1.3物質(zhì)結構探討的意義一、核心素養(yǎng)發(fā)展目標1.相識物質(zhì)結構探討對各種性能的新物質(zhì)發(fā)覺、設計與合成的重要意義；2.感受物質(zhì)結構的探討對推動人類文明作出的巨大貢獻；3.建立“物質(zhì)結構的探究無止境”的觀念，形成探究未知、崇尚真理的意識。二、教學重點及難點重點物質(zhì)結構探討對各種性能的新物質(zhì)發(fā)覺、設計與合成的重要意義；難點物質(zhì)結構探討對各種性能的新物質(zhì)發(fā)覺、設計與合成的重要意義。三、教學方法講授法、探討法四、教學工具PPT、視頻五、教學過程【導入】為什么要探討物質(zhì)結構?【展示】為什么要探討物質(zhì)結構的視頻。【講解并描述】科學家運用化學探討的不同范式和方法，借助現(xiàn)代儀器與手段對物質(zhì)結構進行不斷地探究，揭示了物質(zhì)結構的內(nèi)在特點，設計與合成了大量的新物質(zhì)，極大地推動了人類社會生產(chǎn)與生活的發(fā)展。人類對于物質(zhì)結構的探究步伐永不會停留。一、促進了化學科學的發(fā)展【講解并描述】化學科學的發(fā)展離不開對物質(zhì)結構的探究和探討。【問】閱讀教材P14-15頁內(nèi)容，舉例闡述物質(zhì)結構的探究和探討如何促進了化學的發(fā)展？【生】1、1811年，意大利科學家阿伏加德羅在總結氣體參加化學反應時體積變更的基礎上，提出了分子的概念，認為氣體分子可以由幾個原子組成。2、1860年，國際化學界接受了50年前阿伏加德羅提出的分子假說，確立了“原子—分子論”即不同元素代表不同原子，原子按確定方式結合成分子，分子組成物質(zhì)，分子的結構干脆確定分子的性質(zhì)。俄國化學家門捷列夫又把似乎互不相干的化學元素，依據(jù)相對原子質(zhì)量的變更聯(lián)系起來，發(fā)覺了自然界的重要規(guī)律——元素周期律，從而把化學元素及其相關學問納入一個自然序列變更的規(guī)律之中，有助于從理論上指導化學元素的發(fā)覺和應用。到20世紀40年頭，人們已經(jīng)發(fā)覺了自然界中存在92種化學元素。與此同時，人們又起先用粒子高能加速器來人工制造化學元素。3、9世紀中葉，對有機化合物的相識也取得了重大進展。碳原子的四價、有機物中碳原子成鍵的立體結構、有機化合物分子中價鍵的飽和性等相繼被發(fā)覺，有機合成在確定程度上已可以做到“按圖索驥”，而用不著單憑閱歷摸索了。這些進展為有機立體化學的發(fā)展奠定了基礎，對有機化學的進一步發(fā)展意義重大。4、從1900年至今，通過化學合成和分別手段得到的新物質(zhì)的數(shù)量急劇增加。合成或從自然界分別出更多的新物質(zhì)，能更好地滿足人類的生活和社會可持續(xù)發(fā)展的須要。2003年達到4500萬種，2015年突破1億，到2024年高達1.4億種。【展示】1900-2017年化學合成和分別得到的新物質(zhì)種類5、探討物質(zhì)結構，能夠為設計與合成新物質(zhì)供應理論基礎，也可以幫助我們預料物質(zhì)的性能。例如，物質(zhì)結構理論和方法是探討材料結構與性能關系的重要工具，有助于信息材料、納米材料、新型合金、超導材料、可降解高分子材料等諸多新型材料的開發(fā)、研制和應用。【展示】部分新型材料圖片。二、物質(zhì)結構的探究無止境【講解并描述】探尋人類和其他生物生命運動的化學機理，無疑是21世紀化學科學亟待解決的重大課題之一。20世紀經(jīng)典生物學的最大突破是在分子水平上探究生命現(xiàn)象的本質(zhì)，這一過程也離不開對物質(zhì)結構的探討。到2017年，在已頒發(fā)的106次諾貝爾化學獎中，獲獎最多的屬于生物化學領域，高達50次。