2022_2023学年新教材高中化学第1章认识化学科学第1节走进化学科学课件鲁科版必修第一册20220801122

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基础落实•必备知识全过关
重难探究•能力素养全提升
学以致用•随堂检测全达标
1.通过对化学科学的形成与发展、主要特征及探索空间的学习,使学生认识到化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科,形成宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.通过对近代化学里程碑中重要化学家提出的观点的交流研讨,帮助学生体会化学家在化学研究中建构模型的过程和本质,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。3.通过对青蒿素的发现、研究与应用的交流研讨,使学生认识化学科学研究的主要内容、领域和方法,形成科学态度与社会责任的化学核心素养。
一、化学科学的形成与发展1.化学科学的形成最早的化学实践活动是火的使用,之后人们又学会了烧制陶瓷、冶炼金属、酿造酒类,并希望炼制出长生不老的丹药或把廉价的金属炼制成金。在这些实践的基础上,经过化学家的不断努力,近代化学逐渐形成。
2.化学科学的发展(1)近代化学的里程碑。
(2)现代化学的发展。①随着人们对物质世界的认识由宏观向微观、由定性向定量、由静态向动态的不断深入,化学科学进入了辉煌的现代化学时代。②放射性元素的发现、现代量子化学理论的建立、化学热力学与动力学的开创性研究、创造新分子的合成化学的崛起、高分子化学的创立以及化学工业的快速发展等,都是现代化学发展中取得的重大成就。③现代化学的发展也带动了相关科学的发展。1965年,我国科学家合成了结晶牛胰岛素,在世界上首次实现了蛋白质的人工合成,标志着人类在认识生命、探索生命奥秘的征途上迈出了关键的一步。
(3)现代化学的贡献。①农业方面,合成氨化工技术的掌握,制造出增产粮食所需要的大量氮肥。②医药方面,新药物的成功研制,战胜了许多疾病。③生活方面,功能各异的食品添加剂,琳琅满目的化妆品,使人们的生活更加丰富多彩。④信息方面,以硅及其化合物为原料制出的芯片和光导纤维引领我们进入信息时代。化学科学与化学工业的发展将为人类社会的可持续发展作出更大的贡献。
【微思考1】中国古代的四大发明分别是火药、指南针、造纸、印刷术,其中属于化学史上的贡献的是哪几项?提示 火药和造纸。
二、化学科学的主要特征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、转化及其应用的一门基础学科。2.化学科学的特征从宏观和微观两个角度认识物质、以符号形式表征物质、在不同层面上创造物质。
3.现代化学已经发展成为实验与理论并重的科学(1)各种分析和测试物质结构、跟踪化学反应过程的技术如波谱、色谱、X射线衍射、飞秒化学、原子示踪等,成为现代化学研究的重要手段。(2)理论计算辅以计算机模拟来研究物质的结构、预测物质的反应活性、研究反应的微观过程等,成为现代化学研究的热点。
【微思考2】2015年,我国科学家屠呦呦获得诺贝尔奖。你对科学家的科学态度和社会责任有哪些新的认识?提示 2015年10月,我国科学家屠呦呦因发现青蒿素获得诺贝尔奖。在这个殊荣背后是科学家的坚持和辛勤的付出,为祖国赢得了荣誉。
