高中化学 第一章 认识化学科学 第1节 走进化学科学学案2 鲁科版必修1.doc

第1节走进化学科学1化学科学的含义化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的自然科学。其中，性质包括物理性质和化学性质；变化包括物理变化和化学变化。在理解化学科学的含义时应注意以下几点：化学是一门自然科学，而不是社会科学或人文科学。化学研究的对象是由原子、分子、离子等微观粒子构成的物质。化学研究的内容是物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用。化学研究的最主要手段是化学实验。化学反应的本质是原子的重新组合，生成新物质，在反应中原子种类并没有发生改变，所以，原子弹、氢弹爆炸等原子核发生了改变的反应属于核反应，而不属于化学反应，也不是化学研究的对象。辨误区 原子是最小的微粒吗原子是物质化学变化中最小粒子的含义是指原子在化学变化中不能再分，而不是指微粒的大小，原子是由质子、中子、电子构成的，故不是最小微粒。【例1】 1998年诺贝尔化学奖授予科恩(美)和波普尔(英)，以表彰他们在理论化学领域做出的重大贡献。他们的工作使实验和理论共同协力探讨分子体系的发生，引起整个化学领域经历了一场革命性的变化。下列说法正确的是()A化学不再是纯实验科学B化学不再需要实验C化学不做实验，就什么都不知道D未来化学的发展方向还是经验化解析：本题考查化学的概念。化学是一门以实验为基础的科学，化学理论对现代化学的精确化起了重要作用。化学需要实验，但不再是纯实验科学。21世纪的化学将是一门实验与理论互相推动、相互促进的科学。答案：A2化学科学的创造性和实用性(1)化学科学的创造性化学科学的特征是认识分子和制造分子。发现物质：从矿物、岩石以及生物体中发现有用物质，并能进行提取。创造物质：能够根据需要，运用物质结构理论、化学反应的规律和现代技术，设计具有特殊性质或功能的新分子，创造出自然界中不存在的物质。科学家合成化合物的速度是惊人的，至1990年合成的物质刚刚突破1 000万种大关，21年后的今天，已超过3 700万种。(2)化学科学的实用性合成氨技术的应用，解决了饥饿对人类的威胁；医药的合成，使人的寿命大大提高；芯片和光导纤维，引导人们进入信息时代；食品添加剂、化妆品、塑料、橡胶、纤维的合成，使我们的生活丰富多彩；新型信息材料、低毒副作用的药物、高效催化剂等的合成，将进一步提高人类的生活质量，促进社会的可持续发展。因此，化学又是一门在人类生产和生活中有重要作用的实用科学。【例2】 下列不能说明化学具有创造性和实用性的是()A化学家哈伯用催化法合成氨后，德国就能生产硝酸B科学家们合成碳纳米管，用作分子导线和超小型的电子器件C俄国科学家门捷列夫发现元素周期律D诺贝尔用硝化甘油制成了炸药，并用于工业生产解析：提出一种新理论不能说明化学的创造性和实用性。合成氨、制炸药、合成碳纳米管都体现出化学的创造性，它们应用于生产和生活，则体现出化学的实用性。答案：C3.化学科学的形成和发展化学发展简史时代古代实用技术近代化学现代物质结构理论主要成就冶金、制药、造纸、烧制陶瓷原子分子学说现代物质结构理论实践铜、铁合金冶炼；酿酒等化石燃料的开采利用；药物化学的兴起；冶金化学的探索等微观粒子的研究；物质的合成；化学与其他学科的渗透等理论没有科学理论做指导原子分子学说的建立、元素周期律的发现等现代物质结构理论特点用其物不知其理用其物知其理知其理造其物说明：(1)早期的化学只是一门实用技术。(2)在对药物化学和冶金化学的广泛探究基础上，产生了原子分子学说，使化学从实用技术跨入了科学之门。在这一理论的指导下，人们发现了大量元素，同时揭示了物质世界的根本性规律元素周期律。(3)近代化学科学发展的四个里程碑：1661年，英国科学家波义耳提出化学元素的概念，标志着近代化学的诞生；1771年，法国科学家拉瓦锡建立燃烧现象的氧化学说，使近代化学取得了革命性进展；1803年，英国科学家道尔顿提出了原子学说，为近代化学的发展奠定了坚实的基础；1869年，俄国科学家门捷列夫，在前人工作的基础上发现元素周期律，把化学元素及其化合物纳入了一个统一的理论体系。