内容正文:
1
化 学 的 魅 力
THE CHARM OF CHEMISTRY
■ 1.1 化学使世界更美好
■ 1.2 走进化学实验室
■ 1.3 物质的提纯
■ 1.4 世界通用的化学语言
1
陈超 (c) - 上课日期:2020.9.1
请你先说
下列图示的各种运动分别属于物理学、生物学还是 的研究范畴?
高速行驶的磁悬浮列车
我国科学家研制的杂交水稻
风力发电
生铁炼成钢,
钢铁制品在潮湿空气中易生锈
蜡烛在空气中能燃烧,
蜡烛在二氧化碳中会熄灭
P6
今天我们开始学习化学。“化学”是什么?化学有什么用?怎样学好化学?这是初学者经常提出的3个问题。
观察金文的“化”,见形知义,“化”即“变化”,
化学是自然科学(研究自然界物质的各种类型、状态、属性、运动形式等)中的一门重要的分支学科,
和其他自然科学一样,化学研究的对象也是物质。物理、生物也研究物质的运动和变化,那化学研究物质的运动和变化的侧重点或者说研究角度有何不同呢?
以“纸”为例:
一张纸可以折叠成纸飞机、纸船,或被撕碎揉成团,然后作抛物线运动,物体的形状、位置、运动状态改变了,但纸还是纸,物质本身不变的前提下发生的变化是物理变化;
一张纸被点燃后能燃烧,化为一缕青烟,留下少许灰烬,并放出光和热,纸燃烧后,纸已不再是纸,物质本身发生变化,旧物质消失同时新物质生成,这样的变化称为化学变化;
制造纸的原料是树木、竹子等植物,研究动植物的形态、结构、生长、发育、繁衍等属于生物研究的范畴。
(展示5幅图片,指出它们各属于哪一学科研究范畴)
2
请你先说
下列图示的各种运动分别属于物理学、生物学还是化学的研究对象?
3
两种变化
实例
实质
位移、形变、状态变化
常伴现象
是否产生新物质
(又叫化学反应)
化学变化
P6
生成新物质的变化
蜡烛燃烧、 铁生锈
物理变化
没有生成新物质
矿石粉碎、水分蒸发
本质区别
一
物质的运动和变化
● 物质的运动和变化
● 物质的性质
● 化学研究什么
● 化学促进社会的发展
1.1 化学使世界更美好
▲
▼
化学来源于生活,生活中处处有化学。联系生活,从生活中学习,是化学学习的重要方法。
小结:物理和化学都研究物质的运动和变化,这两类变化有何不同(本质区别)呢?
4
实验
变化前
变化中
变化后
P7
向石灰水
吹气
无色透明的
澄清石灰水
澄清石灰水变浑浊
生成难溶于水的白色沉淀【碳酸钙】
氢氧化钙 + 二氧化碳
碳酸钙 + 水
Ca(OH)2
CO2
CaCO3
H2O
盐酸滴在
大理石上
大理石白色固体
大理石表面
产生大量气泡
生成一种无色气体
【二氧化碳】
碳酸钙 + 盐酸
氯化钙 + 水 + 二氧化碳
CaCO3
HCl
CaCl2
H2O
CO2
镁带燃烧
用砂纸去除灰黑色氧化层,
镁带为银白色金属
剧烈燃烧,放热,
发出耀眼白光,
生成白色粉末
生成白色固体(粉末)
【氧化镁】
镁 + 氧气
点燃
氧化镁
Mg
O2
MgO
化学和其他自然科学一样,是实验为基础的科学,实验是我们学习、研究化学的重要手段。
接下来,通过3个演示实验,进一步体验化学变化的本质特征(有新物质生成),感受化学变化常伴现象,同时学会观察、记录、比较、分析等实验探究、思维基础技能。
学会观察(观察绝不是看热闹,而是有目的地去看、去听、去闻、去感受,比较反应前后物质的性状变化并留意反应中伴随的现象):
1、变化前物质的外观、颜色、状态等
2、变化中有哪些现象产生
3、变化后物质的外观、颜色、状态等
实验1 镁带燃烧【发光 放热】
镁在空气中生锈,形成灰黑色的镁锈,镁锈成分又是什么呢?是氧化镁、水合氧化镁MgO•nH2O、氢氧化镁、碳酸镁,还是碱式碳酸镁Mg2(OH)2CO3?
