高中化学《走进化学科学》学案8 鲁科版必修1

1 第第 1 1 课课 走进化学科学走进化学科学 课程目标 1 了解化学研究的对象和内容 2 了解化学发展的基本历程以及 20 世纪化学发展的基本特征 21 世纪的发展趋势 认识现代化学 作为中心学科在科学技术中的地位 3 理解并掌握物质的物理性质 化学性质的概念 能辨别常见的物理变化与化学变化 4 掌握常见的化学用语 要点精析 一 化学的研究对象和内容 特征 1 研究的对象和内容 在原子 分子水平上研究物质的组成 结构 性质 变化 制备和应用等 2 特征 1 以实验为基础认识分子 制造分子 2 具有创造性 实用性 为人类的生产 生活提供功能各异的大量的物质基础 它帮助我们发现 认识 提取 制造自然界已有的物质 根据我们的需要 设计 创造自然界不存在 的物质 通过化学家们的努力 现在发现和创造的化合物已经超过 3500 万种 已深入到人类生活的各个方面 没有化学 就没有现代人类生活 为充分有效地利用能源 资源 保护环境 为解决人类饥饿 贫穷 疾病 为改善和丰富人类生活的 各个方面作出了重要贡献 二 化学发展的基本历程以及 20 世纪化学发展的基本特征 21 世纪的发展趋势 1 基本历程 人类社会开始化学实践 从使用火开始 可以划分为三个阶段 1661 年英国化学家 物理学家波义耳提出元素的概念 标志着近代化学的诞生 2 20世纪的基本特征 1 化学研究手段 从简单的试管 烧杯实验发展到利用试管 烧杯和许多复杂精密仪器进行实验 由单纯的化学手段发 展到化学的 物理的 计算机科学的等多种综合性手段 2 化学研究层面 在深度和广度上不断向前发展 深度上由宏观深入到微观 由表象深入到本质 有定性到定量 由静 态到动态 由平衡到非平衡不断深入 建立了许多化学专门科学 广度上由化学向其他科学渗透 建立 了种类繁多的交叉学科 并推动了其他科学的发展 例1 人类社会开始化学实践 从 开始 近现代化学史上有一些具有里程碑意义的重要史实 1661年英国化学家 物理学家 提出 的概念 标志着近代化学的诞生 1771年法国化学家 拉瓦锡建立 使近代化学取得了革命性进展 1803年英国化学家 物理学 使用火 制陶 冶金 酿酒 炼丹 元素概念 燃烧学说 原子分子论 元素周期律 放射化学 量子化学 合成化学 高分子化学 化学热力学和动力学 实用技术 近代化学 现代化学 2 家道尔顿提出 学说 为近代化学的发展奠定了坚实的基础 1869年俄国化学家 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 在中国 1965年科学家在世界上首次人工全合 成了 1981年科学家在世界上首次人工全合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸 答案 使用火 波义耳 元素 燃烧现象的氧化学说 原子 门捷列夫 牛胰岛素 3 21 世纪的发展趋势 1 化学家们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 2 作为一门中心科学 为解决人类所面临的挑战作出贡献 当前 人类面临的人口控制问题 健康问题 环境问题 能源问题 资源与可持续发展等各种问题 化学将作出其他科学不可替代的贡献 三 物理性质 化学性质 物理变化 化学变化 构成物质的微粒有分子 原子和离子 物质由哪种微粒构成 其化学性质就由哪种微粒保持 而其物 理性质须有大量的微粒聚集成宏观的物质后才能体现出来 2 物质的变化 物 理 变 化化 学 变 化 概念没有生成新物质的变化生成了新物质的变化 辨析 物理变化与化学变化的本质区别是前者没有新物质生成 后者生成了新的物质 从 微观的角度看 前者构成物质的分子本身没有发生变化 只是分子之间的距离发生 了改变 后者构成物质的分子本身发生了变化 生成了新的分子 但原子和元素的 种类并不发生变化 两者的关系是 物质发生物理变化时不一定发生了化学变化 但发生化学变化时一定伴随着物理变化 例 2 判断下列变化哪些主要是物理变化 哪些主要是化学变化 冰融化成水 干冰升华 钢铁生锈 用石灰抹的墙逐渐硬化 蔗糖投入水中逐渐消失 水变甜 电阻丝通电发热变红 活性炭使品红溶液退色 久存的白酒变得更加浓香 石油分馏 煤的干馏 解析 判断物理变化化学变化关键是看是否生成了新的物质 冰融化成水 干冰升华只是物质状态的 改变 蔗糖投入水中是蔗糖的分子扩散到水中去了 电阻丝通电发热变红是电流通过电阻使电能转化成 热能 断开电源 电阻丝依然是电阻丝 