1.2化学研究什么第2课时导学案--2025-2026学年九年级化学沪教版(2024)上册

第2节 化学研究什么 第2课时 化学研究物质的组成和结构、用途与制法 一、知识目标 1.能初步认识物质的多样性，知道物质的性质与组成、结构、用途的关系； 2.能初步学会应用科学的方法观察化学实验、描述现象； 3.能感受化学是推动人类社会可持续发展的重要力量。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：通过金刚石与石墨性质差异的实例，认识物质宏观性质的多样性与其微观结构的关系，建立“结构决定性质”的化学观念。 2.证据推理与模型认知：基于实验现象（葡萄糖、砂糖、面粉燃烧实验），分析物质组成（如碳元素的存在）、变化本质（物理变化与化学变化），归纳“性质决定用途”的推理模型（如金刚石切割玻璃、石墨导电）。 3.科学态度与社会责任：结合化学史（如我国科学家制备金刚石的突破），感悟化学创新对解决资源、能源问题的价值，增强可持续发展意识。 一、学习重点 1.能初步认识物质的多样性，知道物质的性质与组成、结构、用途的关系。 二、学习难点 1.能初步学会应用科学的方法观察化学实验、描述现象。 一、物质的组成与结构 1.取葡萄糖、砂糖和面粉分别灼烧，均生成黑色残渣，该残渣是碳，说明这些物质中都含有碳元素。由此可知，世间万物主要由约 90 多种元素组成。 2.金刚石和石墨都由碳元素组成，但前者是自然界最坚硬的物质，后者质软，原因是原子排列方式不同。这体现了“物质的结构决定性质”的化学观念。 3.物质由肉眼看不见的微观粒子构成，例如水由水（H2O）分子构成，沙子（主要成分 SiO2）由硅原子和氧原子构成。 二、物质的用途与制法 1.金刚石可用于切割玻璃，是因为其具有硬度大的性质；石墨能作电池电极，是利用其导电性；石墨可制作铅笔芯，是由于它是灰黑色质软的固体。 2.我国科学家钱逸泰团队曾以四氯化碳和金属钠为原料制得纳米级金刚石，后来又利用甲烷作为 “养料” 通过化学气相沉积法制备人造金刚石，这体现了化学可通过工艺创新制备新物质。 3.化石燃料（煤、石油、天然气）可通过化学工艺制造药物、合成纤维、塑料等价值更高的产品，直接燃烧会造成资源浪费和环境污染。 一、新课导入 问题预测：用热勺子接触牛奶、软糖、棉花糖、蜂蜜时，可能出现哪些变化？ 牛奶：____________________ 软糖：____________________ 棉花糖：____________________ 蜂蜜：____________________ 答案：牛奶可能结块 / 起皮；软糖可能融化 / 碳化；棉花糖可能焦化 / 冒烟；蜂蜜可能变稀 / 冒泡。 问题思考：不同物质遇热反应不同的根本原因可能与__________和__________有关。 答案：物质的组成、结构。 二、化学研究物质的组成和结构活动一：物质组成的实验探究 问题观察：大家观察到了什么共同的现象？ 答案：都产生了黑色残渣。 问题思考：黑色残渣可能是什么？这个现象说明了这三种物质在组成上有什么共同点？ 答案：推测黑色残渣为碳，得出三种物质都含碳元素。 问题记录： 实验步骤 实验现象 解释与结论 灼烧葡萄糖、砂糖、面粉 答案： 实验步骤 实验现象 解释与结论 灼烧葡萄糖、砂糖、面粉 都有黑色残渣生成 这些物质中均含有碳元素 活动二：物质结构的微观探析 问题探究1：观察二氧化硅（SiO2）和水（H2O）的分子模型，填写： 沙子由________构成；水由________构成。 答案：二氧化硅分子；水分子。 问题探究2：对比金刚石与石墨的结构模型： 金刚石结构：________（空间网状立体结构 / 层状），硬度________； 石墨结构：________（空间网状立体结构 / 层状），硬度________。 