专题5-物质结构的探索无上境课件.ppt

1、课前预习课前预习巧设计巧设计名师课堂名师课堂一点通一点通创新演练创新演练大冲关大冲关考考 点一点一课堂课堂1010分钟练习分钟练习设计设计 1 1考考 点二点二设计设计 2 2课下课下3030分钟演练分钟演练课堂课堂5 5分钟归纳分钟归纳专专题题5 5返回返回返回返回返回返回返回返回 一、研究物质结构与性能的关系一、研究物质结构与性能的关系 (1)这里的物质结构指的是这里的物质结构指的是 、 等。等。 (2)物质性能指的是物质的物质性能指的是物质的 、 、 、 等。等。 (3)物质结构决定物质的性质，关注以下几个问题：物质结构决定物质的性质，关注以下几个问题：构成物质的微粒之间的构成物质的微粒

2、之间的相互作用相互作用分子的构型分子的构型物理性质物理性质化学性质化学性质生物活性生物活性生理活性生理活性返回返回 研究镧系元素结构与性质的关系，寻找研究镧系元素结构与性质的关系，寻找 。 研究影响生物大分子的研究影响生物大分子的 和和 的结的结构因素，揭示人类生命活动的机理。构因素，揭示人类生命活动的机理。 研究材料结构与性能的关系，制得研究材料结构与性能的关系，制得 的合成材料，如合成具有共价键强度的的合成材料，如合成具有共价键强度的高分子纤维。高分子纤维。光、电、磁材料光、电、磁材料功能奇特的功能奇特的生物活性生物活性生理活性生理活性强度大、密度小、强度大、密度小、稳定性好、耐腐蚀稳定性

3、好、耐腐蚀返回返回 二、研究化学反应的量子力学理论二、研究化学反应的量子力学理论 (1)化学服务于人类的重要方式之一是通过化学服务于人类的重要方式之一是通过 实实现现 ，制备人类，制备人类 所需要的物质。所需要的物质。 (2)化学家们要研究化学家们要研究 、 、 ，在理论指导下控制，在理论指导下控制 ，预测，预测 ，确定化学反应的确定化学反应的 等。要求化学家建立精确有效而又普等。要求化学家建立精确有效而又普遍适用的化学反应的遍适用的化学反应的 。化学反应化学反应物质的转化物质的转化生产生活生产生活反应条件反应条件反应途径反应途径催化剂选催化剂选化学反应化学反应化学反应速率化学反应速率途径途径

4、量子力学理论量子力学理论择择返回返回 三、研究生命现象的化学机理三、研究生命现象的化学机理 21世纪化学科学亟待解决的重大课题之一是探寻人类世纪化学科学亟待解决的重大课题之一是探寻人类和生物的和生物的 的化学机理。的化学机理。生命运动生命运动返回返回返回返回1“绿色化学绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化绿色化学工艺学工艺”中，理想状态是反应原子全部转化为欲制得的产中，理想状态是反应原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为物，即原子利用率为100%。用甲烷合成乙酸乙酯，欲使。用甲烷合成乙酸乙酯，欲使原子利用率达到最高，还需要消耗的其他反应物有原子利用

5、率达到最高，还需要消耗的其他反应物有()ACOBCO2和和H2OCH2O和和O2 DCH3OH和和O2解析：解析：乙酸乙酯的化学式为乙酸乙酯的化学式为C4H8O2，用，用C4H8O2减去减去2分子分子CH4得得C2O2，即，即2分子分子CO。答案：答案：A返回返回2水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到水急速冷却到165 K时形成的。玻璃态的水无固定形态，时形成的。玻璃态的水无固定形态，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述中正确的是玻璃态水的叙

