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.了解物了解物质结质结构探索构探索发发展的展的历历史与人史与人类类物物质质文文明明进进步的密切步的密切联联系。系。2.认识认识物物质结质结构探索与研究构探索与研究对对人人类类文明文明发发展与展与进进步的重要意步的重要意义义。3.了解人了解人类对类对物物质结质结构构认识认识的脉的脉络络。4.初步掌握研究物初步掌握研究物质结质结构的一般方法。构的一般方法。5.感受科学家探索物感受科学家探索物质结质结构征程中的构征程中的坚坚毅和毅和执执着，着，树树立立坚坚忍不拔的毅力和勇气。忍不拔的毅力和勇气。6.领领悟物悟物质结质结构的探索是人构的探索是人类类可持可持续发续发展的有展的有力保力保证证。新新知知初初探探自自学学导导引引自主学习自主学习一、人一、人类类探索物探索物质结质结构的构的历历史史1. 19世世纪纪初，最早提出原子概念的是英国科初，最早提出原子概念的是英国科学家学家_，他，他认为认为物物质质由由_组组成，在化学成，在化学变变化中化中_不可再分割，不可再分割，其性其性质质在化学反在化学反应应中保持中保持_。道道尔尔顿顿原子原子原子原子不不变变2. 1811年，意大利科学家年，意大利科学家_，提出了分子学提出了分子学说说。他。他认为认为分子的分子的结结构直接决构直接决定定_。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自然界的一条基本规规律律元素周期律。元素周期律。4. 19世世纪纪中叶以后，人中叶以后，人们对们对有机化合物的有机化合物的认认识识有了重大有了重大进进展。有机物中碳原子展。有机物中碳原子应满应满足足_价。价。阿伏加德阿伏加德罗罗分子的性分子的性质质门门捷列夫捷列夫四四5. 19世世纪纪末至末至20世世纪纪初，物理学揭开了原子初，物理学揭开了原子内部内部结结构的奥秘，构的奥秘，发现发现了微了微观观粒子波粒二象粒子波粒二象性。性。_为为化学提供了分析原子和分化学提供了分析原子和分子子结结构的理构的理论论基基础础。量子力学量子力学想一想想一想 你能你能说说出原子出原子结结构模型的演构模型的演变过变过程程吗吗？提示：提示：原子原子结结构模型大致构模型大致经历经历了五个了五个发发展展阶阶段的段的变变化：道化：道尔尔顿顿原子模型原子模型汤汤姆生原子模姆生原子模型型卢卢瑟福原子模型瑟福原子模型玻玻尔尔原子模型原子模型量子量子力学原子模型。力学原子模型。二、研究物二、研究物质结质结构的意构的意义义1. 从物从物质质的的结结构，可以构，可以认识认识物物质质的性能。如的性能。如金金刚刚石、石墨、石、石墨、C60、碳、碳纳纳米管等均由碳元素米管等均由碳元素组组成，但是它成，但是它们们的性能却有很大差的性能却有很大差别别，这这是是由于由于_。2. 研究物研究物质质的的结结构，能构，能够为设计够为设计与合成新物与合成新物质质提供理提供理论论基基础础。碳原子之碳原子之间间的排列方式不同的排列方式不同3. 揭示物揭示物质质的的结结构与性能的关系，可帮助我构与性能的关系，可帮助我们预测们预测物物质质的性能。的性能。4. 研究物研究物质结质结构，能帮助我构，能帮助我们们了解材料的了解材料的结结构与性能之构与性能之间间的关系。的关系。_、纳纳米米材料、超材料、超导导材料等新型材料的开材料等新型材料的开发发、研制和、研制和应应用，都依用，都依赖赖于物于物质结质结构的研究。构的研究。信息材料信息材料5. 物物质结质结构的研究，是生命科学在构的研究，是生命科学在_水平上探索生命水平上探索生命现现象的本象的本质质。6. 物物质结质结构研究构研究对对于保于保护护_、实现实现社会的可持社会的可持续发续发展具有重大意展具有重大意义义。生生态环态环境境分子分子自主体验自主体验1. 下列有关化学史知下列有关化学史知识错误识错误的是的是()A原子分子学原子分子学说说的建立是近代化学的建立是近代化学发发展展的里程碑的里程碑B俄国科学家俄国科学家门门捷列夫捷列夫发现发现了元素周期了元素周期律，律，编编制了元素周期表制了元素周期表C意大利科学家阿伏加德意大利科学家阿伏加德罗罗在在总结总结气体反气体反应应体体积积比的基比的基础础上提出了分子的概念上提出了分子的概念D英国科学家道英国科学家道尔尔顿顿首先首先发现发现了了电电子子解析：解析：选选D。