答案：空间网状立体结构；大；层状；小。 问题思考：金刚石和石墨都由碳元素组成，为什么它们的性质（如硬度）却如此截然不同？ 答案：因为原子排列方式不同，导致微观结构差异。 归纳总结：物质的________决定性质。例如：金刚石因________结构而坚硬，石墨因________结构而质软。 答案：结构；空间网状立体结构；层状。 二、化学研究物质的用途与制法活动一：性质与用途的关联分析 问题讨论：下列有关物质用途的表述，分别利用了金刚石或石墨的哪些性质？ 1.制作钻石 2.用作电池电极 3.制造铅笔芯 4.切割玻璃 答案：1.金刚石是无色透明晶体，具有特殊的光学性质；2.石墨能导电；3.石墨是灰黑色质软的固体；4.金刚石硬度大。 问题思考：为什么石墨能作电极而金刚石不能？ 答案：石墨具有导电性，而金刚石不导电，性质差异由结构决定。 归纳总结：性质________用途，用途________性质。例如：物质的________决定其是否适合作为导电材料。 答案：决定；反映；导电性。活动二：物质制法的实际应用 案例分析：1.我国科学家用四氯化碳和钠制得纳米金刚石，后来用甲烷“种”出金刚石，目的是：________________________________。 2.化石燃料直接燃烧的弊端：__________________；化学工艺转化的价值：__________________。 答案：1. 突破天然金刚石资源限制，降低成本。2. 资源浪费、污染环境；制备药物、合成材料等。 问题思考：为什么要研究人造金刚石？这体现化学制法的什么价值？ 答案：可能提到资源利用、成本控制等。 典例： 1．下列关于常见物质的性质与使用或贮存关联错误的是 A．酒精具有可燃性，可作为燃料 B．金刚石非常坚硬，可用于切割玻璃 C．碳酸氢铵受热易分解，应保存在阴凉干燥处 D．石墨为灰黑色质软的固体，所以可用作电池的电极 2．下列哪一项研究内容主要属于化学对物质“结构”的探索？ A．测定空气中氧气约占总体积的21% B．分析氯化钠晶体中钠离子(Na⁺)和氯离子(Cl⁻)的排列方式 C．研究铁在潮湿空气中容易生锈的原因 D．利用石油分馏得到汽油、柴油等产品 3．“物质的用途与其性质密切相关”这一说法最能体现在以下哪个实例中？ A．利用活性炭吸附性制作冰箱除味剂 B．通过电解水大规模生产氢气 C．使用质谱仪测定未知化合物的相对分子质量 D．研究金刚石和石墨都是由碳元素组成 4．下列描述中，准确对应“物质的组成”研究的是 A．水由氢元素和氧元素组成 B．水分子呈V形结构，是极性分子 C．水在常温常压下是无色无味的液体 D．水通电可以分解生成氢气和氧气 5．物质的“用途”主要由以下哪项因素的决定 A．物质的来源是否容易获得 B．物质的生产成本高低 C．物质的性质（包括由其结构决定的化学性质和物理性质） D．物质被发现的历史长短 6．下列关于“组成”与“结构”关系的描述，正确的是 A．组成相同的物质，其结构一定相同 B．结构决定了物质的性质，而组成对性质没有影响 C．组成相同的物质，可能因结构不同而具有截然不同的性质（如同素异形体） D．研究物质的组成比研究其结构更为重要 7．化学家设计新物质以满足特定需求时，最核心的考虑因素是 A．首先确保该物质的生产成本最低 B．优先考虑该物质的原料是否容易获得 C．基于目标用途所需性质，设计并构建具有相应结构的分子或材料 D．主要关注该物质是否具有新颖的名称和外观 一、化学研究物质的组成和结构 1. 