1.1.2化学研究什么

1、1.1 化学使世界更美好（共2课时）第2课时 化学研究什么 化学促进社会的发展一、教学目标1.知识与技能（1）复习理解物理变化和化学变化的概念及它们的本质区别（2）能运用概念判断一些易分辨的典型的物理变化和化学变化（3）复习理解物理性质和化学性质的概念（4）能运用概念判断一些物理性质和易分辨的典型的化学性质2.过程与方法通过对实验现象的观察和分析，感受归纳整理的化学实验学习方法。3.情感态度与价值观（1）激发学生亲近化学、热爱化学并渴望了解化学的情感。（2）让学生体验人类社会的发展离不开化学，体验学习化学的重要意义。（3）用辩证的观点认识社会的发展和环境污染问题，而化学神奇之处可以变废为宝。（

2、4）初次体验树立环保和可持续发展意识的重要性。二、重点和难点教学重点：激发学生亲近化学、热爱化学并渴望了解化学的情感，。教学难点：用辩证的观点认识社会的发展和环境污染问题。化学神奇之处可以变废为宝。三、教学用品药品：蜡烛。仪器：铁架台、铁夹、酒精灯、玻璃导管、湿布。媒体：多媒体电脑、实物投影仪、PPT课件。四、教学案例1.教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图学习主题的引入引入实验：点燃蜡烛，观察蜡烛在燃烧，在火焰上再加一玻璃导管，方向竖直向上，导管的另一端也有火焰，如果用湿布包住玻璃导管，导管内壁出现白色固体，先问学生为什么导管的另一头也有火焰，是什么物质在燃烧？再问学生导管内壁出现白色固

3、体是什么物质？最后请学生分析这个实验中包含了蜡烛的哪些变化？那些性质？讲解前一节课我们学习了物质发生物理变化和化学变化，物质具有物理性质和化学性质，我们来判断以下描述是什么？镁带燃烧；夏天汽车轮胎爆胎；酸液能和大理石上发生作用产生二氧化碳气体；银是银白色能导电的；铜可以做电线。讲解变化表示物质运动的过程，性质是物质的属性，常用“是”、“能”等描述。学生回答：蜡烛燃烧是化学变化，蜡烛融化、凝固和气化是物理变化。蜡烛能燃烧是化学性质。学生回答：镁带燃烧是化学变化；夏天汽车轮胎爆胎是物理变化；酸液能和大理石上发生作用产生二氧化碳气体是化学性质；银是银白色能导电的属于银的物理性质；铜可以做电线是铜的用

4、途。复习引入，巩固旧知识。化学研究什么介绍PPT课件介绍大洋深处的“可燃冰”金刚石内部结构用空气中的氮气生产氮肥开发石油、煤为原料制造合成纤维讲解化学研究物质有些什么性质，能发生哪些变化，有些什么用途。还要探究物质性质和发生变化的原因，也就需要探究物质组成和结构的奥秘。讲解化学研究物质的组成、结构、性质以及变化规律。化学是研制新物质的科学，是信息科学、材料科学、能源科学、环境科学、海洋科学、生命科学和空间技术等研究的重要基础。学习教师介绍的材料，如果学生能补充一些就更好。人类文明史中的化学设问我们的祖先创造了古代杰出的化学工艺，同学们是否有所耳闻？介绍酿酒；制陶瓷；烧石灰；早在商代就会制精美的

5、青铜器，是早期炼铜；春秋晚期炼铁，铁制工具大大提高了农业、手工业生产的效率。造纸发明之后，纸的广泛使用促进了文化的传播和发展。学生和教师一同讨论回答：四大发明中的制火药、造纸、烧瓷器。了解我国古代的早期化学成就，让学生感悟祖先的聪明才智。化学促进社会的发展设问化学化工在人们生活的衣食住行各方面作出了哪些重要的贡献？介绍19世纪，低成本的钢铁冶炼方法的发明，使钢铁产量猛增，钢铁成为当今的主要结构材料；铝轻盈美观，不易生锈，铝合金有可与钢铁媲美的强度和硬度，使金属铝成为生活中金属制品的主角；化工合成的塑料可以制造各种日用品，还可以建造管道、房屋，有的塑料可以制成人工骨骼、人造关节为病人带来福音，塑

6、料的用途越来越广；新型材料的开发和利用更离不开化学，电脑的产生得益于化学半导体材料和硅芯片技术的突破，化学提供的以玻璃、石英、塑料等为材质的光导纤维大大提高了信息传送容量；化学合成的各种药物为治疗疾病作出贡献。学生讨论回答：让学生先说说，他们也许能谈谈，让学生初次体会到化学对社会的进步和发展作出了重大的贡献，激发学生学习化学的兴趣。环境污染讲解化学学科的发展和现代的生活方式给了我们更多的使用各种各样物质的机会，但随着工业的发展全球性的环境问题伴随而来。设问我们知道有哪些环境问题？设问造成这些环境问题的原因是什么？学生回答：气候变暖，酸雨、臭氧层空洞等等。工业生产中的废气、废水、废渣的随意排放；