镁带燃烧温度可达3600℃以上,如果镁带过长,会有镁熔化、沸腾现象发生(镁的熔点是651℃,沸点1107℃)。生成的氧化镁粉末密度(3.58 g/cm³)较小,大量的白色氧化镁飘散在空气中,形成白烟现象。
镁燃烧产生耀眼白光,生活中曾用于制造闪光灯(镁光灯),军事上用镁做照明弹。单杠运动员手上擦的白色粉末“镁粉”其实是碳酸镁,用于吸汗增加摩擦力,单质镁粉颜色则是灰黑色,有金属光泽。
镁在空气中燃烧的主要产物是氧化镁,同时还有少量氮化镁(颜色黄绿色),可能有碳化镁(黑色)、极少量C(2Mg+CO2=点燃=2MgO+C)等杂质。
如何检验燃烧产物中的氮化镁?
Mg3N2极易潮解,与水双水解反应生成氢氧化镁并放出氨气:Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑。
Mg(OH)2难溶于水,极少量溶于水的Mg(OH)2在水中电离使水呈碱性;而MgO比氢氧化镁更难溶于水,与水也不反应。
那在镁带燃烧后的产物加水后滴加几滴酚酞,变红,能否说明镁带在空气中燃烧还生成了Mg3N2呢?
不能,因为镁燃烧时,可能有少量镁与空气中水蒸气反应,生成氢氧化镁2Mg+2H2O+O2=点燃=2Mg(OH)2;
可以利用Mg3N2与水反应生成氨气,逸出氨气用湿润的无色酚酞试纸或红色石蕊试纸检验,若变色则说明镁在空气中燃烧的确有少量氮化镁生成。
实验2 前实验 澄清石灰水中滴加酚酞,再逐滴滴加稀盐酸【变色】
实验2 现象:澄清石灰水变浑浊,静置后白色沉淀沉于试管底部。【生成沉淀】
实验时,可做对照实验,教师往蒸馏水中吹气,学生往澄清石灰水中吹气,发现澄清石灰水变浑浊了,看来我们吹出的二氧化碳与石灰水,准确地说是与石灰水中的溶质氢氧化钙(俗名:熟石灰)反应了,生成了新物质。
这个新物质的颜色应该是白色的,溶解性难溶于水,所以会产生白色浑浊,静置会有白色沉淀,这个新物质叫碳酸钙。同时还生成了另一个新物质——水(因为是在溶液中反应,新生成的水我们看不出来)。
实验3 现象:大理石表面产生气泡,固体逐渐溶解。【产生气体】
产生“气泡”,为什么不说“气体”?的确产生了气体,不过我们看不到,它是无色的,是二氧化碳,我们将点燃木条伸入反应中的试管中,木条熄灭;
联系实验2,发现实验3的反应物(箭头左边的物质)中的碳酸钙,恰好是实验2的生成物(箭头右边的物质),同时实验3中的生成物二氧化碳,恰好是实验2中的反应物。
化学上,检验气体是否是二氧化碳,就是将气体导出后通入澄清石灰水中,观察石灰水是否变浑浊。
做好实验记录(包括现象、原理)
文字表达式就是用文字简洁表示化学反应的式子。
反应物1+反应物2+…→ (箭头上方或下方注明反应条件) 生成物1+生成物2+…
物质下方注明对应物质的化学符号(化学式),物质的符号表示是国际通用的。
文字表达式包含了化学变化前的反应物、变化后的生成物、生成符号和反应条件等信息。但文字表达式不能体现反应物、生成物的性状,也不能体现反应中的现象。
5
陈超 (c) - 20200901开学第一课初三2、3、6班节点
两种变化
实例
实质
本质区别
P7~8
发光、发热、
变色、生成沉淀、产生气体
位移、形变、状态变化
常伴现象
是否产生新物质
(又叫化学反应)
化学变化
P6
生成新物质的变化
蜡烛燃烧、 铁生锈
物理变化
没有生成新物质
矿石粉碎、水分蒸发
一
物质的运动和变化
● 物质的运动和变化
● 物质的性质
● 化学研究什么
● 化学促进社会的发展
1.1 化学使世界更美好
▲
▼
