高二物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選修)緒言

1、課程結(jié)構(gòu)課程結(jié)構(gòu)1.1.緒言（專題緒言（專題1 1）2.2.正文正文3.3.結(jié)束語（專題結(jié)束語（專題5 5）原子結(jié)構(gòu)（專題原子結(jié)構(gòu)（專題2 2）分子結(jié)構(gòu)（專題分子結(jié)構(gòu)（專題3 3）物質(zhì)性質(zhì)（專題物質(zhì)性質(zhì)（專題4 4）專題專題1 1 揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘一、學(xué)習(xí)目標(biāo)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1 1了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)探索發(fā)展的歷史與人類物質(zhì)文明進(jìn)步的密了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)探索發(fā)展的歷史與人類物質(zhì)文明進(jìn)步的密 切聯(lián)系。切聯(lián)系。2 2認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)探索與研究對(duì)人類文明發(fā)展與進(jìn)步的重要認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)探索與研究對(duì)人類文明發(fā)展與進(jìn)步的重要意義。意義。3 3了解人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的脈絡(luò)。了解人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的脈絡(luò)。4 4初

2、步掌握研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一般方法。初步掌握研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一般方法。5 5感受科學(xué)家探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)征程中的堅(jiān)毅和執(zhí)著，樹立堅(jiān)感受科學(xué)家探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)征程中的堅(jiān)毅和執(zhí)著，樹立堅(jiān)忍不拔的毅力和勇氣。忍不拔的毅力和勇氣。6 6領(lǐng)悟物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索是人類可持續(xù)發(fā)展的有力保證。領(lǐng)悟物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索是人類可持續(xù)發(fā)展的有力保證。二、課時(shí)建議二、課時(shí)建議人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史1 1課時(shí)課時(shí)研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的意義研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的意義1 1課時(shí)課時(shí)1 1?；瘜W(xué)發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷史?；瘜W(xué)發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷史（1 1）石器時(shí)代）石器時(shí)代: :（2 2）陶器時(shí)代陶器時(shí)代: : （3 3）銅器時(shí)代）銅器時(shí)代: :（4

3、4）鐵器時(shí)代）鐵器時(shí)代: :人類生產(chǎn)發(fā)展史人類生產(chǎn)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。上的一個(gè)里程碑。2 2。近代化學(xué)發(fā)展里程。近代化學(xué)發(fā)展里程（4 4）18691869年后門捷列夫揭示元素周期律；年后門捷列夫揭示元素周期律；（1 1）1818世紀(jì)，波義耳世紀(jì)，波義耳（化學(xué)之父）（化學(xué)之父） 最早提出元素的科學(xué)定義；最早提出元素的科學(xué)定義；（2 2）1919世紀(jì)初，道爾頓（原子之父）世紀(jì)初，道爾頓（原子之父） 提出了原子學(xué)說；提出了原子學(xué)說；（3 3）18111811年阿伏加德羅提出分子說；年阿伏加德羅提出分子說；（5 5）19011901年約瑟夫年約瑟夫湯姆生湯姆生 提出原子的葡萄干面包模型；提出原子的葡

4、萄干面包模型；（6 6）19091909年年, ,盧瑟福從得出原子的有核模型盧瑟福從得出原子的有核模型 。（7 7）對(duì)有機(jī)物認(rèn)識(shí)的進(jìn)展：）對(duì)有機(jī)物認(rèn)識(shí)的進(jìn)展：（8 8）物理學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)：）物理學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)：碳原子的四價(jià)碳原子的四價(jià)碳原子成鍵的立體構(gòu)型碳原子成鍵的立體構(gòu)型分子中價(jià)鍵的飽和性分子中價(jià)鍵的飽和性有機(jī)合成可有機(jī)合成可“按圖索驥按圖索驥”電子電子氫原子光譜氫原子光譜元素的放射性元素的放射性微粒的波粒二象性微粒的波粒二象性（量子力學(xué)）（量子力學(xué)）紅外光譜紅外光譜電子顯微電子顯微原子吸收光譜原子吸收光譜X射線衍射射線衍射（9 9）實(shí)驗(yàn)方法上的改進(jìn)：）實(shí)驗(yàn)方法上的改進(jìn)：德謨克利特：樸素原子

