“苏丹红”.doc

2.1物质的性质教案2.1物质的性质教案教学目标：一、知识技能：1知道物理性质是宏观性质；能举实例说明物质的物理性质差异很大；知道影响物理性质的结构因素：既与原子或分子的结构（化学键）有关，又与分子间作用力有关（不要求解释）。2知道化学性质是在化学反应中物质表现的各种反应活性；能举例说明物质化学性质的差异性（不要求解释）；知道化学性质与分子的结构有关（不要求解释）；知道认识化学反应规律是化学研究的核心任务之一。二、德育目标1.物质的性质丰富多样，千差万别，人们研究物质是为了充分而合理地利用物质；2.任何物质对于人类来说都有两面性。了解物质的两面性，是人们趋利避害、合理使用物质的基础。核心内容（重点和难点）1.关于物理性质，要使学生知道：(1)大量原子或分子聚集成某个状态时，物质才表现宏观的物理性质。(2)以实例说明物质的物理性质差异很大。(3)物理性质不仅与化学键有关，还与分子间作用力有关，这是个难点。2.关于化学性质，要使学生知道：(1)化学性质是在化学反应中物质表现的各种反应活性。(2)以实例说明不同的物质具有不同的化学性质，同一种物质在不同的条件下也能表现不同的化学性质。(3)从整体上认识化学反应的规律是个难点。3.以实例说明任何物质对于人类来说都有两面性，关键在于物质的量与使用的场合。教学媒体 投影 PowerPoint软件 教学方法 讲授 讨论 教学过程【引言】 我们知道万千世界，不同的物质具有各不相同的物理性质和化学性质。同学们在初三第一堂化学课就学习什么是物理性质？什么是化学性质？知道性质与变化相关联，物质不需要发生化学变化就表现出来的性质称为物理性质，在化学变化中表现出来的性质称为化学性质。以后在高一高二时又学习了很多具体物质的物理性质和化学性质。今天我们要学习的科学第二章的第一节的核心概念也是物质的性质，但我们不再具体地学习某些物质的物理性质和化学性质，而是以实例为载体,运用科学的思维方式提升对于物理性质和化学性质的认识。【讲解核心概念】先来讲讲物理性质。其实单个原子或分子没有密度、颜色、熔点、沸点、硬度、导电性、导热性等性质。只有大量原子或分子聚集成某个状态时，物质才表现宏观的物理性质，所以物理性质是一种宏观的性质。当然，微观粒子有没有其它特征表述的物理性质，或将来有没有，这将都是个未知数。而在这儿，我们讨论的还是物质的宏观性质。不同的物质具有不同的物理性质，而且有些差异很大。这些差异与不仅与它的组成有关，还与化学键、分子间作用力等有关联。【学生讨论】你能从多种角度来举例说明物质的物理性质差异性？【热点介绍】我们大家还记得“苏丹红”事件吧。苏丹红是一种什么样的物质？它倒底有什么危害？(可以先让学生根据他了解的内容来介绍,然后老师着重补充说明.)【资料显示】苏丹一号（Sudan I，分子式：C16H12N2O）也称为苏丹红（一号），是一种工业用油溶性偶氮染料，也被工业应用中称为溶剂黄-14或油溶黄R。它是一种暗红色或深黄色片状晶体。苏丹一号的 “苏丹红”并非食品添加剂，而是一种化学染色剂。它的化学成份中含有一种叫化学名为1-苯基偶氮-2-萘酚的有机化合物，该物质具有偶氮结构，由于这种化学结构决定了它色泽鲜艳，易溶于石油、机油和其他的一些工业溶剂的物理性质，并利用它的性质起到增色或增光作用。另外,它应还具有偶氮苯类化合物的其它物理性质。在此，我们不作详细介绍。“苏丹红一号”事件的起因是：2004年6月14日，英国食品标准管理局就此前在超市一批新食品中发现含有的”苏丹红一号”色素，向消费者和贸易机构发出了警示，禁用产品目录中的苏丹红一号。2005年2月23日中国国家质量监督检验检疫总局发布了关于加强对含有苏丹红（一号）食品检验监管的紧急通知，要求清查在国内销售的食品，特别是进口食品，防止含有苏丹一号的食品在市场中销售使用。