6、述中正确的是()A水由液态变为玻璃态，体积缩小水由液态变为玻璃态，体积缩小B水由液态变为玻璃态，体积膨胀水由液态变为玻璃态，体积膨胀C玻璃态是水的一种特殊状态玻璃态是水的一种特殊状态D玻璃态水是分子晶体玻璃态水是分子晶体解析：解析：A项项B项密度相同，故体积不变，由于玻璃态水无项密度相同，故体积不变，由于玻璃态水无固定形态，故不是晶体。固定形态，故不是晶体。答案：答案：C返回返回3超临界流体超临界流体(Supercritical Fluid)是温度和压力同时高于临是温度和压力同时高于临界值的流体，也即压缩到具有接近液体密度的气体，是物界值的流体，也即压缩到具有接近液体密度的气体，是物质介于气态

7、和液态之间的一种新的状态。目前应用最广的质介于气态和液态之间的一种新的状态。目前应用最广的是超临界二氧化碳，在中药、香料的萃取分离以及作为溶是超临界二氧化碳，在中药、香料的萃取分离以及作为溶剂、发泡剂取代氟利昂等具有重要价值。下列有关说法中剂、发泡剂取代氟利昂等具有重要价值。下列有关说法中错误的是错误的是 ()A超临界二氧化碳与超临界二氧化碳与CO2的物理性质不同，化学性质相同的物理性质不同，化学性质相同B超临界二氧化碳可能是一种原子晶体超临界二氧化碳可能是一种原子晶体C用超临界二氧化碳溶解萃取物质，符合绿色化学的思想用超临界二氧化碳溶解萃取物质，符合绿色化学的思想D用超临界二氧化碳代替氟利昂

8、可减轻对臭氧层的破坏用超临界二氧化碳代替氟利昂可减轻对臭氧层的破坏返回返回解析：解析：超临界二氧化碳是超临界二氧化碳是CO2的一种新状态，的一种新状态，A正确；超临正确；超临界是物质介于气态和液态之间的一种新的状态，没有很高界是物质介于气态和液态之间的一种新的状态，没有很高的硬度；的硬度；B错误；二氧化碳无污染也不会破坏臭氧层，错误；二氧化碳无污染也不会破坏臭氧层，C、D正确。正确。答案：答案：B返回返回4下列说法正确的是下列说法正确的是()A蛋白质、纤维素、蔗糖、蛋白质、纤维素、蔗糖、PVC、淀粉都是高分、淀粉都是高分子化合物子化合物B氢键在形成蛋白质二级结构和氢键在形成蛋白质二级结构和DN

9、A双螺旋结构双螺旋结构中起关键作用中起关键作用返回返回C使用太阳能热水器、沼气的利用、玉米制乙醇都使用太阳能热水器、沼气的利用、玉米制乙醇都 涉及到生物质能的利用涉及到生物质能的利用D石油、煤、天然气、可燃冰、植物油都属于化石石油、煤、天然气、可燃冰、植物油都属于化石 燃料燃料解析：解析：A项，蔗糖分子式为项，蔗糖分子式为C12H22O11，M342，不属，不属于高分子化合物；于高分子化合物；B项正确；项正确；C项，太阳能热水器利用项，太阳能热水器利用的是太阳能，未涉及生物质能的利用；的是太阳能，未涉及生物质能的利用；D项，植物油项，植物油不属于化石燃料。不属于化石燃料。答案：答案：B返回返回

10、返回返回 1 1物质结构与性能的关系物质结构与性能的关系 化学研究的对象是物质及其变化，找出事物之间的客化学研究的对象是物质及其变化，找出事物之间的客观规律，抓住事物变化的本质，就可以理解事物变化的原观规律，抓住事物变化的本质，就可以理解事物变化的原因。也就是说要抓住因。也就是说要抓住“物质结构决定物质性质，性质又能物质结构决定物质性质，性质又能反映结构，物质的性质决定物质的用途反映结构，物质的性质决定物质的用途”这一规律。例如：这一规律。例如：两物质的分子式相同，可能因物质的结构不同而性质不同，两物质的分子式相同，可能因物质的结构不同而性质不同，如乙醇与甲醚，在物理性质与化学性质上都有很大的

