2018-2019学年高中化学 专题5 物质结构的探索无止境学案（含解析）苏教版选修3.doc

物质结构的探索无止境课标要求1了解人类探索物质结构的价值，认同“物质结构的探索是无止境的”观点。2认识在分子等层次研究物质的意义。1.物质结构是决定物质性质的重要因素。2物质性质包括物质的物理性质和化学性质、生物活性和生理活性等。3物质结构包括构成物质的微粒之间的相互作用、分子的构型等。4探寻人类和生物的生命运动的化学机理，是21世纪化学科学亟待解决的重大课题之一。物质结构的探索1物质结构探索的方向量子力学的建立和分析测试技术的进步，使人们对物质的结构、性能及物质的变化规律有了一定的认识，进一步要解决的问题是：(1)物质的微观结构还有许多奥秘等待着人们去揭示。 (2)环境科学、生命科学和材料科学的发展，需要我们对微观领域作更深入的研究。2研究物质的结构与性能的关系物质结构是决定物质性质的重要因素。研究物质的结构与性能的关系对解决分子设计、合成新型材料等都具有十分重要的意义。3研究化学反应的量子力学理论为了更好地利用化学反应，化学家们需要建立精确有效而又普遍适用的化学反应的量子力学理论。4研究生命现象的化学机理探寻人类和生物生命运动的化学机理是21世纪化学科学亟待解决的重大课题。1“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。用甲烷合成乙酸乙酯，欲使原子利用率达到最高，还需要消耗的其他反应物有()ACOBCO2和H2OCH2O和O2 DCH3OH和O2解析：选A乙酸乙酯的化学式为C4H8O2，用C4H8O2减去2分子CH4得C2O2，即2分子CO。2下列说法正确的是()A蛋白质、纤维素、蔗糖、PVC、淀粉都是高分子化合物B氢键在形成蛋白质二级结构和DNA双螺旋结构中起关键作用C使用太阳能热水器、沼气的利用、玉米制乙醇都涉及生物质能的利用D石油、煤、天然气、可燃冰、植物油都属于化石燃料解析：选BA项，蔗糖分子式为C12H22O11，M342，不属于高分子化合物；B项正确；C项，太阳能热水器利用的是太阳能，未涉及生物质能的利用；D项，植物油不属于化石燃料。3下列说法不正确的是()A化学反应有新物质生成，并遵循质量守恒定律和能量守恒定律B原子吸收光谱仪可用于测定物质中的金属元素，红外光谱仪可用于测定化合物的官能团C分子间作用力比化学键弱得多，但它对物质的熔点、沸点有较大的影响，而对溶解度无影响D酶催化反应具有高效、专一、条件温和等特点，化学模拟生物酶对绿色化学、环境保护及节能减排具有重要意义解析：选C化学反应的本质是有新物质生成，化学变化过程中遵循质量守恒定律和能量守恒定律，A正确；原子吸收光谱仪可以测定物质所含的金属元素，红外光谱仪可以测定化合物所含的官能团，B正确；分子间作用力对物质的溶解度有一定的影响，C错误；D正确。专题过关检测1有关物质结构的认识正确的是()A物质的结构反映物质的性质，物质的性质决定物质的结构B物质的结构包括构成物质的微粒间的相互作用、分子的构型、手性等C物质的结构随着人们的认识或研究的程度经常发生一些小的变化D物质的结构有宏观和微观两个方面的认识，从宏观上说物质是由元素组成的，从微观上说物质是由分子构成的解析：选B结构决定性质，性质反映结构，A错误；物质的结构不随人们的认识和外界的作用而发生变化，如果在外界的作用下，结构发生了变化，那么这种物质也就变成其他物质了，C错误；从微观上讲，物质是由分子、原子、离子等构成的，D错误。2建立普遍适用的化学反应的量子力学理论，可以帮助化学家解决一系列问题，其中不属于化学反应的量子力学研究的问题的是()A两个或多个分子之间能否发生化学反应B需要什么催化剂才能在温和条件下进行反应C如何在理论指导下控制化学反应D在化学反应过程中，原子能否分割与重新组合解析：选D化学反应以原子为基础，属于原子层面的反应，反应过程中不涉及原子的分割，化学反应只是分子拆分成原子，原子重新结合成分子的过程。3.据报道，德国INTEGRAL公司研究出无辐射冷却技术(用水和冰组成的两相液体代替传统的氟利昂或氨)而荣获德国环境大奖。关于“新致冷剂”，以下叙述不正确的是()A该致冷剂对环境不产生任何污染B该致冷剂的作用原理与氨基本相同C该致冷剂在水的凝固点附近的温度下发挥作用D该致冷剂是属于悬浊液的一种分散系解析：选D用水和冰组成的两相液体致冷剂，不属于悬浊液分散系，因为分散系是混合物，而该致冷剂是纯净物。