資源簡(jiǎn)介

1.1 走進(jìn)化學(xué)科學(xué)
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.認(rèn)識(shí)化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)學(xué)科,其特征是認(rèn)識(shí)物質(zhì)和創(chuàng)造物質(zhì);了解化學(xué)科學(xué)的發(fā)展歷程及其趨勢(shì)。
2.宏觀辨識(shí)與微觀探析:能從原子、分子水平分析化學(xué)變化的內(nèi)因,能運(yùn)用化學(xué)符號(hào)說(shuō)明物質(zhì)的組成及其變化。
3.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任:能列舉事實(shí)說(shuō)明化學(xué)對(duì)人類文明的偉大貢獻(xiàn),能自覺(jué)抵制偽科學(xué)。
【自主預(yù)習(xí)】
一、化學(xué)科學(xué)的形成和發(fā)展
化學(xué)科學(xué)在不同階段的發(fā)展情況
二、化學(xué)科學(xué)的主要特征
1.化學(xué)科學(xué)的含義
化學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)學(xué)科,它在　　　　、　　　　水平上研究物質(zhì)的組成、　　　　、　　　　、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用。
2.化學(xué)科學(xué)的主要特征
(1)從　　　　和　　　　兩個(gè)角度認(rèn)識(shí)物質(zhì);
(2)以　　　　　表征物質(zhì);
(3)在　　　　　　　創(chuàng)造物質(zhì)。
3.現(xiàn)代化學(xué)科學(xué)的研究方法——實(shí)驗(yàn)與理論并重
(1)實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段不斷升級(jí)優(yōu)化
波譜、色譜、X射線衍射、　　　　　、原子示蹤等已成為現(xiàn)代化學(xué)研究的重要手段。
(2)理論計(jì)算輔以計(jì)算機(jī)模擬來(lái)研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、預(yù)測(cè)物質(zhì)的反應(yīng)活性、　　　　　　　等,成為現(xiàn)代化學(xué)研究的熱點(diǎn)。
4.青蒿素的發(fā)現(xiàn)、研究與應(yīng)用
三、化學(xué)科學(xué)的探索空間
1.微觀領(lǐng)域:化學(xué)家可以在微觀層面上操縱　　　和　　　,組裝分子材料、分子器件和分子機(jī)器等。
2.能源和資源領(lǐng)域:有了化學(xué)科學(xué),人類在資源和能源的開發(fā)、利用方面大顯身手,使人們更加科學(xué)、合理地開發(fā)與利用資源和能源。
3.材料科學(xué)領(lǐng)域:化學(xué)將推動(dòng)　　　　　　的發(fā)展,使各種新型材料的制造成為可能。
4.環(huán)境領(lǐng)域:化學(xué)為　　　　的解決提供有力保障。
5.生命科學(xué)領(lǐng)域:化學(xué)科學(xué)將為生命科學(xué)的發(fā)展做出更大貢獻(xiàn),幫助人們從分子層次上了解生命問(wèn)題的本質(zhì)、揭示生命運(yùn)動(dòng)的規(guī)律;使研究人員在　　　　水平上了解疾病的病理,尋求新方法,研制新藥物,為人類提供健康保障。
6.信息科學(xué)領(lǐng)域:化學(xué)科學(xué)將大大提高信息科學(xué)的發(fā)展水平,指導(dǎo)人們研制功能各異的信息材料(主要是電子材料,如光電子材料),為傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。
【參考答案】一、波義耳　化學(xué)元素的概念　拉瓦錫　氧化學(xué)說(shuō)　道爾頓　原子論　阿伏加德羅　分子學(xué)說(shuō)　門捷列夫
元素周期律
二、1.原子　分子　結(jié)構(gòu)　性質(zhì)　2.(1)宏觀　微觀　(2)符號(hào)形式　(3)不同層面上　3.(1)飛秒化學(xué)　(2)研究反應(yīng)的微觀過(guò)程
三、1.分子　原子　3.材料科學(xué)　4.環(huán)境問(wèn)題　5.分子
【效果檢測(cè)】
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)。
(1)化學(xué)研究的主要目的就是認(rèn)識(shí)分子。 (　　)