5、觀德謨克利特：樸素原子觀道爾頓：原子學(xué)說道爾頓：原子學(xué)說湯姆生：湯姆生：“葡萄干面包式葡萄干面包式” ” 模模型型盧瑟福盧瑟福：帶核原子結(jié)構(gòu)模型：帶核原子結(jié)構(gòu)模型玻爾玻爾：原子軌道模型：原子軌道模型現(xiàn)代量子力學(xué)模型現(xiàn)代量子力學(xué)模型180319041911191319263 3。物質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史。物質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史1 1。四元素說：。四元素說： 亞里士多德亞里士多德( (公元前公元前384384一前一前322322年年) )總結(jié)了前輩總結(jié)了前輩思想家的理論，發(fā)展成四元素學(xué)說。他認(rèn)為萬物是思想家的理論，發(fā)展成四元素學(xué)說。他認(rèn)為萬物是由原始物質(zhì)生成，是由內(nèi)部發(fā)展起來的；物質(zhì)的基由原始物質(zhì)生成，是由

6、內(nèi)部發(fā)展起來的；物質(zhì)的基本性質(zhì)是熱、冷、濕、干，把它們成對(duì)地組合，得本性質(zhì)是熱、冷、濕、干，把它們成對(duì)地組合，得出四元素：火、空氣、土、水，如圖所示。出四元素：火、空氣、土、水，如圖所示。 水是又冷又濕的東西的典型，水是又冷又濕的東西的典型，火是又熱又干的東西的典型?；鹗怯譄嵊指傻臇|西的典型。 科學(xué)理論的創(chuàng)立和發(fā)展源于一系列感性認(rèn)識(shí)的積累，科學(xué)理論又反過來指導(dǎo)和促進(jìn)對(duì)物質(zhì)世界的新發(fā)現(xiàn)和再認(rèn)識(shí)；現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)及方法有力地推動(dòng)了化學(xué)科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。4 4。對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史的。對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史的“認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)”3 3。原子分子論：。原子分子論： 1811 1811年，意大利科學(xué)家阿伏加德羅年，意

7、大利科學(xué)家阿伏加德羅(17761856)(17761856)，在，在總結(jié)蓋總結(jié)蓋呂薩克關(guān)于氣體反應(yīng)體積比規(guī)律的基礎(chǔ)上，首呂薩克關(guān)于氣體反應(yīng)體積比規(guī)律的基礎(chǔ)上，首先提出了分子的概念，他認(rèn)為氣體分子可以由幾個(gè)原子先提出了分子的概念，他認(rèn)為氣體分子可以由幾個(gè)原子構(gòu)成，還確定了氣體分子含有的原子數(shù)目，開辟了一條構(gòu)成，還確定了氣體分子含有的原子數(shù)目，開辟了一條確定相對(duì)分子質(zhì)量和相對(duì)原子質(zhì)量的新途徑。但是，這確定相對(duì)分子質(zhì)量和相對(duì)原子質(zhì)量的新途徑。但是，這個(gè)假設(shè)在當(dāng)時(shí)沒有得到公認(rèn)。當(dāng)時(shí)，化學(xué)界的權(quán)威道爾個(gè)假設(shè)在當(dāng)時(shí)沒有得到公認(rèn)。當(dāng)時(shí)，化學(xué)界的權(quán)威道爾頓和貝采里烏斯都反對(duì)阿伏加德羅假說，他們認(rèn)為由相頓和貝采