4目前，科学界拟合成一种“二重构造”的球型分子，即把“足球型”的C60分子溶进“足球型”的Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列关于这种分子的说法中，不正确的是()A该晶体是一种新型化合物B该晶体属于分子晶体C是两种单质组成的混合物 D相对分子质量为2 400解析：选C由题意知，球型分子的化学式为Si60C60，是一种化合物而不是混合物。Si60C60是一种分子，其相对分子质量为2 400，其形成的晶体是分子晶体。5有效成分为手性分子的药物称为手性药物。下列有关手性药物叙述正确的是()化学反应生成手性药物时一定是成对生成它们的手性异构体存在少量手性催化剂时可只生成手性异构体中的一种手性药物中两种手性异构体的医药作用几乎没有区别手性异构体的医药作用可能完全不同A BC D解析：选B如果没有手性催化剂则手性药物大多数是两种手性异构体同时生成的，但在手性催化剂作用下，可以主要生成一种异构体。一对手性异构体化学性质几乎相同，但生物性质会截然不同，一种异构体有治病疗效，另一种可能没有疗效甚至有害。6中国学者徐志博和美国科学家共同合成了世界上最大的碳氢化合物，其一个分子由1 134个碳原子和1 146个氢原子构成。关于此物质，下列说法肯定错误的是()A属于烃类化合物B常温下呈固态C具有类似金刚石的硬度D易被氧化解析：选C由1 134个碳原子和1 146个氢原子组成的烃分子，其形成的晶体是分子晶体，硬度较金刚石要小，在常温下应呈固态，该烃分子含有双键或叁键，易被氧化。7据报道我国科学家最近研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述不正确的是()A它耐高温抗氧化B它比钢铁轻、硬，但质地较脆C它没有固定熔点D它是一种新型无机非金属材料解析：选B由该材料主要成分的性质可知其应具有耐高温抗氧化的性能，A项正确；题中给出信息“连续纤维增韧”航空材料，则说明该材料具有良好的韧性，B项错误；该材料是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成，属于混合物，没有固定的熔点，C项正确；该材料由无机物复合而成，应为新型无机非金属材料，D项正确。8下列说法中，正确的是()A光导纤维、棉花、油脂、ABS树脂都是由高分子化合物组成的物质B开发核能、太阳能等新能源，推广乙醇汽油，使用无磷洗涤剂都可直接降低碳排放C红外光谱仪、核磁共振仪、质谱仪都可用于有机化合物结构的分析D阴极射线、粒子散射现象及布朗运动的发现都对原子结构模型的建立作出了贡献解析：选C光导纤维的主要成分为SiO2晶体，不属于高分子化合物，A项不正确；B项中无磷洗涤剂与碳的排放无关；D项中布朗运动与原子结构模型的建立无关。9下列描述正确的是()A2004年我国首创用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳，该塑料仍然产生白色污染B超临界流体是介于气态和液态之间的一种状态，故超临界流体CO2是合成的新物质C澳大利亚开发出被称为第五形态的固体碳“纳米泡沫”，其形似海绵，密度极小并有磁性。可以预见，这种新材料的化学性质与金刚石完全不同D由于氢键影响，甲酸蒸气的密度在373 K时为1.335 gL1，在293 K时为2.5 gL1解析：选DA选项，可降解塑料不会产生白色污染；B选项，CO2的分子组成未变只是状态改变，没有合成新物质；C选项，“纳米泡沫”和金刚石都是由碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，化学性质几乎完全相同；D选项，甲酸蒸气随温度的降低，氢键被破坏的程度减小，分子间的作用力增大，所以密度增大。10绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率，原子利用率表示目标产物的质量与生成物的总质量之比。在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是() 解析：选C充分理解原子利用率的定义，可知只有得到一种有机物时原子利用率才最高。