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1、
目標(biāo)與素養(yǎng):1.認(rèn)識(shí)化學(xué)是在原子、分子上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化及應(yīng)用的一門基礎(chǔ)科學(xué),其特征是認(rèn)識(shí)物質(zhì)和創(chuàng)造物質(zhì)。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)2.了解人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史與價(jià)值,能列舉人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的歷史進(jìn)程,能列舉研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一般方法。(科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任)
一、探索物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)
1.學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)的意義
(1)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)物質(zhì)的性質(zhì)與變化。
(2)學(xué)習(xí)有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí),可以幫助我們更好地解釋和預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)與變化。
2.研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一般方法
(1)
(2)分析原子、分子結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ):量子力學(xué)。
(3)現(xiàn)代研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)方法:光譜和
2、衍射實(shí)驗(yàn)。
(4)幾種測(cè)定物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的儀器
①紅外光譜儀、②電子顯微鏡、③原子吸收光譜儀、
④X射線衍射儀等。
3.原子結(jié)構(gòu)模型的演變
模型
名稱
道爾頓
(1803)
湯姆生
(1904)
盧瑟福
(1911)
玻爾
(1913)
量子力學(xué)
(1926)
模型
圖示
實(shí)驗(yàn)
事實(shí)
元素化合時(shí)的質(zhì)量比
陰極射線
α粒子的散射實(shí)驗(yàn)
氫原子光譜
微觀粒子的波粒二象性
二、研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的意義
1.人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史
2.研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的意義
(1)研究物質(zhì)結(jié)構(gòu),能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)與合成新物質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。揭示物質(zhì)的結(jié)構(gòu)
3、與性能的關(guān)系,也可以幫助我們預(yù)測(cè)物質(zhì)的性能。
(2)尋找性能優(yōu)異的材料,需要研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
(3)從分子水平探索生命現(xiàn)象的本質(zhì)離不開對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究。
(4)實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展期待著物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究方面的新成果。
1.道爾頓的原子學(xué)說曾經(jīng)起了很大的作用,他的學(xué)說包含有下述三個(gè)論點(diǎn):①原子是不能再分的粒子;②同種元素原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同;③原子是微小的實(shí)心球體。從現(xiàn)在的觀點(diǎn)看,你認(rèn)為這三個(gè)論點(diǎn)中,哪些不確切?
[答案] ①②③均不確切。從現(xiàn)在的觀點(diǎn)看:原子是由原子核和核外電子構(gòu)成;大多數(shù)元素存在同位素,不同同位素的質(zhì)量不同;原子核體積只占原子極小一部分,而核外電子的運(yùn)動(dòng)區(qū)域非常
4、“空曠”。
2.目前,人們能夠合成自然界中不存在的物質(zhì),人們能不能制造出自然界中不存在的元素?
[答案] 能。人們可以用粒子高能加速器來人工制造化學(xué)元素,元素周期表中標(biāo)“*”的元素均為人造元素。
【典例】 原子結(jié)構(gòu)模型的演變圖中,(1)為道爾頓實(shí)心球式原子模型,(2)為盧瑟福行星運(yùn)轉(zhuǎn)式原子模型,(3)為湯姆生葡萄干面包式原子模型,(4)為近代量子力學(xué)原子模型,(5)為玻爾軌道式原子模型。其中符合歷史演變順序的一組排列是( )
A.(1)(3)(2)(5)(4) B.(1)(2)(3)(4)(5)
C.(1)(5)(3)(2)(4) D.(1)(3)(5)(4)(2)
A [正
5、確的順序是道爾頓實(shí)心球式原子模型、湯姆生葡萄干面包式原子模型、盧瑟福行星運(yùn)轉(zhuǎn)式原子模型、玻爾軌道式原子模型、近代量子力學(xué)原子模型。]
根據(jù)盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可推測(cè)出金箔中金原子結(jié)構(gòu)的一些結(jié)論,據(jù)此請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?
