1、专题5 物质结构的探索无止境,1.认识研究物质结构和性质的关系对分子设计、合成新型材料的重要意义。 2.知道量子力学在物质转化、物质制备等研究领域中的指导价值。 3.体会研究生命现象的化学机理对促进人类健康的重要作用。,目标导航,基础知识导学,重点难点探究,随堂达标检测,栏目索引,一、研究物质的结构与性能的关系,基础知识导学,答案,量子力学,1. 的建立和 的进步，使人们对物质的结构、性能及物质的变化规律有了一定的认识。 2.物质结构是决定物质性质的重要因素 (1)物质的性质包括物质的 和 、 和_等。 (2)物质的结构包括 、 等。 (3)研究物质的结构与性能的关系对解决分子设计、合成新型材
2、料等都具有十分重要的意义。,分析测试技术,物理性质,化学性质,生物活性,生理活性,构成物质的微粒之间的相互作用,分子的构型,答案,3.研究镧系元素的结构和性质的关系，可以寻找到_等材料；研究影响生物大分子的 和 的结构因素，可以帮助人类认识生命运动的机理；研究材料的结构和性能的关系，可以得到 的合成材料。,功能奇特的光、电、磁,生物活性,生理活性,强度大、密度小、稳定性好、耐腐蚀,答案,议一议 高分子纤维的强度比共价键的强度弱得多，我们能制得具有共价键强度的高分子纤维吗？ 答案 能。目前制得了超高相对分子质量、性能更为优越的聚乙烯，可用作防弹头盔，防弹衣的材料。酚醛树脂可作导弹头部，返回式卫星
3、和宇宙飞船外壳等的材料。,二、研究化学反应的量子力学理论 1.为了人类社会的可持续发展，化学家们非常期望解决的问题很多，例如： (1)在充分了解 、 和 的基础上，实现农业的工业化，在工厂中生产粮食和蛋白质。 (2)建立 的、 的化工企业，倡导“绿色化学”。 (3)在了解酶催化作用机理的基础上，模拟天然酶制造 。实现在 条件下进行化学反应，控制反应的方向和产物的手性。 2.量子力学在物质转化、物质制备等研究领域中具有指导作用。为了更好地利用化学变化，通过化学反应实现物质的转化，制备人类生活和生产所需要的物质，化学家们需要回答更多的问题，需要发展量子力学，需要建立精确有效而又普遍适用的化学反应的
4、量子力学理论。,答案,光合作用,固氮作用机理,催化理论,零排放,原子经济性,人工催化剂,最温和,答案,3.随着化学反应的量子力学理论的建立和相关技术的进一步发展，人类将进入一个崭新的世界：合成氨不再需要 ， 不再是植物的专利，化工生产不再生成无实际用途的副产物，没有能源危机，也没有环境污染。,高温、高压,光合作用,答案,议一议 你认为化学还应该为人类的发展解决哪些问题？这些问题的解决需要哪些条件？ 答案 (1)利用化学反应的原理，通过化学反应实现物质的转化，制备人类生活和生产所需要的各种新材料，是化学服务于人类的重要方式。 (2)人类社会的发展，就是科技的发展。为了实现人类社会的可持续发展，需
5、要化学家们建立精确有效而又普遍适用的化学反应的量子力学理论。 (3)化学发展的趋势是让反应条件趋向于温和、产率高、速率快、副反应少、排放少、污染少、价格低、生产流程简单等。,答案,三、研究生命现象的化学机理 1.研究生命现象的化学机理对促进人类健康的重要作用 (1) 为现代分子生物学的建立奠定了基础。 (2)探寻人类和生物的生命运动的化学机理，是21世纪化学科学亟待解决的重大课题之一。 研究 和 相互作用的机理，人们就能进行药物设计，有助于合成高效无毒副作用的药物；合成具有_ _的分子，可以帮助人类揭示生命的奥秘；了解_ _和 ，创造“新陈代谢”的目标能得以实现。,化学键理论,配体小分子,受体
6、生物大分子,生物活性和生理,活性,活体内信息分子的运,动规律,生理调控的化学机理,2.手性分子的研究 (1)手性药物：含有 的药物称为手性药物。生物体内的大分子大多具有 。人体里的氨基酸都是 ，只有用 的氨基酸才能合成蛋白质。 (2)手性催化剂与手性分子合成。 3.物质研究的方法有助于探索物质世界的奥秘 化学作为一门实用的 科学，已经为人类认识物质世界和人类的文明进步作出了巨大的贡献。用化学方法合成了数以千万计的物质。化学创立了研究物质结构的理论、方法和实验手段，初步揭示了物质的_与 之间的关系和规律，为设计具有各种特殊功能的新物质提供了有效的方法和手段。,答案,手性分子,手性,左旋的,左旋,