11、差别，如乙醇与甲醚，在物理性质与化学性质上都有很大的差别，性质不同的原因是分子结构与差别。单质的同素异形现象，性质不同的原因是分子结构与差别。单质的同素异形现象，也是由原子排列次序不同而产生的。也是由原子排列次序不同而产生的。返回返回返回返回 例例1邮票收藏爱好者把信封上的邮票剪下来浸在水邮票收藏爱好者把信封上的邮票剪下来浸在水中，能除去邮票背面的粘合剂，这是利用了该粘合剂具有很中，能除去邮票背面的粘合剂，这是利用了该粘合剂具有很强亲水性的性能。该粘合剂的成分可能是强亲水性的性能。该粘合剂的成分可能是 () ACH2CH2 返回返回 解析解析根据题中该粘合剂具有很强亲水性的信息，可根据题中该粘

12、合剂具有很强亲水性的信息，可知该粘合剂中含有亲水的基团，知该粘合剂中含有亲水的基团，B选项中的羟基选项中的羟基(OH)具有具有亲水性，因为羟基可以与水分子间形成氢键，亲水性，因为羟基可以与水分子间形成氢键，C选项中的氯选项中的氯原子和原子和D选项中的甲基都不具有亲水性，所以正确答案为选项中的甲基都不具有亲水性，所以正确答案为B。 答案答案B返回返回 物质结构决定物质性质，性质又能反映结构，物质的性物质结构决定物质性质，性质又能反映结构，物质的性质决定物质的用途。在有机物的官能团中，羟基质决定物质的用途。在有机物的官能团中，羟基(OH)、羧、羧基基(COOH)、醛基、醛基(CHO)等具有亲水性，

13、我们称之为亲等具有亲水性，我们称之为亲水基水基(或疏油基或疏油基)；而卤原子；而卤原子(X)、烃基、烃基(R)、酯基、酯基(COO)等不具有亲水性，我们称之为疏水基等不具有亲水性，我们称之为疏水基(或亲油基或亲油基)。返回返回 1化学与生命科学的关系化学与生命科学的关系 化学已广泛地进入生命科学领域，从分子水平探索生命化学已广泛地进入生命科学领域，从分子水平探索生命现象的本质离不开对物质结构的研究，其中化学键理论为现现象的本质离不开对物质结构的研究，其中化学键理论为现代分子生物学的建立奠定了理论基础。代分子生物学的建立奠定了理论基础。1980年至年至2007年间，年间，与生命科学有关的研究成果

14、被授予诺贝尔化学奖的就有与生命科学有关的研究成果被授予诺贝尔化学奖的就有10项项之多。生命科学中许多重大问题的解决，如生物分子的结构之多。生命科学中许多重大问题的解决，如生物分子的结构与其相应功能的关系、若干重要生物分子的反应机理、酶催与其相应功能的关系、若干重要生物分子的反应机理、酶催化机理、手性生物分子和手性药物的作用机理、抗癌药物的化机理、手性生物分子和手性药物的作用机理、抗癌药物的设计和筛选等，都需要化学理论和技术的支持。设计和筛选等，都需要化学理论和技术的支持。返回返回 2现代生命科学中的化学问题现代生命科学中的化学问题 探寻人类和生物的生命运动的化学机理，无疑是探寻人类和生物的生命

15、运动的化学机理，无疑是21世纪化学科学亟待解决的重大课题之一。世纪化学科学亟待解决的重大课题之一。 (1)研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理，这是药物设计的基础；理，这是药物设计的基础； (2)光合作用的机理；光合作用的机理； (3)固氮作用的机理；固氮作用的机理；返回返回 (4)蛋白质和蛋白质和DNA的理论研究；的理论研究； (5)酶催化分解植物纤维的反应机理；酶催化分解植物纤维的反应机理； (6)了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理；机理； (7)合成具有生物活性和生理活性的分子，帮