三、化学科学的探索空间1.化学家已能在微观层面上操纵分子和原子,组装分子材料、分子器件和分子机器等。2.化学科学将在资源和能源的开发、利用方面大显身手,使人们更加科学、合理地开发与利用资源和能源。3.化学将继续推动材料科学的发展,使各种新型材料的制造成为可能,进一步丰富与人类的生存和发展息息相关的物质世界。
4.化学科学将为解决环境问题提供有力保障,减少人类活动对环境的影响,使环境监测和治理手段更加快速、灵敏,实现对环境污染的科学防治。5.化学科学将为生命科学的发展作出更大的贡献,帮助人们从分子层次上了解生命问题的本质、揭示生命运动的规律,使研究人员在分子水平上了解疾病的病理,寻求新方法,研制新药物,为人类提供健康保障。6.化学科学将大大提高信息科学的发展水平,指导人们研制功能各异的信息材料(主要是电子材料,如光电子材料),为传感技术、通信技术和计算机技术等的发展提供重要的物质基础。
判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。1.为了提高农作物的产量,应大量使用化肥和农药。(　　)2.化学科学的特征之一是认识分子和制造分子。(　　)3.探索化学反应过程中物质的质量是否守恒是当前化学科学的首要任务。(　　)4.化学是科学研究的内容,与普通百姓的生活没有多大关系。(　　)5.化学研究只能认识分子,不能认识物质。(　　)6.化学家可以制造出自然界中不存在的物质。(　　)7.化学研究只会造成严重的环境污染,最终人类将毁灭在化学物质中。 (　　)
为什么说化学中的新时代是随着原子论开始的?提示 英国化学家道尔顿于1803年提出原子论,合理地解释了当时的一些化学现象和规律,准确地阐明了化学变化是原子间的化合与分解,从此结束了化学的神秘性,完成了化学作为一门科学的第一次重大突破,使化学从实用技术跨入了科学之门,为近代化学的发展奠定了坚实的基础,因此恩格斯在《自然辩证法》中写道:“化学中的新时代是随着原子论开始的。”
化学科学在不同阶段的发展情况
温馨提示 (1)化学的发展带动了相关科学的进步。(2)化学科学的发展,对人类文明的进步起到了巨大的推动作用,化学科学及其发展为人类的生存与发展作出了重要贡献。
【例1】下列关于著名科学家的国籍、名字与主要贡献对应关系正确的是(　　)①英国——道尔顿——提出氧化学说②英国——波义耳——提出化学元素的概念③英国——拉瓦锡——提出原子论④俄国——门捷列夫——发现元素周期律⑤意大利——阿伏加德罗——提出分子学说　　　　　　　　　　　　　　A.①②④B.②③⑤C.②④⑤D.②③④
答案 C解析 法国科学家拉瓦锡提出氧化学说,①说法错误;英国科学家波义耳提出化学元素的概念,②说法正确;英国科学家道尔顿提出原子论,③说法错误;俄国科学家门捷列夫发现了元素周期律,④说法正确;意大利科学家阿伏加德罗提出分子学说,⑤说法正确。
变式训练1(2020天津一中高一期中)在科学史上中国有许多重大的发明和发现,为世界现代物质文明奠定了基础。以下涉及化学科学且是中国对世界重大贡献的是(　　)①造纸　②发现了元素周期律　③提出原子论④指南针　⑤炼铜、炼铁　⑥提出化学元素的概念　⑦人工合成牛胰岛素　⑧火药A.①②③④B.②④⑦⑧C.①⑤⑦⑧D.③⑤⑥⑦
答案 C解析 我国四大发明中的造纸和制火药涉及化学科学,同时我国也是最早使用青铜器和冶炼铁的国家,1965年我国在世界上首次人工合成了结晶牛胰岛素,这些都是我国对世界的重大贡献。
两位美国科学家因为发现细胞膜水通道以及对离子通道结构和机理研究作出的开创性贡献而获得2003年诺贝尔化学奖。为什么他们获得的是诺贝尔化学奖而不是生理学或医学奖?