2005年3月2日国内首次查出某地的辣椒红一号的食品添加剂含苏丹红一号后，苏丹红的源头成为有关部门的调查重点。【热点介绍】“苏丹红”刚走又来“孔雀石绿”：2005年7月7日，我国有关部门在水产交易市场查到一种水产防腐的添加剂，这种添加剂因其颜色翠绿被称为“孔雀石绿”。所以，有人戏说，刚刚送走“苏丹红”这个瘟神，不想又“迎”来了“孔雀石绿”，我们的生活真可谓是丰富“多彩”，大量的化学的添加剂正一步一步侵入食品领域，食品污染威胁着人们的身体健康和生命安全。于是，我们不得不发出明天还能吃些什么的呼声？那么，什么是“孔雀石绿”？它具有哪些物理性质？ 【资料显示】孔雀石绿 （Malachite green）别名碱性绿盐基块绿孔雀绿，生物染色剂、染料，商品名有草酸盐和氯化锌两种规格，以前渔业上用的常为前者。孔雀石绿为翠绿色有光泽的结晶，属三苯甲烷类染料。化学名称为四甲基代二氨基三苯甲烷；极易溶于水，水溶液呈兰绿色。其在水生生物体中的主要代谢产物为无色孔雀石绿，无色孔雀石绿由于其不溶于水，残留毒性比孔雀石绿更强。孔雀石绿过去常被用于制陶业、纺织业、皮革业、食品颜色剂和细胞化学染色剂，1933年起其作为驱虫剂、杀虫剂、防腐剂在水产中使用，后曾被广泛用于预防与治疗各类水产动物的水霉病、鳃霉病和小瓜虫病。【讨论探究】介绍完了热点问题以后，我们来继续往下学习。我们已学习了有关元素周期表和元素周期律，对有些物质的性质学习形成了一定的方法或规律。请同学们看318元素单质的熔点变化趋势的图，并思考这是为什么？有什么变化规律？同时再来看第六周期从Cs到Hg熔点的变化图，并思考这两张图有什么关联性？你看了还有什么问题？（肯定学生大胆提问，但有些是教学参考资料之外的内容，教师可以鼓励学生和自己一起利用课外进行深入探究。）【教师补充】这些充分说明了物理性质差异性的存在。钨是熔点最高的金属，而汞则是熔点最低的金属，钨和汞竟处于同一个周期；Au和Hg的原子序数仅差1，但单质金和汞的性质却有显著的差异。即使在周期表的同一位置上的镧系元素它们的单质的物理性质也不相同。但对于同周期元素单质的熔点变化曲线来看，却能找到一些相似的规律。这真是奧妙无穷呀！ 【继续引入】下面我们来学习物质的化学性质。【讲解核心概念】化学性质是在化学反应中物质表现的各种反应活性，不同的物质具有不同的化学性质，进行不同的化学反应，这也充分说明了分子不同，化学性质不同，化学性质与结构有关。但是，有时同一种物质在不同的条件下表现不同的化学性质，进行不同的化学反应。所以，我们对化学性质认识的提高首先要从整体上认识化学反应的规律。【学生讨论】你能实例说明化学性质的多样性以及化学反应对于反应条件的敏感性吗？让学生积极发言，充分展开讨论。若学生提到乙醇与浓硫酸在不同温度条件下的反应，请点击举例说明二。不然，教师可灵活使用。【热点说明】我们继续苏丹红的话题。它倒底有多少危害？危害有多大？【资料显示】2002年，研究人员发现它们能造成人类肝脏细胞的DNA突变。“苏丹红一号”进入生物体内后，不会很快导致患病。接触到能够导致癌症的物质也并不意味着癌症一定会发生。英国癌症研究所的一位人员说，与诸如抽烟这样的常见致癌因素相比，“苏丹红一号”引发的癌症风险是很小的。她说：“人们即使已经吃过列在清单上的食物，也大可不必因此而恐慌。”但按照欧共体的规定要求，进入任何欧共体国家的所有干的、碎的或研磨的辣椒，不能含有“苏丹红一号”。不能出示证明的相关货物将被扣留，以供采样和分析。口岸和地方政府也要随机提取样品进行检验。一旦发现食品中含有“苏丹红一号”，必须全部销毁。苏丹红具有致突变性和致癌性，苏丹红(1号)在人类肝细胞研究中显现可能致癌的特性。但目前只是在老鼠实验中发现有致癌性，对人体的致癌性还没有明确。苏丹红是一种化工染色剂，在食品中添加的数量微乎其微，就剂量而言，未必足以致癌，市民不必过于恐慌。少量食用不可能致癌，即使食用半年，每次少量食用，引起癌症也没有明确的科学依据。