物质的组成 元素视角：万物由 90 多种元素组成 一种元素组成的物质：如氧气（O2）、金刚石（C） 两种或多种元素组成的物质：如碳酸氢铵（NH4HCO3含 N、H、C、O） 实验证据：灼烧葡萄糖 / 砂糖 / 面粉生成黑色碳残渣，证明含碳元素 2. 物质结构 微观构成：物质由原子 / 分子等微粒构成（如沙子由 SiO2 分子构成，水由 H2O 分子构成） 核心规律：结构决定性质 例：金刚石（空间立体网状结构）硬度大 VS石墨（层状结构）质软导电 二、化学研究物质的用途与制法 性质→用途： 金刚石：硬度大→切割玻璃 光学特性→制钻石 石墨：导电性→作电极 质软→制铅笔芯 用途→性质反推： 碳酸氢铵需阴凉保存→受热易分解（化学性质） 考点1 化学研究物质的组成和结构 （2025·山东潍坊·一模） 8．下列关于金刚石和石墨的描述，说法不正确的是 A．石墨很软，因此可用作干电池电极 B．金刚石很硬，可用来加工坚硬的金属 C．性质差异大，因为原子的排列方式不同 D．一定条件下，石墨可以转化为金刚石 （24-25九年级上·河北唐山·期末） 9．下列关于金刚石和石墨的说法正确的是 A．都是黑色固体 B．都由碳元素组成 C．硬度都很大 D．都有良好的导电性 （2025·山东青岛·二模） 10．由碳元素形成的单质有很多种，如金刚石、石墨和等。下列有关碳单质的说法中正确的是 A．金刚石和石墨都是黑色固体 B．金刚石、石墨、都由原子直接构成 C．碳单质在空气中燃烧只能生成二氧化碳 D．金刚石、石墨物理性质差别很大的原因是碳原子的排列方式不同 考点2 化学研究物质的用途与制法 （24-25九年级上·四川宜宾·期末） 11．下列物质的用途主要由其化学性质决定的是 A．天然气——可用作燃料 B．氦气——用于填充探空气球 C．干冰——用于食品冷藏保鲜 D．石墨——用作高铁列车的受电弓滑板 （24-25九年级上·江苏南京·阶段练习） 12．下列物质的用途体现了其化学性质的是 A．焦炭用作炼铁 B．干冰作制冷剂 C．金刚石作光学仪器的涂层 D．石墨作铅笔芯 （2025九年级·全国·专题练习） 13．判断下列物质的性质和用途的对应关系是否正确。 (1)金刚石切割玻璃——硬度大______ (2)石墨作电车的电刷——质软______ (3)石墨能导电，可用作润滑剂______ (4)金刚石无色透明，可用于切割玻璃______ (5)石墨具有导电性，可用作铅笔芯______ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《第2节 化学研究什么 第2课时（导学案）-化学沪教版2024九年级上册》参考答案： 1．D 【详解】A、酒精具有可燃性，可作为燃料，选项正确； B、金刚石非常坚硬，可用于切割玻璃，选项正确； C、碳酸氢铵受热易分解，应保存在阴凉干燥处，选项正确； D、石墨具有导电性，所以可用作电池的电极，选项错误； 故选D。 2．B 【详解】A、这属于对空气成分（组成）的测定，关注混合物中各成分的量（如氧气、氮气的体积比例），并未涉及氧气分子或空气的内部结构（如原子排列）。因此，不属于结构探索。 B、这直接研究离子晶体中离子的空间排列方式（如晶格结构）。氯化钠是由钠离子和氯离子在特定顺序中排列而成，这属于化学对物质“结构”的典型探索。因此，属于结构探索。 C、这主要涉及化学反应的条件和过程（如铁与氧气、水反应生成铁锈），属于化学变化（腐蚀）的原因分析，而非铁或铁锈的内部结构（如原子或分子排列）。因此，不属于结构探索。 D、石油分馏是根据沸点差异分离混合物的物理过程，关注产品（如汽油、柴油）的获取，并未分析这些物质的分子结构或内部排列。因此，不属于结构探索。 故选B。 3．A 【详解】A、活性炭具有多孔结构，能吸附异味分子（物理性质），因此被用于制作冰箱除味剂（用途）。