提示 化学科学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科。因为两位科学家的研究深入到了分子和离子的水平上,这属于化学研究的范畴,故他们获得的是诺贝尔化学奖。
化学科学的创造性及实用性(1)化学科学的创造性:起初人们从矿物、岩石、生物体中提取物质,后来科学家逐步制造出大量物质。可以说化学是一门具有创造性的科学。(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;芯片和光导纤维的使用,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,使人们的生活丰富多彩。因此,化学又是一门在人类生产和生活中有着重要作用的实用性科学。(3)化学科学的特征:从微观层面上认识物质、以符号形式表征物质、在不同层面上创造物质。
【例2】下列各项不属于化学科学研究范畴的是(　　)A.许多金属和合金具有低温下失去电阻的特性,即具有超导性B.在微观层面操纵分子和原子,组装分子材料C.美国科学家利用分子组装技术研制出世界上最小的“纳米算盘”,该算盘的算珠由球形的C60分子构成D.天然气的主要成分甲烷是由C和H两种元素组成的
答案 A解析 超导性不是化学的研究范畴,故A项符合题意;操纵分子和原子,组装分子材料,属于化学科学的研究范畴,故B项不符合题意;分子组装技术研究的对象是分子,属于化学科学的研究范畴,故C项不符合题意;物质的组成元素是化学科学研究的内容,故D项不符合题意。
变式训练2下列描述中不正确的是(　　)A.化学的特征就是认识分子和制造分子,它是一门具有创造性和实用性的科学B.人们可以利用先进的技术和设备通过化学变化制造出新的原子和新的分子C.制陶瓷、冶金及酿酒过程中,肯定发生了化学变化D.化学家可以在微观层面上组装分子器件和分子机器等
答案 B解析 化学科学的特征是认识分子和制造分子,化学是一门具有创造性和实用性的科学,A项正确;化学变化可以制造分子,但不能制造原子,B项错误;制陶瓷、冶金及酿酒过程均生成了新物质,发生了化学变化,C项正确;科学家可以在微观层面上操纵分子和原子,组装分子材料、分子器件和分子机器等,D项正确。
你听说过“分子齿轮”“分子马达”吗?根据你所掌握的知识,简单归纳化学科学的探索空间。
提示 (1)化学家可以在微观层面上操纵分子和原子,组装分子材料、分子器件和分子机器等。(2)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。(3)化学科学将继续推动材料科学的发展。(4)化学科学将为环境问题的解决提供有力保障。(5)化学科学可以让我们在分子水平上了解疾病的病理,寻求新方法,研制新药物,促进人类的身心健康。(6)化学科学将为传感技术、通信技术和计算机技术等的发展提供重要的物质基础。
1.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射线衍射仪、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(示踪化学)。2.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。
【例3】诺贝尔化学奖获得者艾哈迈德·泽维尔开创了“飞秒(10-15 s)化学”的新领域,使运用激光光谱技术观测化学反应中分子、原子的运动成为可能。你认为该技术不能观察到的是(　　)A.化学变化中反应物分子的分解B.化学反应中原子的运动C.化学变化中生成物分子的形成D.原子核的内部结构
答案 D解析 由“使运用激光光谱技术观测化学反应中分子、原子的运动成为可能”可知,该技术可以观察到原子的运动,但不能观察到原子核的内部结构,故选D项。
变式训练3人类使用材料的增多和变化,标志着人类文明的进步,下列材料与化学制备无关的是(　　)A.青铜器B.有机高分子材料C.石器D.玻璃
答案 C解析 石器是通过打磨等物理过程制备的,与化学制备无关。
学以致用•随堂检测全达标
1.我国科技创新成果斐然,下列成果中获得诺贝尔奖的是(　　)A.徐光宪建立稀土串级萃取理论B.屠呦呦发现抗疟新药青蒿素C.闵恩泽研发重油裂解催化剂D.侯德榜发明了联合制碱法答案 B解析 屠呦呦因发现青蒿素治疗疟疾的新疗法而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖。
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,以氨为原料可以生产硝酸铵B.化学家合成碳纳米管,用作分子导线和超小型电子器件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,并用于工业生产答案 C解析 提出一种新的化学理论不能说明化学的创造性和实用性。合成氨、合成碳纳米管及制炸药都体现了化学的创造性,这些物质广泛应用于生产和生活,体现了化学的实用性。
3.下列由事实得出的结论错误的是(　　)A.维勒用无机物合成了尿素,突破了无机物与有机物的界限B.门捷列夫在前人工作的基础上发现了元素周期律,表明科学研究既要继承又要创新C.C60是英国和美国化学家共同发现的,体现了国际科技合作的重要性D.科恩和波普尔因在理论化学方面的贡献而获得了诺贝尔化学奖,意味着化学已成为以理论研究为主的学科答案 D解析 化学是一门以实验为基础的学科,因此D项错误。