分子的性质门捷列夫门捷列夫四四5.19世纪末至世纪末至20世纪初，物理学揭开了原子世纪初，物理学揭开了原子内部结构的奥秘，发现了微观粒子波粒二象内部结构的奥秘，发现了微观粒子波粒二象性。性。_为化学提供了分析原子和分为化学提供了分析原子和分子结构的理
4、论基础。子结构的理论基础。量子力学量子力学想一想想一想 你能说出原子结构模型的演变过程你能说出原子结构模型的演变过程吗？吗？提示：提示：原子结构模型大致经历了五个发展阶原子结构模型大致经历了五个发展阶段的变化：道尔顿原子模型段的变化：道尔顿原子模型汤姆生原子模汤姆生原子模型型卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型玻尔原子模型玻尔原子模型量子量子力学原子模型。力学原子模型。二、研究物质结构的意义二、研究物质结构的意义1.从物质的结构，可以认识物质的性能。如从物质的结构，可以认识物质的性能。如金刚石、石墨、金刚石、石墨、C60、碳纳米管等均由碳元素、碳纳米管等均由碳元素组成，但是它们的性能却有很大差别，这是
5、组成，但是它们的性能却有很大差别，这是由于由于_。2.研究物质的结构，能够为设计与合成新物研究物质的结构，能够为设计与合成新物质提供理论基础。质提供理论基础。碳原子之间的排列方式不同碳原子之间的排列方式不同3.揭示物质的结构与性能的关系，可帮助我揭示物质的结构与性能的关系，可帮助我们预测物质的性能。们预测物质的性能。4.研究物质结构，能帮助我们了解材料的结研究物质结构，能帮助我们了解材料的结构与性能之间的关系。构与性能之间的关系。_、纳米、纳米材料、超导材料等新型材料的开发、研制和材料、超导材料等新型材料的开发、研制和应用，都依赖于物质结构的研究。应用，都依赖于物质结构的研究。信息材料信息材料
6、5.物质结构的研究，是生命科学在物质结构的研究，是生命科学在_水平上探索生命现象的本质。水平上探索生命现象的本质。6.物质结构研究对于保护物质结构研究对于保护_、实现社会的可持续发展具有重大意义。实现社会的可持续发展具有重大意义。生态环境生态环境分子分子自主体验自主体验1.下列有关化学史知识错误的是下列有关化学史知识错误的是()A原子分子学说的建立是近代化学发展原子分子学说的建立是近代化学发展的里程碑的里程碑B俄国科学家门捷列夫发现了元素周期俄国科学家门捷列夫发现了元素周期律，编制了元素周期表律，编制了元素周期表C意大利科学家阿伏加德罗在总结气体反应意大利科学家阿伏加德罗在总结气体反应体积比的
7、基础上提出了分子的概念体积比的基础上提出了分子的概念D英国科学家道尔顿首先发现了电子英国科学家道尔顿首先发现了电子解析：选解析：选D。英国科学家汤姆生首先发现了电。英国科学家汤姆生首先发现了电子。子。2.最近医学界通过放射性最近医学界通过放射性14C标记标记C60，发现一，发现一种种C60的羧酸衍生物在特定条件下通过断裂的羧酸衍生物在特定条件下通过断裂DNA而杀死细胞从而抑制艾滋病，则有关而杀死细胞从而抑制艾滋病，则有关14C的叙述正确的是的叙述正确的是()A与与12C的化学性质不相同的化学性质不相同B与与12C的中子数相同的中子数相同C是是C60的同素异形体的同素异形体D与与12C互为同位素
8、互为同位素解析：选解析：选D。本题首先要清楚同位素和同素异。本题首先要清楚同位素和同素异形体的区别，前者的对象是原子，而后者的形体的区别，前者的对象是原子，而后者的对象是单质；其次要了解同位素的物理性质对象是单质；其次要了解同位素的物理性质有差别，而化学性质基本相同。有差别，而化学性质基本相同。14C与与12C质子质子数相同，中子数不同，故数相同，中子数不同，故D正确。正确。3.18世纪初提出的原子论的基本内容有如下世纪初提出的原子论的基本内容有如下几点：几点：物质是由最小的微粒物质是由最小的微粒原子组成的。原原子组成的。原子就是不能再分的最小微粒。子就是不能再分的最小微粒。同种元素的原子在重
