1.1 走进化学科学-【帮课堂】2024-2025学年高一化学同步学与练（鲁科版2019必修第一册）

第一章 认识化学科学 第一节 走进化学科学 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．能说出化学科学的概念、了解化学科学的特征。 2．能从本质上理解化学科学的特点，说明其对推动社会发展的贡献，能说出其中的创新点。 重点：化学科学的发展历程及其趋势。 难点：化学科学的发展历程及其趋势。 一、化学科学的形成与发展 1．化学科学的发展简史 （1）古代：①取火、保存火种；②烧制陶瓷、冶炼金属、酿造酒类。 （2）近代：①波义耳提出化学元素的概念；②拉瓦锡提出氧化学说；③道尔顿提出原子论；④阿伏加德罗提出分子学说；⑤门捷列夫发现元素周期律。 （3）现代：①发现放射性元素；②建立现代量子化学理论；③创造新分子的合成化学的崛起；④创立高分子化学；⑤化学热力学与动力学的开创性研究；⑥化学工业的迅速发展。 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结晶牛胰岛素，这是首次人工合成的、具有生理活性的蛋白质。 （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。 二、化学科学的主要特征 1．化学科学的含义及特征 2．现代化学研究的重要手段 （1）实验化学手段有波谱（如核磁共振光谱）、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。 3．先进技术手段的应用成果——抗疟新药的发现 【名师小结】 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。 【易错提醒】 （1）原子是化学变化中最小的微粒，分子是保持物质化学性质的一种微粒。 （2）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。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) （1）法国化学家拉瓦锡建立燃烧现象的氧化学说使近代化学取得了革命性进展（ ） （2）21世纪，化学还将继续推动材料科学的发展，使各种新型功能材料的生产成为可能（ ） （3）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（ ） （4）放射性元素的发现和现代量子化学理论的建立，都是进入20世纪后现代化学的重大成就（ ） （5）联合制碱法是中国化学家侯德榜发明并设计生产的（ ） （6）1965年我国科学家在世界上第一次用化学方法合成了具有生物活性的蛋白质(结晶牛胰岛素)（ ） （7）功能各异的食品添加剂、各种化妆品、塑料、合成纤维、合成橡胶等证明了化学的创造性和实用性 （8）化学的特征是认识分子，但不能制造分子（ ） （9）卢瑟福根据α粒子散射实验，发现了分子（ ） （10）济南钢铁集团冶炼特种钢不属于化学研究范畴（ ） 【答案】(1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)√ (6)√ (7)√ (8)× (9) × (10)× 2．（1）原子核的裂变与聚变是否属于化学研究的范畴？ （2）“化学的特征是认识原子、分子，制造原子、分子”，这样描述对吗？为什么？ 【答案】（1）不属于。化学是在分子或原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，而不属于化学反应，也不是化学研究的范畴。 （2）不对。化学只能认识原子和分子，通过化学反应能制造分子，不能制造原子。 3．当前，我国面临着健康、环境、能源、粮食、材料等方面的问题。化学家们希望从化学的角度，通过化学方法解决这些问题，为我国的发展和民族振兴做出更大的贡献。化学界所研究的课题很多，已知有以下几种，请将有助于解决下述问题的课题序号填在相应的横线上。 ①高效化肥的合成；②新型药品的开发；③在低耗能情况下分解水而得到氢气作为燃料；④寻找塑料、橡胶等化工产品再利用的途径；⑤研制人造血管；⑥在无毒、无害的条件下进行化学反应；⑦研制开发超导材料；⑧研制高效无磷洗衣粉。 （1）健康问题：_______。 （2）环境问题：_______。 （3）能源问题：_______。 （4）粮食问题：_______。 （5）材料问题：_______。 【答案】（1）②⑤（2）④⑥⑧（3）③（4）①（5）④⑦ 【解析】（1）新型药品的开发和研制人造血管属于健康问题。（2）为防止白色垃圾和环境污染，寻找塑料、橡胶等化工产品再利用的途径，在无毒、无害的条件下进行化学反应，研制高效无磷洗衣粉，属于环境问题。（3）为节省能源，在低耗能情况下分解水而得到氢气作为燃料，属于能源问题。（4）高效化肥的合成，促进粮食增收，属于粮食问题。（5）寻找塑料、橡胶等化工产品再利用的途径和研制开发超导材料，属于材料问题。 ►问题一 化学科学的发展简史及化学研究中的重要成果 【典例1】下列说法不正确的是 A．侯德榜发明联合制碱法，为我国化学工业发展做出重要贡献 B．我国合成结晶牛胰岛素和核糖核酸，为人类揭开生命奥秘作出了贡献 C．英国科学家道尔顿提出分子学说，为近代化学的发展奠定了坚实的基础 D．俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律，使化学的研究变得有规律可循 【答案】C 【解析】我国化学家侯德榜改进了制碱工艺，发明了联合制碱法，为化学工业做出了重大贡献，A项正确；我国科学家首先在世界上成功地实现了人工合成具有天然生物活力的蛋白质——结晶牛胰岛素，为人类揭开生命奥秘作出了贡献，B项正确；19世纪初，英国化学家道尔顿提出近代原子学说，为近代化学的发展奠定了坚实基础，C项错误；俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律，使化学的研究变得有规律可循，D项正确。 【解题必备】化学科学的发展简史及化学研究中的重要成果： 【变式1-1】下列科技成果不属于化学成就的是 A．美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特发现“宇宙微波背景辐射的黑体谱和各向异性”，获得诺贝尔奖 B．厦门大学等研制的二十四面体铂纳米晶粒催化剂的活性是传统铂催化剂活性的2～4倍 C．美国科学家罗杰·科恩伯格发现“真核转录的分子基础”，获得诺贝尔奖 D．美国科学家约翰·古迪纳夫等发明了锂电池，获得2019年诺贝尔奖 【答案】A 【解析】“宇宙微波背景辐射的黑体谱和各向异性”，属于物理学的研究范畴，A符合题意；研制催化剂属于化学成就，B不合题意；美国科学家罗杰·科恩伯格发现“真核转录的分子基础”，属于化学成就，C不合题意；发明锂电池属于化学成就，D不合题意。 【变式1-2】古代和近代的哲学家和科学家中，认为物质被分割是有条件的是（） A．惠施(中国) B．墨子(中国) C．德谟克利特(希腊) D．道尔顿(英国) 【答案】A 【解析】惠施对自然界的分析，其中有些含有辩证的因素。他说：“至大无外，谓之大一；至小无内，谓之小一。”“大一”是说整个空间大到无所不包，不再有外部；“小一”是说物质最小的单位，小到不可再分割，不再有内部。也就是说他认为物质是无限可分的没有最小只有更小，A项正确；墨子提出了万物始于“有”的主张。他指出，“无”有二种，一种是过去有过而如今没有了，如某种灭绝的飞禽，这不能因其已不存在而否定其曾为“有”。并没有说物质是无限可分的，B项错误；德谟克利特提出了原子论，认为最小的物质就是原子，原子不可以再分割，C项错误；道尔顿也认为，最小的物质就是原子，原子不可以再分割，D项错误。 ►问题二 物理变化与化学变化 【典例2】下列实验方案中只涉及到物理变化的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】氢氧化钠具有碱性、有腐蚀性，能与树叶中的某些物质发生化学反应而腐蚀，A不符合；铁钉接触空气和水分，能发生腐蚀、属于化学变化，B不符合；黄铜为铜锌合金、纯铜和黄铜不反应，C符合；浓氨水具有挥发性、有碱性，挥发出的氨气能使酚酞变红、属于化学反应，D不符合。 【解题必备】物质的性质和变化 1．物理性质和化学性质 内容 物理性质 化学性质 概念 物质不需要发生化学反应就能表现出来的性质 物质在化学反应中表现出来的性质 内容 色、味、态、熔点、沸点、硬度、密度、水溶性等 稳定性、酸碱性、氧化性、还原性等 特性 可由感官感知或物理仪器测知 与化学反应相互依存，不可分离 2．物理变化和化学变化 内容 物理变化 化学变化 概念 无新物质生成的变化 有新物质生成的变化 本质特征 宏观：无其他物质生成 微观：构成物质的微粒结构不变，微粒间隔可能改变 宏观：有其他物质生成 微观：构成物质的微粒结构变化，变成了其他物质的微粒 外观特征 状态、形状、大小的变化 常伴随发光、放热等现象 本质区别 是否有新物质生成 举例 冰的融化、水的汽化、木材做成课桌 H2在O2中燃烧生成水 【误区警示】 （1）在化学反应中分子发生变化，而原子不变。 （2）从宏观和微观角度分析化学反应，不变的是反应物和生成物总质量、元素种类、原子种类和数目，但物质的种类和分子的种类一定改变。 【变式1-1】古诗词源远流长，包罗万象，是中华文化的瑰宝，下列诗句隐含化学变化的是（ ）。 A．绿蚁新暗酒，红泥小火炉 B．遥看寻沙岸，春风动草衣 C．荷风送香气，竹露滴清响 D．日落山水静，为君起松声 【答案】A 【解析】“绿蚁新暗酒，红泥小火炉”意为“新酿的米酒，色绿香浓；小小红泥炉，烧得殷红。”涉及了燃料的燃烧，为化学变化，A符合题意；“遥看寻沙岸，春风动草衣”意为“远远看见有人在寻沙岸泊船，风吹动着他的草衣”，只涉及物理变化，B不符合题意；“荷风送香气，竹露滴清响”意为“一阵阵的晚风送来荷花的香气，露水从竹叶上滴下发出清脆的响声”，只涉及物理变化，C不符合题意；“日落山水静，为君起松声”意为“当日落西山、万籁俱寂的时候，风又不辞辛劳地吹响松涛，奏起大自然的雄浑乐曲，给人以欢娱。”，只涉及物理变化，D不符合题意。 【变式1-2】“一带一路”是丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的简称，“一带一路”是合作发展的理念和倡议。古丝绸之路将我国的发明和技术传送到国外，下列古代生产工艺中主要体现物理变化的是 A．纺纱织布 B．酒曲发酵 C．烧制瓷器 D．冶炼生铁 【答案】A 【解析】化学变化是指有新物质生成的变化，物理变化中没有新物质生成。纺纱织布过程中没有新物质生成，属于物理变化，A正确；酒曲发酵是葡萄糖变成乙醇的过程，是化学变化，B错误；烧制瓷器过程中有新物质生成，是化学变化，C错误；冶炼生铁是将铁的化合物变成铁，是化学变化，D错误。 ►问题三 化学与各个领域的密切关系 【典例3】下列对化学科学的应用叙述不正确的是（ ） A．化学科学将继续推动材料科学的发展 B．化学科学将为环境问题的解决提供有力的保障 C．化学科学在了解疾病的病理方面无能为力 D．化学科学使人类能够更好地利用能源和资源 【答案】C 【详解】化学科学具有十分广阔的探索空间，包括材料、能源、环境、生命等各个领域，A、B、D项正确；化学科学可以使研究人员在分子水平上了解疾病的病理，并寻求有效的防治措施，C项错误。 【解题必备】化学与各个领域的密切关系 【变式3-1】下列有关“绿色化学”或“绿色食品”的描述正确的是 A．无污染的安全、优质、营养类食品属于“绿色食品” B．“绿色化学”的核心是利用化学原理对环境污染进行治理 C．富含叶绿素的食品属于“绿色食品” D．“绿色化学”是指依靠绿色植物来完成的化学过程 【答案】A 【解析】绿色食品，是指产自优良生态环境、按照绿色食品标准生产、实行全程质量控制并获得绿色食品标志使用权的安全、优质食用农产品及相关产品，A正确；“绿色化学”的核心是从源头杜绝污染源，而不是治理污染，B错误；富含叶绿素的食品，不代表它是产自优良生态环境且符合标准的优质食品，所以不一定是绿色食品，C错误；绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，理想是使污染消除在产生的源头，使整个合成过程和生产过程对环境友好，不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，D错误。 【变式3-2】化学是一门从分子、原子或离子等层次上来研究物质的组成、结构、性质、相互变化以及变化过程中能量关系的自然学科。关于化学研究的意义，下列说法中正确的是 ①保证人类的生存：诸如在解决人类粮食、能源、合理使用自然资源以及保护环境方面所作的努力和贡献；②提高人类的生活质量：诸如合成新的材料，物质的净化和纯化等，均使人类衣、食、住、行的条件有大幅度的改善和提高；③延长人类的寿命：诸如探明生命过程中的化学奥秘，合成新的药物等。 A．只有①② B．只有①③ C．只有②③ D．①②③ 【答案】D 【解析】①化学研究化肥、农药，使粮食增产，研究能源，减少人类对化石燃料的依赖，研究自然资源的合理利用和环境保护等，提高了人类的生存质量，①正确；②化学研究新材料，提高和改善人类衣、住、行，合成防腐剂、添加剂、延长了食品的保存期限，提高了人类的生活质量，②正确；③化学研究、合成了新药物，制造了人体的某些器官，探明了生命过程中的化学奥秘，从而延长了人类的寿命，③正确；综合以上分析，①②③都正确，选D。 1．化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和与之相伴的 A．能量转变的科学 B．物质合成的科学 C．实验探究的科学 D．理论计算的科学 【答案】A 【解析】化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和与之相伴的能量转变的科学，A正确。 2．在我们的日常生活中出现了“富硒茶叶”“含氟牙膏”等商品。这里的“硒”“氟”应理解为 A．元素 B．单质 C．分子 D．氧化物 【答案】A 【解析】我们日常生活中出现了“富硒茶叶”、“含氟牙膏”等，这里的硒、氟应理解为元素。 3．下列事实中，不能说明化学是具有实用性的科学的是（ ）。 A．制造化学肥料，提高粮食产量 B．研制药物，治疗疾病 C．合成食品添加剂 D．提出更完善的化学理论 【答案】D 【解析】制造化学肥料、研制药物、合成食品添加剂均体现出化学的实用性，而提出更完善的化学理论不足以说明化学的实用性。 4．化学与生活密切相关，下列不涉及化学变化的是 A．木炭燃烧 B．裁剪纸张 C．炖排骨汤时加点醋味道更鲜 D．将转化为淀粉或葡萄糖 【答案】B 【解析】木炭燃烧生成二氧化碳，释放出热量，是化学变化，A不符合题意；裁剪纸张，大张纸剪成小张纸，是物理变化，B符合题意；炖排骨汤时加点醋味道更鲜，是骨头主要成分碳酸钙和醋酸反应生成醋酸钙、二氧化碳和水，是化学变化，C不符合题意；将转化为淀粉或葡萄糖，二氧化碳和水在光合作用下变为葡萄糖，是化学变化，D不符合题意。 5．在科学史上，中国有许多重大发明，为世界现代物质文明奠定了基础．以下发明不属于化学史上中国对世界的重大贡献的是（ ）。 A．造纸 B．印刷技术 C．火药和中药学 D．首次人工合成蛋白质 【答案】B 【解析】在我国的四大发明中有两项属于化学工艺：造纸和制火药；1965年，我国在世界上首先人工合成了结晶牛胰岛素；我国现代还合成了大量有机高分子化合物；这些都对世界化学史上作出了巨大的贡献．而印刷技术不属于化学史上中国对世界的重大贡献。 6．下列说法中，错误的是 A．屠呦呦发现了对治疗疟疾有特效的青蒿素 B．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理论体系 C．化学家可以在微观层面上操纵分子和原子，并创造分子和原子 D．1965年，我国化学家首次人工合成了具有生理活性的结晶牛胰岛素 【答案】C 【解析】屠呦呦因发现对治疗疟疾有特效的青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖，A项22正确；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理论体系，B项正确；化学家可以在微观层面上操纵分子和原子，并创造分子，但不能创造原子，C项错误；1965年，我国科学家首次人工合成结晶牛胰岛素，实现了人类历史上人工合成蛋白质的突破，D项正确。 7.化学促进人类文明的进步和发展，下列科技成果属于化学成就的是 A．神州十六号载人飞船顺利进入既定轨道 B．科学家因发现“真核转录的分子基础”获得诺贝尔奖 C．中科大潘建伟团队成功研制出“墨子号”量子科学实验卫星 D．科学家发现“宇宙微波背景辐射的黑体形式” 【答案】B 【解析】神州十六号载人飞船顺利进入既定轨道的设定是物理学研究的范畴，A项错误；“真核转录的分子基础”，是研究物质的微观构成，属于化学成就，B项正确；中科大潘建伟团队成功研制出“墨子号”量子科学实验卫星，量子力学为物理研究范畴，C项错误；科学家发现“宇宙微波背景辐射的黑体形式”，属于物理学的研究范畴，D项错误。 8．“绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向。“绿色化学”要求从根本上减少或消除污染，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）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）化学科学的主要特征是__________________。 （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，铁在人体胃液中变成亚铁盐，其反应的化学方程式为________________________。 【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（4）Fe+2HClFeCl2+H2↑ 【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，会造成水体污染；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）化学科学的主要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）人体胃液中含有盐酸，铁与盐酸反应生成亚铁盐。 1．化学是自然科学的一部分。人类对自然的认识往往会涉及不同学科的知识。取一块大理石就可以从不同学科角度进行研究，以下问题不属于化学主要研究领域的是 A．大理石产于何地 B．大理石由什么成分组成 C．大理石能发生什么反应 D．大理石的微观结构是什么样 【答案】A 【解析】化学是一门研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的自然科学，它的研究对象是物质，研究的最终目的是为了应用，故物质的用途也是化学研究范畴；大理石的产地与化学无关，是地理研究的内容。 2.化学科学的发展促进了人类社会的进步，提高了人们的生活质量。下列观点错误的是 A．绿色化学有助于人类解决环境问题，实现人与自然的和谐共处 B．分子是保持物质化学性质的粒子，分子的组成或结构变了，其化学性质就变了 C．化学反应进行得越快、越彻底就一定越好 D．宏观物质都是由微观粒子构成的，微观粒子的种类、数量、结合方式的多样决定了物质的多样性 【答案】C 【解析】绿色化学有助于人类解决环境问题，实现人与自然的和谐共处，A项正确；由分子构成的物质，分子是保持其化学性质的最小粒子，则分子改变，化学性质改变，B项正确；有些化学反应对人类不利，如食物腐蚀、钢铁生锈等，故化学反应并不是进行得越快、越彻底就一定越好，C项错误；宏观物质都是由微观粒子构成的，微观粒子的种类和数量不同，结合的方式不同，从而组成了多种多样的不同物质，D项正确。 3．下列与化学有关的职业是 A．土木工程师 B．网络工程师 C．机械工程师 D．化工工程师 【答案】D 【解析】化工工程师是能够利用化工技能来解决各种生活、社会、环境等相关问题的专业技术人才，是与化学有关的职业，D项正确。 4．下列科学研究领域中，不属于化学研究范畴的是 A．国家游泳馆水立方采用的覆盖膜为先进的EFET膜，具有防火、抗老化等功能 B．两个氢原子核聚变成一个氦核，释放出巨大能量，用于发电。 C．利用分子组装技术组装分子机器。 D．研究物质性质，用于合成杀死新型冠状病毒的物质。 【答案】B 【解析】EFET膜具有防火、抗老化等功能，属于化学性质，属于化学研究范畴，A项属于；两个氢原子核聚变成一个氦核，原子种类发生变化，不属于化学研究范畴，B项不属于；分子机器将不同的分子组装成新的分子是化学变化，属于化学研究范畴，C项属于；研究物质性质，用于合成杀死新型冠状病毒的物质，生成新物质，属于化学变化，属于化学研究范畴，D项属于。 5.水是生命之源，下列对关于水的宏观事实的微观解释不合理的是 选项 宏观事实 微观解释 A 冰水混合物是纯净物 只由一种分子组成 B 夏天晾干衣服比较快 温度越高，分子运动越快 C 水凝固成冰体积变大 水分子数目变多 D 电解水可得和 化学反应中，分子可再分 【答案】C 【解析】冰水混合物只含水分子、则是纯净物，A项正确；温度越高，分子运动越快，水分子在夏天运动快、夏天晾干衣服比较快，B项正确；水凝固成冰体积变大是因为水分子间的距离变大、而不是水分子数目变多，C项错误；电解水可得和，化学反应中，水分子被破坏、生成氢分子和氧分子，则分子可再分，D项正确。 6.诺贝尔化学奖获得者艾哈迈德·泽维尔(A．H.Zewail)开创了“飞秒化学”的新领域，使利用激光光谱技术观测化学反应时分子中原子的运动成为可能。你认为该技术还无法观察到的是 A．化学反应中反应物分子的分解 B．化学反应中原子的运动 C．化学反应中生成物分子的形成 D．化学反应中中子的运动 【答案】D 【解析】由于观测到分子中原子的运动成为可能，分子的分解属于分子的运动，则可以观察到分子的分A不符合；由于观测到分子中原子的运动成为可能，B不符合；由于观测到分子中原子的运动成为可能，分子的形成属于分子的运动，则可以观察到分子的形成，C不符合；由于观测到分子中原子的运动成为可能，而看不到原子的内部结构，则看不到中子的运动，D符合。 7.2020年10月7日，诺贝尔化学奖授予了法国生物化学家埃玛纽埃尔•卡彭蒂耶和美国生物学家珍妮弗•杜德纳，以表彰这两位女性科学家“开发了基因编辑技术中最有力的工具之一：CRISPR/cas9基因剪刀”。下列说法错误的是 A．化学科学与其他科学之间存在交叉和相互渗透 B．化学科学的研究对生物科学的发展有促进作用 C．化学科学在自然科学领域的中心地位正在逐渐消亡 D．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 【答案】C 【解析】化学科学与其他科学之间存在交叉和相互渗透，形成多交叉学科，如生物化学，物理化学等，A项正确；化学科学的研究对生物科学的发展有促进作用，生物科学的研究对化学科学的发展也有促进作用，B项正确；化学科学在自然科学领域的中心地位正在越来越突显，C项错误；化学学科一门是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的学科，D项正确。 8．（1）铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响。请完成下列问题： ①在西汉古籍《淮南万毕术》中曾有“曾青得铁则化为铜”之说，试写出该句描述的现象所涉及的反应的化学方程式_________________________。 ②铜器表面有时会生成铜绿［主要成分为Cu2（OH）2CO3］，这层铜绿可用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的反应的化学方程式：______________________________。 （2）为缓解能源危机，能源专家构想出了利用太阳能促使燃料循环的构想图： 当前，科学家还未实现这一构想。但大自然已经解决了这个问题，绿色植物的光合作用就是在日光作用下，利用太阳能把CO2和H2O转变成了能源物质葡萄糖（可燃烧）：6CO2+6H2OC6H12O6+6O2。 ①分别写出CH3OH、NH3在空气或氧气中燃烧的化学方程式。 CH3OH燃烧：_________________________； NH3燃烧：_________________________。 ②在此构想的物质循环中，太阳能最终转化为_______能。 ③实现上述构想的关键问题是____________________。 【答案】（1）①Fe+CuSO4FeSO4+Cu②Cu2（OH）2CO3+4HCl2CuCl2+CO2↑+3H2O （2）①2CH3OH+3O22CO2+4H2O；4NH3+3O22N2+6H2O ②热 ③寻求使燃烧产物吸收太阳能，转变为燃料的高效催化剂（如人工叶绿素）（其他合理答案也可） 【解析】（1）①“曾青得铁则化为铜”是铁从硫酸铜中置换出铜。②铜绿可用盐酸除去。（2）①由物质转化关系可以看出CH3OH燃烧最终变成CO2和H2O，NH3燃烧变成N2和H2O，据此可以写出反应的化学方程式。②由能量转化关系可以看出，燃烧产物吸收太阳能转化成反应物中的化学能，反应物燃烧时又将化学能转化为热能。③实现构想的关键是寻求高效的催化剂，实现燃烧产物吸收太阳能转变为燃料。（合理即可） ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一章 认识化学科学 第一节 走进化学科学 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．能说出化学科学的概念、了解化学科学的特征。 2．能从本质上理解化学科学的特点，说明其对推动社会发展的贡献，能说出其中的创新点。 重点：化学科学的发展历程及其趋势。 难点：化学科学的发展历程及其趋势。 一、化学科学的形成与发展 1．化学科学的发展简史 （1）古代：①取火、保存火种；②烧制陶瓷、冶炼金属、酿造酒类。 （2）近代：① 提出化学元素的概念；② 提出氧化学说；③ 提出原子论；④ 提出分子学说；⑤ 发现元素周期律。 （3）现代：①发现放射性元素；②建立现代量子化学理论；③创造新分子的合成化学的崛起；④创立高分子化学；⑤化学热力学与动力学的开创性研究；⑥化学工业的迅速发展。 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 ，这是首次人工合成的、具有生理活性的蛋白质。 （2）2015年，我国科学家屠呦呦因发现抗疟新药 获得诺贝尔生理学或医学奖。 二、化学科学的主要特征 1．化学科学的含义及特征 2．现代化学研究的重要手段 （1）实验化学手段有波谱（如核磁共振光谱）、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。 3．先进技术手段的应用成果——抗疟新药的发现 【名师小结】 三、化学科学的探索空间 1．微观层面上：操纵 和 ，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 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。 【易错提醒】 （1）原子是化学变化中最小的微粒，分子是保持物质化学性质的一种微粒。 （2）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。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) （1）法国化学家拉瓦锡建立燃烧现象的氧化学说使近代化学取得了革命性进展（ ） （2）21世纪，化学还将继续推动材料科学的发展，使各种新型功能材料的生产成为可能（ ） （3）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（ ） （4）放射性元素的发现和现代量子化学理论的建立，都是进入20世纪后现代化学的重大成就（ ） （5）联合制碱法是中国化学家侯德榜发明并设计生产的（ ） （6）1965年我国科学家在世界上第一次用化学方法合成了具有生物活性的蛋白质(结晶牛胰岛素)（ ） （7）功能各异的食品添加剂、各种化妆品、塑料、合成纤维、合成橡胶等证明了化学的创造性和实用性 （8）化学的特征是认识分子，但不能制造分子（ ） （9）卢瑟福根据α粒子散射实验，发现了分子（ ） （10）济南钢铁集团冶炼特种钢不属于化学研究范畴（ ） 2．（1）原子核的裂变与聚变是否属于化学研究的范畴？ （2）“化学的特征是认识原子、分子，制造原子、分子”，这样描述对吗？为什么？ 3．当前，我国面临着健康、环境、能源、粮食、材料等方面的问题。化学家们希望从化学的角度，通过化学方法解决这些问题，为我国的发展和民族振兴做出更大的贡献。化学界所研究的课题很多，已知有以下几种，请将有助于解决下述问题的课题序号填在相应的横线上。 ①高效化肥的合成；②新型药品的开发；③在低耗能情况下分解水而得到氢气作为燃料；④寻找塑料、橡胶等化工产品再利用的途径；⑤研制人造血管；⑥在无毒、无害的条件下进行化学反应；⑦研制开发超导材料；⑧研制高效无磷洗衣粉。 （1）健康问题：_______。 （2）环境问题：_______。 （3）能源问题：_______。 （4）粮食问题：_______。 （5）材料问题：_______。 ►问题一 化学科学的发展简史及化学研究中的重要成果 【典例1】下列说法不正确的是 A．侯德榜发明联合制碱法，为我国化学工业发展做出重要贡献 B．我国合成结晶牛胰岛素和核糖核酸，为人类揭开生命奥秘作出了贡献 C．英国科学家道尔顿提出分子学说，为近代化学的发展奠定了坚实的基础 D．俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律，使化学的研究变得有规律可循 【解题必备】化学科学的发展简史及化学研究中的重要成果： 【变式1-1】下列科技成果不属于化学成就的是 A．美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特发现“宇宙微波背景辐射的黑体谱和各向异性”，获得诺贝尔奖 B．厦门大学等研制的二十四面体铂纳米晶粒催化剂的活性是传统铂催化剂活性的2～4倍 C．美国科学家罗杰·科恩伯格发现“真核转录的分子基础”，获得诺贝尔奖 D．美国科学家约翰·古迪纳夫等发明了锂电池，获得2019年诺贝尔奖 【变式1-2】古代和近代的哲学家和科学家中，认为物质被分割是有条件的是（） A．惠施(中国) B．墨子(中国) C．德谟克利特(希腊) D．道尔顿(英国) ►问题二 物理变化与化学变化 【典例2】下列实验方案中只涉及到物理变化的是 A． B． C． D． 【解题必备】物质的性质和变化 1．物理性质和化学性质 内容 物理性质 化学性质 概念 物质不需要发生化学反应就能表现出来的性质 物质在化学反应中表现出来的性质 内容 色、味、态、熔点、沸点、硬度、密度、水溶性等 稳定性、酸碱性、氧化性、还原性等 特性 可由感官感知或物理仪器测知 与化学反应相互依存，不可分离 2．物理变化和化学变化 内容 物理变化 化学变化 概念 无新物质生成的变化 有新物质生成的变化 本质特征 宏观：无其他物质生成 微观：构成物质的微粒结构不变，微粒间隔可能改变 宏观：有其他物质生成 微观：构成物质的微粒结构变化，变成了其他物质的微粒 外观特征 状态、形状、大小的变化 常伴随发光、放热等现象 本质区别 是否有新物质生成 举例 冰的融化、水的汽化、木材做成课桌 H2在O2中燃烧生成水 【误区警示】 （1）在化学反应中分子发生变化，而原子不变。 （2）从宏观和微观角度分析化学反应，不变的是反应物和生成物总质量、元素种类、原子种类和数目，但物质的种类和分子的种类一定改变。 【变式1-1】古诗词源远流长，包罗万象，是中华文化的瑰宝，下列诗句隐含化学变化的是（ ）。 A．绿蚁新暗酒，红泥小火炉 B．遥看寻沙岸，春风动草衣 C．荷风送香气，竹露滴清响 D．日落山水静，为君起松声 【变式1-2】“一带一路”是丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的简称，“一带一路”是合作发展的理念和倡议。古丝绸之路将我国的发明和技术传送到国外，下列古代生产工艺中主要体现物理变化的是 A．纺纱织布 B．酒曲发酵 C．烧制瓷器 D．冶炼生铁 ►问题三 化学与各个领域的密切关系 【典例3】下列对化学科学的应用叙述不正确的是（ ） A．化学科学将继续推动材料科学的发展 B．化学科学将为环境问题的解决提供有力的保障 C．化学科学在了解疾病的病理方面无能为力 D．化学科学使人类能够更好地利用能源和资源 【解题必备】化学与各个领域的密切关系 【变式3-1】下列有关“绿色化学”或“绿色食品”的描述正确的是 A．无污染的安全、优质、营养类食品属于“绿色食品” B．“绿色化学”的核心是利用化学原理对环境污染进行治理 C．富含叶绿素的食品属于“绿色食品” D．“绿色化学”是指依靠绿色植物来完成的化学过程 【变式3-2】化学是一门从分子、原子或离子等层次上来研究物质的组成、结构、性质、相互变化以及变化过程中能量关系的自然学科。关于化学研究的意义，下列说法中正确的是 ①保证人类的生存：诸如在解决人类粮食、能源、合理使用自然资源以及保护环境方面所作的努力和贡献；②提高人类的生活质量：诸如合成新的材料，物质的净化和纯化等，均使人类衣、食、住、行的条件有大幅度的改善和提高；③延长人类的寿命：诸如探明生命过程中的化学奥秘，合成新的药物等。 A．只有①② B．只有①③ C．只有②③ D．①②③ 1．化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和与之相伴的 A．能量转变的科学 B．物质合成的科学 C．实验探究的科学 D．理论计算的科学 2．在我们的日常生活中出现了“富硒茶叶”“含氟牙膏”等商品。这里的“硒”“氟”应理解为 A．元素 B．单质 C．分子 D．氧化物 3．下列事实中，不能说明化学是具有实用性的科学的是（ ）。 A．制造化学肥料，提高粮食产量 B．研制药物，治疗疾病 C．合成食品添加剂 D．提出更完善的化学理论 4．化学与生活密切相关，下列不涉及化学变化的是 A．木炭燃烧 B．裁剪纸张 C．炖排骨汤时加点醋味道更鲜 D．将转化为淀粉或葡萄糖 5．在科学史上，中国有许多重大发明，为世界现代物质文明奠定了基础．以下发明不属于化学史上中国对世界的重大贡献的是（ ）。 A．造纸 B．印刷技术 C．火药和中药学 D．首次人工合成蛋白质 6．下列说法中，错误的是 A．屠呦呦发现了对治疗疟疾有特效的青蒿素 B．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理论体系 C．