高考化学复习课件：第11单元第44讲揭示物质结构的奥秘

欢迎进入化学课堂 第44讲揭示物质结构的奥秘 一 人类探索物质结构的历史 原子 的概念最初是由古希腊哲学家德谟克利特提出来的 其意思为 不可再分的最小粒子 但这是哲学思辨的产物 不是科学理论 十九世纪初 英国化学家道尔顿在分析气体压强规律 分析化合物组成规律的基础上 提出了近代原子学说 原子论得到全世界大多数科学家的肯定 分子论的创立者是意大利物理学家阿伏加德罗 他认为原子首先应构成分子 分子再构成气体 指出同温同压下同体积气体应该含相同的分子数 这就是著名的阿伏加德罗定律 1897年英国 科学家汤姆生通过对阴极射线的研究发现原子含有电子 提出 葡萄干夹心面包 式原子结构模型 人类开始了对原子内部结构的探索 1911年 英国物理学家卢瑟福通过a粒子散射实验发现原子内含有一个体积小而质量大的 带正电的原子核 提出 行星系式 原子结构模型 1913年 玻尔在研究氢原子光谱时 把原子光谱和原子核外电子运动联系起来 并大胆地引入了量子论观点 取得了成功 形成了新的原子结构模型 法国物理学家德布罗意 1875 1960 奥地利物理学家薛定锷 1887 1961 和德国物理学家海森伯 1901 1976 等人 在1925 1926年 提出了原子的量子力学模型 该模型已经经受了半个多世纪的考验 量子力学不仅对原子结构进行了深入的理论解剖 还对原子如何相互结合即化学键的形成进行了深入的理论研究 建立了现代价键理论和分子轨道理论 接着 价键理论和分子轨道理论分别应用到金属晶体中 形成了金属晶体的化学键理论 与此同时 分子间作用力的形成原因也得到说明 氢键 理论的发展不仅说明了水 氨 氟化氢熔沸点反常的问题 还解决了蛋白质分子螺旋结构的形成 植物纤维素分子形成纤维索等许多生化问题 人们对各类晶体中粒子间的作用及晶体的结构也得到了更详尽的了解 随着电解法 光谱法等实验新手段的出现 发现的新元素陆续增加 鱼目混珠的冒牌元素逐个被清除出去 十九世纪中叶原子分子论确立以后 原子量的确定越来越精确 另外新的化合物及其性质被大量发现 研究 报道 这些都为周期律的发现提供了厚实的土壤和丰富的营养 俄国化学家门捷列夫终于在前人研究的基础上 于这项工作中崭露头角 他为了研究元素的分类 创造了 独人游戏牌 把一种元素的单质和化合物各项性质写在一张卡片上 当时已发现63种元素 就生成了63张 牌 然后利用这些 牌 进行各种分类排列尝试 最后还是抓住了原子量 按原子量递增顺序排列 周期律就显现出来了 1807年瑞典化学家贝采利乌斯把物质分为有机物和无机物 1828年德国化学家武勒第一次在实验室由无机物生成有机物 推翻了 生命力论 19世纪中叶以后凯库勒等确立了碳的四价结构 创立了结构式 1874年范托夫 荷兰 和勒贝尔 法国 确定了 碳原子的四面体模型 阐明了对映异构现象的本质 促进立体化学的发展 现代价键理论被应用到有机结构中 二 研究物质结构的意义1 探究物质性质的本源要了解物质的结构 金刚石 石墨 碳 60都是碳的单质 它们性质的不同根源在结构不同 相似的结构产生相似的性质 例如有些结构相似的药物有相似的疗效 特殊的结构产生特殊的性质 带来特殊的用途 2 绿色植物中有些豆科作物的根瘤能在常温下高效地使空气中的氮气转化为化合物 但这个过程在实验室或工厂通常要在很大的压强 很高的温度下进行 如果根瘤菌固氮的机理完全搞清 人工模拟达到大规模生产的要求 将给我们带来多少好处 3 开发性能优异的新材料需要掌握结构与材料性能的关系 对材料性能与结构的关系了解越多 对物质的结构和如何改造结构的秘密了解越多 就越有希望按人类的需求开发出各种特殊性能的新材料 4 了解生命现象的本质 各种生理活动的原理 从分子水平探索生命之谜 生病机理和治疗方法 了解药物作用原理从而制造更有效的医药 5 保护环境 治理污染的化学方法从源头上抓才是根本 如果塑料制品在阳光 空气 水分的作用下能很快降解 则白色污染就不可怕了 考点一化学中的最新科技成果 例1核磁共振 NMR 技术已经广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域 只有质子数或中子数为奇数的原子核才有NMR现象 试判断下列哪种原子不能产生NMR现象 A B C D C 解析 由题意可知 只要质子数或中子数两者或其一是奇数 原子核就有NMR现象 A的中子数7是奇数 B的质子数和中子数均为7 都是奇数 D的质子数15是奇数 故A B D均有NMR现象 而C的质子数和中子数均为8 