《同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題5 物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無止境 Word版含答案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題5 物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無止境 Word版含答案（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、目標(biāo)與素養(yǎng)：1.理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)是決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)2.了解研究化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論的重要意義，認(rèn)識(shí)研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理的重要性。一、研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系1這里的物質(zhì)結(jié)構(gòu)指的是構(gòu)成物質(zhì)的微粒之間的相互作用、分子的構(gòu)型等。2物質(zhì)性質(zhì)指的是物質(zhì)的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、生物活性和生理活性等。3物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，關(guān)注以下幾個(gè)問題：(1)研究鑭系元素結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，尋找功能奇特的光、電、磁等材料。(2)研究影響生物大分子的生物活性和生理活性的結(jié)構(gòu)因素，揭示人類生命運(yùn)動(dòng)的機(jī)理。(3)研究材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，制得強(qiáng)度大、密度小、穩(wěn)定性好、耐腐蝕的合成材料，如合成具有
2、共價(jià)鍵強(qiáng)度的高分子纖維。二、研究化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論1為了人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，化學(xué)家們非常期望解決的問題很多，例如：(1)在充分了解光合作用、固氮作用機(jī)理和催化理論的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的工業(yè)化，在工廠中生產(chǎn)糧食和蛋白質(zhì)。(2)建立零排放的、原子經(jīng)濟(jì)性的化工企業(yè)，倡導(dǎo)“綠色化學(xué)”。(3)在了解酶催化作用機(jī)理的基礎(chǔ)上，模擬天然酶制造人工催化劑。實(shí)現(xiàn)在最溫和條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，控制反應(yīng)的方向和產(chǎn)物的手性。2量子力學(xué)在物質(zhì)轉(zhuǎn)化、物質(zhì)制備等研究領(lǐng)域中具有指導(dǎo)作用。為了更好地利用化學(xué)變化，通過化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，制備人類生活和生產(chǎn)所需要的物質(zhì)，化學(xué)家們需要回答更多的問題，需要發(fā)展量子力學(xué)，需要建立精
3、確有效而又普遍適用的化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論。3隨著化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論的建立和相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人類將進(jìn)入一個(gè)嶄新的世界：合成氨不再需要高溫、高壓，光合作用不再是植物的專利，化工生產(chǎn)不再生成無實(shí)際用途的副產(chǎn)物，沒有能源危機(jī)，也沒有環(huán)境污染。三、研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理1研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理對(duì)促進(jìn)人類健康的重要作用(1)化學(xué)鍵理論為現(xiàn)代分子生物學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。(2)探尋人類和生物的生命運(yùn)動(dòng)的化學(xué)機(jī)理，是21世紀(jì)化學(xué)科學(xué)亟待解決的重大課題之一。研究配體小分子和受體生物大分子相互作用的機(jī)理，人們就能進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)，有助于合成高效無毒副作用的藥物；合成具有生物活性和生理活性的分子，可以幫助人類
4、揭示生命的奧秘；了解活體內(nèi)信息分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和生理調(diào)控的化學(xué)機(jī)理，創(chuàng)造“新陳代謝”的目標(biāo)能得以實(shí)現(xiàn)。2手性分子的研究(1)手性藥物：含有手性分子的藥物稱為手性藥物。生物體內(nèi)的大分子大多具有手性。人體里的氨基酸都是左旋的，只有用左旋的氨基酸才能合成蛋白質(zhì)。(2)手性催化劑與手性分子合成。3物質(zhì)研究的方法有助于探索物質(zhì)世界的奧秘化學(xué)作為一門實(shí)用的創(chuàng)造性科學(xué)，已經(jīng)為人類認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界和人類的文明進(jìn)步作出了巨大的貢獻(xiàn)。用化學(xué)方法合成了數(shù)以千萬計(jì)的物質(zhì)?；瘜W(xué)創(chuàng)立了研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的理論、方法和實(shí)驗(yàn)手段，初步揭示了物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系和規(guī)律，為設(shè)計(jì)具有各種特殊功能的新物質(zhì)提供了有效的方法和手段。結(jié)構(gòu)決定性