16、助人类揭合成具有生物活性和生理活性的分子，帮助人类揭示生命的奥秘；示生命的奥秘； (8)彻底了解大脑的结构和功能将是彻底了解大脑的结构和功能将是21世纪各学科共同世纪各学科共同来解决的问题来解决的问题返回返回 例例2在探索生命奥秘的过程中，科学家们日益认识在探索生命奥秘的过程中，科学家们日益认识到生命细胞的组成和元素周期律有着密切的关系。约占人到生命细胞的组成和元素周期律有着密切的关系。约占人体总质量的体总质量的99.97%的的11种宏量元素，全部位于周期表前种宏量元素，全部位于周期表前20号元素之内，其余号元素之内，其余0.03%是由十多种人体不可缺少的微量是由十多种人体不可缺少的微量元素组

17、成的，在微量元素中，只有元素组成的，在微量元素中，只有F和和Si位于短周期，其余位于短周期，其余均属于第四周期。均属于第四周期。返回返回 (1)在宏量元素中，除在宏量元素中，除H、N、P外，在现用元素周期表外，在现用元素周期表中还有的元素是中还有的元素是(写元素符号写元素符号)： 原子最外层电子数是最内层两倍的是：原子最外层电子数是最内层两倍的是：_； 能显示化合价最多的元素是：能显示化合价最多的元素是：_跟它处于同跟它处于同一周期中的还有一种非金属元素是：一周期中的还有一种非金属元素是：_； (2)氨基酸的主要组成元素是：氨基酸的主要组成元素是：_。返回返回 解析解析(1)最内层电子数为最内

18、层电子数为2，最外层电子数是最内层，最外层电子数是最内层两倍，则最外层电子数为两倍，则最外层电子数为4。在前。在前20号元素中有号元素中有C、Si两种元素两种元素符合，但符合，但Si元素已告知是微量元素，所以只有元素已告知是微量元素，所以只有C元素符合。元素符合。 化合价多的常见元素有碳、氮、卤素，碳已在中确定，化合价多的常见元素有碳、氮、卤素，碳已在中确定，题目又排除了氮。所以应考虑卤素题目又排除了氮。所以应考虑卤素(不包含氟不包含氟)，20号内只有氯，号内只有氯，跟氯处于同一周期的非金属有跟氯处于同一周期的非金属有Si、P、S三种，其中三种，其中Si为微量元为微量元素，素，P为题中排除，所

19、以还有一种元素就是为题中排除，所以还有一种元素就是S。 (2)氨基酸有氨基、羧基、烃基三部分组成，因此含有氨基酸有氨基、羧基、烃基三部分组成，因此含有C、H、N、O几种元素。几种元素。 答案答案(1) C(2)ClS(3)C、H、N、O返回返回返回返回点此进入点此进入返回返回返回返回 (1)物质的结构决定物质的性质，这是化学学习中非常重物质的结构决定物质的性质，这是化学学习中非常重要的观点，出题的角度多种多样，涉及的知识点无处不在。要的观点，出题的角度多种多样，涉及的知识点无处不在。 (2)应用量子力学解决化学问题，即通过微观结构、微粒应用量子力学解决化学问题，即通过微观结构、微粒的研究解决人

20、工光合作用、人工室温固氮、原子经济性、模拟的研究解决人工光合作用、人工室温固氮、原子经济性、模拟天然酶制造人工催化剂、预测化学反应速率、反应途径等。天然酶制造人工催化剂、预测化学反应速率、反应途径等。返回返回 (3)探究人类和生物的生命运动的化学机理，主要研究探究人类和生物的生命运动的化学机理，主要研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理；研究食草配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理；研究食草动物胃内的酶如何把植物纤维分解为小分子的反应机理；动物胃内的酶如何把植物纤维分解为小分子的反应机理；合成具有生物活性和生理活性的分子；调控化学机理；研合成具有生物活性和生理活性的分子；调控化学机理；研究化学遗传；研究如何实现生物分子到分子生命的飞跃；究化学遗传；研究如何实现生物分子到分子生命的飞跃；如何制造活的分子，跨越从化学进化到生物进化的鸿沟；如何制造活的分子，跨越从化学进化到生物进化的鸿沟；研究蛋白质和研究蛋白质和DNA理论等等。理论等等。返回返回点此进入点此进入