鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 走进化学科学学案

这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 走进化学科学学案，共16页。学案主要包含了化学科学的形成与发展，化学科学的主要特征，化学科学的探索空间等内容，欢迎下载使用。

新知探究课1 走进化学科学
1．了解化学科学的主要特征和发展历程，熟知化学科学发展中的重大发现或成就，增强“科学探究与创新意识”的化学核心素养。
2．了解化学科学的探索空间和现代化学的“中心科学”地位，对化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断，增强“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．化学科学的发展简史

2．我国化学家在化学研究中的重要成果
(1)1965年，我国科学家成功地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。
(2)2015年，我国科学家屠呦呦因发现抗疟新药青蒿素获得诺贝尔生理学或医学奖。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)俄国科学家门捷列夫提出了氧化学说。( )
(2)提出分子学说是英国科学家对世界作出的重大贡献。( )
(3)现代化学科学研究，经历了从宏观向微观、由定性向定量、由静态向动态的不断深入。( )
[答案] (1)× (2)× (3)√
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．化学科学的主要特征
(1)从宏观和微观两个角度认识物质。
(2)以符号形式表征物质。
(3)在不同层面上创造物质。
3．现代化学研究的重要手段
(1)实验化学手段有波谱、色谱、X射线衍射、飞秒化学、原子示踪等。
(2)理论化学以理论计算为主要手段，辅以计算机模拟。
4．青蒿素的发现、研究与应用
阅读教材，了解青蒿素的提取过程，青蒿素具有受热易________，在乙醚中的溶解性________在水中的溶解性等性质。
[答案] 分解 大于
三、化学科学的探索空间
1．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．能源和资源方面：更加科学合理地开发与利用能源和资源。
3．材料科学方面：使各种新型材料的制造成为可能，进一步丰富人类的物质世界。
4．环境方面：为解决环境问题提供有力保障，实现对环境污染的科学防治。
5．生命科学方面：在分子层次上了解生命问题的本质、揭示生命运动的规律，在分子水平上了解疾病的病理，寻求新方法，研制新药物。
6．信息科学方面：研制功能各异的信息材料。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)利用化学反应将水变成石油，可以解决能源危机。( )
(2)化学是科学家研究的内容，与我们的生活没有多大关系。( )
(3)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。( )
[答案] (1)× (2)× (3)×
正确认识化学科学
[问题1] 化学科学是一门研究什么的科学？
[提示] 化学科学是自然科学的一种，在分子、原子水平上研究物质的组成、性质、结构、转化及其应用。
[问题2] 在日常生活中，你还知道哪些与化学有关的产品？
[提示] 黏结剂、发胶、啫喱水、修正液等都是我们经常用到的与化学有关的产品。
正确认识化学科学的特征
(1)化学反应的本质是原子重新组合，生成新物质。
(2)化学反应前后元素的种类不变，原子的种类和数目不变，而分子种类发生变化。
(3)创造新物质是指创造新分子，而不是指创造新原子或新元素。
(4)化学实验是化学研究中最基本的研究方法和手段。
(5)利用化学反应不仅可以制造出自然界中存在的物质，还能制造出自然界中不存在的物质。因此化学是一门具有实用性和创造性的自然科学。
两位科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农因为发现细胞膜水通道以及对离子通道结构和机理研究做出的开创性贡献而获得诺贝尔化学奖。他们之所以获得诺贝尔化学奖而不是生理学或医学奖是因为他们的研究深入到分子、原子的层次。
1．下列描述中不正确的是( )
