2023-2024學(xué)年蘇教版新教材選擇性必修二 專(zhuān)題1第三單元 物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的意義 學(xué)案

第三單元物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的意義學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)1.了解人類(lèi)探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的過(guò)程,認(rèn)同“物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索是無(wú)止境的”觀點(diǎn),了解從原子、分子、超分子等不同角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的意義。2.認(rèn)識(shí)研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)有助于了解材料的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,對(duì)優(yōu)化物質(zhì)結(jié)構(gòu)、改善材料性能具有重要意義。了解生命科學(xué)中許多重大問(wèn)題的解決均需要物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論與分析測(cè)試技術(shù)的支持。1.認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究對(duì)各種性能的新物質(zhì)發(fā)現(xiàn)、設(shè)計(jì)與合成的重要意義。2.感受物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究對(duì)推動(dòng)人類(lèi)文明作出的巨大貢獻(xiàn)。3.建立“物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無(wú)止境”的觀念,形成探索未知、崇尚真理的意識(shí)。素養(yǎng)解讀:1.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí):通過(guò)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索,認(rèn)識(shí)科學(xué)探究是進(jìn)行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的核心素養(yǎng)。2.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任:通過(guò)認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的意義,培養(yǎng)學(xué)生探索未知、崇尚真理的意識(shí),認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn),能夠積極參與有關(guān)化學(xué)問(wèn)題的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)一促進(jìn)了化學(xué)科學(xué)的發(fā)展知識(shí)梳理1.人類(lèi)探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史2.研究物質(zhì)結(jié)構(gòu),既能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)與合成新物質(zhì)提供理論基礎(chǔ),也可以幫助我們預(yù)測(cè)物質(zhì)的性能。物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論和方法是研究材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的重要工具,有助于信息材料、納米材料、新型合金、超導(dǎo)材料、可降解高分子材料等諸多新型材料的研制和應(yīng)用。研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的意義研究物質(zhì)世界,就是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律,并通過(guò)研究成果來(lái)為人類(lèi)服務(wù),化學(xué)來(lái)源于生活,并指導(dǎo)人們更好地生活。(1)研究物質(zhì)結(jié)構(gòu),能幫助我們了解材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系,有利于尋找性能優(yōu)異的材料。(2)研究物質(zhì)結(jié)構(gòu),突破了在分子水平上探索生命現(xiàn)象的本質(zhì)。(3)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。1.下列有關(guān)化學(xué)史知識(shí)錯(cuò)誤的是(D)A.原子分子學(xué)說(shuō)的建立是近代化學(xué)發(fā)展的里程碑B.俄國(guó)科學(xué)家門(mén)捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律,編制了元素周期表C.意大利科學(xué)家阿伏加德羅在總結(jié)氣體反應(yīng)體積比的基礎(chǔ)上提出了分子的概念D.英國(guó)科學(xué)家道爾頓首先發(fā)現(xiàn)了電子解析:英國(guó)科學(xué)家道爾頓提出了原子學(xué)說(shuō)。2.人造骨是一種具有生理功能的新型無(wú)機(jī)非金屬材料。它有類(lèi)似于人骨和天然牙齒的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。人造骨可以依靠人體的體液中的某些離子形成新骨,可在骨骼結(jié)合界面發(fā)生反應(yīng),實(shí)現(xiàn)骨骼牢固結(jié)合,人造骨植入人體內(nèi)需要吸收人體中的下列哪些離子形成新骨(A)A.Ca2+、P B.Cl-、Na+C.Na+、Mg2+ D.S2-、I-解析:因Ca5(PO4)3OH、Ca3(PO4)2等無(wú)機(jī)鹽為骨骼的主要成分,所以人造骨植入人體內(nèi)需要吸收人體中的Ca2+和P形成新骨。知識(shí)點(diǎn)二物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無(wú)止境知識(shí)梳理1.為了人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,化學(xué)家們期望解決的問(wèn)題有很多,例如:(1)通過(guò)研究配體小分子和受體生物大分子相互作用的機(jī)理,開(kāi)發(fā)手性生物分子和手性藥物。(2)研究食草動(dòng)物胃內(nèi)的酶如何把植物纖維分解為小分子,以充分利用自然界豐富的植物纖維資源。(3)合成具有生物活性的分子,幫助人類(lèi)揭示生命的奧秘。(4)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,實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造“新陳代謝”的目標(biāo)。