英国科学家。英国科学家汤汤姆生首先姆生首先发现发现了了电电子。子。2. 最近医学界通最近医学界通过过放射性放射性14C标记标记C60，发现发现一一种种C60的的羧羧酸衍生物在特定条件下通酸衍生物在特定条件下通过过断裂断裂DNA而而杀杀死死细细胞从而抑制艾滋病，胞从而抑制艾滋病，则则有关有关14C的叙述正确的是的叙述正确的是()A与与12C的化学性的化学性质质不相同不相同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互互为为同位素同位素解析：解析：选选D。本。本题题首先要清楚同位素和同素异首先要清楚同位素和同素异形体的区形体的区别别，前者的，前者的对对象是原子，而后者的象是原子，而后者的对对象是象是单质单质；其次要了解同位素的物理性；其次要了解同位素的物理性质质有差有差别别，而化学性，而化学性质质基本相同。基本相同。14C与与12C质质子子数相同，中子数不同，故数相同，中子数不同，故D正确。正确。3. 18世世纪纪初提出的原子初提出的原子论论的基本内容有如下的基本内容有如下几点：几点：物物质质是由最小的微粒是由最小的微粒原子原子组组成的。原成的。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量、大小和其他性同种元素的原子在重量、大小和其他性质质上相同。上相同。一切原子都一切原子都处处在不停地运在不停地运动动的状的状态态。根据目前掌握的知根据目前掌握的知识识，你，你认为认为不正确的有几不正确的有几点？点？解析：古代解析：古代对对物物质结质结构奥秘的探索，只能靠构奥秘的探索，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？原子是不是构成物是不是构成物质质大厦的大厦的“基本基本砖砖石石”呢？一呢？一种原子是否能种原子是否能转变转变成另一种原子呢？直到成另一种原子呢？直到18世世纪纪中叶，俄国人中叶，俄国人罗罗黎黎诺诺索夫索夫(17111765)才把原子才把原子观观点复活起来；点复活起来；1808年年,英国人道英国人道尔尔顿顿又又对对原子原子论论加以加以总结总结.这样这样就就结结束了化学史上愚昧的束了化学史上愚昧的炼炼金金时时代，保代，保证证了化学向前健康地迅速了化学向前健康地迅速发发展。因此，化学展。因此，化学中的新中的新时时代代应该说应该说是从原子是从原子论论开始的。开始的。答案：答案：要考要考虑虑构成物构成物质质的微粒的微粒,有分子、有分子、原子、原子、质质子、中子、甚至更小的夸克等。子、中子、甚至更小的夸克等。要考要考虑虑同种元素的原子有同种元素的原子有质质子数相同而中子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。只有正确。正确。要要点点突突破破讲讲练练互互动动探究导引探究导引1原子学原子学说说的基本要点是什么？它能否解的基本要点是什么？它能否解释释“1体体积积的的氯氯气和气和1体体积积的的氢氢气生成气生成2体体积积的的氯氯化化氢氢”？要点一要点一探索物质的微观结构探索物质的微观结构提示：提示：原子学原子学说说的基本要点包括：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，它在一切化学化学变变化中是不可再分的最小化中是不可再分的最小单单位。位。(2)同种同种元素的原子性元素的原子性质质和和质质量都相同，不同元素原量都相同，不同元素原子的性子的性质质和和质质量各不相同，原子量各不相同，原子质质量是元素量是元素的基本特征之一。的基本特征之一。氯氯原子构成原子构成氯氯气，气，氢氢原子构成原子构成氢氢气，气，则则1体体积积的的氯氯气和气和1体体积积的的氢氢气生成气生成2体体积积的的氯氯化化氢氢时时，不能解，不能解释氯释氯化化氢氢的的结结构与形成。