在物理变化中,经常出现的是位移、形变、三态变化,但物质本身没有变化。
而化学变化则一定有原物质(反应物)被反应掉并产生新物质(生成物),
同时往往伴有发光、发热等能量变化现象、以及变色、生成沉淀、产生气体等现象,这些现象有助于判断是否发生了化学变化;
但有了这些现象,一定表示发生的变化就是化学变化吗?(举反例)所谓猫有胡须,有胡须的未必是猫。
反例:通电的灯泡发光发热、白光通过三棱镜后分解为七色光、加热水至沸产生气泡、饱和石灰水受热后变浑浊、海水蒸发后析出盐粒
既然发光、放热、产生沉淀、气体等现象未必意味着发生了化学变化,那么判断是否是化学变化的依据到底是什么呢?
化学变化是旧物质(反应物)消失,新物质(生成物或产物)生成的过程。区分物理变化和化学变化的关键是看有没有新物质生成。
为什么不把旧物质减少或消失能否作为判断化学变化的依据呢?
比如:将蔗糖或NaCl溶于水,蔗糖或NaCl减少甚至消失了;朝露日晞而消失不见;这些是不是化学变化?
6
陈超 (c) - 20190902开学第一课初三3班节点
练习: 物理变化physical change or
化学变化chemical change?
车胎爆胎
火药爆炸
玻璃熔化
刻舟求剑、木已成舟、滴水成冰、花香四溢、蜡炬成灰
黄酒变醋
晒干潮湿的衣服
二氧化碳遇到澄清石灰水变浑浊
书P8 思考与练习1 ;P13 思考与复习1~3
思考
观察蜡烛燃烧,该过程属于化学变化
还是物理变化?
7
两种变化
实例
实质
本质区别
P6
化学变化往往伴随物理变化
P7~8
发光、发热、
变色、生成沉淀、产生气体
位移、形变、状态变化
是否产生新物质
(又叫化学反应)
化学变化
P6
生成新物质的变化
蜡烛燃烧、 铁生锈
物理变化
没有生成新物质
矿石粉碎、水分蒸发
一
物质的运动和变化
● 物质的运动和变化
● 物质的性质
● 化学研究什么
● 化学促进社会的发展
1.1 化学使世界更美好
▲
▼
常伴现象
联系
8
二
物质的性质
概念
实例
可燃性、助燃性、
氧化性、还原性、
酸性、碱性、腐蚀性、
稳定性、活泼性、
毒性
P8
颜色、气味、状态、
熔点、沸点、
密度、硬度、
挥发性、溶解性、
导电性、导热性、延展性。
P8
只有通过化学变化
才能表现的性质
无需通过化学变化
就能表现的性质
● 物质的运动和变化
● 物质的性质
● 化学研究什么
● 化学促进社会的发展
1.1 化学使世界更美好
▲
▼
化学性质
物理性质
变化中体现物质的性质,两种变化就对应两种性质。
一类性质只有通过化学变化才能表现出来,例如镁具有可燃性,这类性质称为化学性质。
常见的化学性质有可燃性、助燃性、氧化性、还原性、酸性、碱性、腐蚀性、稳定性、活泼性、毒性等。
而另一类不需要化学变化就能表现的性质就是物理性质,例如颜色、气味、状态、密度、硬度等。
[为什么不说“通过物理变化表现的物质性质是物理性质”呢?因为有些物理变化是通过物理变化体现的,如水的凝固点是0℃、沸点为100℃;有些物理性质,甚至无需物理变化仅凭感官就能感受到,如镁是银白色、质地较软的、常温下为固态的金属。]
要注意的是,变化中体现物质的性质,但物质的性质是物质的固有属性;
即便没有发生变化,没能表现出物质的性质,但物质的性质始终是存在的。
如镁、纸张都具有可燃性,即便它们没有在燃烧,这种可燃性是始终具有的。
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物理性质physical property or
化学性质chemical property?
