《2024_2025学年新教材高中化学第3章不同聚集状态的物质与性质微项目青蒿素分子的结构测定__晶体在分子结构测定中的应用课件鲁科版选择性必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2024_2025学年新教材高中化学第3章不同聚集状态的物质与性质微项目青蒿素分子的结构测定__晶体在分子结构测定中的应用课件鲁科版选择性必修2（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、素养目标学习要点1.通过了解测定分子结构的一般思路与方法,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。2.通过了解利用晶体X射线衍射能够测定原子坐标进而确定分子的空间结构,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。3.体会分子结构测定对于建立与优化物质结构理论模型的重要价值,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。一图:核磁共振图二法:质谱法、元素分析法二实验:红外光谱实验、晶体X射线衍射项目活动1了解利用晶体测定分子结构的意义基础落实必备知识全过关项目活动项目活动1了解利用晶体测定分子结构的意义了解利用晶体测定分子结构的意义1.阅读教材对于青蒿素的测定,填写下表:测定方法获得的分子组成和结构的信息质谱法
2、相对分子质量元素分析法结合相对分子质量确定分子式红外光谱实验确定含有何种化学键和官能团核磁共振谱图碳、氢原子的种类和数量晶体X射线衍射确定分子结构2.借助晶体测定分子结构的方法测定分子空间结构最普遍的方法是晶体的,利用数学和物理知识对衍射所得图像进行复杂处理,可以测定晶体的(用于描述晶胞大小和形状的数据),推算得到晶胞中所有原子的,从而计算出,判断哪些原子间存在化学键以及化学键的类型,确定分子的空间结构。名师点拨晶胞一般是立方体,原子为球体,忽略原子间隙,假设一个实验样品尺寸的数量级为10-4m、原子直径的数量级为10-10m,则该样品中的原子数目约X射线衍射晶胞参数坐标原子间的距离深度思考为
3、什么用一般的方法无法精确地测定青蒿素的分子结构?提示一般的测定方法只能帮助我们认识分子的官能团等结构特点并借此推测分子的结构,但对于所含原子数较多的分子来说,难以精准判断其空间结构。重难突破能力素养全提升探究角度青蒿素分子结构的测定例题我国科学家屠呦呦因发现植物黄花蒿叶中含抗疟疾的物质青蒿素,而荣获2015年诺贝尔生理学或医学奖。科学家对青蒿素的结构进行进一步改良,合成药效更佳的双氢青蒿素、蒿甲醚等。下列说法错误的是()A.利用黄花蒿叶研究青蒿素结构的基本步骤为分离、提纯元素分析确定实验式测定相对分子质量确定分子式波谱分析确定结构式B.的反应类型分别为还原反应、取代反应C.双氢青蒿素在水中的溶
4、解度大于青蒿素D.可用质谱法确定分子中含有何种官能团D解析反应中CO键变成CO键,为还原反应,反应中醇羟基变为醚键,为取代反应,B项正确;双氢青蒿素分子中含有羟基,可与水分子形成氢键,在水中的溶解度较大,C项正确;质谱法用于确定有机物的相对分子质量,确定分子中含有何种官能团应该采用红外光谱,D项错误。对点训练下列分子结构测定的方法中,能确定相对分子质量的是(填字母,下同),能确定分子中官能团的是,能确定原子的化学环境和数量的是,能确定分子空间结构的是。a.晶体的X射线衍射b.质谱法c.核磁共振法d.红外光谱法bdca项目活动2借助原子位置确定分子空间结构基础落实必备知识全过关项目活动项目活动2
5、借助原子位置确定分子空间结构借助原子位置确定分子空间结构1.利用晶体X射线衍射确定分子结构的基本思路确定识别建立确定获得。晶胞参数原子位置原子坐标分子骨架完整结构2.动手实践(1)依据青蒿素晶体中碳、氧原子坐标,搭建出青蒿素分子中的碳、氧原子在三维空间中的位置。(2)确定青蒿素分子中碳、氧原子的连接关系及成键类型,用竹签将青蒿素中的成键原子连接起来,获得青蒿素的大致分子骨架。(3)确定各碳、氧原子连接的氢原子数目,并将相应数目的氢原子连接在所搭模型相应的原子上。3.分享心得体会展示汇报所搭建的青蒿素分子结构模型,并与同学分享搭建过程的体会与收获。名师点拨X射线衍射技术是研究晶体结构及其变化规律
6、的主要方法,包括单晶衍射法和多晶衍射法。青蒿素分子的空间结构正是借助X射线单晶衍射法,由电子密度图测定出来的。重难突破能力素养全提升探究角度原子分数坐标例题金属钼的一种晶胞为体心立方堆积(图甲),以晶胞参数为单位长度建立直角坐标系(图乙),该晶胞沿其体对角线方向上的投影如图丙所示,设晶胞参数为apm。下列说法错误的是()A.若图甲中原子1的分数坐标为(0,0,0),则图甲中原子2的分数坐标为B.若晶胞参数为apm,则图丙中原子3和原子4的连线长度为apmC.图丙中原子3和原子4在同一平面上D.1mol该晶胞含有的钼原子数为9NAD解析若图甲中原子1的分数坐标为(0,0,0),由于原子2位于晶胞
7、的体心,则图甲中原子2的分数坐标为,A正确;图丙是金属钼晶胞沿其体对角线方向上的投影,原子3与原子4在晶胞顶点上,并且位于面对角线的两端,故原子3和原子4连线长度为apm,B正确;图丙的原子3与原子4位于晶胞中同一面的面对角线上,C正确;1个晶胞中,位于顶点的钼原子个数为8=1,位于体心的钼原子个数为1,故1个晶胞中含有2个钼原子,则1mol晶胞含有钼原子个数为2NA,D错误。名师点拨1.晶胞原子分数坐标以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标。原子分数坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。2.原子分数坐标的确定方法(1)依据已知原子的分数坐标确定坐标系取向