11科学家最近又发现一种新能源“可燃冰”，它的主要成分是甲烷与水分子的结晶水合物(CH4nH2O)。其形成过程是：埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，被厌氧性细菌分解，最后形成石油和天然气(石油气)，其中许多天然气被包进水分子中，在海底的低温与高压下形成了类似冰的透明晶体，这就是“可燃冰”。又知甲烷同CO2一样也是温室气体。这种可燃冰的晶体类型是()A离子晶体 B分子晶体C原子晶体 D金属晶体解析：选B由CH4与CO2一样是温室气体及可燃冰的形成，过程可知，其为分子晶体。12最近有人用一种称为“超酸”的化合物H(CB11H6Cl6)和C60反应，使C60获得一个质子，得到一种新型离子化合物：HC60CB11H6Cl6，这个反应看起来很陌生，但反应类型却跟下列化学反应中的一个相似，该反应是()ASO3H2O=H2SO4BNH3H2O=NH3H2OCNH3HCl=NH4ClDH2OCH3COOHH3OCH3COO解析：选C从题意可知“超酸”与C60的反应是酸给出一个质子成为阴离子，C60分子接受一个质子成为阳离子，形成的阴、阳离子再相互作用成为离子化合物。由此可以判断反应C符合上述特征。13有一种叫cyclopropenylidene的分子(分子式为C3H2)，该分子过去只是在星际空间被探测到，现在一个研究小组在实验室中制造出了这种稳定的分子。cyclopropenylidene也许能帮助研究人员更好地了解含碳的分子如何在太空中形成，刚接触到这个分子时，有人认为是a、b两种结构中的某一种(如图所示)，如果取cyclopropenylidene样品继续研究，你认为下列推断正确的是()若能测定该分子是极性分子，则可确定为a结构若用C3HD(D即2H)示踪，燃烧后生成等物质的量的H2O、D2O和HDO，可推测b正确a、b两物质在一定条件下均能发生加成反应、氧化反应及加聚反应a、b中的所有原子都应处于同一平面A BC D解析：选Ca、b结构均为平面形、极性分子，分子中的H原子都是等性H原子。分子中 的存在决定了它们均可发生加成反应、加聚反应。14麻醉剂的发现和使用是人类医疗史上了不起的一项成就，它可使患者在接受治疗时感觉不到疼痛。(1)笑气是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一，它可由NH4NO3在微热条件下分解产生，产物除N2O外还有一种，此反应的化学方程式为_。(2)有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)，已知氧原子只和一个氮原子相连，则结构简式为_，空间构型呈_，为_(填“极性”或“非极性”)分子。解析：(1)由题意知，NH4NO3分解生成N2O和另一种物质，根据原子守恒，从NH4NO3去掉N2O后得4个H原子和2个O原子，即2H2O，则分解反应的化学方程式为：NH4NO3N2O2H2O。(2)已知氧原子只和一个氮原子相连，从等电子体的性质和结构关系可知N2O的结构简式为N=N=O，空间构型为直线形，氮氮双键为非极性键，氮氧双键为极性键，键的极性不能相抵消，可判断N2O是极性分子。答案：(1)NH4NO3N2O2H2O(2)N=N=O直线形极性15研究人员发现，在一定的实验条件下，给水施加一个弱电场，在20 、1个大气压下，水可以结成冰，称为“热冰”。下图是水和“热冰”的计算机模拟图，图中球代表水分子中的原子。(1)图中较大的球代表_原子，其原子结构示意图是_。水分子中氢氧原子间的化学键是_(填“共价键”或“离子键”)。(2)已知水分子中氧原子一端带部分负电荷，氢原子一端带部分正电荷，在外加电场作用下，水结成热冰。上图中模拟“热冰”的示意图是_(填“甲”或“乙”)，理由是_。(3)用球棍模型表示的水分子结构是_(填模型对应字母)。解析：氧原子比氢原子大，故大球代表氧原子。水分子中含极性共价键，两个OH键之间夹角为104.5，呈V形结构。因水分子中氧原子一端带负电荷，氢原子一端带正电荷，在电场作用下，水分子应呈有序排列，且氧原子一端吸引氢原子一端。答案：(1)氧(或O) 共价键(2)甲在电场作用下水分子应为有序排列，且氧原子一端吸引氢原子一端(3)B