8、里烏斯都反對(duì)阿伏加德羅假說，他們認(rèn)為由相同原子組成分子是絕對(duì)不可能的。同原子組成分子是絕對(duì)不可能的。 到到18601860年，由于意大利化學(xué)家康尼查羅的工作，阿年，由于意大利化學(xué)家康尼查羅的工作，阿伏加德羅假說才得到公認(rèn)。國際化學(xué)界接受了伏加德羅假說才得到公認(rèn)。國際化學(xué)界接受了5050年前阿年前阿伏加德羅提出的分子假說，確立了原子分子論：不同元伏加德羅提出的分子假說，確立了原子分子論：不同元素代表不同原子，原子按一定方式結(jié)合成分子，分子又素代表不同原子，原子按一定方式結(jié)合成分子，分子又組成物質(zhì)，分子結(jié)構(gòu)直接決定分子的性質(zhì)?，F(xiàn)在阿伏加組成物質(zhì)，分子結(jié)構(gòu)直接決定分子的性質(zhì)?，F(xiàn)在阿伏加德羅假說已經(jīng)被

9、物理學(xué)和化學(xué)中的許多事實(shí)所證實(shí)，成德羅假說已經(jīng)被物理學(xué)和化學(xué)中的許多事實(shí)所證實(shí)，成為公認(rèn)的一條定律了。為公認(rèn)的一條定律了。 1 118111811年，人們發(fā)現(xiàn)在同溫同壓下，氣體年，人們發(fā)現(xiàn)在同溫同壓下，氣體反應(yīng)中各氣體的體積互成簡單的整數(shù)比。例反應(yīng)中各氣體的體積互成簡單的整數(shù)比。例如，如，1 1體積氯氣和體積氯氣和1 1體積氫氣反應(yīng)生成體積氫氣反應(yīng)生成2 2體積體積氯化氫：根據(jù)道爾頓的原子論，如果氯氣和氯化氫：根據(jù)道爾頓的原子論，如果氯氣和氫氣分別由氯原子、氫原子組成，那么氯化氫氣分別由氯原子、氫原子組成，那么氯化氫又由什么組成氫又由什么組成? ? 2 2道爾頓的原子論對(duì)化學(xué)發(fā)展雖有重道爾頓的

10、原子論對(duì)化學(xué)發(fā)展雖有重大的貢獻(xiàn)，但它仍存在著一些不足。根據(jù)你大的貢獻(xiàn)，但它仍存在著一些不足。根據(jù)你對(duì)原子的認(rèn)識(shí)，試分析道爾頓原子論的缺陷對(duì)原子的認(rèn)識(shí)，試分析道爾頓原子論的缺陷所在，并與同學(xué)交流。所在，并與同學(xué)交流。盧瑟福（盧瑟福（E ERutherfordRutherford）的）的“行星模型行星模型”。盧瑟。盧瑟福用福用粒子束（粒子束（HeHe2+2+）轟擊一塊金箔，并用熒光屏）轟擊一塊金箔，并用熒光屏探測探測粒子（粒子（HeHe2+2+）方向改變的程度。）方向改變的程度。ZnS屏屏粒子束粒子束鉛塊鉛塊屏屏盧瑟福帶核原子結(jié)構(gòu)模型的提出依據(jù)：盧瑟福帶核原子結(jié)構(gòu)模型的提出依據(jù)：4。元素周期律（表

11、）。元素周期律（表）： 元素周期律的發(fā)現(xiàn)和元素周期表的演變也是經(jīng)元素周期律的發(fā)現(xiàn)和元素周期表的演變也是經(jīng)過較長的一段時(shí)間。過較長的一段時(shí)間。(1)17891859(1)17891859年，元素周期律發(fā)現(xiàn)前的摸索階段。年，元素周期律發(fā)現(xiàn)前的摸索階段。 17891789年，法國化學(xué)家拉瓦錫在他的專著年，法國化學(xué)家拉瓦錫在他的專著化學(xué)綱化學(xué)綱要要一書中，把已知的一書中，把已知的3333種元素分成了氣體元素、種元素分成了氣體元素、非金屬、金屬、能成鹽之土質(zhì)等四類。非金屬、金屬、能成鹽之土質(zhì)等四類。 18291829年，德國人德貝萊納根據(jù)元素性質(zhì)的相似性，年，德國人德貝萊納根據(jù)元素性質(zhì)的相似性，提出了提