都不是奇数 无NMR现象 方法技巧点拨 把最新科技成果或诺贝尔奖与基础知识结合起来命题是目前比较流行的一种题型 这类题目看似 高科技 其实考查的内容一般都特别基础 考点二元素周期律和元素周期表 例2根据下列关系 分别指出B元素与A元素的原子序数差 A B同主族 分别在第三和第四周期 原子序数较大的是 两者差为 A B同周期 分别在 A和 A族 原子序数较大的是 两者差为 A B均在第五周期 分别为 B和 B 原子序数较大的是 两者差为 A B同周期 分别在 族和0族 原子序数较大的是 两者差为 B 8或18 B 1或11或25 A 9 B 10或9或8 解析 本题是一道考查元素周期表结构的试题 A B同主族相邻 显然第四周期的原子序数较大 且两者原子序数整整差一个周期 考查周期表可知 如果A B是 A族或 A族 两者相差数等于第三周期元素数 即A B原子序数差8 如果A B是 A族 A族 两者序数相差值等于第四周期元素数 即相差18 A B同周期 分别在 A和 A族的原子 序数是 A族的大 相差数有三种情况 第一种情况A B在短周期时两者相差1 第二种情况A B在四或五周期时 中间隔了10个纵行的过渡元素 故两者相差11 第三种情况A B在六 七周期时还隔了镧系或锕系元素 两者相差为25 同周期的 B和 B B的原子序数大 排列顺序为 A B B 三个纵行 然后才是 B B 所以A B原子序数差为9 同周期 0族元素的原子序数最大 由于 族有三列 所以 族和0族的序数差有三种情况10或9或8 方法技巧点拨 元素周期律是中学化学的重要内容 也是高考必考内容之一 本题要求同学们对元素周期表的结构细节有比较熟悉的了解 要了解元素与其上 下 左 右的原子序数关系及规律 但要着重了解和理解 不要生记硬背 考点三物质结构的新信息 例3 据理论推测 正物质 普通物质 和反物质相遇能变成巨大的能量 科学家正在设法探寻 反物质 所谓 反物质 是由 反粒子 构成的 反粒子 与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量 但电荷符号相反 1 若有a粒子 即氦离子 的反粒子 则该粒子的质量数为 电荷数为 a反粒子可表示为 4 2 He2 2 1997年人类首次合成了9个反氢原子 2002年是人类合成反物质的丰收年 合成了5万个反氢原子 你认为反氢原子的组成应该为 一个带负电的反质子构成原子核 核外有一个带正电的反电子 正电子 解析 反物质的原子核是由带负电的反质子和中子构成的 核外电子是带正电的 反电子 因其带正电故也叫正电子 反粒子和普通粒子质量相等 所以a反粒子带2个单位负电荷 质量数仍为4 普通氢原子的构成粒子是一个带正电的质子和一个带负电的电子 那么反氢原子由一个 反质子 和一个正电子组成 方法技巧点拨 在茫茫宇宙中是否有反物质的存在 这是目前物理学家和天体学家关注的焦点之一 本题立足于原子的构成 给出新信息拓宽视野 要求同学接受新信息 内化后解决新问题 培养勇于探索的精神和快速处理信息的能力 这也是历来教学和测试中追求的目标 考点四化学的发展 例4 1998年诺贝尔化学奖授予科恩 美 和波普尔 英 以表彰他们在理论化学领域作出的重大贡献 他们的工作使实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质 引起整个化学领域正在经历一场革命性变化 下列说法正确的是 A 化学不再是纯实验科学B 化学不再需要实验C 化学不做实验 就什么都不知道D 未来化学的方向是经验化 A 解析 在化学发展史上 提出理论的基础是实验事实 理论的检验还是靠实验 因此历来认为化学是一门实验科学 但是两位科学家的工作使理论达到了能够和实验 共同协力 探讨分子性质 引领化学 革命性变化 从这些语句中可以体会到 化学不再以实验为唯一手段 但也还不能完全离开实验 方法技巧点拨 化学的发展从现象到理论 从宏观到微观 人们对物质的认识越来越深入到物质结构的本质和细部 实验越来越困难 而理论越来越发达 终可能达到与实验并驾齐驱的地位 这是科学发展的必然 本题从题型看属于信息题 从题给材料的阅读 理解中得到题目的答案 这是对学习能力培养 也是对学习能力的考查方法 值得重视 1 有关元素周期律和周期表的叙述正确的是 A 第一个提出元素周期律的是英国化学家道尔顿B 俄国化学家门捷列夫编制了第一个元素周期表C 原子序数由小到大的顺序与相对原子质量由小到大的顺序是完全一致的D 元素周期表有7个周期18个族 