A．化学科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、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操纵分子和原子，组装分子材料、分子器件和分子机器等
B [化学科学的特征是认识分子和制造分子，是一门具有创造性和实用性的科学，故A正确；通过化学变化可以制造新的分子，但不能制造新的原子，故B错误；制陶、冶金及酿酒过程中均生成了新物质，发生了化学变化，故C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，故D正确。]
2．下列不属于化学科学研究范畴的是( )
A．合成高分子材料
B．煅烧石灰石制得氧化钙
C．研制抵抗病毒的疫苗
D．分析“嫦娥一号”的运动轨迹
D [物质的运动轨迹不属于化学科学研究的范畴。]
3．下列我国科技成果所涉及物质的应用中，发生的不是化学变化的是( )
A．甲醇低温所制氢气用于新能源汽车
B．氘、氚用作“人造太阳”核聚变燃料
C．偏二甲肼用作发射“天宫二号”的火箭燃料
D．开采可燃冰，将其作为能源使用
B [由甲醇制备氢气的过程中有新物质生成，显然属于化学变化，A项不符合题意；原子是化学变化中的最小粒子，核聚变过程中原子发生了变化，所以核
聚变属于核反应，而不是化学反应，B项符合题意；偏二甲肼用作发射火箭的燃料，涉及燃烧，燃烧属于化学变化，C项不符合题意；可燃冰作为能源是由于其主要成分燃烧时放出大量的热，燃烧属于化学变化，D项不符合题意。]
原子是化学变化中的最小粒子，核反应(包括核聚变、核裂变)不是化学反应。
1．下列我国古代科技成果中，与化学工艺联系最不密切的是( )
A．铜的冶炼B．指南针的发明
C．瓷器的烧制D．火药的发明
B [古代指南针由青铜盘与磁勺组成，利用地磁场作用来指明方向，B项符合题意。]
2．科学家为人类社会的进步作出了巨大的贡献。下列研究成果与科学家的对应关系不符合事实的是( )
A．屠呦呦因发现抗疟药青蒿素而获得诺贝尔生理学或医学奖
B．侯德榜发明的侯氏制碱法推动了我国制碱工业的发展
C．道尔顿发现的元素周期律推动了人们对物质世界的认识
D．拉瓦锡提出的氧化学说使近代化学取得了革命性的进展
C [2015年中国女药学家屠呦呦因发现抗疟药青蒿素而获得诺贝尔生理学或医学奖，A项正确；侯德榜发明的侯氏制碱法为我国制碱工业作出了卓越贡献，推动了我国制碱工业的发展，B项正确；1803年，英国科学家道尔顿提出原子论，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发现元素周期律，把化学元素及其化合物纳入一个统一的理论体系，C项错误；1777年，法国科学家拉瓦锡提出氧化学说，使近代化学取得了革命性的进展，D项正确。]
3．青霉素、青蒿素的发现属于( )
A．环境问题B．能源问题
C．健康问题D．材料问题
C [青霉素、青蒿素的发现为人类的健康做出巨大贡献。]
4．化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的基础自然科学。下列变化不属于化学变化的是( )
A．氢气、硫黄在氧气中燃烧
B．碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]呈现美丽的绿色，将其加热变为黑色
C．原子弹的爆炸
D．绿色植物光合作用产生葡萄糖
C [A项中发生了化学反应，生成了新物质H2O、SO2，属于化学变化；B项中发生了分解反应，Cu2(OH)2CO3 △ 2CuO＋H2O＋CO2↑，过程中有新物质生成，属于化学变化；C项中原子弹的爆炸，属于核反应，不属于化学变化的范畴；D项，绿色植物光合作用过程中，将CO2和H2O转化成葡萄糖，属于化学变化。]
5．2017年诺贝尔化学奖授予了研究冷冻电子显微镜的三位科学家。冷冻电镜技术可用于溶液中生物分子结构的高分辨率测定。下列叙述与上述技术无关的是( )
A．有利于在分子水平上了解疾病的病理
B．有利于人类更好地利用能源，处理好能源与环境的关系
C．有利于对物质微观结构的研究
D．有利于对DNA结构的研究
B [在分子水平上了解疾病的病理、对物质微观结构的研究、对DNA结构的研究均属于微观层面。]
新知探究课固基练(1) 走进化学科学
1．人类的化学实践活动是从下列哪项活动开始的( )
A．使用火B．制陶瓷
C．酿酒D．炼丹
A [使用火是人类最早的化学实践活动。]