(2)化學(xué)家可以制造出自然界中不存在的物質(zhì)。 (　　)
(3)化學(xué)研究會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,不利于人類的生存發(fā)展。 (　　)
(4)化學(xué)科學(xué)與其他科學(xué)分支的聯(lián)系不密切。 (　　)
【答案】(1)×　(2)√　(3)×　(4)×
2.教材中敘述“早在遠(yuǎn)古時(shí)代,我們的祖先就知道了如何取火和保存火種”,那么中國(guó)古代的四大發(fā)明:火藥、指南針、造紙術(shù)、印刷術(shù),其中屬于化學(xué)史上的貢獻(xiàn)的是哪幾項(xiàng)
【答案】指南針和古代印刷術(shù)均沒(méi)有發(fā)生化學(xué)變化,所以屬于化學(xué)史上的貢獻(xiàn)的是火藥和造紙術(shù)。
3.很多軍事武器中都有化學(xué)知識(shí)在起作用,化學(xué)科學(xué)已滲透到軍事科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。煙幕彈主要利用磷在燃燒時(shí)產(chǎn)生大量白煙的原理,其原理用化學(xué)方程式如何表示
【答案】4P+5O22P2O5。
4.氣象武器可用來(lái)對(duì)敵占區(qū)實(shí)施人工降雨,人工降雨利用的化學(xué)物質(zhì)是什么
【答案】干冰。
5.中國(guó)傳統(tǒng)文化博大精深,而古詩(shī)詞是古人為我們留下的寶貴精神財(cái)富。古詩(shī)“爆竹聲中一歲除,春風(fēng)送暖入屠蘇”是否包含化學(xué)變化
【答案】“爆竹聲中一歲除”牽扯火藥的爆炸,當(dāng)然也有新物質(zhì)生成,包含化學(xué)變化。
【合作探究】
任務(wù)1：化學(xué)科學(xué)的形成與發(fā)展
情境導(dǎo)入　
我國(guó)從古代到當(dāng)代的三名化學(xué)家宋應(yīng)星、侯德榜、屠呦呦,你能說(shuō)出他們的故事嗎 你了解化學(xué)科學(xué)的發(fā)展過(guò)程嗎
問(wèn)題生成
1. 1775年,法國(guó)科學(xué)家拉瓦錫在對(duì)氧氣進(jìn)行研究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)物質(zhì)燃燒時(shí)增加的質(zhì)量恰好等于氧氣減少的質(zhì)量。拉瓦錫對(duì)化學(xué)學(xué)科最重要的貢獻(xiàn)是什么
【答案】拉瓦錫發(fā)現(xiàn)了燃燒原理,從實(shí)驗(yàn)角度總結(jié)并驗(yàn)證了質(zhì)量守恒定律,使化學(xué)進(jìn)入定量化學(xué)(現(xiàn)代化學(xué))時(shí)期。
2. 你能說(shuō)出古代的化學(xué)實(shí)踐活動(dòng)有哪些嗎
【答案】主要有燒制陶瓷、冶煉金屬、釀造酒類等。
3.物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化后,物質(zhì)組成發(fā)生了改變,是否有新元素生成 如何判斷一個(gè)變化是化學(xué)變化還是物理變化
【答案】物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)變化后,物質(zhì)的組成發(fā)生了改變,也就是說(shuō)由原物質(zhì)變成了新物質(zhì),構(gòu)成物質(zhì)分子的原子重新組合,但沒(méi)有新元素生成。判斷一個(gè)變化是化學(xué)變化還是物理變化就看是否有新物質(zhì)生成。
4.“化學(xué)的特征是認(rèn)識(shí)原子、分子,制造原子、分子”,這樣描述對(duì)嗎 為什么
　　【答案】不對(duì)。化學(xué)只能認(rèn)識(shí)原子和分子,通過(guò)化學(xué)反應(yīng)能制造分子,不能制造原子。
【核心歸納】
1.物理變化和化學(xué)變化的比較
內(nèi)容 物理變化 化學(xué)變化
定義 無(wú)新物質(zhì)生成的變化 生成新物質(zhì)的變化
本質(zhì) 特征 宏觀:無(wú)其他物質(zhì)生成 微觀:構(gòu)成物質(zhì)的微粒結(jié)構(gòu)不變,微粒間隔可能改變 宏觀:有其他物質(zhì)生成 微觀:構(gòu)成物質(zhì)的微粒結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,變成了其他物質(zhì)的微粒
外觀 特征 狀態(tài)、形狀、大小的變化 常伴隨有發(fā)光、放熱等現(xiàn)象
區(qū)別 有無(wú)新物質(zhì)生成
聯(lián)系 物理變化的過(guò)程中一定沒(méi)有化學(xué)變化,但是化學(xué)變化的過(guò)程中一定會(huì)有物理變化