(1)原子中存在________,且只占原子體積的很小一部分。
(2)金原子核帶________電荷,且電荷數(shù)遠(yuǎn)大于α粒子的電荷數(shù),兩者產(chǎn)生靜電________作用。
(3)金原子的質(zhì)量遠(yuǎn)________(填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的質(zhì)量。
[解析] 極薄的金箔,竟讓變速運(yùn)動(dòng)的大多數(shù)α粒子暢通無(wú)阻地通過,證明原子不是實(shí)心的球體,內(nèi)部有“廣闊”的空間。有
6、極少數(shù)α粒子被筆直地彈回,證明了原子核的存在,但占原子極小的體積,否則大部分α粒子不能暢通無(wú)阻地通過;同時(shí)證明金原子核的質(zhì)量遠(yuǎn)大于α粒子的質(zhì)量,否則金原子核將有被α粒子彈出的可能;還能證明金原子核所帶電荷種類與α粒子相同,否則兩者就會(huì)相互吸引;又能證明金原子核所帶電荷數(shù)遠(yuǎn)大于α粒子,否則偏轉(zhuǎn)的就不會(huì)是α粒子,而是金原子核。
[答案] (1)原子核 (2)正 排斥 (3)大于
1.核磁共振(NMR)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定和醫(yī)學(xué)診斷等高科技領(lǐng)域。已知質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)為奇數(shù)的原子核才有NMR現(xiàn)象,而質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均為偶數(shù)的原子不產(chǎn)生核磁共振,下列原子組一定能產(chǎn)生NMR現(xiàn)象的是(
7、)
A.18O、31P、119Sn B.27Al、19F、14C
C.C、S、F D.1H、13C、35Cl
D [A中18O的質(zhì)子數(shù)為8、中子數(shù)為10,不符合題意;B中14C的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別為6和8,不符合題意;C中C的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均為6,S的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的為16,不符合題意;D中1H的質(zhì)子數(shù)為1,13C的中子數(shù)為7,35Cl的質(zhì)子數(shù)為17,符合題意。]
2.在探索微觀世界的過程中,科學(xué)家們常通過建立假說模型來把握物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn),不斷拓展認(rèn)識(shí)新領(lǐng)域。關(guān)于假說,有如下表述,其中正確的是( )
A.假說是對(duì)現(xiàn)實(shí)中已知事物或現(xiàn)象的一種簡(jiǎn)化處理
B.假說是對(duì)未知領(lǐng)域的事物或現(xiàn)
8、象提出的一種推測(cè)
C.假說是對(duì)一個(gè)問題的所有幻想和假定
D.假說最終都可以變成科學(xué)理論
B [假說是科學(xué)家在探索的過程中,為把握物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)而建立的一種模型,它是對(duì)未知領(lǐng)域的事物或現(xiàn)象提出的一種推測(cè),然后通過實(shí)驗(yàn)或推理去驗(yàn)證它的正確與否。]
3.自從1803年英國(guó)化學(xué)家、物理學(xué)家道爾頓提出原子假說以來,人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的研究不斷深入、不斷發(fā)展,通過實(shí)驗(yàn)事實(shí)不斷地豐富、完善原子結(jié)構(gòu)理論。請(qǐng)判斷下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的說法正確的是( )
A.所有的原子都含有質(zhì)子、中子和電子三種基本構(gòu)成微粒
B.所有的原子中的質(zhì)子、中子和電子三種基本構(gòu)成微粒的個(gè)數(shù)都是相等的
C.原子核對(duì)電子的吸引作用的
9、實(shí)質(zhì)是原子核中的質(zhì)子對(duì)核外電子的吸引
D.原子中的質(zhì)子、中子和電子三種基本構(gòu)成微粒不可能再進(jìn)一步分成更小的微粒
C [所有的原子都含有質(zhì)子和電子,并且二者在數(shù)值上是相等的。因?yàn)橘|(zhì)子和電子帶的電荷相等,而電性卻相反,故整個(gè)原子是電中性的。需要注意的是,并不是所有的原子都是由質(zhì)子、中子和電子組成的。如H中就只含有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子,沒有中子。多數(shù)原子的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)比較接近但沒有必然的數(shù)量關(guān)系。故A、B選項(xiàng)均不正確。原子核對(duì)核外電子的吸引是一種電性作用,因?yàn)橹凶硬伙@電性,質(zhì)子和電子帶相反電荷,所以C選項(xiàng)正確。從發(fā)展的觀點(diǎn)出發(fā),原子中的質(zhì)子、中子和電子三種構(gòu)成原子的基本微粒有可能再進(jìn)一步分成更小
10、的微粒,目前有資料介紹,科學(xué)家已經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)了更小的微?!淇?,所以D選項(xiàng)是錯(cuò)誤的。]
4.下列由事實(shí)得出的結(jié)論錯(cuò)誤的是( )
A.維勒用無(wú)機(jī)物合成了尿素,突破了無(wú)機(jī)物與有機(jī)物的界限
B.門捷列夫在前人工作的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了元素周期律,表明科學(xué)研究既要繼承又要?jiǎng)?chuàng)新
C.C60是英國(guó)和美國(guó)化學(xué)家共同發(fā)現(xiàn)的,體現(xiàn)了國(guó)際科技合作的重要性
D.科恩和波普爾因理論化學(xué)方面的貢獻(xiàn)獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),意味著化學(xué)已成為以理論研究為主的學(xué)科
D [理論化學(xué)與實(shí)踐應(yīng)相輔相成而不是以誰(shuí)為主、誰(shuí)為輔的問題,因此D項(xiàng)是錯(cuò)誤的。]
5.我國(guó)參與研制的阿爾法磁譜儀隨美國(guó)發(fā)展號(hào)航天飛機(jī)升入太空,探索宇宙中是否存在“
11、反物質(zhì)”(又稱為“暗物質(zhì)”)。反物質(zhì)的主要特征是電子帶正電荷,質(zhì)子帶負(fù)電荷。物質(zhì)和其相應(yīng)的反物質(zhì)相遇后發(fā)生湮滅,所有的質(zhì)量完全轉(zhuǎn)化為能量。根據(jù)上述信息回答下列問題:
(1)根據(jù)你所學(xué)過的知識(shí)推測(cè)制造阿爾法磁譜儀核心部件的材料是________。
A.FeO B.Fe2O3
C.Fe3O4 D.Fe3C
(2)反物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)的離子方程式為________。
A.H-+OH+===H2O B.H++OH+===H2O
C.H-+OH-===H2O D.H++OH-===H2O
(3)畫出氫離子反物質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖________。
[解析] (1)鐵的化合物中,有磁性的是Fe3O4,屬于永久磁鐵。從阿爾法磁譜儀的名稱可以看出,磁譜儀的核心部件是由具有磁性的物質(zhì)構(gòu)成的。
(2)抓住中和反應(yīng)和反物質(zhì)的特征即可,常見H+帶正電荷,其反物質(zhì)為H-;OH-帶負(fù)電荷,其反物質(zhì)為OH+。
(3)書寫H-的原子結(jié)構(gòu)示意圖時(shí)要注意電子帶正電荷。
[答案] (1)C (2)A (3)