(4)现代化学科学的发展：现代化学的重大成就：放射性元素的发展、现代量子化学理论的建立、创造新分子的合成化学的崛起、高分子化学的创立、化学热力学与动力学的开创性研究以及化学工业的迅速发展等，都是现代化学的重大成就，都充分体现了现代化学“从宏观到微观，从感性到理性，从实践到理论，又从理论到实践”的发展过程；现代化学研究的重要手段：X射线、原子吸收光谱、紫外和红外光谱、色谱、质谱、核磁共振、交叉分子束技术、晶体管和扫描隧道显微镜等，这些手段对测定微观粒子和物质的微观结构发挥了重要作用，有力地促进了现代化学的发展。相关参考：我国 化学发展史上的业绩古代：冶金、陶瓷、酿酒、造纸、火药等等。近现代：1965年，人工合成的牛胰岛素是世界上第一次用人工方法合成的具有生命活性的蛋白质，为人类探索生命的奥秘迈出了第一步；1981年，人工合成的酵母丙氨酸转移核糖核酸，是世界上首次人工合成的核糖核酸，这项研究带动了多种核酸类药物，包括抗肿瘤药物、抗病毒药物的研制和应用。【例3】 在科学史上，中国有许多重大的发明和发现，为现代物质文明奠定了基础。以下发明或发现属于化学史上中国对世界做出重大贡献的是()造纸印刷技术火药指南针炼铜、炼铁合成有机高分子材料人工合成牛胰岛素提出原子分子学说A BC D解析：造纸、印刷技术、火药、指南针、炼铜、炼铁、人工合成牛胰岛素等都属于中国重大的发明和发现，但印刷技术、指南针与化学关联不大。答案：B4化学科学的探索空间(1)展望未来，化学科学有十分广阔的探索空间在化学科学领域，化学家可以在微观层面上操纵分子和原子，进行分子扩展，以及组装分子材料、分子器件和分子机器(如碳纳米管分子导线、分子开关、分子磁体、分子电路、分子计算机)等。在能源和资源方面：有了化学科学，人类能够合理开发和安全应用能源和资源，既能得到充足的能源和资源，又能处理好能源和资源的开发利用与生态环境保护之间的关系。在材料科学方面：化学将推动材料科学的发展，使各种新型功能材料的生产成为可能。在环境方面：化学为解决环境问题提供了有力保障，使人类能够使用无害的化妆品和生活用品，既优化了环境，又提高了生活质量。(2)现代化学研究的主要手段并非所有的化学实验都是在试管、烧杯等简单的化学仪器中完成的。随着科学技术的发展，化学实验室中出现了许多先进的仪器。例如：利用色谱仪可以把某种物质从混合物中分离出来，而X射线仪、质谱仪、核磁共振仪等则可以帮助人们测定化学物质的结构，还可以跟踪化学反应的过程。计算机技术的兴起为化学实验研究开辟了一个新领域计算化学，使化学达到了一个新的层次。【例4】 下列不符合当今化学研究方向的是()A发现新物质B合成新材料C研究化学反应的微观过程D研究化学反应中的原子守恒关系解析：化学反应中的原子守恒关系，即质量守恒定律，从科学的层面来说，人们对它早已完全掌握并能熟练地应用了，因此它不属于当今化学研究的方向。通过化学研究，发现新物质，合成新材料，能满足人类日益增长的物质需求；研究化学反应的微观过程，能为化学科学的发展提供必要的理论支持。答案：D解技巧 对化学的认识和理解：要从化学科学的研究领域、研究范畴、研究方法及实用价值等方面的学习中，深刻理解化学科学的含义，认识化学是在原子、分子层次上认识物质和制备新物质的一门科学。5物理变化和化学变化的区别与联系物理变化化学变化概念无新物质生成的变化有新物质生成的变化特征化学性质不变化学性质发生了变化，生成了新物质现象形状、状态等变化常伴有发光、放热、变色、产生气体、沉淀等联系物质发生化学变化时一定有物理变化发生【例5】 在下列变化过程中，只发生物理变化的是()A荔枝酿酒B酸雨侵蚀建筑物C空气液化制取氮气D生石灰遇水成为熟石灰解析：物理变化主要与物质的三态变化等有关，实质是无新物质生成，而化学变化的实质是有新物质生成，荔枝酿酒是由糖变为醇，酸雨侵蚀建筑物是H2SO3和H2SO4与建筑物中的金属等发生反应，生石灰遇水生成熟石灰有新物质生成，因此A、B、D三项中均发生了化学变化。