1.1化学真奇妙课件---2024--2025学年九年级化学鲁教版（2024）上册

（鲁教版）九年级 上 第一单元 步入化学殿堂 化学真奇妙 by劉66老师 新知导入 2024最新版 学习目标 化学改变了世界 01 02 熟练掌握物质的变化和性质，会用相关知识点解决问题 03 了解物质构成的奥秘，掌握化学的定义 新知导入 欢迎步入神奇而又充满乐趣的化学殿堂，让我和同学们一起进入化学的奇妙世界吧！ 什么是化学呢？化学能给我们带来什么呢？ 化学，顾名思义，是关于物质变化的学问 化学变化是化学研究的重要内容， 地球上，时刻不停地发生着化学变化。离开 了化学变化，就不会有生命的诞生、成长与代代 相传、生生不息;离开了化学变化，就不会有春 华秋实的周而复始和沧海桑田的逐步变迁· 今天的世界，之所以充满了现代气息，极大 程度上要归功于化学科学的创造性贡献。 来吧，让我们从化学的视角，去探索司空见 惯的现象背后那些神奇的奥秘吧! 一、化学改变了世界 你想过吗?汽车轮胎、众多药物，各种塑料甚至你的书包和篮球等都是以石油为原料并通过化学方法生产出来的,这让你难以置信吧?然而，化学家和化学工程师们早已将这一切变成了现实。 化学合成纤维是将人工合成的、具有适宜分子量并具有可溶(或可熔)性的线型聚合物，经纺丝成形和后处理而制得的化学纤维。通常将这类具有成纤性能的聚合物称为成纤聚合物。 与天然纤维和人造纤维相比，合成纤维的原料是由人工合成方法制得的，生产不受自然条件的限制。合成纤维除了具有化学纤维的一般优越性能，如强度高、质轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等外，不同品种的合成纤维各具有某些独特性能。 大多数服装面料中都含有化学合成纤维 化肥和农药的使用提高了世界粮食产量 化学肥料，简称化肥。用化学和（或）物理方法制成的含有一种或几种农作物生长需要的营养元素的肥料。也称无机肥料，包括氮肥、磷肥、钾肥、微肥、复合肥料等，不可食用。 农药，是指用于预防、控制危害农业、林业的病、虫、草、鼠和其他有害生物以及有目的地调节植物、昆虫生长的化学合成或者来源于生物、其他天然物质的一种物质或者几种物质的混合物及其制剂 。广泛用于农林牧业生产、环境和家庭卫生除害防疫、工业品防霉与防蛀等。 现代建筑和装饰材料很多来自化学工业 改革开放以来，我国的建筑业空前发展，对各种建材，特别是新型建材的需求很大。因此，一类以合成有机高分子材料生产的建筑材料，习惯上称为化学建材的产品取得了很快的发展，如丙烯酸乳液建筑涂料，聚氯乙烯型材门窗、管材，聚苯乙烯、聚氨酯类保温材料等。 装饰材料按用途分，主要分为两类：室内装饰材料与室外装饰材料。 按照材料材质及形状来分，室内装饰材料可以分为板材、片材、型材、线材，而材料则有涂料、实木、压缩板、复合材料、夹芯结构材料、泡沫、毛毯等等；室外装饰材料主要有水泥砂浆、剁假石、水磨石、彩砖、瓷砖、油漆、陶瓷面砖、玻璃幕墙、铝合金等。 制作现代交通工具的材料大多是用化学方法生产的 高铁材料的应用非常广泛，涵盖了车体结构、内饰、座椅等多个方面。例如： ‌车体结构材料‌：高铁车体主要采用‌铝合金材料，特别是大截面中空挤压型材构成的筒形结构，这种材料不仅重量轻，而且强度高。 ‌内饰材料‌：高铁内饰包括吊顶、座椅、窗框等，这些部分多采用‌复合材料，以减轻重量并提高车辆的稳定性和舒适性。此外，还有一些耐高温阻燃材料用于内饰，确保安全。 ‌座椅材料‌：座椅面料主要采用‌平纹涤纶面料，这种材料易于清洁且具有阻燃性能，确保乘客的安全和舒适。 化学合成功能材料、化学燃料技术的发展，成就了中国人的飞天梦想 我国非常重视功能材料的发展，在国家攻关、“ 863”、“973”、国家自然科学基金等计划中，功能材料都占有很大比例。在“863”计划支持下，开辟了超导材料、平板显示材料、稀土功能材料、生物医用材料、储氢等新能源材料，金刚石薄膜，高性能固体推进剂材料，红外隐身材料，材料设计与性能预测等功能材料新领域，取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果。镍氢电池、锂离子电池的主要性能指标和生产工艺技术均达到了国外的先进水平，推动了镍氢电池的产业化；功能陶瓷材料的研究开发取得了显著进展，以片式电子组件为目标，我国在高性能瓷料的研究上取得了突破，并在低烧瓷料和贱金属电极上形成了自己的特色并实现了产业化，使片式电容材料及其组件进入了世界先进行列；高档钕铁硼产品的研究开发和产业化取得显著进展，在某些成分配方和相关技术上取得了自主知识产权； 功能材料还在“两弹一星”、“四大装备四颗星”等国防工程中作出了举足轻重的贡献。 利用化学技术研制高性能电池、研发新能源汽车，可减少化石燃料的消耗 电动汽车电池分两大类，蓄电池和燃料电池。蓄电池适用于纯电动汽车，包括铅酸蓄电池、镍氢电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池、三元锂电池。 燃料电池专用于燃料电池电动汽车，包括碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC )、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC )、直接甲醇燃料电池(DMFC )。 