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专题1 揭示物质结构的奥秘
【课标要求】
1．了解人类探索物质结构的历史与价值，认识在分子等层次研究物质的意义。
2．知道物质是由微粒构成的，了解研究物质结构的基本方法和实验手段。
3．初步认识物质的结构与性质之间的关系，知道物质结构的研究有助于发现具有预期性质的新物质。
【教材内容展示】
1.人类探索物质结构的历史：原子学说、原子分子论、元素周期律的发现、对有机物认识的进展、波粒二象性、量子化学、实验方法上的改进。
2.研究物质结构的意义：揭示物质的结构与性能的关系、根据结构预测物质性质、合成或分离预期性质的新材料、从分子水平探索生命现象、研究结构实现绿色合成，促进社会可持续发展。
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【思考】
1.大千世界中的物质是由什么构成的？
2.如何才能获得具有优异性能的新物质？
一、人类探索物质结构的历史
[阅读]
教材P(2～3)——人类探索物质结构的历史；P(8～9)——人类对原子结构的认识
[交流与讨论]
3.是谁最早提出科学的原子概念？人们通常称的原子之父又是谁？
4.原子学说的基本要点是什么？它能否解释“1体积的氯气和1体积的氢气生成2体积的氯化氢”？试分析原子学说缺陷所在。
5.是谁最早提出了分子的概念？原子分子论的基本要点是什么？基本要点是什么？
6.俄国化学家________________总结出元素周期律：元素的性质随着______的变化而呈现周期性变的化。他排出的第一张元素周期表包含_____种元素。元素周期律从理论上指导了化学元素的发现和应用。
7.19世纪中叶以后，对有机物认识有何进展？
8.物理学上的那些重大发现提供了分析原子结构和分子结构的理论基础？
9.研究原子、分子和晶体结构的实验方法有何发展？
10.人类对原子结构的认识，每前进一步都是建立在_______的基础上的，最有影响的两位物理学家是________和_________，前者是通过________________实验提出原子结构的有核模型，后者研究了______________后，大胆地引入量子论观点，提出了新的原子结构模型。
11.原子结构模型的演变历史说明了什么科学道理？
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[观看] 金刚石的制造影像，C60和碳纳米管的结构和应用、部分新型材料、DNA结构等课件。
[阅读] 教材P(4～6)
[思考、交流、讨论]
1.碳的四种同素异形体在性质和用途上有极大差异的原因是什么？
2.教材P(5)“交流与讨论”
3.教材P(6)“交流与讨论”
4.试总结研究物质结构的意义。
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[思考]
1.在《必修1》中学过原子结构的初步知识，你能否较为具体的说一说原子的组成及各部分的特征？存在那些等量关系？
3.元素、核素、同位素三者有何异同？
三、原子结构的基础知识
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3. 三素”比较：
元素——具有相同核电荷数（即核内质子数）的一类原子的总称。元素的种类由质子数决定，与中子数、电子数无关。如：11H、12H+、T、D2 是氢元素的四种不同粒子。
核素——具有一定质子数和一定中子数的一种原子。核素即原子，其种类由质子数和中子数决定。绝大多数元素都存在不同种核素，但有些元素只有一种核素。
同位素——质子数相同，中子数（或质量数）不同的原子的互称。
1 常见同位素举例
氕（11H）、氘（重氢，D或12H）、氚（超重氢，T或31H）,12C、13C、14C，16O、17O、18O，3517Cl、3717Cl，23492U、23592U、23892U。 21世纪教育网
2 同位素是同种元素的不同原子，不同元素的原子不是同位素。
3 同位素的物理性质不同，但它们的化学性质几乎完全相同。
4 同位素的不同原子构成的单质是化学性质几乎相同的不同单质。
5 同位素构成的化合物是不同的化合物，如H2O、D2O、T2O，其物理性质不同，化学性质几乎相同。
6 天然稳定存在的同位素，无论游离态还是化合态，各同位素所占的原子分数一般不变。
7 元素的相对原子质量是这种元素的各同位素的原子质量的平均值。
8 如果用各同位素的质量数代替相对原子质量进行以上计算，则得到元素的近似相对原子质量。