故正确答案为C。答案：C6高中化学学习与初中化学学习的不同(1)学习目的不同高中化学课程，目的是使同学们主动构建自身发展所需的化学基础知识和基本技能，增进对物质世界的认识，进一步了解化学学科的特点；有利于同学们体验科学探究的过程，学习科学研究的基本方法，加深对科学本质的认识，发展创新精神和实践能力；有利于同学们形成科学的自然观和严谨求实的科学态度，更深刻地认识科学、技术和社会之间的相互关系，树立可持续发展的思想。(2)学习内容不同为了达到上述高中化学学习的目的，高中化学课程安排了8个模块供同学们学习，其中包括必修“化学1”和“化学2”，这是所有的高中生必须学习的模块，主要内容是“认识化学科学、化学实验基础、常见无机物及其应用、物质结构、化学反应与能量、化学与可持续发展等”。这些模块从不同的层面和视角构建同学们所学的知识体系，有关实验技能、科学探究能力和情感态度与价值观等方面的目的在各模块中都得到了体现。(3)学习方法不同运用探究方法进行学习对于化学知识、化学原理、实验技能尽量采用探究学习的方法，同学们在学习的过程中经历对化学物质及其变化进行探究的过程，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高自己的科学探究能力。树立问题意识进行学习在高中化学的学习中，同学们必须具有较强的问题意识，通过发现和提出有探究价值的化学问题来学习化学；敢于质疑，勤于思索，逐步形成独立思考问题的能力；学习中要善于与他人合作，培养自己的团队精神。通过课外实验、调查进行学习新课标形势下的学习，课堂可以延伸到实验室、街道、厂矿、家庭等环境，为了便于这种广义上的学习，希望同学们能够建立自己的家庭实验室：如自制酒精灯，利用厨房中的筷子(代替玻璃棒)、杯子(代替集气瓶、烧杯等)等，收集生活废弃物品(如饮料罐、塑料瓶等)来做化学实验，这些收集的物品都可以构成你实验室中的仪器。【例61】 下列广告语在科学上没有错误的是()A这种饮料不含任何化学物质B这种口服液含丰富的氮、磷、锌等微量元素C这种“神奇液体”加入水中，可以“以水代油”作发动机的燃料D没有水就没有生命解析：在市面上一些广告中，出现了一些违背化学基本常识的语言，这说明了某些广告制作人的化学知识贫乏，他们误导了广大消费者。对于这些错误，中学生应该能作出判断。A项，饮料中“不含任何化学物质”，这显然与常识相悖，水就是化学物质，该广告原意可能想说，不含任何人工合成的化学制品；B项，氮、磷都不是微量元素；C项中，违背了化学反应中各种元素的原子种类和数目不变的规律；D项是正确的，水是生命之源，没有水就没有生命。答案：D【例62】 酸、碱指示剂遇酸或碱溶液会发生颜色变化，以此确定溶液的酸碱性。某课外活动小组做了一个化学实验：在一试管中滴入23滴酚酞，再加入5 mL NaOH溶液，溶液变为红色，然后又加5 mL HNO3溶液，溶液红色退去。一位同学提出问题：红色退去是因为溶液由碱性变为酸性，还是HNO3将酚酞彻底破坏掉？一部分同学认为是因为溶液显酸性，另一部分同学认为是酚酞被破坏，争论不休，如何确定退色原因？解析：如果退色原因是溶液由碱性变为酸性，那么溶液中的酚酞仍然存在，此时再向退色后的溶液中加过量碱，应变红；若退色是因为稀HNO3将酚酞彻底破坏掉，那么溶液中就不存在酚酞了，此时再向退色后的溶液中加过量的碱，也不变红。答案：加足量碱，若变红色，则溶液红色退去的原因是溶液由碱性变成酸性；若不变红色，则溶液红色退去的原因是酚酞被HNO3破坏掉。【例63】 化学科学将在能源和资源的合理开发、安全应用方面大显身手。当前我国农业地区大量的植物秸秆如何处理的问题备受关注。下列提出的几种植物秸秆处理方法中，不正确的是()A出售给工厂作工业原料B应用化学科学的有关原理和方法制成优质的牲畜饲料C就地焚烧成草木灰，作植物的钾肥D应用化学科学的有关原理和方法制成甲烷作燃料解析：就地焚烧植物秸秆，不但可能引起火灾，还会因为焚烧过程中产生许多有害气体及浓烟而污染空气。与其燃烧生成的钾肥相比，是弊大于利。答案：C