舉例 水由氣態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程 氫氣在氧氣中燃燒生成水
2.物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的比較
內(nèi)容 物理性質(zhì) 化學(xué)性質(zhì)
概念 物質(zhì)不需要發(fā)生化學(xué)反應(yīng)就能表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì) 物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)
內(nèi)容 色、味、態(tài)、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、硬度、密度、水溶性等 穩(wěn)定性、酸堿性、氧化性、還原性等
特性 可由感官或物理儀器認(rèn)知 與化學(xué)反應(yīng)相互依存,不可分離
【微點(diǎn)撥】
正確認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)的含義
(1)化學(xué)是人類在認(rèn)識(shí)物質(zhì)、改造物質(zhì)、應(yīng)用物質(zhì)的長(zhǎng)期實(shí)踐中逐步探索發(fā)現(xiàn)而形成的一門科學(xué),其研究重點(diǎn)是在原子、分子水平上認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)和變化規(guī)律,并據(jù)此改變或創(chuàng)造物質(zhì)。
(2)在化學(xué)反應(yīng)中分子發(fā)生變化,而原子不變。從宏觀和微觀角度分析化學(xué)反應(yīng),不變的是反應(yīng)物和生成物總質(zhì)量、元素種類、原子種類和原子數(shù)目,但物質(zhì)的種類和分子的種類一定改變。
【典型例題】
【例1】2020年10月7日諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給兩位女科學(xué)家,以表彰她們“開發(fā)了一種基因組編輯方法”。下列說(shuō)法不正確的是(　　)。
A.化學(xué)是一門具有創(chuàng)造性的科學(xué),是研究生物學(xué)科的基礎(chǔ)
B.化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的一門自然科學(xué)
C.化學(xué)注重理論分析、推理,而不需要做化學(xué)實(shí)驗(yàn)
D.化學(xué)家可以在微觀層面操縱分子和原子,組裝分子材料
【答案】C
【解析】化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn),觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,通過(guò)分析推理得出正確的結(jié)論是化學(xué)學(xué)習(xí)的方法之一,不需要做化學(xué)實(shí)驗(yàn)是錯(cuò)誤的,C項(xiàng)錯(cuò)誤。
【例2】下列變化不屬于化學(xué)變化的是(　　)。
A.CuSO4白色粉末吸水變藍(lán)色
B.NH4HCO3受熱分解
C.敞口容器中汽油減少
D.銅板表面生銹
【答案】C
【解析】A項(xiàng),CuSO4吸水生成CuSO4·5H2O,屬于化學(xué)變化; B項(xiàng),NH4HCO3受熱發(fā)生分解反應(yīng)生成NH3、H2O和CO2,屬于化學(xué)變化;C項(xiàng),汽油減少是因?yàn)槠途哂袚]發(fā)性,屬于物理變化; D項(xiàng),銅板生銹是單質(zhì)銅被氧化的過(guò)程,屬于化學(xué)變化。
任務(wù)2：化學(xué)科學(xué)的主要特征
情境導(dǎo)入　1969年,屠呦呦研究小組發(fā)現(xiàn)中藥青蒿具有抗瘧效果,但用水煎熬青蒿所得提取物無(wú)效,青蒿的乙醇提取物藥效也不高。后來(lái),受到古代文獻(xiàn)《肘后備急方·治寒熱諸瘧方》中“青蒿一握,以水二升漬,絞取汁,盡服之”絞取方法的啟發(fā),屠呦呦使用沸點(diǎn)比乙醇更低的乙醚(34.6 ℃)來(lái)提取青蒿中的有關(guān)物質(zhì)。經(jīng)過(guò)努力,最終獲得抗瘧新藥“青蒿素”。
問(wèn)題生成
1.古藥方《肘后備急方·治寒熱諸瘧方》中使用了怎樣的藥物提取方法
【答案】攪碎、過(guò)濾等方法。
2.屠呦呦采用了什么藥物提取方法 有什么優(yōu)點(diǎn)