1)醋有气味
2)酱油有颜色
3)铅很重
4)水在常温下呈液态
5)铁容易生锈
6)镁能在空气中燃烧
7)二氧化碳能使石灰水变浑浊
10
练习
(一)下列叙述中,描述了物质的变化和性质:
1、潺潺的流水能蒸发成水蒸气;
2、水蒸气可以变成天空中的白云;
3、白云变成了雨滴或雪花降落到地面;
4、食物变质;
5、钢铁能生锈;
6、煤着火燃烧,残余一堆灰烬
其中属于 的是 ;
属于 的是 ;
属于 的是 ;
属于 的是 。
变化:
表示物质运动的过程,
正在发生或已经发生了。
常用关键词:
“生成了”、“变成”
性质:
表示物质的属性、状态。
常用关键词:
“是”、“能”、“会”。
物理性质
化学性质
物理变化
化学变化
1
、2
5
3
4
、6
变化中体现物质的性质。如果把“变化”和“性质”放在一起,你会区分是变化还是性质吗?
11
练习
(二)下列关于酒精的描述:
a. 酒精是一种无色透明、具有特殊气味的液体;
b. 易挥发;
c. 能与水任意比例互溶;
d. 酒精易燃烧;
e. 酒精常用作燃料,是一种绿色能源;
f. 点燃酒精生成二氧化碳和水。
a~f中,描述酒精物理性质的是_____________;
描述酒精化学性质的是____________;
酒精发生化学变化的是____________;
描述酒精用途的是__________________。
a、b、c
d
f
e
变化、性质、用途这三者有何关系?
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陈超 (c) - 20200902开学第2课初三2、3、6班节点
二
物质的性质
概念
实例
可燃性、助燃性、
氧化性、还原性、
酸性、碱性、腐蚀性、
稳定性、活泼性、
毒性
P8
颜色、气味、状态、
熔点、沸点、
密度、硬度、
挥发性、溶解性、
导电性、导热性、延展性。
P8
只有化学变化
才能表现的性质
无需化学变化
就能表现的性质
● 物质的运动和变化
● 物质的性质
● 化学研究什么
● 化学促进社会的发展
1.1 化学使世界更美好
▲
▼
化学性质
物理性质
性质 用途
决定
性质与用途的联系:
书P8 思考与练习2
练习
P8
13
三
化学研究什么
海底的可燃冰
它们的组成相同?
金刚石
钻石
石墨
C
C
铅笔芯
● 物质的运动和变化
● 物质的性质
● 化学研究什么
● 化学促进社会的发展
1.1 化学使世界更美好
▲
▼
化学研究什么?
之前我们已经学习到,化学研究物质的变化、性质(主要是化学变化、化学性质)及其用途,
那为什么具有这样的性质,能发生这样的变化呢?
