第1节 走进化学科学第一章认识化学科学,,知识铺垫新知预习自主测试1.构成物质的基本微粒是分子、原子和离子。化学上常用化学式表示物质的组成。2.化学变化是有新物质生成的变化,又称化学反应。其特征是有新物质生成。3.物质的化学性质:物质在发生化学变化时表现出来的性质叫做物质的化学性质。一般包括金属性与非金属性、氧化性与还原性、酸性与碱性、可燃性、稳定性。,知识铺垫新知预习自主测试一、化学科学的形成和发展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。,知识铺垫新知预习自主测试2.化学科学的发展(1)近代化学的里程碑,知识铺垫新知预习自主测试(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,都是现代化学的重大成就。③现代化学的发展也带动了相关科学的进步。1965年,我国科学家合成了牛胰岛素,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。④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。,知识铺垫新知预习自主测试(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。,知识铺垫新知预习自主测试二、化学科学的主要特征1.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,其特征是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。2.利用化学方法,人们从矿物和动植物体中提取了很多有用的物质,通过对有关物质结构和性质的认识和研究,根据需要创造出自然界原本不存在的、具有特殊性质或功能的新物质。所以,化学科学是一门具有创造性的科学。3.现代化学已经成为实验与理论并重的科学。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。同时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一个热点。,知识铺垫新知预习自主测试【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生理学或医学奖。在这个殊荣背后是科学家执着的坚持和辛勤的付出,为祖国赢得了荣誉。对中学生来说,我们应该认真学习屠呦呦做事的执着态度和“撸起袖子加油干”的实干精神。,知识铺垫新知预习自主测试三、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。,知识铺垫新知预习自主测试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。,知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)化学研究的主要目的就是认识分子。()(2)化学家可以制造出自然界中不存在的物质。()(3)化学研究会造成严重的环境污染,最终人类将毁灭在化学物质中。()(4)化学科学与其他科学的联系不密切。()答案:(1)×(2)√(3)×(4)×,知识铺垫新知预习自主测试2.法国化学家拉瓦锡对近代化学的最大贡献是()A.最早使用天平研究化学B.最早提出空气是由O2和N2组成的结论C.提出氧化学说D.用加热HgO的方法制取O2答案:C解析:法国化学家拉瓦锡对近代化学的最大贡献是提出了氧化学说,使近代化学取得了革命性的进展。,知识铺垫新知预习自主测试3.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答案:D解析:化学反应中的原子守恒关系,即质量守恒定律,是早已被证明的理论,因此它不属于当今化学研究的方向,D项符合题目要求。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,为化学科学与技术的快速发展提供必要的理论支持,均符合当今化学的研究方向。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测化学科学的形成与发展问题探究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年提出原子学说,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。”,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测知识归纳化学科学在不同阶段的发展情况,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测温馨提示(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。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测典例剖析例1在科学史上中国有许多重大的发明和发现,以下属于化学史上中国的发明或发现的是()①火药②指南针③造纸④印刷技术⑤炼铜、炼铁、炼钢⑥合成有机高分子材料⑦人工合成蛋白质⑧提出原子—分子学说A.②③⑥⑧B.①③⑤⑦C.④⑤⑦⑧D.①③④⑧答案:B解析:火药、指南针、造纸术、印刷术是中国古代的四大发明,但指南针、印刷术的发明不是化学史上的成就。中国是最早进行炼铜和掌握炼铁技术的国家。1965年,我国科学家第一次人工合成具有生物活性的蛋白质——牛胰岛素。合成有机高分子材料和提出原子—分子学说都不是中国的发明或发现。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测对点训练1下列物质中,不是我国在世界上最早制取的是()A.酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成B.青霉素、链霉素的发明与生产C.黑火药的制造与应用D.牛胰岛素的人工合成答案:B解析:我国科学家在1965年合成了牛胰岛素,成为世界上首个成功合成具有生理活性蛋白质的国家。1981年我国又在全球首次合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸;我国也是最早发明火药的国家。最早制取青霉素、链霉素的并不是中国。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测化学科学的主要特征问题探究1.原子核的裂变与聚变属于化学研究的范畴吗?提示:不属于。化学是在原子或分子水平上研究物质的一门科学。原子核的裂变与聚变是原子核发生了改变的反应,属于核反应,不属于化学反应,也不是化学研究的范畴。2.“化学的特征是认识原子、分子,制造原子、分子”,这样的描述对吗?为什么?提示:不对。通过化学可以认识原子和分子,并能通过化学反应制造分子,但不能制造原子。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测知识归纳化学科学及其特征(1)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。(2)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。(3)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。(4)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。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测温馨提示在理解化学科学的概念时应注意以下几点(1)化学研究的对象是原子和分子等微观粒子。