【答案】屠呦呦采用攪碎、有機(jī)溶劑萃取[萃取是利用溶質(zhì)在兩種互不相溶(或微溶)的溶劑中溶解度的不同,使溶質(zhì)從一種溶劑中轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中的方法]的提取方法。用萃取的方法提取得到的青蒿素純度更高,原料使用量更少。
3.屠呦呦提取“青蒿素”利用了“青蒿素”的什么性質(zhì)
【答案】利用了“青蒿素”在低溫下易溶于有機(jī)溶劑的性質(zhì)。
4.通過(guò)對(duì)青蒿素的發(fā)現(xiàn)、研究與應(yīng)用過(guò)程的了解,對(duì)科學(xué)家的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任產(chǎn)生了哪些新的認(rèn)識(shí)
【答案】通過(guò)對(duì)青蒿素的發(fā)現(xiàn)、研究與應(yīng)用過(guò)程的了解,我們認(rèn)識(shí)到科學(xué)家不怕挫折、敬業(yè)奉獻(xiàn)的精神和優(yōu)良品質(zhì);我們要樹立從小事做起、持之以恒、主動(dòng)迎接挑戰(zhàn)的意志品質(zhì)。
【核心歸納】
1.化學(xué)科學(xué)的創(chuàng)造性和實(shí)用性
(1)化學(xué)的特征:認(rèn)識(shí)分子和制造分子。
(2)化學(xué)科學(xué)的實(shí)用性
①農(nóng)業(yè):合成氨的化工技術(shù),解決了人類面臨的饑餓問(wèn)題。
②醫(yī)藥:新藥物的成功研制,治療疾病。
③信息:以硅及其化合物為原料制出的芯片和光導(dǎo)纖維引領(lǐng)我們進(jìn)入信息時(shí)代。
2.化學(xué)科學(xué)探究的重要成果
(1)1965年,我國(guó)科學(xué)家合成的結(jié)晶牛胰島素是首次人工合成的具有生理活性的蛋白質(zhì)。
(2)1981年,我國(guó)科學(xué)家首次人工全合成酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸。
(3)2015年,我國(guó)科學(xué)家屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
(4)2021年,中科院科研團(tuán)隊(duì)利用二氧化碳人工合成淀粉。
【典型例題】
【例3】下列科研成果中由我國(guó)化學(xué)家在化學(xué)研究中取得的是(　　)。
A.1869年發(fā)現(xiàn)元素周期律,把化學(xué)元素及其化合物納入一個(gè)統(tǒng)一理論體系
B.新一代抗瘧藥——青蒿素的合成
C.20世紀(jì)現(xiàn)代量子理論化學(xué)的建立
D.氨的工業(yè)合成方法
【答案】B
【解析】A項(xiàng),1869年發(fā)現(xiàn)元素周期律的是俄國(guó)的化學(xué)家——門捷列夫;B項(xiàng),中國(guó)藥學(xué)家屠呦呦發(fā)現(xiàn)了抗瘧藥——青蒿素和雙氫青蒿素;C項(xiàng),20世紀(jì)現(xiàn)代量子理論化學(xué)的建立是英國(guó)人海特勒和倫敦的重要成果;D項(xiàng),氨的工業(yè)合成方法是德國(guó)人哈伯的重要成果。
【例4】下列中草藥的煎制步驟中,屬于過(guò)濾操作的是(　　)。
A.冷水浸泡 B.加熱煎制 C.箅渣取液 D.灌裝保存
　　【答案】C
【解析】A項(xiàng),冷水浸泡中草藥,使草藥軟化,便于煎制,不是過(guò)濾;B項(xiàng),加熱煎制,主要是使草藥的成分析出,不是過(guò)濾;C項(xiàng),把藥渣去除,保留液體,是過(guò)濾的操作;D項(xiàng),罐裝保存,只是把草藥轉(zhuǎn)移到容器中保存,不是過(guò)濾。
任務(wù)3：化學(xué)科學(xué)的探索空間
情境導(dǎo)入　在日常生活中我們會(huì)接觸到形形色色的物質(zhì),哪些是必須經(jīng)過(guò)化學(xué)變化由人工合成的呢 化學(xué)科學(xué)還有哪些發(fā)展前景呢
問(wèn)題生成
1.現(xiàn)代化學(xué)的研究應(yīng)用了哪些先進(jìn)的手段
【答案】X射線、原子吸收光譜、紫外和紅外光譜、色譜、質(zhì)譜、核磁共振等現(xiàn)代手段。
2.下列科技成果主要屬于化學(xué)研究范疇的是(　　)。
A.利用人體皮膚細(xì)胞“仿制”胚胎干細(xì)胞
B.發(fā)現(xiàn)類似地球的太陽(yáng)系外行星
C.量子通信距離創(chuàng)下新紀(jì)錄
D.發(fā)現(xiàn)由碳水化合物制取氫氣的新技術(shù)
【答案】D
【典型例題】
【例5】下列說(shuō)法不正確的是(　　)。
A.早在遠(yuǎn)古時(shí)代,化學(xué)就是一門獨(dú)立的科學(xué)