2．科学史上，中国有许多重要的发明和发现，为现代物质文明奠定了基础。下列各项中属于化学史上中国对世界作出的重大贡献的是( )
①造纸 ②火药 ③炼铜炼铁 ④发现元素周期律 ⑤人工合成结晶牛胰岛素 ⑥提出分子学说 ⑦提出化学元素的概念
A．①②③④B．①②③⑤
C．②③⑤⑦D．④⑤⑥⑦
B [造纸、火药、炼铜炼铁、人工合成结晶牛胰岛素都属于化学史上中国对世界作出的重大贡献。]
3．进入20世纪后，化学科学的发展更为迅速，取得了若干项重大成就。下列各项中，不属于这个时期重大化学成就的是( )
A．放射性元素的发现
B．现代量子化学理论的建立
C．化学工业的快速发展
D．制陶技术的成熟
D [制陶技术的成熟属于古代化学的成就，D项符合题意。]
4．下列我国古代的技术应用中，其工作原理不涉及化学反应的是( )
A．火药使用B．粮食酿酒
C．转轮排字D．铁的冶炼
C [火药使用过程中涉及化学反应；粮食酿酒过程中涉及化学反应；转轮排字过程中不涉及化学反应；铁的冶炼是由铁的化合物制备铁单质的过程，涉及化学反应。]
5．古诗词是古人为我们留下的宝贵财富。下列只涉及物理变化的是( )
A．野火烧不尽，春风吹又生
B．只要功夫深，铁杵磨成针
C．爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏
D．熬胆矾铁釜，久之亦化为铜
B [化学变化野火烧不尽爆竹声中Fe+CuSO4===FeSO4+Cu， 均涉及燃烧
物理变化：铁杵磨成针。]
6．中华民族有着灿烂的文化积淀，在下列古代发明和工艺中不涉及化学变化的是( )
A．孔明灯B．用树皮、棉、麻造纸
C．烧制彩陶D．淘黄金
D [金的化学性质稳定，在自然界中以游离态形式存在，打捞起河里或湖里的泥沙后，用淘盘将淤泥洗去，可以得到金，没有发生化学变化，D项符合题意。]
7．下列说法正确的是( )
A．化学不需要实验
B．化学不做实验，就什么都不知道
C．化学不再是纯实验科学
D．未来化学的方向是经验化
C [现代化学已经成为实验与理论并重的科学，化学既离不开实验，又需要理论的指导，A、B项错误，C项正确。无论何时，化学都离不开实验，D项错误。]
8．“天更蓝、山更绿、水更清、环境更优美”是我们的共同愿望。下列说法不正确的是( )
A．PM2.5是指粒径不大于2.5 μm的可吸入悬浮颗粒物
B．大量开采地下水，以满足人们对水的需求
C．开展植树造林、增加植被面积，可吸收大量CO2
D．生活污水直接排放，会引起水体富营养化
B [地下水资源是有限的，并且大量开采会破坏地质结构，引起灾难，B项错误。]
9．当前，从全球范围来看，人类所面临的挑战有健康问题、能源问题、粮食问题、环境问题等。化学家们希望从化学角度，通过化学方法解决这些问题，为人类的发展与进步作出更大的贡献。化学家们所研究的课题很多，其中包括：
①消除汽车尾气中的有害物质
②开发新型制冷剂取代氟利昂
③在无污染的条件下进行化学反应
④研制开发超导材料
⑤合成人造皮肤和血管
⑥开发新型、高效药品
⑦寻找高效催化剂在低能耗下分解水得到氢气和氧气
⑧合成高效化肥
⑨研制植物营养液进行无土栽培
(1)属于健康问题的有________(填序号，下同)。
(2)属于能源问题的有________。
(3)属于粮食问题的有________。
(4)属于环境问题的有________。
[解析] 研制开发超导材料可以减少能耗，属于能源问题。
[答案] (1)⑤⑥ (2)④⑦ (3)⑧⑨ (4)①②③
10．随着科学的发展，学科间的交叉和融合越来越多，界限越来越不明显，但目前的科学研究，学科间的分工依然存在，各自的研究领域仍有不同。下列叙述不属于化学研究范畴的是( )
A．疫苗的研制
B．雾霾出现的原因探究
C．原子弹爆炸实验
D．冶炼特种钢
C [疫苗的研制是物质的制备，属于化学研究范畴，A项不符合题意；雾霾出现的原因探究是物质组成和性质的研究，属于化学研究范畴，B项不符合题意；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，原子弹的爆炸涉及原子核的变化，原子种类发生了变化，属于核物理研究范畴，C项符合题意；冶炼特种钢是物质的制备，属于化学研究范畴，D项不符合题意。]
11．我国科学家屠呦呦因发现抗疟新药青蒿素(C15H22O5)而获得诺贝尔生理学或医学奖。下列说法正确的是( )
A．该项发现属于医药方面的应用
B．青蒿素由三种元素组成
C．青蒿素由C原子和H2O分子构成
D．青蒿素中C、H、O的质量比为15∶22∶5