市民不用因为吃了一点就担心致癌。但为了确保食品的安全，各个国家都明令禁止使用于食品中。【继续深入】苏丹红的结构是什么？请看投影。从图中我们可知它具有苯基、偶氮、萘酚的结构。由于这种化学结构，再结合我们所学的知识来推测它可能具有哪些化学性质呢？它的毒性中如何产生的呢？我们可以来学习这个化学反应：当苏丹红一号在生物体内进行降解时，根据偶氮化合物的性质,苏丹红I在体内可以被还原代谢为初级产物苯胺（aniline）和1-氨基-2-萘酚（1-amino-2-naphthol）。苯胺是已学过的物质，它具有毒性。当然很多的化学反应需进一步学习有机化学我们才能得知。【资料显示】从上世纪90年代开始，国内外学者陆续发现，孔雀石绿及其代谢产物无色孔雀石绿具有高毒素、高残留、高致癌和高致畸、致突变等副作用。孔雀石绿能引起鱼类的鳃和皮肤上皮细胞轻度炎症；使肾管腔有轻度扩张，肾小管壁细胞的胞核也扩大；更重要的是影响鱼肠中的酶，使酶的分泌量减少，从而影响鱼的摄食及生长。鉴于孔雀石绿的危害性，许多国家都将孔雀石绿列为水产养殖禁用药物。我国也于2002年5月将孔雀石绿列入食品动物禁用的兽药及其化合物清单中，禁止用于所有食品动物。【讨论探究】如何从整体上认识化学反应的规律？从以下几个方面从手。知道研究一个化学反应需要回答：在给定条件下，反应能否发生?如能发生，将进行到什么程度？反应进行的速率和机理如何?知道自然界中有很多在没有外力作用或人为干预的情况下便能自动进行的过程。这种过程具有不可逆性，可用来作功，并且具有一定的限度。知道反应自动进行的可能性大不等于反应速率大。提高反应速率是实现化学反应的关键因素之一。催化剂能够改变化学反应的速率。催化剂具有选择性。理解化学反应是化学科学研究的中心问题之一。利用化学反应能够认识物质、利用物质、分离物质和合成物质。科学家不但能够利用化学反应大量制备各种自然界已有的物质，而且能够根据人类的需要创造出自然界本不存在的物质。【知识拓展】在化学反应中有个催化剂概念对同学来说印象深刻。催化剂只能催化加速或抑制在给定条件下能自发进行的反应，不能催化加速或抑制在给定条件下不能自发进行的反应。那也就是说催化剂分正催化剂和负催化剂（阻催化剂）。例如：酶是一类能加速生化反应的催化剂。酶催化的特点是：高效性。普通的催化剂对化学反应加速一般是104105倍，而酶催化剂对反应加速1091010倍是常有的事情。加速1010倍意味着什么呢？如用5秒钟能说完的一句话，没有酶的作用，则需1500年才能说完。正是酶的这种巨大的效应才能使生命过程得以实现。专一性。普通催化剂往往对一类反应有催化作用，而酶只选择一种反应物（常称为底物），催化一个反应并获得特定的产物。有个形象的比喻：酶犹如一个口袋，袋口张开，以便底物进去，进入口袋后，口袋会围绕着底物调正形状，并且收口，使两者的几何构型完全合适，便于相互作用。待催化反应后，酶口袋打开，让产物离去，并接受另一底物进入。反应条件温和。酶催化反应不像一般催化剂需要高温、高压、强酸、强碱等苛刻条件，酶催化在常温、常压下就可进行。例如H2O2分解为H2O和O2所需活化能是75.3kJmol1，用胶态铂作催化剂，活化能降为49kJmol1，当用过氧化氢酶催化时，活化能仅需8kJmol1，分解效率可提高109倍！多样性。目前已发现酶有2500多种，且有2万多种具有催化活性的微生物，几乎可以催化所有的化学反应。【探究引言】下面我们从分子动力学角度来研究化学反应。听说过“飞秒化学”吧？1999年化学诺贝尔化学奖获奖内容吗？埃及出生的物理化学家艾哈迈德泽维尔（Ahmed H.Zewail）因他率先应用超短波激光观测到了原子化学键连接和裂解的“舞蹈“动作的慢镜头,表彰他对“飞秒化学”进行的15年的开创性工作,获得了1999年的诺贝尔化学奖。多年来，他一直工作于美国帕塞迪那的加州理工学院。