7、塑料制品的随意丢弃等等。环境问题学生是感兴趣的，也是知晓一点的，所以尽可能由学生讨论谈及。白色污染，变废为宝，保护环境讲解随意丢弃的塑料制品我们称之为“白色污染”，现在化学家研制可降解塑料解决“白色污染”问题。从化学的角度“垃圾”不是废物，变废为宝是化学的另一神奇之处，是化学应用于保护环境造福人类的新的重大贡献。所以我们要努力学好化学，为社会的进步作出贡献。课的结束小结化学研究物质？化学对社会发展有哪些重大贡献？我们为什么要学习化学？我们如何学好化学？教师与学生共同讨论完成。2. 主要板书1.1 化学使世界更美好（第二课时）四、化学研究什么？1、化学研究物质的组成、结构、性质以及变化规律。2、

8、化学是研制新物质的科学，是信息科学、材料科学、能源科学、环境科学、海洋科学、生命科学和空间技术等研究的重要基础。五、化学促进社会的发展1、人类文明史中的化学：制火药、制陶瓷、烧石灰、早期炼铜和炼铁、酿酒。2、现代生活更离不开化学：3、生活垃圾的处理“变废为宝”，化学对环境保护作出新贡献。3. 相关链接Ø 金刚石参考资料：http:/www.eku.cc/xzy/sctx/107361.htm (金刚石的分子结构) (金刚石的晶体结构)金刚石的化学成分是纯碳，石墨的化学成分也是纯碳，金刚石坚硬无比，而石墨质地非常软。这是因为石墨中的碳原子是成层排列的，原子间的结合力很小，金刚石中的碳原

9、子则是交错整齐地排列成正四面体结构，每个碳原子都紧密地与其它4个碳原子直接连接，构成一个牢固的结晶体。要使碳原子形成这样的结构，需要2千摄氏度高温和5万个大气压。人们现在已经能够利用高温高压制造出人造金刚石Ø 生物固氮作用（biological nitrogen fixatio）：大气中的氮被原还为氨的过程。生物固氮只发生在少数的细菌和藻类中。估计全球每年生物固氮作用所固定的氮（N2）约达17500万吨，其中耕地土壤约有4400万吨，超过了每年施入土壤4000万吨肥料氮素（工业固氮）的量（Burris，1977）。因此，生物固氮作用有很大潜力。固氮微生物种类：到1982年固氮微生物达

10、70多个属，大多数是原核微生物（细、放、蓝细菌），也有真菌。根据固氮微生物与高等植物以及其他生物关系，分为二个类型。1自生固氮微生物在土壤中或培养基中，独自生活时能固定氨态氮。在进行固氮作用时对植物或其它生物没有明显的依存关系。有好气性、厌气性、兼厌气性有化能自养异养，光能自养、异养型生固氮微生物。2共生固氮微生物二种微生物紧密地生长在一起时，由固氮的共生菌进行分子态氮的还原作用。Ø 人造血管：北京理工大学研发成功直径6毫米以下的“人造血管”，并且正在一条狗身上进行实验，将进一步应用于人类临床实验。这项技术填补了国际空白，有助于心脏病的治疗。据北京理工大学材料科学与工程学院副院长杨荣

11、杰教授介绍，理工大学成功研发出直径6毫米以下的小口径血管后，首先由阜外医院在一条狗身上进行实验，22个月未发现堵塞现象。到目前为止，共进行了9例狗动脉植入试验，除手术致死进行病理分析以外，其余全部存活。根据国家相关标准，在一定数量动物身上进行实验并成功后，这项技术就可以进行人类临床实验。据了解，全球每年有超过60万人需要进行血管重建手术。其中大于6毫米的“人造血管”已经实现了商品化，而小于6毫米的小口径血管制备则成为一个国际性的难题。北京理工大学材料科学与工程学院采用丝素蛋白为基本原料，制备出了35厘米抗凝血材料及小口径血管样品。杨教授表示，下一步，这项技术将走出实验室，尝试产业化，由现在的人

12、工生产转为机械化生产，放大到公斤级制备。实现产业化后，这种“人造血管”的成本至少能降低50，使更多患者能够接受。Ø 可燃冰参考资料：1. 什么是可燃冰谈到能源，人们立即想到的是能燃烧的煤、石油或天然气，而很少想到晶莹剔透的“冰”。然而，自 20 世纪 60 年代以来，人们陆续在冻土带和海洋深处发现了一种可以燃烧的“冰”。这种“可燃冰”在地质上称之为天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate），又称“笼形包合物”（Clathrate），分子结构式为：CH4·H2O。 天然气水合物是一种白色固体物质，外形像冰，有极强的燃烧力，可作为上等能源