这直接体现了用途与性质的密切关系。结论：正确体现。 B、电解水利用了水能被电解分解的化学性质（水在通电条件下分解为氢气和氧气），但选项焦点是生产过程（生产氢气），而不是水的直接用途。氢气的用途（如燃料）未提及，且电解水更侧重于方法而非物质本身的性质与用途的直接联系。结论：不直接体现。 C、质谱仪是一种仪器，用于测定化合物的相对分子质量，这依赖于化合物的质量（性质），但“使用质谱仪”是技术应用，并非物质的直接用途。选项未涉及具体物质的用途（如化合物的实际应用），只涉及性质测定。结论：不直接体现。 D、金刚石和石墨都由碳元素组成，但性质不同（如金刚石坚硬、石墨润滑），选项只涉及组成研究，未提及其实际用途（如金刚石用于切割、石墨用于铅笔芯）。研究组成不等于用途与性质的关系。结论：不直接体现。 故选A。 4．A 【详解】A、物质是由元素组成的，水由氢元素和氧元素组成， A正确； B、水分子呈V形结构，是极性分子，这属于分子结构或性质的研究范畴，而非物质的组成，B错误； C、水在常温常压下是无色无味的液体，属于物质的性质研究，与组成无关，C错误； D、水通电可以分解生成氢气和氧气，属于物质的变化过程研究，而非组成，D错误。 故选A。 5．C 【详解】A、来源容易获得会影响物质的可用性和使用频率，但这不是决定用途的主要因素。例如，黄金来源不易，但因其导电性和延展性，仍用于电子产品和珠宝；反之，来源容易的物质（如沙子）不一定有广泛用途。来源是经济或地理因素，不直接决定物质能做什么。结论：不是主要决定因素。 B、生产成本高低会影响物质是否被大规模使用，但不决定其核心用途。例如，铝的生产成本曾很高，用途有限，但现在成本降低后，用途（如制造飞机）仍基于其轻质和耐腐蚀的性质。成本是经济因素，与用途的本质无关。结论：不是主要决定因素。 C、物质的性质是决定用途的主要因素。化学性质（如可燃性、稳定性）和物理性质（如导电性、密度）直接决定了物质如何被使用。例如：氧气因支持燃烧（化学性质），用于助燃剂。铜因导电性好（物理性质），用于电线。结论：是主要决定因素。 D、历史长短与用途无关。新发现的物质（如石墨烯）可能快速应用（基于其强度），而古老物质（如铁）用途广泛也源于其性质（如延展性）。历史是时间因素，不影响物质的内在用途。结论：不是决定因素。 故选C。 6．C 【详解】A、金刚石和石墨都由碳元素组成（组成相同），但金刚石是立体网状结构，石墨是层状结构（结构不同），导致金刚石坚硬、石墨柔软。因此，组成相同，结构不一定相同。A错误。 B、结构确实对性质有重要影响（如分子结构不同，性质不同），但组成也对性质有影响。例如，水（H2O）和过氧化氢（H2O2）都由氢元素和氧元素组成，但组成比例不同（水是H:O=2:1，过氧化氢是H:O=1:1），结构也不同，导致水稳定、过氧化氢易分解。组成是性质的基础，不能忽略。B错误。 C、同素异形体是组成相同（同种元素）、结构不同的单质。例如，氧气（O2）和臭氧（O3）都由氧元素组成，但氧气分子结构为O=O（双原子），臭氧分子结构为O3（三原子），导致氧气无色无味、支持燃烧，臭氧有刺激性气味、有强氧化性。金刚石和石墨也是经典例子。这体现了结构对性质的关键影响。C正确。 D、研究组成（如元素分析）和研究结构（如分子模型）都重要，没有绝对优先。组成帮助了解元素成分（如确定化学式），结构帮助理解性质（如反应机理）。例如，知道水由H和O组成后，还需研究其分子结构（H-O-H键角）才能解释其极性。两者相辅相成，不能简单比较重要性。D错误。 故选C。 7．C 【详解】A、生产成本是经济因素，属于实际生产阶段的考虑，并非设计新物质的核心。设计阶段更关注功能实现，而非成本。例如，研发新药时，核心是药效（性质），成本优化是后续步骤。