AB [C项，青蒿素的分子式为C15H22O5，不含水分子；D项，青蒿素中C、H、O的质量比为(15×12)∶(22×1)∶(5×16)＝90∶11∶40。]
12．宣传科学知识，介绍和推广高新技术，揭露伪科学，是科学工作者的义务。下列说法属于伪科学的是( )
A．饮用工业酒精会使人双目失明
B．舞台上的“云雾”是用干冰制造出来的
C．新粉刷过石灰浆的墙壁“出汗”是因为Ca(OH)2与CO2反应有H2O生成
D．环保汽车不消耗任何能源
D [环保汽车也会消耗能源，如电能，D项符合题意。]
13．(素养题)下列关于古籍中的记载说法不正确的是( )
A．《天工开物》中“凡石灰，经火焚炼为用”涉及的反应类型是分解反应
B．《吕氏春秋别类》中“金(即铜)柔锡柔，合两柔则钢”体现了合金硬度方面的特性
C．诗句“千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲”描述的变化属于物理变化
D．《肘后备急方》中“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之”该过程属于化学变化
CD [A项，指碳酸钙受热分解生成氧化钙和二氧化碳，是由一种物质生成多种物质的反应，反应类型是分解反应，正确；B项，指金属铜和锡自身都较柔软，铜和锡形成合金，合金的硬度比其成分金属高，体现了合金硬度方面的特性，正确；C项，指的是碳酸钙受热分解为氧化钙和二氧化碳，描述的变化属于化学变化，错误；D项，是利用了萃取的原理，该提取过程没有新物质生成，属于物理变化，错误。]
14．绿色化学要求从源头消除污染，是一门能彻底阻止污染产生的科学。它包括“绿色生产”和“绿色销毁”等内容。
(1)在化学工业生产中，绿色化学是指________(填字母，下同)。
A．对废水、废气、废渣进行严格处理
B．在化学工业生产中不排放任何有害物质
C．在化工厂周围种草、种花、种树，使化工厂成为花园式工厂
D．以绿色植物为原料，用生物催化剂实现化工生产
(2)下列对音像市场废旧光盘的做法中，属于“绿色销毁”的是________。
A．泼上汽油焚烧
B．倒入江河中
C．深埋于土壤中
D．碾压粉碎后再回收利用
[解析] (1)绿色化学要求从源头消除污染，则在化学生产中不排放任何有害物质，只有选项B符合。(2)A项，泼上汽油焚烧，浪费能源，并造成大气污染；B项，倒入江河中，会造成水体污染；C项，深埋于土壤中，会造成土壤污染。
[答案] (1)B (2)D
15．家庭厨房实际上就是一个化学世界，柴、米、油、盐、酱、醋、糖等都属于化学物质。请回答。
(1)加碘食盐所含的碘酸钾(KIO3)中，碘元素的化合价是________。
(2)白糖与红糖的主要成分都是蔗糖。利用活性炭的________________，可将红糖脱色变成白糖，此变化为________变化。
(3)食醋不慎滴在大理石台面上，会使其表面变得粗糙而失去光泽。这是因为食醋中的________与大理石发生了化学反应。
(4)东部城市部分家庭厨房中的“柴”已被“西气东输”工程送来的“天然气”所替代，请写出天然气主要成分的化学式：________，其燃烧的化学方程式为____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)根据化合物中元素化合价的代数和为0，钾和氧的化合价分别是＋1和－2，故碘的化合价为＋5价。(2)活性炭具有强吸附性，能吸收色素使红糖脱色。(3)食醋的主要成分是CH3COOH。(4)天然气的主要成分是甲烷。
[答案] (1)＋5价 (2)吸附性 物理 (3)CH3COOH(或醋酸) (4)CH4 CH4＋2O2 点燃 CO2＋2H2O1．化学科学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化和应用的自然科学。
2．化学科学是一门具有创造性的科学。
3．化学变化与物理变化的本质区别是变化后是否有新物质生成。
4．化学变化中原子的种类和数目不变。
化学科研工作者其主要工作是：在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及相互关系；研究物质转化的规律和控制手段；在此基础上，研究如何实现物质的人工转化，以及如何对生活、生产和生命中的化学过程实现按需调控；等等。
对科研工作具有浓厚的兴趣，具备扎实的化学专业知识和技能，掌握系统的科学研究方法，善于思考，敢于质疑，具有创新精神等是成为化学科研工作者的必要条件。