9 同位素的应用较广，可以利用12H、31H制造氢弹，利用23592U制造原子弹和作核反应堆的燃料，利用放射性同位素给金属制品探伤、抑制马铃薯和洋葱等发芽，延长贮存保鲜期。在医疗方面，可以利用某些同位素放射出的射线治疗肿瘤等。
[科学探究]
阅读下列一段文字，并据此回答下列问题：
原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的。原子核又是由带正电的质子和不带电的中子构成。
希腊哲学家德谟克利特是原子学说的奠基人。他认为万物是由大量的不可分割的微粒构成的，并把这些微粒称为原子（希腊文的原意是“不可分割”）。这是古代原子学说
英国科学家道尔顿是近代原子学说的创始人。他认为物质是由原子构成的，这些原子是不可分割的实心球体，同种原子的质量和性质相同。道尔顿的原子学说对化学的发展起了十分重要的作用，但他没有把原子和分子区分开来，并且仍然认为原子是不可分割的
后来，意大利科学家阿伏加德罗提出可分子的概念，指出了分子和原子的区别与联系。人人们把物质由分子、原子构成的学说叫原子-分子论。原子-分子论的创立，是近代原子学说的发展是物质结构理论的发展与尝创新21世纪教育网
英国科学家汤姆生是电子的发现者，他认为一切原子中都有电子。从此，人们开始揭示原子内部的秘密，认识到原子不是构成物质的最小微粒，它本身还具有复杂的结构，还可以再分
1911年前后，物理学家卢瑟福把一束高速运动的α粒子（质量数为4的带2个单位正电荷的氦原子核），射向一片极薄的金箔。他惊奇的发现，过去一直认为原子是“实心球”，而由这种“实心球”紧密排列的金箔，竟为大多数α粒子畅通无阻地通过，就象金箔不在那似的，但也有极少数的α粒子发生偏转，或被笔直弹回。
（1）19世纪末，人们开始揭示原子内部的秘密，最早发现电子的科学家是
（2）道尔顿的原子学说曾起了很大的作用。他的学说包含有下列三个论点：①原子是不能再分的粒子　　②同种元素的原子的各种性质和质量都相同③原子是微小的实心球体从现代的观点看，你认为三个论点中不确切的是
（3）卢瑟福的α粒子散射实验得出了金原子结构的一些结论，试写出其中的三点
答案：（1）汤姆生；（2）①②③；
（3）a.原子中存在原子核，它占原子中极小体积
b.原子核带正电荷，且电荷数远大于α粒子
c.金的原子核质量远大于α粒子
一、人类探索物质结构的历史
2、原子分子论
阿伏加德罗
3、元素周期律（表）
门捷列夫
4、对有机物认识的进展
碳原子的四价
碳原子成键的立体构型
分子中价键的饱和性
有机合成可“按图索骥”
5、物理学上的重大发现
电子
氢原子光谱
元素的放射性
微粒的波粒二象性（量子力学）
6、实验方法上的改进
红外光谱
电子显微
原子吸收光谱
X射线衍射
玻尔研究氢原子光谱时，引入量子论观点，提出了新的量子观原子结构模型
卢瑟福根据α粒子散射现象，提出了带核的“行星绕太阳运转”的原子结构模型
古希腊德谟克里特等哲学家的原子论思想
道尔顿最早提出科学的原子学说
汤姆生发现了电子，提出了“葡萄干面包式”的原子结构模型
原子的量子力学模型
1、人类探索原子结构的历史
二、研究物质结构的意义
2、根据结构预测物质性质
3、合成或分离预期性质的新材料
4、从分子水平探索生命现象
5、研究结构实现绿色合成，促进社会可持续发展
如
1、结构决定性质、性质体现结构
金刚石
石墨
C60
碳纳米管
结构不同，性质不同
碳的四种同素异形体
2. n
A m
Z p
中各字母所代表的意义是什么？
+|
+|
电子特征
核外电子
原子核
1、原子
中子
质子
组成
③是元素分类本质依据
①质量数约为1，带1个单位正电荷
②质子数=核电荷数=原子序数=核外电子数
①质量数为1，不带电
②中子数=质量数-质子数（N=A-Z）
③同种元素，中子数不同则形成同位素
特征
1 位于原子中心，体积小，质量比重大——由于电子质量小，原子的质量主要集中在核上
2 化学变化中核不变
1 体积小，质量约为质子质量的1/1836，带1个单位负电荷，负电荷数=核所带正电核数，故原子不显电性
2 核外电子数=核电核数=原子序数
3 主族元素的化学性质主要决定于最外层电子数
位置：在原子核外分层排布
2. 重要关系式：
核电荷数=核内质子数=核外电子数=原子序数
质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）
离子电荷=质子数-核外电子数
质子数（Z）=阳离子的核外电子数+阳离子的电荷数
质子数（Z）=阴离子的核外电子数-阴离子的电荷数
质量数（A）≈该同位素的相对原子质量
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