活性炭使品红溶液退色是活性炭将红色物质吸附在其孔道中 石油分馏是利用石油成分的沸点不同将石油进行一定程度的分离 以上这些都没有生成新的物质 钢铁 生锈生成了 Fe2O3 nH2O 用石灰抹的墙逐渐硬化生成了 CaCO3 久存的白酒变得更加浓香是生成了乙酸 乙酯 煤的干馏生成了焦炭 煤焦油 焦炉气 粗苯 粗氨水 答案 物理变化 化学变化 例 3 下列说法正确的是 A 某物质燃烧后生成 CO2和 H2O 该物质中不一定含有 O 元素 B 发热发光的变化都属于化学变化 C 金属热胀冷缩是金属原子体积随温度热胀冷缩的结果 D 两溶液相混合 混合液的质量和体积分别等于原来两溶液的质量 体积之和 解析 物质燃烧生成 CO2和 H2O 中氧元素可能来自于原可燃物和氧气 也可能全部来自于氧气 电阻 丝通电发热发光 但是物理变化 金属热胀冷缩是金属原子间距离发生改变的结果 两溶液相混合 其 质量可以加和 但体积不能简单加和 答案 A 四 化学用语 1 元素符号 每一种元素都有一国际上统一的符号 它既代表一种元素 又可以代表这种元素的一个原子 如 O 既 代表氧元素 又代表一个氧原子 2 化学式 用元素符号表示物质组成的式子 它代表某种物质 表示该物质有什么元素组成 若有分子存在 还 1 物质的性质 物理性质 不需要通过化学变化就能表现出来的性质 通常为物 质的颜色 气味 状态 熔点 沸点 密度 硬度 溶解性 等化学性质 需要通过化学变化才能表现出来的性质 如钠可以和 氧气 氯气 水 酸等反应 3 m n n mY X 可代表一个分子 表示每个分子中含有多少个什么原子 如 H2O 代表水 表示水由氢 氧两种元素组成 代表一个水分子 每个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成 不同类别物质 根据其组成特点 化学式的书写有如下规律 金属单质由金属原子构成 金属单质的化学式就是其元素符号 非金属单质中常温下呈气态的一般为双原子分子 呈液态的溴和呈固态的碘单质的分子也是双原子 分子 其他非金属固态单质由于结构复杂 我们就直接用元素符号代表其化学式 稀有气体为单原子分 子 化合物一般可根据下列规律书写 X 为 n 价的原子或原子团 Y 为 m 价的原子或原子团 一般将正价元素或原子团的符号放在左边 负价的放在右边 但 A A A 族的非金属元素的气态氢化物是把负价的非金属元素符号放在左边 正价的氢元素符号放在右边 化合物中各元素化合价的代数和为零 绝大多数情况下 m 和 n 要化简成最 简整数比 示例如下 常见元素化合价 元素化合价元素化合价元素化合价元素化合价元素化合价 Ag 1Ca 2F 1C 2 3O 2 H 1Mg 2Cl 1 1 3 5 7 Al 3N 3 1 2 3 4 5 K 1Ba 2Br 1Fe 2 3Si 4 Na 1Zn 2I 1Cu 1 2 常见原子团 NH4 NO3 SO42 CO32 HCO3 PO43 HPO42 H2PO4 ClO3 MnO4 MnO42 3 原子结构简图 离子结构简图 反映原子 离子核外各电子层上电子数的符号 如钠原子 钠离子 4 化学反应方程式 用化学式表示化学反应的式子 书写化学反应方程式 须遵循两个原则 一是要遵重客观事实 即反 应物 生成物是什么 要尊重客观事实 二是要遵循质量守恒定律 即要配平反应方程式 反应前后各 元素的原子个数要对应相等 此外 要注意反应条件和反应规律 同样的反应物在不同条件下可能发生 不同的反应 化学反应方程式不仅体现出了反应物 生成物分别是什么 而且还告诉我们各物质的比例关系 例如 2H2 O2 点燃 2H2O 从质量角度 4g 32g 36g 从分子数角度 2 分子 1 分子 2 分子 纯净物 单质 化合物 常温呈气态 H2 O2 N2 Cl2 常温呈液态 Br2 常温呈固态 C S P I2 金属 Fe Cu Al Hg 非金属 惰性气体 He Ne Ar 氧化物 Na2O CaO Fe2O3 CO2 非金属氢化物 HCl H2S PH3 CH4 酸 HCl H2SO4 HNO3 H2CO3 碱 NaOH Ba OH 2 Al OH 3 盐 KCl NH4NO3 Na2SO4 FeCl2 FeCl3 4 从物质的量角度 2mol 1mol 2mol 从标况下气体体积角度 44 8L 22 4L 从任意相同条件气体体积角度 2 体积 1 体积 例 4 一氧化氮是大气的主要污染物之一 近几年来 又发现在生物体内存在少量的一氧化氮 它有 扩张血管和增强记忆力的功能 