(2)化学研究的内容是物质的组成、结构、性质、转化及其应用等。(3)化学是一门自然科学。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测典例剖析例2(双选)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,将其加热后变为黑色C.原子弹的爆炸D.将2~3滴红墨水滴入水中,加入活性炭后红色消失答案:CD,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测解析:A项中的变化发生了化学反应,生成了新物质H2O、SO2,属于化学变化。B项中的变化发生了分解反应,Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑,该过程中有新物质生成,属于化学变化。C项中的变化属于核反应,不属于化学变化的范畴。D项所述是利用了活性炭的吸附作用,属于物理变化。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测对点训练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操纵分子和原子,组装分子材料、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。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测化学科学的探索空间问题探究你听说过“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。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测提示:(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)化学学科将为传感技术、通信技术和计算机技术等的发展提供重要的物质基础。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测知识归纳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其混合物中分离出来,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(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。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测典例剖析例3诺贝尔化学奖获得者艾哈迈德·泽维尔,开创了“飞秒(10-15s)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”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。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测对点训练3化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是()A.为提高农作物的产量和质量,应大量使用化肥和农药B.绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理C.实现化石燃料清洁利用,就无需开发新能源D.垃圾是放错地方的资源,应分类回收利用答案:D解析:化肥和农药的使用可以提高农作物的产量和质量,但大量使用时会污染土壤。绿色化学的核心是实现零排放。化石燃料在自然界是有限的,在利用化石燃料的同时,还应开发其他清洁新能源。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测1.“化学,让生活更美好”,下列叙述不能直接体现这一主旨的是()A.风力发电,让能源更清洁B.光导纤维,让通信更快捷C.合成药物,让人类更健康D.环保涂料,让环境更宜居答案:A解析:风力发电属于物理变化,与化学无关,因此不能直接体现这一主旨。光导纤维传输光的能力强、抗干扰能力强,合成药物更有效治疗疾病,使我们的身体更健康,环保涂料让我们的环境更宜居,这些目的都是为了提升我们的生活质量,体现了化学让生活更美好的理念,故B、C、D都正确。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测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。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测3.化学成为一门科学并较快发展,始于()A.舍勒发现氧气B.质量守恒定律的发现C.原子—分子学说的提出D.中国湿法冶金技术的推广答案:C解析:一门科学的快速发展,首先源于形成了相关的理论,所以C项正确。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测4.进入20世纪以后,化学科学经历了迅速发展的时期,取得了若干项现代化学的重大成就。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.化学工业的迅速发展D.制陶技术的成熟答案:D解析:化学科学在20世纪进入现代化学科学的发展阶段,研究手段向精细、综合方向发展,逐渐形成了现代物质结构理论,并带动了化学工业的迅速发展。而制陶技术的成熟属于古代实用技术。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测5.化学在人类社会发展中起着重要作用,展望未来,化学科学具有十分广阔的探索空间。下列四个选项中,不正确的是()A.塑料降解技术与化学科学无关B.新能源——可燃冰(CH4·8H2O)的利用与化学关系密切C.化学科学将在防治酸雨方面大有作为D.随着化学科学的发展,合成橡胶的品种将越来越多答案:A解析:塑料属于有机化合物,它的降解过程实际上是化学变化过程,研究塑料降解技术与化学密切相关。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测6.(1)绿色化学是21世纪化学发展的主导方向。绿色化学要求从源头上消除污染,是一门能彻底阻止污染物产生的科学。它包括“绿色生产”和“绿色销毁”等内容。据报道,某地在整顿音像市场的活动中,查获了一批盗版光盘,并进行了“绿色销毁”。以下做法中,属于“绿色销毁”的是(填入正确选项前的字母)。A.泼上汽油焚烧B.倾倒入江河中C.深埋于土壤中D.碾压粉碎后再回收利用(2)化学是一门具有创造性的科学,它的特征是。同时,它也是一门具有实用性的科学,在人类生产和生活中有着重要的作用。(3)市场上出现的“葡萄糖酸钙”“加碘食盐”“含氟牙膏”等商品中的钙、碘、氟应理解为。A.原子B.分子C.离子D.元素(4)某种麦片中含有微量极细小的还原铁粉,食用这种麦片后,铁在人体胃液(含有HCl)中变成亚铁盐,其反应的化学方程式为。,探究1探究2探究3素养脉络随堂检测答案:(1)D(2)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(3)D解析:(1)泼上汽油焚烧,浪费能源,并产生污染性气体;倾倒入江河中,会造成水污染;深埋于土壤中,会造成土壤污染和地下水污染;碾压粉碎后再回收利用可节约资源,实现循环利用,同时减少污染。(2)化学是一门具有创造性、实用性的科学。它的特征是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。(3)“葡萄糖酸钙”“加碘食盐”“含氟牙膏”等商品中的钙、碘、氟应理解为元素。(4)人体胃液中含有HCl,铁与HCl反应生成亚铁盐。