例如可燃冰为什么能燃烧?它是“冰”吗?经研究它的组成是天然气(甲烷)的水合物,所以化学还研究物质的组成;
再如金刚石、石墨的组成都只含有碳元素,为什么性质迥异?经研究它们碳原子的排列方式不同(就像石块可以垒成石堆也可以建成金字塔!),所以化学还要研究物质的结构。
14
● 物质的运动和变化
● 物质的性质
● 化学研究什么
● 化学促进社会的发展
三
化学研究什么
1.1 化学使世界更美好
▲
▼
化学是 研究物质的
在分子、原子层次
组成、
结构
性质、
变化
的基础自然科学
决定
体现
用途
体现
决定
决定
体现
P9
综上,化学是(在原子分子层次上)研究实物质的组成、结构、性质(物理性质、化学性质)、变化规律的自然科学。
这四者有何关系?
15
四
化学促进社会的发展
1、中国古代化学的贡献
最早制瓷
炼丹术、炼金术
火药、造纸
最早认识和使用煤炭、石油和天然气,
最早冶炼黄铜和白铜,最早发现锌和砷。
越王勾践青铜剑
司母戊鼎
……………………
● 物质的运动和变化
● 物质的性质
● 化学研究什么
● 化学促进社会的发展
1.1 化学使世界更美好
▲
▼
西汉彩绘骑兵陶俑
清乾隆珐琅彩人物图瓷瓶
元青花瓷罐 鬼谷子下山
仰韶文化人面鱼纹盆
化学能创造出我们所需要的物质, 也能消除我们不需要的物质, 还能实现物质与能量的转化。
16
四
化学促进社会的发展
2、现代化学不仅要研究自然界已经存在的物质及其变化,
还要根据需要研究和创造自然界不存在的新物质,
为人类的衣食住行做出巨大贡献。
● 物质的运动和变化
● 物质的性质
● 化学研究什么
● 化学促进社会的发展
1.1 化学使世界更美好
▲
▼
我国人口总数:
1600年1.97亿,2019年14亿
利用化学生产化肥和农药,
使世界粮食产量提高了40%~60%
利用化学合成药物,抑制细菌病毒,保障人体健康
全球人均寿命:
1900年45岁,2023年 >72.6岁
17
四
化学促进社会的发展
利用化学开发新能源和新材料,促进科技发展与创新,改善人类的生存条件;
高分子人造血管
● 物质的运动和变化
● 物质的性质
● 化学研究什么
● 化学促进社会的发展
1.1 化学使世界更美好
▲
▼
化学创造的物质:
1900年 55万种
1945年 110万种
1970年 236.7万种
1980年 593万种
1990年 1057.6万种
1999年 超过2000万种
2019年 上亿种
18
● 物质的运动和变化
● 物质的性质
● 化学研究什么
● 化学促进社会的发展
四
化学促进社会的发展
1.1 化学使世界更美好
▲
▼
耐高温纤维制成的消防人员的服装
制造的破冰斧
玻璃纤维增强塑料
在相应的温度下慢慢绽放
镍钛记忆合金“花瓣”
国产大型客机C919
19
四
化学促进社会的发展
3、变废为宝,环境污染问题的解决还得倚重化学。
地球上的环境污染问题可概括为:
①全球变暖; ②臭氧层破坏;
③酸雨; ④生物多样性减少;
⑤森林锐减; ⑥土地荒漠化;
⑦水质污染; ⑧海洋污染;
⑨大气污染; ⑩固体废物污染。
● 物质的运动和变化
● 物质的性质
● 化学研究什么
● 化学促进社会的发展
1.1 化学使世界更美好
▲
▼
利用化学技术消除机动车排放的有
害气体,研发新能源汽车、减少化
石燃料消耗
书P12 上海垃圾分类 (习题 书P13第6题)
20
我们怎样学好化学?
好(hào)学,好(hǎo)好(hǎo)学,学好(hǎo)——兴趣、态度、结果
积累与整理——“把书读厚”与“把书读薄”
Chem is try——“做中学”、“用中学”
记忆
理解
运用
少而好学,如日出之阳;壮而好学,如日中之光;老而好学,如炳烛之明。——汉·刘向《说苑·建本》
21
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