7、创造性,结构,性能,议一议 研究生命现象的化学机理的意义是什么？ 答案 研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理，人们就能进行药物设计，有助于合成高效无毒副作用的药物，搞清楚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，就能为充分利用自然界的植物纤维资源打下基础，合成具有生物活性和生理活性的分子，可帮助人类揭示生命的奥秘；了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理，创造新陈代谢的目标能得以实现,返回,答案,一、研究物质的结构与性质的关系,重点难点探究,辩证唯物主义认为：结构决定性质，性质反映结构。即物质的结构如微粒之间的作用、分子的构型、手性等决定物质的性质，包括物质的物理性
8、质、化学性质、生物活性和生理活性等。 研究镧系元素结构和性质的关系，可以寻找到功能奇特的光、电、磁等材料；研究影响生物大分子的生物活性和生理活性的结构因素，可以帮助人类认识生命运动的机理；研究材料的结构和性能的关系，可以得到强度大、密度小、稳定性好、耐腐蚀的合成材料因此，研究物质的结构与性质的关系对解决分子设计、合成新型材料等具有十分重要的意义。,解析答案,例1 下列说法不正确的是( ) A.化学反应有新物质生成，并遵循质量守恒定律和能量守恒定律 B.原子吸收光谱仪可用于测定物质中的金属元素，红外光谱仪可用于测 定化合物的官能团 C.分子间作用力比化学键弱得多，但它对物质的熔点、沸点有较大的影
9、 响，而对溶解度无影响 D.酶催化反应具有高效、专一、条件温和等特点，化学模拟生物酶对绿 色化学、环境保护及节能减排具有重要意义,解析 化学反应有新物质生成并且遵循质量守恒定律和能量守恒定律，光谱分析可以测定金属元素和官能团，酶具有高效、专一等性质，因此A、B、D正确； 分子间作用力对物质的熔点、沸点、溶解度都有影响，因此C项错误。 答案 C,A.反应12中原子利用率为100% B.化合物2在一定条件下可发生消去反应 C.检验制得的香草醛中是否混有化合物3， 可用氯化铁溶液 D.等物质的量的四种化合物分别与足量NaOH反应，消耗NaOH的物质的量 之比为1331,变式训练1 香草醛是一种食品添
10、加剂，可由愈创木酚作原料合成，合成路线如图所示。关于香草醛的合成路线，下列说法正确的是( ),解析答案,解析 物质结构决定物质性质，从题给反应流程可以看出，反应12是加成反应，因此原子利用率是100%，选项A正确； 化合物2分子中醇羟基邻位碳上没有氢原子，不能发生消去反应，选项B错误； 由于香草醛和化合物3分子中均含酚羟基，因此遇氯化铁均会发生颜色反应，无法检验出是否一定存在香草醛，选项C错误； 化合物1分子中只有1个酚羟基可以和氢氧化钠溶液反应、化合物2分子中有1个酚羟基和1个羧基可以和氢氧化钠溶液反应、化合物3分子中有1个酚羟基和1个羧基可以和氢氧化钠溶液反应、化合物4分子中有1个酚羟基和
11、氢氧化钠溶液反应，因此选项D错误。 答案 A,二、研究生命现象的化学机理,探寻人类和生物生命运动的化学机理，是化学科学亟待解决的重大课题之一。如研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理，人们就能进行药物设计，有助于合成高效无毒副作用的药物；搞清楚食草动物胃内的酶把植物纤维分解为小分子的反应机理，就能为充分利用自然界丰富的植物纤维资源打下基础；合成具有生物活性和生理活性的分子，可帮助人类揭示生命的奥秘；了解体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理，创造“新陈代谢”的目标才能得以实现。,解析答案,例2 已知 在水溶液中存在平衡： 当 与CH3CH2OH发生酯化反应时，不可能生成的产物是( )