利用化学工艺制造芯片、光导纤维，研发超级计算机，使人类进入快速发展的信息时代 超级计算机，又叫超级电脑，是一种高度先进和专业的计算机系统。 超级计算机具有极快运算速 度、极大存储容量，能够执行远超个人电脑的复杂计算任务和数据处理。所以，它们主要被用来解决其他计算机解决不了的挑战性问题。 超级计算机可以对所研究的对象进行数值模拟和动态显示, 从而获得实验很难甚至无法得到的结果。它们在科学研究、工业设计、药物研发、金融分析等多个领域发挥着重要作用。超级计算机的发展使得计算科学成为人类认识和改造世界的新的方法和途径。 应对突发公共卫生事件时，利用化学手段检测病情并研发新型药物，为生命保驾护航 化学发光免疫分析技术，结合了化学发光测定技术以及高特异性免疫反应结合的检验技术，可以对患者体内的抗原或者抗体进行分析，利用化学发光信号进行示踪，是一种超微量的活性物质检测手段。 该技术检测的灵敏度高、特异性较强、标记物状态稳定、具有较宽的线性范围，同时检测所需要的时间较短，在检验的过程中不会出现放射性的污染。不需要使用其他的催化剂，只需要低成本就可以完成检验，并且一般情况下不会受到外界因素的干扰，可以较好的重现出检验标本的真实情况，是当前临床上广泛认可的发展前途较好的检验技术。 我国科学家成功合成结晶牛胰岛素 1958年底，人工合成胰岛素项目被列入1959年国家科研计划，并获得国家机密研究计划代号“601”，也就是“60年代第一大任务”。然而，在此之前，除了制造味精之外，我国还从未制造过任何形式的氨基酸，而氨基酸正是蛋白质合成的基本材料。在如此极端困难的条件下，一切都要从零开始。 科学工作者将人工合成的产物注入小白鼠体内，测验它的生物活力。小白鼠因体内胰岛素增多而发生惊厥反应，证明这种人工合成的产物就是具有生物活力的人工合成胰岛素。 屠呦呦研制新型抗疟药，于2015年获得诺贝尔生理学或医学奖 上世纪六十年代，恶性疟疾横行 1969年，时年39岁的屠呦呦临急受命 带领科研团队整理典籍、走访名医 对200多种中草药 380多种提取物进行筛查，反复摸索 第191次实验才获得成功 屠呦呦和团队终于研制出青蒿素 自20世纪70年代问世以来 青蒿素类抗疟药 成为疟疾肆虐地区的救命药 据世卫组织不完全统计 青蒿素在全世界 已挽救了数百万人的生命 二、物质的变化和性质 光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。 其主要包括光反应、暗反应两个阶段，涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。 葡萄酒是通过在葡萄汁中加入酵母发酵而来，酒精发酵是葡萄酒酿造最主要的阶段，其反应非常复杂，除生成酒精、二氧化碳以及少量甘油、高级醇类、酮醛类、酸类、脂类等成分外，还生成磷酸等许多中间产物。 控制发酵方法 一是利用酒精的含量，只要令酒精含量达致14%至15%，发酵便会自动停止；二是用温度，酵母只能在5°C至35°C之温度中，如果将温度调低至5°C以下或提升至35°C以上，酵母的作用便会完结，发酵亦会终止。酿酒师会用这个方法去控制发酵，当发酵至心中理想的酒精度数时，便会调节温度，令发酵终止。 铁生锈的原理主要涉及电化学反应，包括以下几个步骤： 铁与氧气和水反应生成氢氧化铁。 氢氧化铁在空气中进一步氧化成三氧化二铁（铁锈）。 铁锈的体积会膨胀，且通常疏松多孔，容易吸附水分，加速腐蚀过程。 这个过程是一个持续的过程，只要有氧气和水的存在，铁就会继续锈蚀。因此，防止铁生锈的关键是在铁制品表面涂上防锈漆或进行其他防护处理，以隔绝氧气和水。‌ 生成新物质的变化叫做化学变化 没有生成新物质的变化叫做物理变化 镁条燃烧的实验现象是：镁条在空气中燃烧发出耀眼的白光，释放大量的热，并生成一种白色固体（氧化镁）。 镁条燃烧属于化学变化。因为在这个过程中，镁与氧气反应生成了新的物质——氧化镁，同时伴随着能量的释放（光和热）。化学变化的定义就是有新物质生成的变化，所以镁条燃烧符合化学变化的定义。 氢氧化钠溶液加入酚酞显红色。 酚酞作为一种常用酸碱指示剂，广泛使用于酸碱滴定过程中。通常情况下酚酞遇酸溶液不变色，遇中性溶液也不变色，遇碱溶液变红色。 锌与稀盐酸反应现象：锌粒逐渐减少，有大量气泡产生，放出热量，稀盐酸与锌反应会生成氯化锌和氢气，属于置换反应 硫酸铜与氢氧化钠反应的主要现象是生成蓝色沉淀，溶液变无色。‌ 具体来说，硫酸铜与氢氧化钠在溶液中发生复分解反应，生成蓝色的氢氧化铜沉淀和硫酸钠。 观察化学实验的基本方法(三阶段) 1.实验前——观察：物质的颜色，气味，状态等。 2.实验中——观察：是否吸热，放热，发光，变色，生成沉淀，生成气体等。 3.实验后——观察：物质的颜色，气味，状态等。 化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化 化学性质是物质在化学变化中表现出来的性质。如所属物质类别的化学通性：酸性、碱性、氧化性、还原性、热稳定性及一些其它特性。