5、能1.元素原子的結(jié)構(gòu)決定元素的性質(zhì)，這一點(diǎn)可以從元素周期表“位構(gòu)性”的關(guān)系得以表現(xiàn)。同一周期中，隨著原子序數(shù)的遞增，原子核所帶電荷數(shù)逐漸增多，原子核對(duì)外層電子的引力逐漸增強(qiáng)，原子半徑逐漸減小，元素的非金屬性逐漸增強(qiáng)，得電子能力逐漸增強(qiáng)，失電子能力逐漸減弱。元素的最高價(jià)氧化物的水化物的酸性逐漸增強(qiáng)，堿性逐漸減弱。如Na、Mg、Al三種元素，原子半徑逐漸減小，金屬性逐漸減弱，還原性逐漸減弱。2不同的微粒靠不同的作用力構(gòu)成不同類型的晶體，如離子晶體、原子晶體、分子晶體、金屬晶體。離子晶體熔、沸點(diǎn)較高，難揮發(fā)，只有提供足夠高的能量才能使陰、陽(yáng)離子克服離子鍵的作用，使晶體成為熔融態(tài)或氣態(tài)，少數(shù)熱穩(wěn)定性差
6、的離子晶體受熱時(shí)易分解。離子晶體有較高的硬度；難于壓縮，但質(zhì)脆，不宜進(jìn)行機(jī)械加工。離子晶體不導(dǎo)電，但熔融或水溶液狀態(tài)下可以導(dǎo)電。原子晶體硬度大，金剛石是最硬的物質(zhì)，熔、沸點(diǎn)都很高，不溶于常見的溶劑，一般是電的不良導(dǎo)體。分子晶體一般熔點(diǎn)低，硬度小。金屬晶體是電的良導(dǎo)體，有良好的機(jī)械加工性能等。這一切都是因其晶體的結(jié)構(gòu)不同所致，即排列方式、構(gòu)成物質(zhì)的微粒、微粒間作用力不同等。3分子式相同的物質(zhì)性質(zhì)可能不同。如C2H6O有兩種不同的結(jié)構(gòu)乙醇 (CH3CH2OH) 和甲醚(CH3OCH3)，前者與水互溶而后者不能。前者可與Na、乙酸反應(yīng)，后者很難發(fā)生類似的反應(yīng)。前者可發(fā)生消去反應(yīng)生成乙烯，而甲醚不能發(fā)
7、生消去反應(yīng)。乙醇和甲醚的關(guān)系是同分異構(gòu)體。同分異構(gòu)體的存在說明物質(zhì)的結(jié)構(gòu)是決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反過來體現(xiàn)結(jié)構(gòu)。【典例1】下列說法不正確的是()A化學(xué)反應(yīng)有新物質(zhì)生成，并遵循質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律B原子吸收光譜儀可用于測(cè)定物質(zhì)中的金屬元素，紅外光譜儀可用于測(cè)定化合物的官能團(tuán)C分子間作用力比化學(xué)鍵弱得多，但它對(duì)物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)有較大的影響，而對(duì)溶解度無影響D酶催化反應(yīng)具有高效、專一、條件溫和等特點(diǎn)，化學(xué)模擬生物酶對(duì)綠色化學(xué)、環(huán)境保護(hù)及節(jié)能減排具有重要意義C化學(xué)反應(yīng)有新物質(zhì)生成并且遵循質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律，光譜分析可以測(cè)定金屬元素和官能團(tuán)，酶具有高效、專一等性質(zhì)，因此
8、A、B、D正確；分子間作用力對(duì)物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度都有影響，因此C項(xiàng)錯(cuò)誤。研究生命現(xiàn)象的化學(xué)機(jī)理1.研究配體小分子和受體生物大分子相互作用的機(jī)理，這是藥物設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。有了這一基礎(chǔ)，人們就能進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)，有助于合成高效無毒副作用的藥物。2化學(xué)遺傳學(xué)為哈佛大學(xué)化學(xué)教授所創(chuàng)建。他的小組合成某些小分子，使之與蛋白質(zhì)結(jié)合，并改變蛋白質(zhì)的功能，例如使某些蛋白酶的功能關(guān)閉。這些方法使得研究者們不通過改變產(chǎn)生某一蛋白質(zhì)的基因密碼就可以研究它們的功能，為開創(chuàng)化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)、化學(xué)基因組學(xué)(與生物學(xué)家以改變基因密碼來研究的方法不同)奠定了基礎(chǔ)。3搞清楚光合作用、生物固氮作用，以及牛、羊等食草動(dòng)物胃內(nèi)的酶如何把植
9、物纖維分解為小分子的反應(yīng)機(jī)理，為充分利用自然界豐富的植物纖維資源打下基礎(chǔ)。4人類的大腦是用“泛分子”組裝成的最精巧的計(jì)算機(jī)。如何徹底了解大腦的結(jié)構(gòu)和功能將是21世紀(jì)的腦科學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、信息和認(rèn)知科學(xué)等交叉學(xué)科共同來解決的難題。5了解活體內(nèi)信息分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和生理調(diào)控的化學(xué)機(jī)理，使創(chuàng)造“新陳代謝”的目標(biāo)能得以實(shí)現(xiàn)。6.了解從化學(xué)進(jìn)化到手性和生命起源的飛躍過程。使人工合成的“左右手”各半的手性藥物得到抑制(或激發(fā))，達(dá)到治療疾病的目的。7合成具有生物活性和生理活性的分子，可幫助人們揭示生命的奧秘?！镜淅?】(雙選)有效成分為手性分子的藥物為手性藥物。下列有關(guān)手性藥物敘述正確的是()A化