12、 A. B. C.H2O,解析 因乙酸在水溶液中存在平衡，故有两种形式：,和,与乙醇、浓硫酸共热时发生酯化反应：,H2O,故B不可能。,答案 B,变式训练2 方兴未艾的“克隆”技术的关键之一是找到一些特殊的酶，这些酶能激活普通体细胞，使之像生殖细胞一样发育成个体。下列有关酶的叙述中，错误的是( ) A.酶是具有催化作用的蛋白质 B.酶的催化作用具有选择性和专一性 C.高温或重金属盐能降低酶的活性 D.酶只有在强酸性或强碱性条件下才能起作用,返回,解析答案,返回,解析 酶是具有催化作用的蛋白质，其催化作用具有选择性和专一性，所以，A、B项都对； 高温、重金属盐、强酸、强碱条件下都会使蛋白质变性失
13、去酶的催化作用，所以C项对，D项错。 答案 D,1.据报道我国科学家最近研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列相关叙述不正确的是( ) A.它耐高温抗氧化 B.它比钢铁轻、硬，但质地较脆 C.它没有固定熔点 D.它是一种新型无机非金属材料,随堂达标检测,1,2,3,解析答案,4,5,6,解析 由该材料主要成分的性质可知其应具有耐高温抗氧化的性能，A项正确； 题中给出信息“连续纤维增韧”航空材料，则说明该材料具有良好的韧性，B项错误； 该材料是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成，属于混合物，没有固定的熔、沸点，C项正确； 该材料由无机物复合而成，应为
14、新型无机非金属材料，D项正确。 答案 B,1,2,3,4,5,6,2.在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。下列反应类型能体现这一原子最经济原则的是( ) 置换反应 化合反应 分解反应 取代反应 加成反应 消去反应 加聚反应 缩聚反应 A. B. C. D.只有,B,解析答案,解析 化合反应、加成反应和加聚反应均只有一种产物，即反应物原子全部转化为欲得产物，符合“绿色化学工艺”的要求。,1,2,3,4,5,6,3.据报道，德国INTEGRAL公司研究出无辐射冷却技术(用水和冰组成的两相液体代替传统的氟利昂或氨)而荣获德国环境大奖。关于“新
15、制冷剂”，以下叙述不正确的是( ) A.该制冷剂对环境不产生任何污染 B.该制冷剂的作用原理与氨基本相同 C.该制冷剂在水的凝固点附近的温度下发挥作用 D.该制冷剂是属于悬浊液的一种分散系,D,解析答案,解析 用水和冰组成的两相液体制冷剂，不属于悬浊液分散系，因为分散系是混合物，而该制冷剂是纯净物。,1,2,3,4,5,6,4.90年代初，国际上提出了“预防污染”的绿色化学基本手段，下列各项中，符合绿色化学含义的是( ) A.回收废的物品 B.生产绿色的产品 C.不生产有毒物质 D.进行无污染的化工生产,D,答案,1,2,3,4,5,6,5.据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子
16、，它的分子式为C60Si60，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含C60，也有Si60的结构。下列叙述不正确的是( ) 该物质有很高的熔点、很大的硬度 该物质形成的晶体属分子晶体 该物质分子中Si60被包裹在C60里面 该物质的相对分子质量为2 400 A. B. C. D.,C,解析 分子晶体的熔点比较低，硬度比较小。Si原子半径大于C原子半径，C60应被包裹在Si60里面。,解析答案,1,2,3,4,5,6,返回,6.航天员专用水必须是健康的，必须保存原水中对人体有益的矿物质和微量元素，选择pH值呈弱碱性、小分子团的健康水。一次饮用125 mL小分子团水，可维持人体6小时正常需水量。下列关于小分子团水的说法正确的是( ) A.水分子的化学性质改变 B.水分中氧氢键键长缩短 C.水分间作用力减小 D.水分子间结构、物理性质改变,D,解析答案,解析 同种分子化学性质不变，物理状态可变。,1,2,3,4,5,6,本课结束,