B.功能各異的食品添加劑、各種化妝品、塑料、合成纖維、合成橡膠等證明了化學(xué)的創(chuàng)造性和實(shí)用性
C.原子論和分子論學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立標(biāo)志著近代化學(xué)的誕生
D.化學(xué)的特征是從宏觀和微觀兩個(gè)角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)、以符號(hào)形式表征物質(zhì)、在不同層面上創(chuàng)造物質(zhì)
【答案】A
【解析】原子論和分子論的問(wèn)世,使化學(xué)成為一門真正的科學(xué)并較快發(fā)展,標(biāo)志著近代化學(xué)的誕生。
【例6】從如圖某化學(xué)反應(yīng)的微觀示意圖中,獲得的信息錯(cuò)誤的是(　　)。
A.參加反應(yīng)的一種物質(zhì)的化學(xué)式為C2H4
B.該反應(yīng)的生成物為混合物
C.參加反應(yīng)的兩種物質(zhì)的分子個(gè)數(shù)之比為1∶1
D.中碳、氫、氧原子個(gè)數(shù)之比為2∶6∶1
【答案】B
【解析】由反應(yīng)的微觀示意圖可知,該反應(yīng)是由C2H4和H2O在一定條件下生成C2H5OH,化學(xué)方程式為C2H4+H2OC2H5OH。由分子的結(jié)構(gòu)模型可知,每個(gè)是由2個(gè)碳原子和4個(gè)氫原子構(gòu)成的,所以該物質(zhì)的化學(xué)式為C2H4;由微觀示意圖可知,反應(yīng)后只生成一種物質(zhì)C2H5OH,屬于純凈物;由化學(xué)方程式C2H4+H2OC2H5OH可知,參加反應(yīng)的兩種物質(zhì)的分子個(gè)數(shù)之比為1∶1;由分子的結(jié)構(gòu)模型可知,每個(gè)是由2個(gè)碳原子、6個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成的,即中碳、氫、氧原子個(gè)數(shù)之比為2∶6∶1。
【隨堂檢測(cè)】
1.化學(xué)在人類社會(huì)發(fā)展中起著重要的作用,展望未來(lái),化學(xué)科學(xué)具有十分廣闊的探索空間。下列研究領(lǐng)域不涉及現(xiàn)代化學(xué)的是(　　)。
A.開發(fā)新能源
B.合成新物質(zhì)
C.空間形式和數(shù)量關(guān)系
D.防治環(huán)境污染
【答案】C
【解析】現(xiàn)代化學(xué)日益成為一門“中心科學(xué)”,和人們的生活息息相關(guān)。研究領(lǐng)域涉及微觀世界、能源開發(fā)、材料研制、環(huán)境保護(hù)、生命科學(xué)等。空間形式和數(shù)量關(guān)系屬于數(shù)學(xué)科學(xué)的研究范疇。
2.下列不能說(shuō)明化學(xué)具有創(chuàng)造性和實(shí)用性的是(　　)。
A.化學(xué)家哈伯用催化法合成氨后,就能生產(chǎn)硝酸銨
B.科學(xué)家們合成碳納米管,用作分子導(dǎo)線和超小型電子器件
C.俄國(guó)科學(xué)家門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律
D.諾貝爾用硝化甘油制成了炸藥,并用于工業(yè)生產(chǎn)
【答案】C
【解析】合成氨、制硝化甘油炸藥和合成碳納米管都體現(xiàn)了化學(xué)的創(chuàng)造性,而元素周期律屬于自然界存在的重要規(guī)律,和化學(xué)的創(chuàng)造性無(wú)關(guān)。
3.中華民族的發(fā)明創(chuàng)造非常豐富。下列有關(guān)我國(guó)古代工藝,不涉及化學(xué)反應(yīng)的是(　　)。
A.銅的冶煉 B.打磨磁石制指南針 C.糧食釀醋 D.火藥的發(fā)明與使用
　　【答案】B
【解析】銅的冶煉過(guò)程中,銅的化合物變?yōu)殂~單質(zhì),有新物質(zhì)生成,發(fā)生的是化學(xué)變化;打磨磁石制指南針的過(guò)程中,只是物質(zhì)形狀的改變,沒(méi)有新物質(zhì)生成,屬于物理變化;糧食釀醋、火藥的使用過(guò)程中都有新物質(zhì)生成,發(fā)生的都是化學(xué)變化。
4.下列變化是物理變化的是　　　　　　　,是化學(xué)變化的是　　　　　　。(填序號(hào))
①冰融化成水　②干冰升華　③鋼鐵生銹　④用石灰抹的墻逐漸硬化　⑤蔗糖投入水中逐漸消失,水變甜　⑥電阻絲通電發(fā)熱變紅　⑦活性炭使品紅溶液褪色　⑧久存的白酒變得更加濃香　⑨石油分餾　⑩煤的干餾
【答案】①②⑤⑥⑦⑨　③④⑧⑩
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