8、。(2)一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。(3)从原子所在位置分别向x、y、z轴做垂线,所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。对点训练某种氮化硼晶体的立方晶胞结构如图,该物质熔点高、硬度大,与金刚石类似。下列说法不正确的是()A.该种氮化硼晶体熔点比硅高C.N原子形成了正四面体空隙和正八面体空隙,正八面体空隙数和B原子占有的正四面体空隙数比值为14D.与N原子最近的等距离的N原子有12个C解析氮原子和硼原子的半径都小于硅原子,故氮硼键的键能大于硅硅键的键能,故氮化硼的熔点比硅高,故A正确;根据信息可知,丙原子的坐标参数为,故B正确;6个面心原子围成1个正八面体,将晶体向外延伸可知,共用
9、一条棱的4个面心与该棱的两个顶点上的N也可以构成正八面体结构,但是这样的八面体是四个晶胞共有,所以正八面体个数为1+12=4,正八面体空隙数为4,B原子占有的正四面体空隙数为4,N原子形成的正八面体空隙数与B原子占有的正四面体空隙数比值为11,故C错误;由晶胞结构可知,与N原子最近的等距离的N原子有12个,故D正确。学以致用随堂检测全达标12345题组1分子结构的测定方法1.中国著名药学家屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖,获奖理由是“因为发现青蒿素一种用于治疗疟疾的药物,挽救了全球特别是发展中国家的数百万人的生命”。青蒿素是从植物黄花蒿茎叶中提取的,其结构简式如下图,下列说法不正确的是()A.它
10、的分子式为C15H22O5B.该分子中有6个手性碳原子C.因其具有过氧基团,它不稳定,易受湿、热和还原性物质的影响而变质D.它在常见有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度B12345解析根据结构简式确定分子式为C15H22O5,A正确;碳原子连接4个不同的原子或原子团,为手性碳原子,如图所示,共7个手性碳原子,B错误;过氧基团具有强氧化性,该物质中含有过氧基团,它不稳定,易受湿、热和还原性物质的影响而变质,C正确;该物质中只含憎水基不含亲水基,所以在有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度,D正确。123452.(2024福建厦门检测)纳米SiO2为无定形(非晶态)白色粉末,具有颗粒尺寸小、微孔多、
11、比表面积大、对紫外线反射能力强等特点。下列关于纳米SiO2的说法正确的是()A.对光有各向异性B.熔点与晶体SiO2相同C.与晶体SiO2互为同分异构体D.可用X-射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2D12345解析纳米SiO2为无定形,不是晶体,没有对光的各向异性,故A错误;纳米SiO2不是晶体,SiO2是共价晶体,因此熔点不相同,故B错误;具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体,SiO2只是化学式,晶体SiO2中没有分子,故C错误;纳米SiO2不是晶体,SiO2是共价晶体,可用X-射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2,故D正确。123453.(2023广东茂名期中)青蒿
12、素晶胞(长方体,含4个青蒿素分子)及分子结构如图所示:(1)用X射线衍射测定分子的空间结构。测量晶胞各处电子云密度大小,可确定原子的位置、种类。比较青蒿素分子中的C、H、O原子核附近的电子云密度大小:。(2)测出青蒿素晶体的晶胞是长方体,三条棱长分别为anm、bnm、cnm,棱的夹角都是90,晶体的密度为gcm-3(用NA表示阿伏加德罗常数的值;1nm=10-9m)。OCH12345解析(1)可以根据元素的电负性判断,电负性OCH,元素的电负性越大,原子核对电子云吸引力越强,故青蒿素分子中的C、H、O原子核附近的电子云密度大小:OCH。12345题组2原子分数坐标4.金属钛(Ti)与氮形成的某
13、种化合物常被用作高温结构材料和超导材料。研究表明,用Al代替其中部分的Ti可提升耐磨性5倍以上,掺杂Al后的晶胞结构如图所示。已知该晶体属立方晶系,阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是()A.b点原子的分数坐标为(1,1,)B.掺杂Al后,晶体中TiAlN=414C.氮化钛晶胞中,Ti原子位于N原子形成的八面体空隙中D.已知最近的两个N原子之间的距离为cnm,则氮化钛晶体的密度为C12345123455.已知,图甲为金属铬的晶胞,晶胞边长为apm,图乙为金属铬的晶胞截面,图丙为铜和氧形成的晶胞截面图,晶胞边长为dpm。下列关于铜和氧形成的晶体的说法正确的是()A.该晶体的化学式为Cu2OB.晶体中O原子组成的四面体空隙中全部填充了铜原子C.该晶体熔点高于CuS的熔点D.该晶体的密度可表示为C12345解析结合图甲和图乙分析图丙可知,该铜的氧化物的晶胞结构为。晶体的化学式为CuO,A项错误;晶胞中O原子组成的四面体空隙有8个,只有4个填充了铜原子,B项错误;CuO熔点高于CuS的熔点,C项正确;该晶胞中有4个O、4个Cu,该晶体的密度可表示为gcm-3,D项错误。