12、出了“三元素組三元素組”學(xué)說。當(dāng)時(shí)它歸納出學(xué)說。當(dāng)時(shí)它歸納出5 5個(gè)個(gè)“三元三元素素”組，即組，即 Li Na KLi Na K Ca Sr Ba Ca Sr Ba P As SbP As Sb S Se Te S Se Te Cl Br ICl Br I (2)18601889(2)18601889年，元素周期律的發(fā)現(xiàn)和鞏固階段。年，元素周期律的發(fā)現(xiàn)和鞏固階段。 18621862年，法國地質(zhì)學(xué)家尚古多發(fā)現(xiàn)元素的性質(zhì)有周期性重復(fù)出現(xiàn)的規(guī)年，法國地質(zhì)學(xué)家尚古多發(fā)現(xiàn)元素的性質(zhì)有周期性重復(fù)出現(xiàn)的規(guī)律，并將元素的性質(zhì)按原子量的大小順序標(biāo)記在繞著圓柱體上升的螺線上，律，并將元素的性質(zhì)按原子量的大小順序標(biāo)

13、記在繞著圓柱體上升的螺線上，繪出了繪出了“螺旋圖螺旋圖”。 18641864年，德國化學(xué)家邁爾列出了年，德國化學(xué)家邁爾列出了“六元素表六元素表”，在表中對(duì)于性質(zhì)相似，在表中對(duì)于性質(zhì)相似的元素六個(gè)、六個(gè)地進(jìn)行了分族，但他已歸納成族的元素尚不及當(dāng)時(shí)已知的元素六個(gè)、六個(gè)地進(jìn)行了分族，但他已歸納成族的元素尚不及當(dāng)時(shí)已知元素的一半。元素的一半。 18651865年，英國人紐蘭茲排出一個(gè)年，英國人紐蘭茲排出一個(gè)“八音律八音律”，但他沒考慮到原子量的，但他沒考慮到原子量的測定會(huì)有錯(cuò)誤，也沒有給未被發(fā)現(xiàn)的元素留出空位。顯然他還不能把元素測定會(huì)有錯(cuò)誤，也沒有給未被發(fā)現(xiàn)的元素留出空位。顯然他還不能把元素內(nèi)在聯(lián)系的

14、規(guī)律揭示出來。內(nèi)在聯(lián)系的規(guī)律揭示出來。 18691869年，俄國化學(xué)家門捷列夫年，俄國化學(xué)家門捷列夫(18341907)(18341907)獲得成功。他在批判繼承獲得成功。他在批判繼承前人工作的基礎(chǔ)上，對(duì)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行了訂正、分析和概括，總結(jié)出元前人工作的基礎(chǔ)上，對(duì)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行了訂正、分析和概括，總結(jié)出元素周期律：元素的性質(zhì)隨著原子量的遞增而呈現(xiàn)周期性變化。他還據(jù)此規(guī)素周期律：元素的性質(zhì)隨著原子量的遞增而呈現(xiàn)周期性變化。他還據(jù)此規(guī)律編制了第一個(gè)元素周期表，把已發(fā)現(xiàn)的律編制了第一個(gè)元素周期表，把已發(fā)現(xiàn)的6363種元素全部列入表里，從而初種元素全部列入表里，從而初步完成了使元素系統(tǒng)化的任務(wù)。

15、他還在表中留下空位，預(yù)言了未知元素的步完成了使元素系統(tǒng)化的任務(wù)。他還在表中留下空位，預(yù)言了未知元素的性質(zhì)。從理論上指導(dǎo)了化學(xué)元素的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用。性質(zhì)。從理論上指導(dǎo)了化學(xué)元素的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用。 由于時(shí)代的局限，門捷列夫未能認(rèn)識(shí)到造成元素性質(zhì)周期性變化的根由于時(shí)代的局限，門捷列夫未能認(rèn)識(shí)到造成元素性質(zhì)周期性變化的根本原因：不是隨著相對(duì)原子質(zhì)量的遞增，而是核電荷數(shù)的遞增，也就是核本原因：不是隨著相對(duì)原子質(zhì)量的遞增，而是核電荷數(shù)的遞增，也就是核外電子排布的周期性變化。外電子排布的周期性變化?；瘜W(xué)家鮑林提出了氫鍵化學(xué)家鮑林提出了氫鍵理論和蛋白質(zhì)分子的螺理論和蛋白質(zhì)分子的螺旋結(jié)構(gòu)模型。旋結(jié)構(gòu)模型。 金剛石是自然