9、量、大小和其他性质同种元素的原子在重量、大小和其他性质上相同。上相同。一切原子都处在不停地运动的状态。一切原子都处在不停地运动的状态。根据目前掌握的知识，你认为不正确的有几根据目前掌握的知识，你认为不正确的有几点？点？解析：古代对物质结构奥秘的探索，只能靠解析：古代对物质结构奥秘的探索，只能靠想象和思考。原子是不是真的存在呢？原子想象和思考。原子是不是真的存在呢？原子是不是构成物质大厦的是不是构成物质大厦的“基本砖石基本砖石”呢？一呢？一种原子是否能转变成另一种原子呢？直到种原子是否能转变成另一种原子呢？直到18世纪中叶，俄国人罗黎诺索夫世纪中叶，俄国人罗黎诺索夫(17111765)才把原子观
10、点复活起来；才把原子观点复活起来；1808年年,英国人道尔顿又对原子论加以总结英国人道尔顿又对原子论加以总结.这样就结束了化学史上愚昧的炼金时代，保这样就结束了化学史上愚昧的炼金时代，保证了化学向前健康地迅速发展。因此，化学证了化学向前健康地迅速发展。因此，化学中的新时代应该说是从原子论开始的。中的新时代应该说是从原子论开始的。答案：答案：要考虑构成物质的微粒要考虑构成物质的微粒,有分子、有分子、原子、质子、中子、甚至更小的夸克等。原子、质子、中子、甚至更小的夸克等。要考虑同种元素的原子有质子数相同而中子要考虑同种元素的原子有质子数相同而中子数不同的情况，即同位素。只有数不同的情况，即同位素。
11、只有正确。正确。要点突破讲练互动要点突破讲练互动探究导引探究导引1原子学说的基本要点是什么？它能否解释原子学说的基本要点是什么？它能否解释“1体积的氯气和体积的氯气和1体积的氢气生成体积的氢气生成2体积的体积的氯化氢氯化氢”？探索物质的微观结构探索物质的微观结构提示：提示：原子学说的基本要点包括：原子学说的基本要点包括：(1)化学元化学元素由不可分的微粒素由不可分的微粒原子构成，它在一切原子构成，它在一切化学变化中是不可再分的最小单位。化学变化中是不可再分的最小单位。(2)同种同种元素的原子性质和质量都相同，不同元素原元素的原子性质和质量都相同，不同元素原子的性质和质量各不相同，原子质量是元素
12、子的性质和质量各不相同，原子质量是元素的基本特征之一。的基本特征之一。氯原子构成氯气，氢原子构成氢气，则氯原子构成氯气，氢原子构成氢气，则1体体积的氯气和积的氯气和1体积的氢气生成体积的氢气生成2体积的氯化氢体积的氯化氢时，不能解释氯化氢的结构与形成。时，不能解释氯化氢的结构与形成。探究导引探究导引2提出提出“分子学说分子学说”的背景以及的背景以及“分子学说的内分子学说的内容容”是什么？是什么？提示：提示：1808年，法国化学家盖年，法国化学家盖吕萨克吕萨克(J.L.GayLussac 17781850)根据化合反应根据化合反应实验的发现，提出假说：实验的发现，提出假说：“在同温同压下，在同温
13、同压下，相同体相同体 积的不积的不 同气体同气体 含有相含有相 同数目的原同数目的原子子”。但道尔顿认为：不同元素的原子大小不一，但道尔顿认为：不同元素的原子大小不一，相同体积、不同元素气体的原子数不可能相相同体积、不同元素气体的原子数不可能相等。等。1811年，阿伏加德罗详细研究道尔顿原年，阿伏加德罗详细研究道尔顿原子论和盖子论和盖吕萨克的气体反应定律后提出分子吕萨克的气体反应定律后提出分子学说。他首先肯定原子论和气体反应定律都学说。他首先肯定原子论和气体反应定律都是正确的，关键是原子论忽略了一个重要事是正确的，关键是原子论忽略了一个重要事实，那就是分子的存在。于是他提出分子假实，那就是分子