成为当前生命科学研究的热点 1 一氧化氮是工业制取硝酸的中间产物 生成一氧化氮的化学方程式 4X 5O2 4NO 6H2O 根据质量守 恒定律可以推断 X 的化学式为 2 汽车尾气中含有一氧化氮 一氧化碳等有毒气体 治理的方法是在汽车尾气的排气管上安装一个催 化转换器 在催化剂的作用下 一氧化氮与一氧化碳反应可生成两种可参与大气循环的气体 该反应的 化学方程式为 答案 NH3 2CO 2NO 催化剂 2CO2 N2 强化训练 一 选择题 以下各题只有一个正确答案 1 人类开始化学实践活动是从下列哪项活动开始的 使用火 制陶瓷 酿酒 炼丹 2 我国劳动人民很早就开始了化学实践活动 酿酒 炼丹 造纸 制陶瓷 制青铜器 冶铁 制火药 其中属于举世闻名的三大化学工艺是 A B C D 3 19 世纪 首先提出分子概念的科学家是 A 阿伏加德罗 B 道尔顿 C 拉瓦锡 D 普利斯特里 4 中国科学院北京真空物理实验室研究人员于 1993 年年底以超真空扫描隧道显微镜 STM 为手段 得 到用硅原子组成的两个汉字 中国 这两个字的 笔画 宽度约 2 nm 据此可估计 硅原子的实际直 径大小约为 A 10 6 m B 10 8 m C 10 9 m D 10 7 m 5 为了探索月球上是否有生命存在的痕迹 就要分析月球岩石中是否包藏有碳氢化合物 科学家用氘盐 酸 DCl 和重水 D2O 溶液处理月球岩石样品 对收集到的气体加以分析 结果只发现有一些气体状态 的碳氘化合物 从这个实验可以得出的结论是 A 岩石中含碳氘化合物 B 岩石中不含碳氘化合物 C 岩石中含碳氢化合物 D 岩石中不含碳氢化合物 6 借助于化学方法 分子是可以再分的 而原子不能用化学方法再分为更小的微粒 下列实验事实最能 体现上述论点的是 A 食盐固体溶于水消失 B 盛浓盐酸的试剂瓶打开冒白雾 C 干冰露置在空气中逐渐消失 D 红色氧化汞粉末受热分解成氧气和汞 7 保持氧气化学性质的最小微粒是 A 氧原子 B 氧分子 C 氧离子 D 氧元素 8 下列变化属于化学变化的是 A 分离液态空气制氧气 B 海水晒盐 C 用汽油作溶剂清洗掉衣服上的油污 D 通过绿色植物光合作用 9 下列关于燃烧的说法不正确的是 A 都是化学变化 B 都是氧化还原反应 C 都是放热反应 D 都是化合反应 10 化学反应前后必定发生改变的是 A 分子种类 B 元素种类 C 原子数目 D 各物质质量总和 11 某含氧酸分子式为 HxROy 2 则 R 的化合价为 A x B x y C y x D x y 2 12 下列符号中 既能表示一种元素 又能表示一种原子 还能表示一种元素的游离态的是 A O B Ar C N D I 5 13 已知元素 R 的化合价是 5 价 下列 R 元素的化合物分子式错误的是 A R2O5 B HRO3 C Mg RO3 2 D KRO2 14 下列广告用语在科学性上没有错误的是 A 这种饮料不含任何化学物质 B 这种蒸馏水绝对纯净 其中不含任何离子 C 这种口服液含有丰富的氮 磷 锌等微量元素 D 没有水就没有生命 15 氟氯烃对大气臭氧层有破坏作用 据报道南极上空的臭氧空洞已有三个中国的面积 科学家们呼吁 人类要保护臭氧层 大气层中 臭氧的作用是 吸收 CO2 补充 O2 吸收红外线 吸收紫外线 16 合成纳米材料氮化镓曾被作为 98 年中国十大科技成果 之一 已知镓 Ga 为 IIIA 族元素 则氮化 镓的化学式可能是 A Ga3N2 B Ga2N3 C GaN D Ga3N 二 填空题 17 氟氯烃破坏臭氧层的机理为 当氟氯烃上升到大气平流层后 在太阳紫外线的作用下光解出氯原子 Cl 它能促使 O3转化为 O2 其方程式为 O3 光O2 O Cl O3 ClO O2 ClO O Cl O2 总反应方程式为 Cl 在反应中充当 反应物 生成物 中 间产物 催化剂 18 现代战争中空袭敌人电厂时 经常使用 石墨炸弹 这种炸弹爆炸后释放出大量的纤维状石墨覆盖 在发电厂的设备上 破坏电器设备 这是利用了石墨 的性质 袭击躲藏在防护工事或山洞里的 敌人时 常使用 油气炸弹 这种炸弹爆炸时首先释放出大量可燃气体 然后将可燃气体引爆 这时 躲在工事或山洞里的敌人即使不被炸死 也会因窒息而死 其原因是 19 写出下列物质 或其主要成分 的化学式 胆矾 明矾 绿矾 大苏打 苏打 小苏打 石灰石 生石灰 熟石灰 铜绿 碳铵 硫铵 硝铵 普钙 重钙 漂白粉 灰锰氧 火碱 钡餐 金刚石 单晶硅 石英 答案 1 A 2 D 3 A 4 C 5 D 6 D 7 B 8 D