16、界硬度最高的物金剛石是自然界硬度最高的物質(zhì)，石墨質(zhì)軟且能導(dǎo)電，質(zhì)，石墨質(zhì)軟且能導(dǎo)電，C C6060可溶于苯等有機(jī)可溶于苯等有機(jī)溶劑，碳納米管具有非同尋常的強(qiáng)度、導(dǎo)電溶劑，碳納米管具有非同尋常的強(qiáng)度、導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性。這些物質(zhì)都是由碳元素組成性和熱穩(wěn)定性。這些物質(zhì)都是由碳元素組成的，但為什么它們的性質(zhì)和用途卻存在很大的，但為什么它們的性質(zhì)和用途卻存在很大的差異的差異? ?1 1。結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu) 性質(zhì)性質(zhì)決定決定體現(xiàn)體現(xiàn)2 2。合成或從自然界中分離出更多的新物質(zhì)。合成或從自然界中分離出更多的新物質(zhì)3 3。預(yù)測物質(zhì)的性能。預(yù)測物質(zhì)的性能1 1為什么碳、氮、氧、氟與氫形成的最簡單為什么碳、氮、氧、氟與氫形

17、成的最簡單的化合物的化合物(CH(CH4 4、NHNH3 3、H H2 2O O、HF)HF)中氫原子的數(shù)目中氫原子的數(shù)目不相等不相等? ?2 2為什么白磷比紅磷活潑，氧氣比氮?dú)饣顫姙槭裁窗琢妆燃t磷活潑，氧氣比氮?dú)饣顫? ?3 3為什么氧化鎂可用做耐高溫材料，硅可用為什么氧化鎂可用做耐高溫材料，硅可用做半導(dǎo)體材料，金屬可用做良好的導(dǎo)電材料做半導(dǎo)體材料，金屬可用做良好的導(dǎo)電材料? ?4 4為什么常溫下氯氣是氣體而碘是固體為什么常溫下氯氣是氣體而碘是固體? ?為什為什么水在相同條件下比冰的密度大么水在相同條件下比冰的密度大? ?4 4。從分子水平探索生命現(xiàn)象。從分子水平探索生命現(xiàn)象化學(xué)家鮑林提出了

18、氫鍵理論和蛋化學(xué)家鮑林提出了氫鍵理論和蛋白質(zhì)分子的螺旋結(jié)構(gòu)模型。白質(zhì)分子的螺旋結(jié)構(gòu)模型。5 5。研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)綠色合成，促進(jìn)。研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)綠色合成，促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展社會(huì)可持續(xù)發(fā)展 為了滿足人類生活和生產(chǎn)的需要，人類每年為了滿足人類生活和生產(chǎn)的需要，人類每年都從實(shí)驗(yàn)室或工廠制造出成千上萬種化學(xué)物質(zhì)。都從實(shí)驗(yàn)室或工廠制造出成千上萬種化學(xué)物質(zhì)。新物質(zhì)的制造，在提高人們生活質(zhì)量的同時(shí)也可新物質(zhì)的制造，在提高人們生活質(zhì)量的同時(shí)也可能帶來環(huán)境的污染與破壞。實(shí)現(xiàn)用簡單、安全、能帶來環(huán)境的污染與破壞。實(shí)現(xiàn)用簡單、安全、環(huán)境友好的操作，快速、定量地把價(jià)廉、易得的環(huán)境友好的操作，快速、定量地把價(jià)廉、易得的起始原料轉(zhuǎn)化為人類所需求的物質(zhì)