14、的存在。于是他提出分子假说如下：说如下：(1)元素的最小单元是原子，但气体的最小单元素的最小单元是原子，但气体的最小单元并非原子，而是由几个原子组成的分子。元并非原子，而是由几个原子组成的分子。也就是说，气体由分子组成，而分子由原子也就是说，气体由分子组成，而分子由原子构成。例如，氧气、氢气都是由双原子分子构成。例如，氧气、氢气都是由双原子分子组成的。气态化合物则是由分子组成，而化组成的。气态化合物则是由分子组成，而化合物的分子是由不同原子构成的。例如，氨合物的分子是由不同原子构成的。例如，氨气由氨分子组成，而氨分子由气由氨分子组成，而氨分子由3个氢原子和个氢原子和1个氮原子构成。个氮原子构成
15、。(2)在同温同压下，同体积的任何气体含有相在同温同压下，同体积的任何气体含有相同数目的分子。有了这两条分子假说，道尔同数目的分子。有了这两条分子假说，道尔顿原子论和盖顿原子论和盖吕萨克的气体反应体积定律就吕萨克的气体反应体积定律就得到圆满解释。得到圆满解释。要点归纳要点归纳 人类认识原子结构的历史进程图表人类认识原子结构的历史进程图表原子结构原子结构模型模型相关科学家相关科学家特点特点坚实不可再分的实心球坚实不可再分的实心球平均分布着正电荷的粒平均分布着正电荷的粒子嵌着同样多的电子子嵌着同样多的电子原子结原子结构模型构模型相关科学家相关科学家特点特点带正电荷的核位于中心，带正电荷的核位于中心
16、，质量主要集中在核上，质量主要集中在核上，电子沿不同轨道运转电子沿不同轨道运转电子在一定轨道上绕核电子在一定轨道上绕核做高速圆周运动做高速圆周运动现代物质结构学说现代物质结构学说即时应用即时应用 1.原子结构模型的演变图中，原子结构模型的演变图中，(1)为道尔顿实心球式原子模型、为道尔顿实心球式原子模型、(2)为卢瑟福为卢瑟福行星运转式原子模型、行星运转式原子模型、(3)为汤姆生葡萄干面为汤姆生葡萄干面包式原子模型、包式原子模型、(4)为近代量子力学原子模为近代量子力学原子模型、型、(5)为玻尔轨道式原子模型。其中符合历为玻尔轨道式原子模型。其中符合历史演变顺序的一组排列是史演变顺序的一组排列
17、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)解析：选解析：选A。本题要熟练人们对物质结构特别。本题要熟练人们对物质结构特别是原子结构的认识变迁。正确的顺序是道尔是原子结构的认识变迁。正确的顺序是道尔顿实心球式原子模型、汤姆生葡萄干面包式顿实心球式原子模型、汤姆生葡萄干面包式原子模型、卢瑟福行星运转式原子模型、玻原子模型、卢瑟福行星运转式原子模型、玻尔轨道式原子模型、近代量子力学原子模尔轨道式原子模型、近代量子力学原子模型。型。研究物质结构的意义研究物质结构的意义探究导引探究导引1为什么白磷比红磷活泼，氧气
18、比氮气活泼？为什么白磷比红磷活泼，氧气比氮气活泼？提示：提示：白磷分子是正四面体构型，键角小，白磷分子是正四面体构型，键角小，结构不太稳定，红磷结构要比白磷复杂得结构不太稳定，红磷结构要比白磷复杂得多，也稳定得多，所以性质上也比白磷稳多，也稳定得多，所以性质上也比白磷稳定。定。氧气比氮气活泼可从原子结构和分子结构两氧气比氮气活泼可从原子结构和分子结构两方面找原因，以分子结构因素为主。方面找原因，以分子结构因素为主。N2分子分子以共价叁键结合，比以共价叁键结合，比O2的键能大得多。的键能大得多。N2分分子不易打开，性质稳定，子不易打开，性质稳定，O2分子既较易打开分子既较易打开化学键，一经打开，
19、化学键，一经打开，O原子又比原子又比N原子易得电原子易得电子，所以氧显得更活泼。子，所以氧显得更活泼。探究导引探究导引2 碳的四种同素异形体碳的四种同素异形体(金刚石、金刚石、石墨、石墨、C60和碳纳米管等和碳纳米管等)在性质和用途上有极在性质和用途上有极大差异的原因是什么？大差异的原因是什么？提示：提示：碳原子与碳原子之间的连结方式不碳原子与碳原子之间的连结方式不同，导致了它们形成的物质性质不同。同，导致了它们形成的物质性质不同。要点归纳要点归纳即时应用即时应用 2.石墨炸弹爆炸时能在方圆几石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内撒下大量石墨纤维，造成输电百米范围内撒下大量石墨纤维，造成输电线、电