化学性质与化学变化是任何物质所固有的特性，如氧气这一物质，具有助燃性为其化学性质；同时氧气能与氢气发生化学反应产生水，为其化学性质。任何物质就是通过其千差万别的化学性质与化学变化，才区别于其它物质；化学性质是物质的相对静止性，化学变化是物质的相对运动性。 关于物理性质的定义有两个，一是指物质不需要经过化学变化就表现出来的性质， 二是指物质没有发生化学反应就表现出来的性质叫做物理性质。物质的物理性质如：颜色、气味、状态、是否易融化、凝固、升华、挥发，还有些性质如熔点、沸点、硬度、导电性、导热性、延展性等，可以利用仪器测知。还有些性质，通过实验室获得数据，计算得知，如溶解性、密度等。在实验前后物质都没有发生改变。这些性质都属于物理性质。 三、物质构成的奥秘 水的分子式：H₂O。水是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体。水是最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。尽管水的行为复杂又独特，它却是又小又简单的分子。它由两个氢原子分别和一个氧原子键合而成。水分子的三个原子形成104.5度角。 氢气（Hydrogen）是氢元素形成的一种单质，化学式H2，分子量为2.01588。常温常压下氢气是一种无色无味极易燃烧且难溶于水的气体。氢气的密度为0.089g/L（101.325kpa,0°C），只有空气的1/14，是世界上已知的密度最小的气体。所以氢气可作为飞艇、氢气球的填充气体（由于氢气具有可燃性，安全性不高，飞艇现多用氦气填充）。氢气与电负性大的非金属反应显示还原性，与活泼金属反应显示氧化性。 氧气（O2）是地球大气的重要组成部分，占空气体积的约21%。作为一种无色、无味、无臭的气体，氧气对地球上的生命至关重要，参与绝大多数生物体的呼吸作用和能量的产生。在化学上，氧是周期表中的第八个元素，化学性质较为活泼，能与多种元素形成化合物。氧气在标准条件下为气态，但在低温或高压下可以液化。液态氧（LOX）呈淡蓝色，沸点约为-183℃，是火箭燃料的重要组成部分，氧气的凝固点约为-218℃，固态氧为蓝色晶体 金刚石（diamond），俗称“金刚钻”，它是一种由碳元素组成的矿物，是石墨的同素异形体，化学式为C，也是常见的钻石的原身。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质。石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石。金刚石的用途非常广泛，例如：工艺品、工业中的切割工具，也是一种贵重宝石。 在金刚石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于金刚石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以金刚石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。 石墨是碳的一种同素异形体，为灰黑色、不透明固体，化学性质稳定，耐腐蚀，同酸、碱等药剂不易发生反应。天然石墨来自石墨矿藏，也可以以石油焦、沥青焦等为原料，经过一系列工序处理而制成人造石墨。 石墨是原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体。在晶体中同层碳原子间以sp2杂化形成共价键，每个碳原子与另外三个碳原子相联，六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环，伸展形成片层结构。在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，它们互相重叠，形成离域π键电子在晶格中能自由移动，可以被激发，所以石墨有金属光泽，能导电、传热。由于层与层间距离大，结合力（范德华力）小，各层可以滑动，所以石墨的密度比金刚石小，质软并有滑腻感。 1981年，扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope,STM）问世，由于其可以观察物质表面形貌，获得样品表面局域态密度，定位和操纵原子等，被公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一。其发明者Gerd Binning和Heinrich Rohrer 也于1986年获得了诺贝尔物理学奖 化学（Chemistry）是在分子层次上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的基础学科。 总结 化学变化是有新物质生成的变化，其本质的特征是有新物质生成，变化时往往有发光、放热、颜色变化、放出气体、生成沉淀等现象出现． 01 02 世界上的物质都是由微观粒子构成的。‌这些微观粒子包括分子、原子和离子。物质的结构决定物质的性质。 03 化学（Chemistry）是在分子层次上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的基础学科。 $$