13、。它主要由水分子和烃类气体分子（主要是甲烷）组成，所以也称它为甲烷水合物。天然气水合物是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、pH等）下，由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质。 一旦温度升高或压力降低，甲烷气则会逸出，固体水合物便趋于崩解。（1立方米的可燃冰可在常温常压下释放164立方米的天然气及0.8立方米的淡水）所以固体状的天然气水合物往往分布于水深大于 300 米 以上的海底沉积物或寒冷的永久冻土中。海底天然气水合物依赖巨厚水层的压力来维持其固体状态，其分布可以从海底到海底之下 1000 米 的范围以内，再往深处则由于地温升高其固体状态遭到破坏而难以存

14、在。从物理性质来看，天然气水合物的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系数、电解常数和热传导率均低于冰。天然气水合物的声波传播速度明显高于含气沉积物和饱和水沉积物，中子孔隙度低于饱和水沉积物，这些差别是物探方法识别天然气水合物的理论基础。此外，天然气水合物的毛细管孔隙压力较高。2. 可燃冰的成因可燃冰是天然气分子（烷类）被包进水分子中，在海底低温与压力下结晶形成的。形成可燃冰有三个基本条件：温度、压力和原材料。首先，可燃冰可在0以上生成，但超过20便会分解。而海底温度一般保持在24左右；其次，可燃冰在0时，只需30个大气压即可生成，而以海洋的深度，30个大气压很容易保证，并且气压越大，水合物就越不容

15、易分解。最后，海底的有机物沉淀，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。海底的地层是多孔介质，在温度、压力、气源三者都具备的条件下，可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。3. 可燃冰的资源量世界上绝大部分的天然气水合物分布在海洋里，据估算，海洋里天然气水合物的资源量是陆地上的 100 倍以上。据最保守的统计，全世界海底天然气水合物中贮存的甲烷总量约为 1.8 亿亿立方米 (18000×1012m3 ) ，约合 1.1 万亿吨 (11×1012t) ，如此数量巨大的能源是人类未来动力的希望，是 21 世纪具有良好前景的后续能源。可燃冰被西方学者称为“21世纪能源”或“未来新

16、能源”。迄今为止，在世界各地的海洋及大陆地层中，已探明的“可燃冰”储量已相当于全球传统化石能源（煤、石油、天然气、油页岩等）储量的两倍以上，其中海底可燃冰的储量够人类使用1000年。 4. 可燃冰的缺点天然气水合物在给人类带来新的能源前景的同时，对人类生存环境也提出了严峻的挑战。天然气水合物中的甲烷，其温室效应为 CO2 的 20 倍，温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生存。全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的 3000 倍，若有不慎，让海底天然气水合物中的甲烷气逃逸到大气中去，将产生无法想象的后果。而且固结在海底沉积物中的水合物，一旦条件变化使甲烷气从水合物中

17、释出，还会改变沉积物的物理性质，极大地降低海底沉积物的工程力学特性，使海底软化，出现大规模的海底滑坡，毁坏海底工程设施，如：海底输电或通讯电缆和海洋石油钻井平台等。 5. 海底宝贝来之不易可燃冰是天然气和水结合在一起的固体化合物，外形与冰相似。由于含有大量甲烷等可燃气体，因此极易燃烧。同等条件下，可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍，而且燃烧后不产生任何残渣和废气，避免了最让人们头疼的污染问题。科学家们如获至宝，把可燃冰称作“属于未来的能源”。 可燃冰这种宝贝可是来之不易，它的诞生至少要满足三个条件：第一是温度不能太高，如果温度高于20，它就会“烟消云散”，所以，海底的温度最适合

18、可燃冰的形成；第二是压力要足够大，海底越深压力就越大，可燃冰也就越稳定；第三是要有甲烷气源，海底古生物尸体的沉积物，被细菌分解后会产生甲烷。所以，可燃冰在世界各大洋中均有分布。 6. 可燃冰在中国的状况作为世界上最大的发展中的海洋大国，我国能源短缺十分突出。目前我国的油气资源供需差距很大，1993 年我国已从油气输出国转变为净进口国，1999年进口石油 4000 多万吨，2000年进口石油近7000 万吨，预计2010石油缺口可达2亿吨。因此急需开发新能源以满足中国经济的高速发展。海底天然气水合物资源丰富，其上游的勘探开采技术可借鉴常规油气，下游的天然气运输、使用等技术都很成熟。因此，加强天然气水合物调查评价是贯彻实施党中央、国务院确定的可持续发展战略的重要措施，也是开发我国二十一世纪新能源、改善能源结构、增强综合国力及国际竞争力、保证经济安全的重要途径。 我国对海底天