20、厂设备损坏。这是由于石墨线、电厂设备损坏。这是由于石墨()A有放射性有放射性B易燃、易爆易燃、易爆C能导电能导电D有剧毒有剧毒解析：选解析：选C。石墨炸弹破坏输电线、电厂设。石墨炸弹破坏输电线、电厂设备的原因主要是导致供电线路短路，即石墨备的原因主要是导致供电线路短路，即石墨纤维有导电性。故正确答案为纤维有导电性。故正确答案为C。题型探究技法归纳题型探究技法归纳人类对物质结构的认识人类对物质结构的认识 某科技报道，美国夏威夷联合天文中某科技报道，美国夏威夷联合天文中心的科学家发现了一种新型氢微粒，这种微心的科学家发现了一种新型氢微粒，这种微粒是由粒是由3个质子和个质子和2个电子构成。对这种微个
21、电子构成。对这种微粒，下列说法正确的是粒，下列说法正确的是()A是是H的一种新的同位素的一种新的同位素B是是H2的一种新的同分异构体的一种新的同分异构体C它的组成可表示为它的组成可表示为H3D它比普通它比普通H2分子多一个氢原子核分子多一个氢原子核【思路点拨思路点拨】本题考查原子的组成以及同本题考查原子的组成以及同位素、同分异构体的概念。位素、同分异构体的概念。【答案答案】D【规律方法规律方法】原子是由原子核和核外电子原子是由原子核和核外电子组成的，原子核是由质子和中子组成的。原组成的，原子核是由质子和中子组成的。原子不带电，原子核带正电，电子带负电。质子不带电，原子核带正电，电子带负电。质子
22、带正电，中子不带电。且有关系：核电荷子带正电，中子不带电。且有关系：核电荷数质子数核外电子数。数质子数核外电子数。物质性质的变化规律物质性质的变化规律 门捷列夫在门捷列夫在19世纪中叶曾根据他所发世纪中叶曾根据他所发现的元素周期律，预言过第现的元素周期律，预言过第4周期周期A族锗元族锗元素素(当时称为类硅当时称为类硅)的性质。当时已知：密度的性质。当时已知：密度(g/cm3)：Si 4.8，Sn 5.8；比热；比热J/(kgK)：Sn 218，Pb 130。(1)估计锗的密度和比热。估计锗的密度和比热。_；_。(2)判断锗的金属性和非金属性强弱，它能否判断锗的金属性和非金属性强弱，它能否与酸或
23、碱反应？与酸或碱反应？_。【思路点拨思路点拨】本题考查元素周期律的应本题考查元素周期律的应用，学会发现探索物质性质的递变规律。用，学会发现探索物质性质的递变规律。【解析解析】单质的密度有一定的变化规律，单质的密度有一定的变化规律，锗在硅和锡之间，密度大约是它们的平均值锗在硅和锡之间，密度大约是它们的平均值5.3；锗、锡、铅比热的变化由已知后两者的；锗、锡、铅比热的变化由已知后两者的数据可知是变小的，数据可知是变小的，那么锗的比热最大，锗与锡间比热的差值应那么锗的比热最大，锗与锡间比热的差值应与锡铅之间差值相当，故得锗的比热约为与锡铅之间差值相当，故得锗的比热约为21888306。锗处于金属与非金属的交界。锗处于金属与非金属的交界线，估计有两性。线，估计有两性。【答案答案】(1)密度密度(g/cm3):5.3比热比热J/(kgK)：306 (2)锗的金属性比锡弱，非金属性比硅弱；锗的金属性比锡弱，非金属性比硅弱；既能与强酸反应又能与强碱反应既能与强酸反应又能与强碱反应【规律方法规律方法】元素的性质在周期表中呈现出一定的规律，元素的性质在周期表中呈现出一定的规律，特别是同周期或同主族元素之间，要依据已特别是同周期或同主族元素之间，要依据已知的规律来推断未知的信息。知的规律来推断未知的信息。