故错误。 B、原料可用性影响生产可行性，但属于外部条件，并非设计核心。设计阶段应优先聚焦于物质本身的性质和结构，原料问题可在实验或生产中解决。例如，设计高强度合金时，核心是金属配比（结构），而非原料来源。故错误。 C、这直接对应化学家设计新物质的核心逻辑——性质决定用途，结构决定性质。例如，为制造防晒霜，需“防紫外线”的性质，从而设计能吸收紫外线的分子结构（如含苯环化合物）。这体现了初中化学的核心知识点。故正确。 D、名称和外观是表面特征，不影响物质的功能性质。设计新物质的核心是实用性（如化学稳定性、反应活性），而非名称或外观的新颖性。例如，研发新燃料时，核心是“高燃烧值”的性质，而非颜色或命名。故错误。 故选C。 8．A 【详解】A、石墨用作干电池电极的主要原因是其具有良好的导电性，而不是因为其质地软，选项A不正确； B、金刚石是天然存在的最硬的物质，硬度高使其可用于切割或加工坚硬金属，选项B正确； C、金刚石和石墨都是由碳原子构成的，因为碳原子的排列方式不同，导致两者物理性质差异很大，选项C正确； D、在高温、高压和催化剂条件下，碳原子的排列方式可以发生改变，石墨可转化为金刚石，选项D正确。 故选A。 9．B 【详解】A、金刚石是无色的，石墨是灰黑色的，不符合题意； B、金刚石和石墨均是由碳元素组成的碳单质，符合题意； C、金刚石是天然存在的最硬的物质，石墨质软，不符合题意； D、石墨具有良好的导电性，金刚石不具有导电性，不符合题意。 故选B。 10．D 【详解】A、金刚石是无色透明的固体，石墨是深灰色、有金属光泽的固体，说法错误，不符合题意； B、金刚石、石墨都由碳原子构成，由分子构成，说法错误，不符合题意； C、碳单质具有可燃性，在空气中充分燃烧生成二氧化碳，不充分燃烧生成一氧化碳，说法错误，不符合题意； D、金刚石、石墨物理性质差别很大的原因是碳原子的排列方式不同，说法正确，符合题意。 故选：D。 11．A 【详解】A、天然气用作燃料，是利用天然气（主要成分甲烷）燃烧时发生化学反应放出热量的性质，燃烧属于化学变化，所以这是由化学性质决定的用途，A选项正确； B、氦气用于填充探空气球，是利用氦气密度比空气小的物理性质，B选项错误； C、干冰用于食品冷藏保鲜，是利用干冰升华吸热的物理性质，升华是物质由固态直接变为气态，没有新物质生成，属于物理变化，C选项错误； D、石墨用作高铁列车的受电弓滑板，是利用石墨的导电性，导电性属于物理性质，D选项错误。 故选：A。 12．A 【详解】A、焦炭用作炼铁，是因为焦炭具有还原性，还原性需要通过化学变化才能表现出来，属于化学性质，符合题意； B、干冰作制冷剂，是因为干冰升华吸热，能使周围温度降低，不需要通过化学变化就能表现出来，利用的是其物理性质，不符合题意； C、金刚石作光学仪器的涂层，是因为在特殊条件下制备的金刚石薄膜，其透光性好、硬度大，不需要通过化学变化就能表现出来，利用的是其物理性质，不符合题意； D、石墨作铅笔芯，是因为石墨质软，且是灰黑色，容易留下痕迹，不需要通过化学变化就能表现出来，利用的是其物理性质，不符合题意。 故选A。 13．(1)正确 (2)错误 (3)错误 (4)错误 (5)错误 【详解】（1）金刚石是天然存在的最硬的物质，可用于切割玻璃；正确； （2）石墨具有良好的导电性，可用作电车的电刷；错误； （3）石墨具有滑腻感，可用作润滑剂，与石墨能导电无关；错误； （4）金刚石硬度大，可用于切割玻璃，与金刚石无色透明无关；错误； （5）石墨质软，且是灰黑色，容易留下痕迹，可用作铅笔芯。错误； 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $