第1章 第1节 走进化学科学（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（鲁科版2019）

第1节　走进化学科学 课程标准要求 学业质量水平 1.认识化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化及其应用的一门基础学科，其特征是认识物质和创造物质。 2.了解化学科学的发展历程及其趋势。 3.能列举化学科学发展的重要事件，说明其对推动社会发展的贡献，能说出其中的创新点。 1.能分析化学科学在开发利用自然资源、合成新物质、保护环境、保障人类健康、促进科技发展和社会文明等方面的价值和贡献。(水平2) 2.能说明化学科学发展在自然资源利用、材料合成、环境保护、保障人类健康、促进科学技术发展等方面的重要作用。(水平4) 一、化学科学的形成与发展 1．古代的化学实践活动 主要有：取火和保存火种、烧制陶瓷、冶炼金属、酿造酒类、炼制“仙丹”等。 2. 近代化学发展的里程碑 年代 科学家 重大发现或成就 意义或作用 1661年 英国波义耳 提出化学元素的概念 标志着近代化学的诞生 1777年 法国拉瓦锡 提出氧化学说 使近代化学取得了革命性的进展 1803年 英国道尔顿 提出原子论 为近代化学的发展奠定了坚实的基础 1811年 意大利阿伏加德罗 提出分子学说 解决了物质组成和原子量测定方面存在的混乱问题 1869年 俄国门捷列夫 发现了元素周期律 把化学元素及其化合物纳入一个统一的理论体系 3.现代化学的发展、成就及影响 (1)发展方向：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，化学科学迅速发展，进入了辉煌的现代化学时代。 (2)主要成就 主要有：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迅速发展等。 (3)重要影响 ①带动了相关科学的发展——促进了生命科学和生态学的发展； ②推动了人类文明的进步——氮肥的大量生产、新药物的成功研制、合成高分子材料的研制与生产、芯片和光导纤维的应用等。 二、化学科学的主要特征 1．化学科学的含义及特征 2. 化学科学的创造性 化学科学是一门具有创造性的学科，主要表现为： (1)发现并提取自然界中已经存在的物质。 (2)利用已有物质制造出来自然界中已经存在的物质。 (3)根据需要创造出自然界中原本不存在的、具有特殊性质或功能的新物质。 3．现代化学科学的研究手段——实验与理论并重 (1)实验手段：各种分析和测试物质结构、跟踪化学反应过程的技术，如波普、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。 (2)理论探究：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热点。 (3)应用示例——青蒿素的研究历程 其过程依次为：发现→提取→提纯→确定组成→测定结构→合成与修饰→推广使用。 三、化学科学的探索空间 1．学科体系：现代化学具有庞大的学科体系，在原有的有机化学、无机化学、物理化学、分析化学和高分子化学等学科的基础上，又发展出许多不同层次的新兴分支学科，并与材料、资源、能源、生态、环境、医药、生命、国防、信息技术等领域形成很强的交叉融合。 2．探索空间：现代化学作为一门“中心学科”，其探索空间主要有：微观领域、资源和能源、材料科学、环境问题、生命科学、信息科学等方面。 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)化学是一门完全以实验为基础的自然科学(×) (2)所有物质都是由原子、分子构成的(×) (3)化学是一门创造性科学，通过化学可以创造新元素(×) (4)现代化学与其他学科领域交叉融合，相互促进协同发展(√) (5)人们可以从微观上研究物质，但不能从微观上操纵物质(×) (6)利用化学不仅可以发现物质，还可根据人们的意愿创造物质(√) 2．连一连，把下列科学家和对应的主要成就及其意义用短线连接起来。 3．物质宏观上是由________组成的，微观上是由________构成的，其中市场上出售的“含氟牙膏”“ 加碘食盐”“富硒大米”等商品中的氟、碘、硒应理解为 ________。 ①原子　②分子　③离子　 ④元素 答案　④　①②③　④ 学习任务一　物质的组成与结构 今有①铜、②氯化钠、③二氧化碳、④水、⑤氢氧化钠、⑥纯硫酸、⑦氧气、⑧金刚石、⑨甲烷、⑩氩气、⑪白磷、⑫汞等12种物质，请根据初中所学化学知识讨论分析，完成下列填空： (1)物质是由元素组成的，元素的存在形式有_____和_____两种形式。 (2)上述物质中属于单质的物质是____________，属于化合物的物质是____________，属于氧化物的物质是______________，直接由原子构成的物质是___________，由分子构成的物质是______________，由离子构成的物质是_________________。 提示　(1)单质　 化合物　 (2)①⑦⑧⑩⑪⑫　 ②③④⑤⑥⑨　 ③④　①⑧⑩⑫　 ③④⑥⑦⑨⑪　 ②⑤ 元素、微粒及物质间的关系图解 物质间发生化学反应时，可能发生变化的是(　　) A．元素种类　　　　　 B．原子数目 C．分子数目 D．原子核结构 C　[化学反应是原子间的重新组合过程，在此过程中元素的种类不变，原子的数目不变，但分子的数目可能发生变化，如2H2＋O22H2O，原子是化学变化中的最小微粒，故原子核结构不变。] 学习任务二　化学科学的研究范畴 1．物质可由化学式表示、化学反应可以用化学方程式表示，根据2H2＋O22H2O分析， (1)从微观上反映了物质间是按什么样的定量关系进行反应的？ (2)从宏观上反映了物质间是按什么样的定量关系进行反应的？ (3)该反应反映了氢气和氧气具有什么样的化学性质？ 提示　(1)从微观上反映了物质间的微粒个数比，即反应中H2、O2、H2O的分子个数比为2∶1∶2。 (2)从宏观上反映了物质间的质量比，即反应中H2、O2、H2O的质量比为4∶32∶36。 (3)该反应反映了氢气具有可燃性，氧气具有助燃性。 2. 根据原子结构示意图分析，为什么Ne、Ar等稀有气体化学性质稳定， 而Na、Mg、Al等金属原子容易失去电子，P、S、Cl等非金属原子容易得到电子？由此说明物质的组成结构与性质决定具有什么样的关系？ 提示　稀有气体元素的原子最外层达到了稳定的电子层结构，所以既不容易失去电子也不容易得到电子，化学性质稳定；金属原子的最外层电子数一般少于4，失去电子以后可以达到稳定的结构，非金属原子最外层电子数一般大于4，得到电子以后可以达到稳定结构，化学性质较活泼；由此可以说明物质的组成结构决定物质的性质，物质的性质反应物质的组成结构。 3．化学变化与物理变化、物质的化学性质与物理性质的区别与联系是什么？ 提示　化学变化是指有新物质生成的变化，物理变化是指没有新物质生成的变化，发生化学变化的过程中一定伴随着物质状态、温度等方面的物理变化，物理变化中一定没有化学变化；化学性质是物质发生化学变化过程中表现的性质，物理性质是物质物理变化过程中表现的性质。 1．化学学科的研究层次、对象和特征 2．常见的物理性质和化学性质 物理性质 化学性质 颜色、状态、气味、光泽、密度、熔点、沸点、溶解性、导电性、导热性、硬度等 稳定性、氧化性、还原性、酸性、碱性、可燃性等 3.常见的物理变化和化学变化 物理变化 化学变化 形状改变、蒸馏、溶解、结晶、凝固、熔化、汽化、液化、潮解等 化合、分解、置换、复分解、燃烧、还原、氧化、风化等 1．(双选)下列变化不属于化学科学研究范畴的是(　　) A．食物的腐败　　　　 B．酒的酿造 C．人工制造新元素 D．合金材料的制备 CD　[化学变化是指有新物质生成的变化，且原子是化学变化中的最小微粒，即原子的种类和个数不发生变化。食物的腐败和酒的酿造过程都有新物质的生成，属于化学变化，二者属于化学科学的研究范畴；人工制造新元素的过程中原子核发生了改变，不属于化学变化，合金材料的制备是原料的融合过程，属于物理变化，二者都不属于化学科学研究的范畴。] 2．下列过程不涉及化学变化的是(　　) A． 用醋酸除去水垢 B． 用KClO3制备O2 C． 用漂白粉漂白衣物 D． 用酒精清洁电子产品的油污 D　[A项．用醋酸除去水垢的过程中有新物质生成，属于化学变化；B项．用KClO3制备O2的过程中有新物质生成，属于化学变化；C项．用漂白粉漂白衣物的过程中有新物质生成，属于化学变化；D项．用酒精清洁电子产品的油污是溶解过程，属于物理变化。] [归纳总结]　化学变化和物理变化判断的两个角度 (1)根据是否有新物质生成判断，有新物质生成的变化是化学变化，没有新物质生成的变化是物理变化。 (2)根据物质的组成结构判断，物质组成结构发生改变的变化是化学变化，物质组成结构没发生改变的变化是物理变化。 两位美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农因为发现细胞膜水通道及对离子通道结构和机理的研究做出了开创性的贡献而于2003年获得诺贝尔化学奖，而由此备受科学界关注。 (1)他们之所以获得诺贝尔化学奖而不是生理学奖和医学奖的原因是________。 ①他们的研究和化学物质有关　②他们的研究从微观上改变了物质的结构　③他们的研究深入到分子、原子的层次　④他们的研究深入到细胞的层次 (2)通过他们的研究说明了化学学科与其他学科的关系是________________________。 (3)通过他们的研究说明了化学科学在________和_________方面具有较大的探索空间。 提示　(1)②③　(2)化学学科不是一门独立的学科，可以与其他学科相互融合，并带动其他学科的发展　(3)微观领域　生命科学 学科网（北京）股份有限公司 $$