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，法国化学家盖吕萨吕萨克克(J.L.GayLussac 17781850)根据化合反根据化合反应应实验实验的的发现发现，提出假，提出假说说：“在同温同在同温同压压下，下，相同体相同体 积积的不的不 同气体同气体 含有相含有相 同数目的原同数目的原子子”。但道但道尔尔顿认为顿认为：不同元素的原子大小不一，：不同元素的原子大小不一，相同体相同体积积、不同元素气体的原子数不可能相、不同元素气体的原子数不可能相等。等。1811年，阿伏加德年，阿伏加德罗详细罗详细研究道研究道尔尔顿顿原原子子论论和盖和盖吕萨吕萨克的气体反克的气体反应应定律后提出分子定律后提出分子学学说说。他首先肯定原子。他首先肯定原子论论和气体反和气体反应应定律都定律都是正确的，关是正确的，关键键是原子是原子论论忽略了一个重要事忽略了一个重要事实实，那就是分子的存在。于是他提出分子假，那就是分子的存在。于是他提出分子假说说如下：如下：(1)元素的最小元素的最小单单元是原子，但气体的最小元是原子，但气体的最小单单元并非原子，而是由几个原子元并非原子，而是由几个原子组组成的分子。成的分子。也就是也就是说说，气体由分子，气体由分子组组成，而分子由原子成，而分子由原子构成。例如，氧气、构成。例如，氧气、氢氢气都是由双原子分子气都是由双原子分子组组成的。气成的。气态态化合物化合物则则是由分子是由分子组组成，而化成，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，氨气由氨分子气由氨分子组组成，而氨分子由成，而氨分子由3个个氢氢原子和原子和1个氮原子构成。个氮原子构成。(2)在同温同在同温同压压下，同体下，同体积积的任何气体含有相的任何气体含有相同数目的分子。有了同数目的分子。有了这这两条分子假两条分子假说说，道，道尔尔顿顿原子原子论论和盖和盖吕萨吕萨克的气体反克的气体反应应体体积积定律就定律就得到得到圆满圆满解解释释。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原子结结构构模型模型相关科学家相关科学家特点特点坚实坚实不可再分的不可再分的实实心球心球平均分布着正平均分布着正电电荷的粒荷的粒子嵌着同子嵌着同样样多的多的电电子子原子原子结结构模型构模型相关科学家相关科学家特点特点带带正正电电荷的核位于中心，荷的核位于中心，质质量主要集中在核上，量主要集中在核上，电电子沿不同子沿不同轨轨道运道运转转电电子在一定子在一定轨轨道上道上绕绕核核做高速做高速圆圆周运周运动动现现代物代物质结质结构学构学说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：解析：选选A。本。本题题要熟要熟练练人人们对们对物物质结质结构特构特别别是原子是原子结结构的构的认识变认识变迁。正确的迁。正确的顺顺序是道序是道尔尔顿实顿实心球式原子模型、心球式原子模型、汤汤姆生葡萄干面包式姆生葡萄干面包式原子模型、原子模型、卢卢瑟福行星运瑟福行星运转转式原子模型、玻式原子模型、玻尔尔轨轨道式原子模型、近代量子力学原子模道式原子模型、近代量子力学原子模型。型。要点二要点二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为为什么白磷比什么白磷比红红磷活磷活泼泼，氧气比氮气活，氧气比氮气活泼泼？提示：提示：白磷分子是正四面体构型，白磷分子是正四面体构型，键键角小，角小，结结构不太构不太稳稳定，定，红红磷磷结结构要比白磷复构要比白磷复杂杂得得多，也多，也稳稳定得多，所以性定得多，所以性质质上也比白磷上也比白磷稳稳定。定。氧气比氮气活氧气比氮气活泼泼可从原子可从原子结结构和分子构和分子结结构两构两方面找原因，以分子方面找原因，以分子结结构因素构因素为为主。主。N2分子分子以共价以共价叁键结叁键结合，比合，比O2的的键键能大得多。能大得多。N2分分子不易打开，性子不易打开，性质稳质稳定，定，O2分子既分子既较较易打开易打开化学化学键键，一，一经经打开，打开，O原子又比原子又比N原子易得原子易得电电子，所以氧子，所以氧显显得更活得更活泼泼。