這些工作絕大多數(shù)與物質(zhì)結構鑒定有關。【展示】2009-2017諾貝爾化學獎分布統(tǒng)計數(shù)據(jù)。【問】閱讀教材P16頁內(nèi)容，總結哪些探討須要物質(zhì)結構理論與分析測試技術的支持？【生】1、探討配體小分子和受體生物大分子相互作用的機理，有助于進行手性生物分子和手性藥物的開發(fā)，特別是人類亟待解決的抗癌藥物的設計、制備和篩選，以及合成一大批高效、無毒副作用的藥物；2、搞清楚食草動物胃內(nèi)的酶是如何把植物纖維分解為小分子的，為充分利用自然界豐富的植物纖維資源打下基礎；3、合成具有生物活性和生理活性的分子，可幫助人類揭示生命的奇異；4、了解活體內(nèi)信息分子的運動規(guī)律和生理調(diào)控的化學機理，創(chuàng)建“新陳代謝”的目標就能得以實現(xiàn)。【講解并描述】量子化學是結構化學最重要的理論基礎，結構化學是量子化學最干脆的試驗基礎和推動力氣。化學家利用化學反應實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，制備人類生活和生產(chǎn)所須要的物質(zhì)，須要回答一系列與化學鍵相關的問題：兩個或多個分子之間能否發(fā)生化學反應？能否生成預期的分子？須要什么催化劑才能在和順條件下進行反應？如何在理論指導下限制化學反應？如何預料化學反應的速率？如何確定化學反應的途徑？等等。這就要求化學家建立精確有效而又普遍適用的化學反應的量子力學理論。【講解并描述】物質(zhì)結構探討對于疼惜生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展亦具有重大意義。【展示】各種功能的催化材料圖片【講解并描述】綠色合成方法的設計和實施，合成具有高活性和選擇性的催化劑，都依靠于對物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律、催化劑結構和催化機理的探討。環(huán)境的改善，將進一步提高人類的生活質(zhì)量，促進社會的可持續(xù)發(fā)展。在過去的100多年里，化學作為一門中心的、好用的、創(chuàng)建性的科學，已經(jīng)為人類相識物質(zhì)世界和人類文明的進步作出巨大貢獻。化學創(chuàng)立了探討物質(zhì)結構的理論、方法和試驗手段，初步揭示了物質(zhì)的結構和性能之間的關系和規(guī)律，為設計具有各種特別功能的新物質(zhì)供應了有效的方法和手段。對物質(zhì)結構的進一步探討，將會使明天的世界變得更加絢麗多彩。【課堂小結】師生一起回顧和總結。物質(zhì)結構探討的意義促進了化學科學的發(fā)展物質(zhì)結構的探究無止境【課堂練習】1、化學與材料科學休戚相關，從確定意義上講，材料是科學技術的先導，沒有新材料的發(fā)展，就不行能使新的科學技術成為生產(chǎn)力。下列有關材料的說法不正確的是()A.材料是為人類社會所須要并能用于制造有用器物的物質(zhì)B.人類運用和制造材料有悠久的歷史，制造出的第一種材料是陶C.由于空氣的猛烈摩擦，飛機尖端的溫度較高，故航天飛機的疼惜層可以接受鎂鋁合金D.高分子分別膜是具有傳統(tǒng)高分子材料的機械性能，又具有特別分別功能的功能高分子材料制成的薄膜答案：C2、Zewail創(chuàng)立的飛秒(1fs＝10－15s)化學探討了極短時間內(nèi)的反應歷程，奇異地解決了如何確定反應起點問題。例如HI與CO2的反應過程片段為：H＋OCO→HOCOHO＋CO。下列有關說法正確的是()A.中間產(chǎn)物HOCO屬于有機化合物B.反應起點為HI離解為H和I自由基，終點為HO自由基與I自由基結合C.HOCO經(jīng)1000fs離解為HO自由基和CO，說明HI與CO2的反應速率極快D.飛秒化