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(guò)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,制備人類(lèi)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(wèn)題,需要發(fā)展量子力學(xué),需要建立精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)理論的進(jìn)一步發(fā)展和技術(shù)的改善,人類(lèi)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(zhuān)利”,化工生產(chǎn)不再生成無(wú)實(shí)際用途的副產(chǎn)物,沒(méi)有能源危機(jī),也沒(méi)有環(huán)境污染……[想一想]你認(rèn)為化學(xué)還應(yīng)該為人類(lèi)的發(fā)展解決哪些問(wèn)題?這些問(wèn)題的解決需要哪些條件?提示:(1)利用化學(xué)反應(yīng)的原理,通過(guò)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,制備人類(lèi)生活和生產(chǎn)所需要的各種新材料,是化學(xué)服務(wù)于人類(lèi)的重要方式。(2)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展,就是科技的發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,需要化學(xué)家們建立精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)化學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)是讓反應(yīng)條件趨向于溫和、產(chǎn)率高、速率快、副反應(yīng)少、排放少、污染少、價(jià)格低、生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單等。物質(zhì)結(jié)構(gòu)探索的意義1.哲學(xué)上的意義:證明世界的物質(zhì)性和人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然世界的永無(wú)止境。世界是由物質(zhì)構(gòu)成的,物質(zhì)是由不同層次的微粒構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。物質(zhì)運(yùn)動(dòng)是永恒的,其運(yùn)動(dòng)規(guī)律符合微觀世界的特征。2.科學(xué)理論和方法上的意義科學(xué)家通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn),提出了原子結(jié)構(gòu)模型、化學(xué)鍵模型、分子間作用力模型、分子結(jié)構(gòu)模型等,可以用來(lái)解釋和預(yù)測(cè)物質(zhì)所表現(xiàn)的宏觀性質(zhì),如物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、硬度、溶解性的大小,化學(xué)反應(yīng)中具有特殊結(jié)構(gòu)的反應(yīng)物表現(xiàn)的活性,生命體的某些特征現(xiàn)象等,逐漸形成了從微觀分析到揭示宏觀現(xiàn)象的思維范式,也就是常說(shuō)的“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”。3.實(shí)踐上的意義物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究獲得的知識(shí)和方法可以指導(dǎo)人們解決很多實(shí)踐中的問(wèn)題。在搞清楚新物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上,才能有目的地進(jìn)行合成。如制備高效手性催化劑,必須運(yùn)用立體選擇性反應(yīng)的方法獲得手性分子的單一異構(gòu)體,才能實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)“環(huán)境友好”的需要;探明了特定物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)、手性、溶解性、基團(tuán)的位置等具體信息,才能合成具有特效的藥物。因此,探索物質(zhì)結(jié)構(gòu),不僅能豐富化學(xué)學(xué)科的知識(shí)和方法,而且能揭示紛繁復(fù)雜的物質(zhì)變化現(xiàn)象背后的本質(zhì),從中也能幫助人們形成認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的方法論。1.通過(guò)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的研究,能夠解決許多問(wèn)題。在生命科學(xué)領(lǐng)域,下列不能通過(guò)研究結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系加以解決的問(wèn)題是(C)A.酶的催化機(jī)理B.手性生物分子與手性藥物的作用機(jī)制C.指甲的長(zhǎng)短與手指的靈活性的關(guān)系D.抗癌藥物的設(shè)計(jì)與篩選解析:結(jié)構(gòu)是內(nèi)在的,而不是外在的,指甲可以改變,C錯(cuò)誤。2.化學(xué)與材料科學(xué)息息相關(guān),從一定意義上講,材料是科學(xué)技術(shù)的先導(dǎo),沒(méi)有新材料的發(fā)展,就不可能使新的科學(xué)技術(shù)成為生產(chǎn)力。下列有關(guān)材料的說(shuō)法不正確的是(C)A.材料是為人類(lèi)社會(huì)所需要并能用于制造有用器物的物質(zhì)B.人類(lèi)使用和制造材料有悠久的歷史,制造出的第一種材料是陶C.由于空氣的劇烈摩擦,飛機(jī)尖端的溫度較高,故航天飛機(jī)的保護(hù)層可以采用鎂鋁合金D.高分子分離膜是由既具有傳統(tǒng)高分子材料的機(jī)械性能又具有特殊分離功能的功能高分子材料制成的薄膜解析:當(dāng)航天飛機(jī)返回地球大氣層時(shí),由于空氣的劇烈摩擦,飛機(jī)尖端的溫度可達(dá)1000℃*制冷劑是一種易被壓縮、液化的氣體,液化后在管內(nèi)循環(huán),蒸發(fā)時(shí)吸收熱量,使環(huán)境溫度降低,達(dá)到制冷目的。人們?cè)捎眠^(guò)乙醚、NH3、CH3Cl等作制冷劑,但它們不是有毒,就是易燃,于是科學(xué)家根據(jù)元素性質(zhì)的遞變規(guī)律來(lái)開(kāi)發(fā)新的制冷劑。據(jù)現(xiàn)有知識(shí),某些元素化合物的易燃性、毒性變化趨勢(shì)如下:(1)氫化物的易燃性:第2周期:>>H2O>HF;第3周期:SiH4>PH3>>。(2)化合物的毒性:PH3>NH3,H2SH2O;CS2CO2,CCl4(填“>”“<”或“=”)CF4。于是科學(xué)家們開(kāi)始把注意力集中在含F(xiàn)、Cl的化合物上。(3)已知CCl4的沸點(diǎn)為76.8℃,CF4的沸點(diǎn)為-128℃,新制冷劑的沸點(diǎn)范圍應(yīng)介于其間。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)實(shí)驗(yàn),一種新的制冷劑氟利昂(CF2Cl2)終于誕生了,其他類(lèi)似的還可以是(4)這種制冷劑造成了當(dāng)今的某一環(huán)境問(wèn)題是。雖然這種制冷劑造成了環(huán)境問(wèn)題,但是求助于元素周期表中元素及其化合物的(填字母)變化趨勢(shì),來(lái)開(kāi)發(fā)制冷劑的科學(xué)思維方法是值得借鑒的。①毒性②沸點(diǎn)③易燃性④水溶性⑤顏色A.①②③ B.②④⑤ C.②③④解析:(1)聯(lián)想第2周期和第3周期元素的氫化物不難得出答案。(2)由題給信息,毒性:PH3>NH3可聯(lián)想到同主族元素所形成結(jié)構(gòu)和組成相似的物質(zhì),從上而下毒性逐漸增