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(金金刚刚石、石、石墨、石墨、C60和碳和碳纳纳米管等米管等)在性在性质质和用途上有极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： 碳原子与碳原子之碳原子与碳原子之间间的的连结连结方式不方式不同，同，导导致了它致了它们们形成的物形成的物质质性性质质不同。不同。要点归纳要点归纳即时应用即时应用 2. 石墨炸石墨炸弹弹爆炸爆炸时时能在方能在方圆圆几几百米范百米范围围内撒下大量石墨内撒下大量石墨纤维纤维，造成，造成输电输电线线、电电厂厂设备损设备损坏。坏。这这是由于石墨是由于石墨()A有放射性有放射性 B易燃、易爆易燃、易爆C能能导电导电 D有有剧剧毒毒解析：解析：选选C。石墨炸。石墨炸弹弹破坏破坏输电线输电线、电电厂厂设设备备的原因主要是的原因主要是导导致供致供电线电线路短路，即石墨路短路，即石墨纤维纤维有有导电导电性。故正确答案性。故正确答案为为C。题题型型探探究究技技法法归归纳纳题型题型1 1人人类对类对物物质结质结构的构的认识认识例例例例1 1 某科技某科技报报道，美国夏威夷道，美国夏威夷联联合天文中合天文中心的科学家心的科学家发现发现了一种新型了一种新型氢氢微粒，微粒，这这种微种微粒是由粒是由3个个质质子和子和2个个电电子构成。子构成。对这对这种微种微粒，下列粒，下列说说法正确的是法正确的是()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它的它的组组成可表示成可表示为为H3D它比普通它比普通H2分子多一个分子多一个氢氢原子核原子核【思路点思路点拨拨】本本题题考考查查原子的原子的组组成以及同成以及同位素、同分异构体的概念。位素、同分异构体的概念。【答案答案】D【规规律方法律方法】原子是由原子核和核外原子是由原子核和核外电电子子组组成的，原子核是由成的，原子核是由质质子和中子子和中子组组成的。原成的。原子不子不带电带电，原子核，原子核带带正正电电，电电子子带负电带负电。质质子子带带正正电电，中子不，中子不带电带电。且有关系：核。且有关系：核电电荷荷数数质质子数核外子数核外电电子数。子数。题型题型2 2物质性质的变化规律物质性质的变化规律例例例例2 2 门门捷列夫在捷列夫在19世世纪纪中叶曾根据他所中叶曾根据他所发发现现的元素周期律，的元素周期律，预预言言过过第第4周期周期A族族锗锗元元素素(当当时时称称为类为类硅硅)的性的性质质。当。当时时已知：密度已知：密度(g/cm3)：Si 4.8，Sn 5.8；比；比热热J/(kgK)：Sn 218，Pb 130。(1)估估计锗计锗的密度和比的密度和比热热。_；_。(2)判断判断锗锗的金属性和非金属性的金属性和非金属性强强弱，它能否弱，它能否与酸或碱反与酸或碱反应应？_。【思路点思路点拨拨】本本题题考考查查元素周期律的元素周期律的应应用，学会用，学会发现发现探索物探索物质质性性质质的的递变规递变规律。律。【解析解析】单质单质的密度有一定的的密度有一定的变变化化规规律，律，锗锗在硅和在硅和锡锡之之间间，密度大，密度大约约是它是它们们的平均的平均值值5.3；锗锗、锡锡、铅铅比比热热的的变变化由已知后两者的化由已知后两者的数据可知是数据可知是变变小的，小的，那么那么锗锗的比的比热热最大，最大，锗锗与与锡间锡间比比热热的差的差值应值应与与锡铅锡铅之之间间差差值值相当，故得相当，故得锗锗的比的比热约为热约为21888306。锗处锗处于金属与非金属的交界于金属与非金属的交界线线，估，估计计有两性。有两性。【答案答案】(1)密度密度(g/cm3): 5.3比比热热J/(kgK)：306 (2)锗锗的金属性比的金属性比锡锡弱，非金属性比硅弱；弱，非金属性比硅弱；既能与既能与强强酸反酸反应应又能与又能与强强碱反碱反应应【规规律方法律方法】元素的性元素的性质质在周期表中呈在周期表中呈现现出一定的出一定的规规律，律，特特别别是同周期或同主族元素之是同周期或同主族元素之间间，要依据已，要依据已知的知的规规律来推断未知的信息。律来推断未知的信息。