10、學(xué)反應(yīng)生成手性藥物時(shí)一定是成對(duì)生成它們的手性異構(gòu)體B存在少量手性催化劑時(shí)可只生成手性異構(gòu)體中的一種C手性藥物中兩種手性異構(gòu)體的醫(yī)藥作用幾乎沒有區(qū)別D手性異構(gòu)體的醫(yī)藥作用可能完全不同BD如果沒有手性催化劑則生成的手性藥物大多數(shù)是兩種手性異構(gòu)體同時(shí)生成的，但在手性催化劑作用下，可以主要生成一種異構(gòu)體。一對(duì)異構(gòu)體化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，但生物性質(zhì)會(huì)截然不同，一種異構(gòu)體有治病療效，另一種可能沒有療效甚至有害。已知在水溶液中存在平衡：，當(dāng)與CH3CH2OH發(fā)生酯化反應(yīng)時(shí)，不可能生成的產(chǎn)物是()ABCH2ODHOB因乙酸在水溶液中存在平衡，故有兩種形式：與乙醇、濃硫酸共熱時(shí)發(fā)生酯化反應(yīng)：故B不可能。1郵票收藏愛
11、好者把信封上的郵票剪下來浸在水中，能除去郵票背面的黏合劑，這是利用了該黏合劑具有很強(qiáng)親水性的性能。該黏合劑的成分可能是()B根據(jù)題中該黏合劑具有很強(qiáng)親水性的信息，可知該黏合劑中含有親水的基團(tuán)，B選項(xiàng)中的羥基(OH)具有親水性，因?yàn)榱u基可以與水分子間形成氫鍵，C選項(xiàng)中的氯原子和D選項(xiàng)中的甲基都不具有親水性，所以正確答案為B。2泛素被稱為“死亡之吻”，是一種由76個(gè)氨基酸組成的多肽，無用的蛋白質(zhì)會(huì)被這種物質(zhì)粘貼，被運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)的“垃圾處理廠”，在酶的作用下被切成含79個(gè)氨基酸的短肽。有關(guān)泛素的說法中，錯(cuò)誤的是()A泛素作用下的蛋白質(zhì)“死亡”屬于縮聚反應(yīng)B泛素既能與酸反應(yīng)也能與堿反應(yīng)C泛素結(jié)構(gòu)中含有
12、結(jié)構(gòu)D蛋白質(zhì)遇重金屬鹽能發(fā)生變性A多肽中含有氨基(NH2)和羧基(COOH)，多肽既能與酸反應(yīng)，也能與堿反應(yīng)，B正確；氨基酸脫水縮合形成肽鍵()，C正確；重金屬鹽使蛋白質(zhì)變性，D正確。3關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)正確的是()A物質(zhì)的結(jié)構(gòu)反映物質(zhì)的性質(zhì)，物質(zhì)的性質(zhì)決定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)B物質(zhì)的結(jié)構(gòu)包括構(gòu)成物質(zhì)的微粒之間的相互作用、分子的構(gòu)型等C物質(zhì)的結(jié)構(gòu)隨著人們的認(rèn)識(shí)或研究的程度經(jīng)常發(fā)生一些小的變化D物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有宏觀和微觀兩方面的認(rèn)識(shí)，從宏觀上說物質(zhì)是由元素組成的，從微觀上說物質(zhì)是由分子構(gòu)成的B物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；物質(zhì)的結(jié)構(gòu)指的是構(gòu)成物質(zhì)的微粒，微粒間的作用力及微粒的排列方式等，B項(xiàng)正確；物質(zhì)的
13、結(jié)構(gòu)是自然存在的，只是人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的過程在逐步深入，C項(xiàng)錯(cuò)誤；從微觀上說，構(gòu)成物質(zhì)的微粒有分子，也有原子、離子等，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4酶是具有特殊功能的蛋白質(zhì)，因而酶有蛋白質(zhì)的特性。到目前為止，在人體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多種酶。酶又是生物制造出來的催化劑，在生命有機(jī)體的有機(jī)反應(yīng)中發(fā)揮作用。如下圖所示的溫度t與反應(yīng)速率v的關(guān)系曲線中，有酶參加的是()D要從兩個(gè)方面把握酶的催化作用：一是在室溫下酶就能對(duì)某些有機(jī)反應(yīng)充分發(fā)揮催化作用；二是酶作為蛋白質(zhì)在稍高溫度下會(huì)發(fā)生變性而失去催化作用。A圖表示隨溫度升高反應(yīng)速率持續(xù)加大；B圖表示隨溫度升高反應(yīng)速率減小，常溫下反應(yīng)速率沒有出現(xiàn)最佳狀態(tài)；C圖表示在適宜的溫度下反應(yīng)速率最小，以上三圖均不符合題意；D圖表示在適宜的溫度下反應(yīng)速率最大，超過適宜溫度，隨溫度升高反應(yīng)速率減慢，符合酶的性質(zhì)。故正確答案為D。5.(2019全國(guó)卷)一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞如圖1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。圖1圖2圖中F和O2共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，若兩者的比例依次用x和1x代表，則該化合物的化學(xué)式表示為_；通過測(cè)定密度和晶胞參數(shù)，可以計(jì)算該物質(zhì)的x值，完成它們關(guān)系表達(dá)式：_gcm3。以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，例如圖1中原子1的坐標(biāo)為，則原子2和3的坐標(biāo)分別為_、_。答案SmFeAsO1xFx
同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題5 物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無止境 Word版含答案