他在那里领导一个很大的激光飞秒化学实验室，称为飞秒乐园。他还担任分子科学实验室(LMS)的主任，所以大家称呼他为“飞秒乐园的国王”。【继续引入】 哈迈德泽维尔的“飞秒化学”成功背后展示了科学研究的规律。1889年前，瑞典化学家斯温特阿累尼乌斯（1903年诺贝尔奖获得者）对于化学反应速率如何随温度而变化很感兴趣。通过研究在1889年，阿累尼乌斯预言了化学反应中过渡态的存在。他得到的结论是，从反应物到产物的转变中必定存在一个中间态。这就是现在熟知的过渡态。这个态可以想象成能量面上的最高点，即反应分子在形成产物之前必须越过的山顶。阿累尼乌斯在反应速率能量势垒的高度（Ea）以及温度(T)之间建立了联系。当然，这其中科技的发展，为他建立飞秒化学实验室奠定了坚实的基础。请看投影。这张图片表达的是一个环丁烷在一定条件下开环生成两个乙烯分子的分子运动。它充分体现了化学反应其实是在高低起伏的能量表面运动并进行的。和自然界中的所有物质一样，分子总是设法达到可能的最低能量状态，因而可以用能量面来描述化学反应。象滑水板上的儿童一样，在能量面上分子试图达到最低点。你需要中够的速度（高的能量）以越过浪峰。泽维尔利用飞秒激光脉冲激发环戊酮研究了这一反应。他能够证明这个反应要经过一个寿命为几百飞秒的过渡中间态才能完成。关于这是两个键同时打开的一步反应，还是两个键先后打开的两步过程，这一持续了很久的争论至此得到了平息。如果我们要理解、预测或者改变化学反应的过程，就要知道这些过渡态的性质。在近100年间，化学反应过渡态一直是一个猜想，几乎没有化学浓相信真能观察到。但是泽维尔成功地做到了这一点。【教师设】那么世界上最快的照相机是如何来记录化学反应的过程呢？换句话说这个实验如何进行并加以测定呢？请看世界上最快的照相机记录由激光诱导的化学反应中所发生的事情: 一个飞秒激光脉冲（启动脉冲）首先引发化学反应，在一个短时间以后，第二个脉冲（观察脉冲）对反应分子拍照。然后逐步延迟启动脉冲后观察脉冲的时间可以获得化学反应过程的影片。早先预测的极为短暂的过渡态可以被确认和表征。但要说明的是这个实验并不直接给出分子的图像，而是通过测量某些特征性质，如光学性质（光谱测量）或记录分子质量（质谱测量）（备注这个仪器在第二节中会介绍），来观察反应分子。【共同归纳】通过上述讲解，你对“飞秒化学”感兴趣吗？你了解了多少？你还想知道哪些？请上网查询。【参考资料】飞秒化学走向未来（飞秒化学的一些研究应用） 生物学：飞秒化学方法正在用于研究把光能转化成化学能的光合作用过程。所获得的知识可被用于发展新的方法和材料，并应用于人工模拟光合作用的研究。材料科学：未来的电子学将基于光驱动的过程，以满足人们对速度更快、动能更强大的元器件的要求。飞秒化学正在为明天的电子学研究新的材料。化学：能够控制化学反应是化学家的梦想！来自飞秒化学实验的知识为实现这一梦想提供了可能性，并有可能产生具有新性质的化学制品。医学：飞秒化学可以应用于研究医学中的光化学反应，如光动力学癌症方法。【情感培养】回到开头，万千世界，不同的物质具有各不相同的物理性质和化学性质。我们重视物质性质的研究是为了充分而合理地利用物质。那么如何做到充分而合理地选用物质呢？通过介绍氧气性质和对一氧化氮性质的阅读，让学生理解任何物质对于人类来说都有两面性，不能认为人工合成的一定是有毒的，天然存在的一定是安全的。有毒还是无毒，有害还是无害，关键在于物质的量与使用的场合。了解物质的两面性，是人们趋利避害、合理使用物质的基础。氧气自1774年被发现以来，氧气的好处多多，我在这里就不多做介绍。本世纪初，氧气开始广泛应用于缺氧病症的治疗，但机体长时间暴露于高氧下也会产生毒性反应，氧气的毒性危害肺、眼、中枢神经系统，俗称氧中毒，早产儿视网膜病变，是氧中毒的一种。在这里着给大家介绍一则全国闻名的氧气中毒事件“一千零四十个小