化学家可以在微观层面上操纵分子和原子，并创造分子和原子 D．1965年，我国化学家首次人工合成了具有生理活性的结晶牛胰岛素 7.化学促进人类文明的进步和发展，下列科技成果属于化学成就的是 A．神州十六号载人飞船顺利进入既定轨道 B．科学家因发现“真核转录的分子基础”获得诺贝尔奖 C．中科大潘建伟团队成功研制出“墨子号”量子科学实验卫星 D．科学家发现“宇宙微波背景辐射的黑体形式” 8．“绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向。“绿色化学”要求从根本上减少或消除污染，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）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）化学科学的主要特征是__________________。 （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，铁在人体胃液中变成亚铁盐，其反应的化学方程式为________________________。 1．化学是自然科学的一部分。人类对自然的认识往往会涉及不同学科的知识。取一块大理石就可以从不同学科角度进行研究，以下问题不属于化学主要研究领域的是 A．大理石产于何地 B．大理石由什么成分组成 C．大理石能发生什么反应 D．大理石的微观结构是什么样 2.化学科学的发展促进了人类社会的进步，提高了人们的生活质量。下列观点错误的是 A．绿色化学有助于人类解决环境问题，实现人与自然的和谐共处 B．分子是保持物质化学性质的粒子，分子的组成或结构变了，其化学性质就变了 C．化学反应进行得越快、越彻底就一定越好 D．宏观物质都是由微观粒子构成的，微观粒子的种类、数量、结合方式的多样决定了物质的多样性 3．下列与化学有关的职业是 A．土木工程师 B．网络工程师 C．机械工程师 D．化工工程师 4．下列科学研究领域中，不属于化学研究范畴的是 A．国家游泳馆水立方采用的覆盖膜为先进的EFET膜，具有防火、抗老化等功能 B．两个氢原子核聚变成一个氦核，释放出巨大能量，用于发电。 C．利用分子组装技术组装分子机器。 D．研究物质性质，用于合成杀死新型冠状病毒的物质。 5.水是生命之源，下列对关于水的宏观事实的微观解释不合理的是 选项 宏观事实 微观解释 A 冰水混合物是纯净物 只由一种分子组成 B 夏天晾干衣服比较快 温度越高，分子运动越快 C 水凝固成冰体积变大 水分子数目变多 D 电解水可得和 化学反应中，分子可再分 6.诺贝尔化学奖获得者艾哈迈德·泽维尔(A．H.Zewail)开创了“飞秒化学”的新领域，使利用激光光谱技术观测化学反应时分子中原子的运动成为可能。你认为该技术还无法观察到的是 A．化学反应中反应物分子的分解 B．化学反应中原子的运动 C．化学反应中生成物分子的形成 D．化学反应中中子的运动 7.2020年10月7日，诺贝尔化学奖授予了法国生物化学家埃玛纽埃尔•卡彭蒂耶和美国生物学家珍妮弗•杜德纳，以表彰这两位女性科学家“开发了基因编辑技术中最有力的工具之一：CRISPR/cas9基因剪刀”。下列说法错误的是 A．化学科学与其他科学之间存在交叉和相互渗透 B．化学科学的研究对生物科学的发展有促进作用 C．化学科学在自然科学领域的中心地位正在逐渐消亡 D．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 8．（1）铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响。请完成下列问题： ①在西汉古籍《淮南万毕术》中曾有“曾青得铁则化为铜”之说，试写出该句描述的现象所涉及的反应的化学方程式_________________________。 ②铜器表面有时会生成铜绿［主要成分为Cu2（OH）2CO3］，这层铜绿可用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的反应的化学方程式：______________________________。 （2）为缓解能源危机，能源专家构想出了利用太阳能促使燃料循环的构想图： 当前，科学家还未实现这一构想。但大自然已经解决了这个问题，绿色植物的光合作用就是在日光作用下，利用太阳能把CO2和H2O转变成了能源物质葡萄糖（可燃烧）：6CO2+6H2OC6H12O6+6O2。 ①分别写出CH3OH、NH3在空气或氧气中燃烧的化学方程式。 CH3OH燃烧：_________________________； NH3燃烧：_________________________。 ②在此构想的物质循环中，太阳能最终转化为_______能。 ③实现上述构想的关键问题是____________________。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$