苏教版高中化学选修物质结构与性质全册学案
专题1 揭示物质结构的奥秘
[核心素养发展目标] 1.了解人类探索物质结构的过程，了解在原子、分子等不同尺度认识物质结构的价值和意义，培养科学精神与社会责任的学科核心素养。2.了解研究物质结构的基本方法，培养实验探究与创新精神的学科核心素养。
一、人类探索物质结构的历史 1．人类认识原子结构的历程
2．探究物质微观结构的具体内容 (1)研究原子结构与元素性质的关系。 (2)化学键理论知识和分子间作用力知识。 (3)分子的空间结构知识。 3．探索物质微观结构的方法
探索物质微观结构的方法主要有实验方法、模型化方法、科学假设和论证方法、量子力学研究方法、光谱和衍射实验方法等。
人类探索物质结构的历史
(1)由于道尔顿最早提出了原子论，合理地解释了当时的一些化学现象和规律，给化学奠定了唯物主义理论基石，所以道尔顿被誉为近代化学之父。
(2)从原子结构模型的演变过程可以看出，人类对原子结构的认识过程是逐步深入的。虽然很
1
多科学家得到了一些错误的结论，但对当时发现真相作出了一定的贡献。
(3)随着现代科学技术的发展，科学家已能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜来拍摄表示原子图像的照片并且能在晶体硅表面上用探针对原子进行“搬迁”。
例1 (2024·雅安期末)原子结构模型经历了五个主要阶段：1803年实心球模型→1904年葡萄干布丁模型→1911年原子核式结构模型→1913年的轨道模型→20世纪初电子云的原子结构模型。对轨道模型贡献最大的科学家是( ) A．玻尔 C．卢瑟福 答案 A
解析 ①19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。②1897年，英国科学家汤姆生发现了电子，1904年提出“葡萄干布丁”的原子结构模型。③1911年英国物理学家卢瑟福(汤姆生的学生)提出了带核的原子结构模型。④1913年丹麦物理学家玻尔(卢瑟福的学生)引入量子论观点，提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型。⑤奥地利物理学家薛定谔提出电子云模型(几率说)，为近代量子力学原子模型。对轨道模型贡献最大的科学家是丹麦物理学家玻尔。
例2 1911年前后，英国物理学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击极薄的金箔，为了解释实验结果，提出了原子的核式结构学说。图中黑点表示金原子核的位置，曲线ab、cd和ef表示经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹，能正确反映实验结果的图是( )
B．汤姆生 D．道尔顿
答案 D
解析 在金原子中原子核带正电且质量很大，占有的体积很小，用α粒子(带正电，质量较小)轰击金箔时，大部分α粒子可畅通无阻地通过，极小的一部分发生偏转或被笔直的弹回。 例3 核磁共振(NMR)技术已广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域。已知质子数或中子数为奇数的原子核才有NMR现象，而质子数和中子数均为偶数的原子不产生核磁共振，下列原子组一定能产生NMR现象的是( ) A．O、P、Sn C．6C、16S、9F 答案 D
解析 A中O的质子数为8、中子数为10，不合题意；B中C的质子数和中子数均为6，不合题意；C中6C的质子数、中子数均为6,16S的质子数和中子数均为16；D中H质子数为1,C
2
1
13
18
12
18
31
119
B．Al、F、C D．H、C、Cl
1
13
35
271912
中子数为7,Cl中质子数为17，符合题意。 二、研究物质结构的意义
化学科学的发展离不开物质结构的探索和研究，研究物质结构，能够为设计与合成新物质提供理论基础，揭示物质结构与性能的关系，也可以帮助我们预测物质的性能。
(1)研究物质结构，能帮助我们了解材料的结构与性能之间的关系，有利于寻找性能优异的材料。
(2)研究物质结构，突破了在分子水平上探索生命现象的本质。
(3)物质结构研究对于保护生态环境，实现社会的可持续发展具有重大意义。
研究物质结构的意义
研究物质世界，就是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律，并通过研究成果来为人类服务，化学来源于生活，并指导人们更好地生活。
例4 人造骨是一种具有生理功能的新型无机非金属材料。它有类似于人骨和天然牙齿的性质和结构。人造骨可以依靠人体的体液中的某些离子形成新骨，可在骨骼接合界面发生反应，实现骨骼牢固结合，人造骨植入人体内需要吸收人体中的下列哪些离子形成新骨( ) A．Ca、PO4 C．Na、Mg 答案 A
解析 因Ca5(PO4)3OH、Ca3(PO4)2等无机盐为骨骼的主要成分，所以人造骨植入人体内需吸收人体中的Ca和PO4形成新骨。
