新教材高中化學(xué)專題1揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘第3單元物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的意義課后素養(yǎng)落實(shí)蘇教版選擇性必修

物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的意義(建議用時(shí)：40分鐘)[基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練]1．化學(xué)與生活密切相關(guān)，下列說(shuō)法不正確的是()A．用來(lái)制造電線電纜的聚乙烯樹脂屬于熱塑性高分子材料B．研發(fā)可降解高分子材料，可以減少“白色污染”C．棉、麻、羊毛及合成纖維完全燃燒都只生成CO2和H2OD．硅橡膠()可由(CH3)2SiCl2經(jīng)水解、縮聚兩步反應(yīng)制得C[A．聚乙烯樹脂是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹脂，屬于高分子材料，常用來(lái)制造電線電纜，A正確；B．聚乙烯塑料，性質(zhì)穩(wěn)定，不容易降解，是“白色污染”的主要來(lái)源，研發(fā)可降解高分子材料代替聚乙烯塑料，可以減少“白色污染”，B正確；C．羊毛屬于蛋白質(zhì)，為含氮化合物，合成纖維除含碳元素，氫元素外，有的還含有其他元素，如腈綸和錦綸含氮元素等，他們完全燃燒都不只生成二氧化碳和水，C錯(cuò)誤；D．(CH3)SiCl2經(jīng)水解可生成(CH3)Si(OH)2(該物質(zhì)不穩(wěn)定，會(huì)脫水)，(CH3)Si(OH)2經(jīng)縮聚反應(yīng)得，D正確。]2．最近科學(xué)家發(fā)明了一種酶電池，該電池的電解質(zhì)溶液中含有酶，酶分解纖維素會(huì)產(chǎn)生氫離子，氫離子與空氣混合產(chǎn)生水，從而形成電流。其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列關(guān)于該電池的敘述不正確的是()A．該電池屬于燃料電池B．a(chǎn)為該電池的正極C．工作一段時(shí)間后，溶液的pH增大D．H＋向a極移動(dòng)C[纖維素、氧氣分別在兩個(gè)電極放電，屬于燃料電池，A正確；根據(jù)圖示a電極O2→H2O，氧元素得電子化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，a為該電池的正極，B正確；工作一段時(shí)間后，溶液的pH不變，C錯(cuò)誤；a為該電池的正極，b是負(fù)極，H＋向a極移動(dòng)，D正確。]3．中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)設(shè)計(jì)出一種“松果結(jié)構(gòu)”的鉑金屬催化劑，在催化電解水制氫效果不變的情況下，鉑金屬的用量降低到傳統(tǒng)商業(yè)催化劑的eq\f(1,75)，下列說(shuō)法不正確的是()A．催化劑的結(jié)構(gòu)會(huì)影響催化效果B．使用“松果結(jié)構(gòu)”的鉑金屬催化劑能夠極大提高水的轉(zhuǎn)化率C．使用鉑金屬催化劑能夠降低電解水的活化能D．氫能是一種高能、潔凈的可再生能源B[A．“松果結(jié)構(gòu)”的鉑金屬催化劑的表面積更大，在催化電解水制氧效果不變的情況下，其用量降低到傳統(tǒng)商業(yè)催化劑的eq\f(1,75)，即催化劑的結(jié)構(gòu)能影響其催化效果，A正確；B．催化劑不能使平衡移動(dòng)，故不能提高其轉(zhuǎn)化率，B錯(cuò)誤；C．催化劑能改變反應(yīng)路徑，能降低反應(yīng)的活化能，C正確；D．氫能燃燒后生成水，水分解又得到氫能，故氫能是高效、潔凈的可再生能源，D正確。]4．2007年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予德國(guó)化學(xué)家GerhardErtl，以表彰他在表面化學(xué)領(lǐng)域研究所取得的開(kāi)拓性成就。某反應(yīng)在Pd/Al2O3/Ba催化劑表面吸附與解吸作用的機(jī)理如下圖所示(圖中HC表示碳?xì)浠衔?，nitrate指硝酸鹽)，該機(jī)理研究是指()A．汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化機(jī)理B．鋼鐵生銹機(jī)理C．合成氨工業(yè)催化氧化機(jī)理D．氫氧燃燒電池電極反應(yīng)機(jī)理A[A．從機(jī)理圖上分析，氣體的吸附和解吸可知，氮氧化物、一氧化碳等污染氣體在催化劑表面轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體二氧化碳和氮?dú)?，屬于汽車尾氣的催化轉(zhuǎn)化機(jī)理，正確。B．鋼鐵生銹機(jī)理是原電池的反應(yīng)鐵作負(fù)極被水膜中的氧氣氧化，發(fā)生吸氧腐蝕，錯(cuò)誤；C．工業(yè)合成氨是高溫高壓催化劑作用下氮?dú)夂蜌錃庠诖呋瘎┍砻娣磻?yīng)生成氨氣，錯(cuò)誤；D．氫氧燃料電池是氫氣和氧氣發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，是原電池反應(yīng)，錯(cuò)誤。]5．中國(guó)科學(xué)家在合成氨(N2＋3H22NH3ΔH<0)反應(yīng)機(jī)理研究中取得新進(jìn)展，首次報(bào)道了LiH-3d過(guò)渡金屬這一復(fù)合催化劑體系，并提出了“氮轉(zhuǎn)移”催化機(jī)理。如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是()A．轉(zhuǎn)化過(guò)程中有非極性鍵斷裂與形成B．復(fù)合催化劑降低了反應(yīng)的活化能C．復(fù)合催化劑能降低合成氨反應(yīng)的焓變D．低溫下合成氨，能提高原料轉(zhuǎn)化率C[A．合成氨為可逆反應(yīng)，氮?dú)夂蜌錃庠诜磻?yīng)過(guò)程中有消耗和生成，故轉(zhuǎn)化過(guò)程中有非極性鍵斷裂與形成，A項(xiàng)正確；B．催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，B項(xiàng)正確；C．催化劑不能改變反應(yīng)的焓變，焓變只與反應(yīng)物和生成物總能量的相對(duì)大小有關(guān)系，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．合成氨的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正向移動(dòng)，能提高原料轉(zhuǎn)化率，D項(xiàng)正確。][拓展培優(yōu)練]6．合成氨反應(yīng)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)ΔH的反應(yīng)機(jī)理如圖所示，圖中“吸”表示各氣態(tài)物質(zhì)在催化劑表面吸附。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．該反應(yīng)的ΔH＝－46kJ·mol－1B．該反應(yīng)機(jī)理中最大活化能為79kJ·mol－1C．升高溫度，該反應(yīng)過(guò)渡態(tài)的能量會(huì)增大D．該反應(yīng)達(dá)到平衡后增大壓強(qiáng)反應(yīng)正向進(jìn)行C[A．ΔH與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與過(guò)程無(wú)關(guān)，ΔH＝生成物的總能量減去反應(yīng)物總能量由圖可知，ΔH＝－46kJ·mol－1，A說(shuō)法正確；B．該反應(yīng)的機(jī)理中的活化能即為每一步驟的過(guò)渡態(tài)的總能量減去該步驟的反應(yīng)物的總能量，由圖可知，過(guò)渡態(tài)2步驟的活化能最高，為79kJ·mol－1，B說(shuō)法正確；C．該反應(yīng)過(guò)渡態(tài)的能量不會(huì)隨著溫度的改變而改變，C說(shuō)法錯(cuò)誤；D．該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向右進(jìn)行，D說(shuō)法正確。]7．2020年6月，我國(guó)化學(xué)家實(shí)現(xiàn)了首例基于苯炔的高效不對(duì)稱催化，為構(gòu)建手性化合物提供了一種簡(jiǎn)便的方法，用苯炔和M合成手性化合物N的方程式如下：(—Ph為苯基)已知：碳原子連接4個(gè)不同的原子或原子團(tuán)，這樣的碳原子稱為“手性碳原子”，含有手性碳原子的物質(zhì)稱為手性化合物。下列說(shuō)法中正確的是()A．化合物M不能發(fā)生還原反應(yīng)B．1mol苯炔最多可以和4molH2反應(yīng)C．1molN最多消耗2molNaOHD．化合物N分子中含有2個(gè)手性碳原子B[A．化合物M含羰基和酯基，其中羰基能和氫氣發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B．可以看作苯環(huán)的鄰位脫去一分子氫而生成的，則1mol苯炔最多可以和4molH2反應(yīng)，B正確；C．N分子內(nèi)含有1個(gè)酯基，1molN最多消耗1molNaOH，C錯(cuò)誤；D．化合物N分子中與苯基相連的碳原子為手性碳原子，N分子內(nèi)只有1個(gè)手性碳原子，D錯(cuò)誤。]8．電影《厲害了，我的國(guó)》通過(guò)鏡頭將我國(guó)在改革開(kāi)放和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)上所取得的歷史性成就，進(jìn)行了全方位、多層次的展現(xiàn)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．大型客機(jī)C919機(jī)身表面含有耐紫外線的物質(zhì)PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，PMMA屬于有機(jī)高分子化合物B．“神舟十一號(hào)”宇宙飛船返回艙外表面使用的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的主要成分是硅酸鹽C．DF-5彈道導(dǎo)彈是國(guó)之利器，其含有金屬釤(Sm)，釤的活動(dòng)性介于鈉與鋁之間，工業(yè)上可通過(guò)電解法制備釤D．中國(guó)天眼為我國(guó)探索宇宙提供了有力的保障，其中的防腐蝕材料磷酸鋇屬于強(qiáng)電解質(zhì)B[A．聚甲基丙烯酸甲酯屬于有機(jī)高分子化合物，A項(xiàng)正確；B．高溫結(jié)構(gòu)陶瓷包括高溫氧化物和高溫非氧化物(或稱難熔化合物)兩大類，如氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷等，不是硅酸鹽，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．鈉與鋁在工業(yè)上可通過(guò)電解法制備，則釤也可以通過(guò)電解法制備，C項(xiàng)正確；D．磷酸鋇是鋇鹽，屬于強(qiáng)電解質(zhì)，D項(xiàng)正確。]9．下列各圖均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu)，按要求回答下列問(wèn)題。()ABCD(1)甲烷的球棍模型是________________(填序號(hào)，下同)，甲烷的電子式是________________。(2)如果甲烷是平面結(jié)構(gòu)，則CH2Cl2應(yīng)該有________種結(jié)構(gòu)，實(shí)際CH2Cl2有________種結(jié)構(gòu)，證明甲烷不是平面結(jié)構(gòu)，而是________結(jié)構(gòu)，上述示意圖中的________更能反映其真實(shí)存在狀況。[解析](1)這幾種形式都可以表示甲烷這種物質(zhì)，其中甲烷分子結(jié)構(gòu)示意圖(A)、甲烷球棍模型(C)和比例模型(D)均能反映甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)，其中比例模型表示的是原子的相對(duì)大小及連接形式，更接近分子的真實(shí)結(jié)構(gòu)，電子式(B)只反映最外層電子的成鍵情況。(2)甲烷的結(jié)構(gòu)式為，其分子構(gòu)型若為平面正方形結(jié)構(gòu)，則二氯甲烷的結(jié)構(gòu)式有、兩種表示方法，但實(shí)際上CH2Cl2只有一種結(jié)構(gòu)，故甲烷為正四面體結(jié)構(gòu)。[答案](1)CB(2)21正四面體D10．催化劑的研究使許多物質(zhì)出現(xiàn)了新的化學(xué)反應(yīng)。例如烯烴A在苯中用一種特殊催化劑處理時(shí)，生成兩種新的烯烴：烯烴B和烯烴C，用反應(yīng)式可表示為如下：2AB＋C(1)若A為R1CH=CHR2，B為R1CH=CHR1，試寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)對(duì)上述反應(yīng)提出兩種可能的反應(yīng)機(jī)理(虛線表示斷鍵位置)：你認(rèn)為機(jī)理b是怎樣斷鍵的。(在方框內(nèi)用虛線標(biāo)明具體的斷鍵位置)(3)結(jié)合你所學(xué)，證明是機(jī)理a還是機(jī)理b，你采用的方法是：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)若A為R1CH=CHR2，B為R1CH=CHR1，為烯烴交換反應(yīng)，該反應(yīng)為2R1CH=CHR2R1CH=CHR1＋R2CH=CHR2。(2)機(jī)理a是C—C斷裂，則機(jī)理b為B＋C。(3)用同位素示蹤法能證明反應(yīng)機(jī)理是a或b，方法為利用含重氫的烯烴RCD=CHR′進(jìn)行反應(yīng)，若產(chǎn)物有RCD=CDR和R′CH=CHR′，證明反應(yīng)按機(jī)理b進(jìn)行；若產(chǎn)物有RCD=CHR和R′CD=CHR′，證明反應(yīng)按機(jī)理a進(jìn)行?；蛴肅-14進(jìn)行原子示蹤：反應(yīng)物選用Req\o\al(14,1)CH=CHR2，若生成物中含有Req\o\al(14,1)CH=14CHR1，證明機(jī)理b正確。[答案](1)2R1CH=CH