B 解析 元素周期律和第一个元素周期表都是由俄国化学家门捷列夫提出的 虽然门捷列夫是按相对原子质量为线索排列元素制成周期表的 但原子序数和相对原子质量的顺序有少数几处经过调整后不一致 周期表有7个横行即7个周期 有18个纵行 称为18个列 但只有16个族 2 下列有关物质性质的比较正确的是 A 金属性 K Ca MgB 酸性 HF HCl HBrC 原子半径 S P ND 热稳定性 H2O HF H2S A 解析 本题各项性质的比较都涉及不同的元素 所以应该利用周期表 位 构 性 的关系来解决 同周期从左到右原子半径减小 元素的金属性减弱 非金属性增强 元素的最高价氧化物的水化物碱性减弱酸性增强 同主族从上到下元素的金属性增强 非金属性减弱 A金属性 K Ca Mg 正确 B卤化氢的酸性 HBr HCl HF 错误 C原子半径 P S P N 错误 D热稳定性 HF H2O H2S 错误 3 日本科学家确认的N60与美国科学家发现的C60结构相似 N60在高温或机械撞击后 其中积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来 关于N60的下列说法中 正确的是 A N60由共价键构成 是原子晶体B N60与14N都是氮的同位素C 还没有发现N60的同素异形体D N60将来可能会成为很好的火箭燃料 D 解析 A项错 N60是由60个N原子通过共价键结合而成的分子 大量这种分子靠范德华力结合可以构成晶体即N60晶体 这是分子晶体 B项错 同位素是对原子而言的 而N60是分子 C项错 N60与N2同是氮元素的单质 所以N2就是N60的同素异形体 题中告知 N60积蓄有巨大能量 所以有可能成为火箭燃料 D项正确 4 对于相同分子数的分别由14N 13C 18O三种原子构成的NO和CO两种气体 下列说法正确的是 A 两种气体的质量相同B 两气体含有相同数目的质子和中子C 两气体含有相同的质量数D 两气体含有相同数目的中子 原子 D 解析 因NO CO分子数相同 分子中原子数又相同 所以两气体含原子数相同 由于14N和13C的中子数相同 都是7 所以两种气体含的中子数也相同 但它们的质子数不同 A B C三项都与质子数有关 都不对 5 第56号元素在周期表中的位置是 A 第五周期的零族B 第五周期的 A族C 第六周期的 B族D 第六周期的 A族 D 解析 第5周期的氙为54号 那么56号一定在第六周期 因为56 54 2 56号元素在第二纵行 即第 A族 6 某元素在周期表中位于第四周期第 A族 则它的核电荷数为 若发现原子序数为114的元素 则它在元素周期表中的位置是 31 第七周期第 A族 解析 第四周期第 A族元素的核电荷数可由第三周期第 A族元素Al原子序数13 加上13 18 31得知 也可由第四周期0族元素的原子序数36 5 31推出 原子序数为114的元素 要确定它在元素周期表中的位置 可先推出稀有气体元素在第七周期的原子序数为86 32 118 再由118 114 4 可推出该元素在第七周期第 A族 7 下表是元素周期表的一部分 1 表中元素 的氢化物的化学式为 此氢化物的还原性比元素 的氢化物的还原性 填 强 或 弱 2 某元素的核外K层电子数比L层电子数少3 则该元素的元素符号是 其单质的电子式为 HCl 弱 N 1919年 Langmuir提出的等电子原理 原子数相同 电子总数相同的分子 互称为等电子体 等电子体的结构相似 物理性质相近 1 根据上述原理 仅有第二周期元素组成的共价分子中互为等电子体的是 和 和 2 此后 等电子原理又有所发展 例如 由短周期元素组成的粒子 只要其原子数相同 各原子最外层电子数之和相同 也可互称等电子体 它们也具有相似的结构特征 在短周期元素组成的物质中与NO互为等电子体的分子有 N2 CO CO2 N2O SO2 O3 解析 本题考查对元素周期表的熟悉程度及相关知识的应用 表中 为磷元素 为氯元素 故 的氢化物为氯化氢 其还原性比PH3弱 K层电子数比L层的电子数少3的元素是N N2的电子式为 本题提供的新信息为等电子体概念 考查学生对信息的理解 提炼 知识迁移等能力 在第2周期中 原子数相同 电子总数也相同的两组等电子体为N2 CO CO2 N2O 由发展的等电子原理知 为三原子 各原子最外层电子数之和为5 6 2 1 18 故与其为等电子体的有SO2和O3 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全