例5 (2024·东城区一模)我国科学家利用蜡虫肠道菌群，将塑料降解时间从500年缩减到24小时，并用同位素示踪法证实了聚乙烯降解为CO2。下列有关该过程说法不正确的是( ) A．一定发生了氧化反应 B．只涉及碳碳键的断裂
C．同位素示踪法是从微观角度识别物质的变化 D．该研究成果有利于缓解塑料垃圾引起的环境问题 答案 B
解析 有氧气参加的反应是氧化反应， A正确；塑料降解过程中不仅涉及碳碳键的断裂，还有碳氢键的断裂，B错误；同位素示踪法是从微观角度识别物质的变化，C正确；该研究成果有利于缓解塑料垃圾引起的白色污染，D正确。
2＋
3－
＋
2＋
2＋
3－
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B．Cl、Na D．S、I
2－
－
－＋
3
1．(2024·上杭一中月考)化学真正成为一门科学并快速发展，始于( ) A．氧化学说的建立 B．元素概念的提出 C．原子——分子学说的建立 D．元素周期律的发现 答案 C
2．2015年是全中国人民引以为傲的一年，因为“诺贝尔医学奖或生理学奖”颁发给了一名中国科学家，这位科学家是( ) A．莫言 C．侯德榜 答案 B
解析 2015年，“诺贝尔医学奖或生理学奖”颁发给了中国科学家屠呦呦，引起了世界的轰动，故选B。
3．(2024·厦门市思明区期末)下列成果是因为创造新物质而获得诺贝尔化学奖的是( ) A．荧光成像显微技术 B．分子马达 C．生物分子冷冻电镜 D．核磁共振 答案 B
解析 荧光成像显微技术是技术的突破，无新物质制造出来， A错误；分子马达是美国康奈尔大学研究人员在活细胞内的能源机制启发下，制造出的一种分子马达，又名分子发动机，是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白质，有新物质制造出， B正确；冷冻电镜，是用于扫描电镜的超低温冷冻制样及传输技术，是技术的突破，无新物质制造出，C错误；核磁共振是用于有机物中H原子种类和个数的测定的技术，无新物质制造出，D错误。
4．在探索微观世界的过程中，科学家们常通过建立假说模型来把握物质的结构及特点，不断拓展认识新领域。关于假说，有如下表述，其中正确的是( )
4
B．屠呦呦 D．徐光宪
A．假说是对现实中已知事物或现象的一种简化处理 B．假说是对未知领域的事物或现象提出的一种推测 C．假说是对一个问题的所有幻想和假定 D．假说最终都可以变成科学理论 答案 B
解析 假说是科学家在探索的过程中，为把握物质的结构及特点而建立的一种模型，它是对未知领域的事物或现象提出的一种推测，然后通过实验或推理去验证它的正确与否。 5．“拟晶”是一种具有凸多面体规则外形但不同于晶体的固态物质。Al65Cu23Fe12是科学家发现的几百种重要的拟晶之一，具有合金的某些优良物理性能。下列有关这种拟晶的说法正确的是( )
A．无法确定Al65Cu23Fe12中三种金属元素的化合价 B．Al65Cu23Fe12的硬度小于金属铁
C．Al65Cu23Fe12不可用作长期浸泡在海水中的材料 D．1molAl65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去265mol电子 答案 C
解析 Al65Cu23Fe12具有合金的某些优良物理性能，因此这种拟晶中三种金属元素的化合价均为0，选项A错误；拟晶具有合金的某些优良物理性能，合金的硬度高，熔点低，因此选项B错误；Al65Cu23Fe12在海水中会发生电化学腐蚀，因此不可用作长期浸泡在海水中的材料，选项C正确；1 mol Al65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时，Al65Cu23Fe12转化为Al、Cu、Fe，共失去277 mol电子，选项D错误。
6．(1)提出“近代原子学说”的是英国科学家________，他是最早提出科学的原子学说的人。 (2)提出“原子—分子论”的是意大利科学家____________________。该理论提出了分子的概念，并指出分子与原子的区别和联系(自从用“原子—分子论”来研究物质的性质和变化后，化学才真正开始成为一门科学)。
(3)发现电子的是英国科学家______________，他提出了________________的原子结构模型。 (4)英国物理学家____________通过α粒子散射实验，提出了原子结构有核模型。 (5)丹麦物理学家________研究了______________后，大胆地引入______________的观点，提出了新的原子结构模型。
答案 (1)道尔顿 (2)阿伏加德罗 (3)汤姆生 葡萄干布丁式 (4)卢瑟福 (5)玻尔 电子的运动 波粒二象性
3＋
2＋
3＋
5
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