高中化学 第1章第1节 走进化学科学学案 鲁科版必修1.docx
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高中化学第1章第1节走进化学科学学案鲁科版必修1
第1节 走进化学科学
[核心素养发展目标] 1.了解化学科学的主要特征和发展历程，熟知化学科学发展中的重大发现或成就，增强科学探究意识和创新意识。
2.了解化学科学的探索空间和现代化学的“中心科学”地位，以严谨求实的科学态度对化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断，增强社会责任意识。
一、化学科学的形成和发展
1.古代化学实践活动
火的使用（取火和保存火种）是人类最早的化学实践活动，随后人们学会了烧制陶瓷、冶炼金属、酿造酒类等。
2.近代化学发展的里程碑
（1）1661年，英国科学家波义耳提出化学元素的概念，标志着近代化学的诞生。
（2）1771年，法国科学家拉瓦锡提出氧化学说，使近代化学取得了革命性的发展。
（3）1803年，英国科学家道尔顿提出原子学说，为近代化学的发展奠定了坚实的基础。
（4）1811年，意大利科学家阿伏加德罗提出分子学说，系统解决了在物质组成和原子量测定方面存在的混乱问题。
（5）1869年，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的理论体系。
3.现代化学科学的发展
（1）现代化学的重大成就：
从宏观向微观的研究中发现了放射性同位素；建立了现代量子化学理论；创造新分子的合成化学得到了发展；创立了高分子化学；化学动力学与热力学得到了开创性研究；化学工业得到迅速发展等。
（2）现代化学的发展带动了相关科学的发展：
如化学家对蛋白质化学结构的测定和蛋白质合成的研究，使人们对生命过程有了更深刻的认识；20世纪中叶，化学科学和生命科学共同揭示了生命的遗传物质DNA的结构和遗传规律。
（3）现代化学的发展对人类文明进步具有巨大的推动作用：
如利用合成氨的技术制造氮肥，使农作物产量大大提高；科学家们研制出的新药物能治病救人；新材料的开发利用使我们的生活丰富多彩等。
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我国在化学研究中的重要成果
（1）1965年，中国科学家合成的牛胰岛素是世界上第一个人工合成的、具有生理活性的蛋白质。
（2）1981年，我国科学家人工全合成的酵母丙氨酸转移核糖核酸，是世界上首次人工合成的核糖核酸。
（3）20世纪80年代，开展了对新一代抗疟药——青蒿素的全合成研究。
（4）20世纪90年代末，中国对树脂糖苷的全合成和具有高抗癌活性的甾体皂甙的合成达到国际领先水平。
（5）关于配合物中多重键的反应性研究达到了世界领先水平，获得2006年国家自然科学一等奖。
化学科学的形成与发展历程图
二、化学科学的主要特征
1.化学科学的含义
（1）化学是一门重要的基础自然科学；
（2）研究对象：
由分子、原子或离子构成的物质；
（3）研究内容：
物质的组成、结构、性质、转化及其应用。
2.化学科学的特征
（1）化学是从微观层面（分子）上认识物质，以符号形式描述物质，在不同层面上创造物质。
（2）化学是一门创造性的学科
①从矿物、岩石以及动植物体中发现和提取有用的物质或从已有的物质出发制造出有用的物质。
②通过对有关物质性质和结构的认识，根据需要创造出具有特殊性质或功能的自然界里不存在的新物质。
（3）现代化学已成为实验与理论并重的学科
①先进的实验技术手段：
例如：
利用色谱仪可以把某种物质从混合物中分离出来，而X射线仪、质谱仪、核磁共振仪等可以帮助人们测定物质的结构，还可以利用放射性同位素跟踪化学反应进行的过程。
②理论化学以理论计算为主要手段，辅以计算机模拟，在研究物质结构、预测物质反应活性、研究反应的微观过程等领域具有重要意义。
3.青蒿素的发现、研究与应用
（1）1969年，屠呦呦从我国古代药方的研究中，发现青蒿具有抗疟效果，并创造性地使用沸点较低的乙醚获得了青蒿提取物。
（2）1972年初，屠呦呦研究小组成功分离并结晶出“青蒿素Ⅱ”（后称青蒿素），其抗疟功效在临床试验中得到证实。
（3）1973年，我国化学家使用高分辨率质谱仪测定出青蒿素的相对分子质量，再结合碳氢分析数据确定了青蒿素的分子式为C15H22O5。
（4）1975年，利用青蒿素晶体的X射线衍射数据攻克了许多难关，终于确定了分子中各原子的空间位置（即其分子结构）。
（5）1978年到1984年初，历时五年实现了青蒿素的全合成。
1986年，青蒿素及其衍生药物双氢青蒿素获得一类新药证书。
（6）2001年，世界卫生组织向恶性疟疾流行的国家推荐以青蒿素为基础的联合疗法，于2004年正式将青蒿素复方药物列为治疗疟疾的首选药物。
（1）青蒿素的相关研究经历了怎样的过程？
提示 青蒿素的发现与提纯、确定组成、测定结构、合成修饰等。
（2）结合青蒿素的相关研究，说明化学研究的内容有哪些？
这些研究内容之间有什么关系？
提示 通过发现提取目标物质，研究其组成、结构与性质，从而实现该物质及其衍生物质的合成。
（3）青蒿素的相关研究中用到哪些研究方法？
提示 青蒿素冷浸提取法，选用先进的现代化实验仪器，如质谱仪、X射线衍射仪等。
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物理变化与化学变化的比较
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
有其他物质生成
微观
构成物质的微粒结构不变，微粒间隔可能改变
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
三、化学科学的探索空间
1.化学科学具有十分广阔的探索空间
（1）化学家们已能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等。
（2）化学科学将在能源和资源的合理开发、科学应用方面大显身手。
（3）化学科学将继续推动材料科学的发展，使各种新型功能材料的制造成为可能。
（4）化学科学将为环境问题的解决提供有力保障。
（5）化学科学可以让研究人员在分子水平上了解疾病的病理，寻求有效的防治措施，保障人类的身心健康。
2.化学科学已成为“中心科学”
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（1）化学与生产、生活
①化学与工业生产技术
合成氨技术的应用、新型复合肥及高效低毒农药的研制、新能源的开发、金属的冶炼、新型合成材料的生产、石油的炼制等都需要化学技术发挥作用。
②化学与生活
各种高分子复合材料应用于家具、日用品、文化体育用品、儿童玩具等，精巧实用、绚丽多彩，美化了人们的生活。
③化学与材料
高分子绝缘材料的优越性能使电器工业得到飞跃发展，从而促进了电子计算机、遥控技术、激光等一系列新兴工业的兴起与发展。
由于有了耐高温和高强度的材料，人类才有可能制造出宇宙飞船、人造卫星、空间探测器等，为探索太空展现了美好前景。
高分子材料在医疗上用于人工器官的合成，突破了许多医学难题。
（2）高中化学的学习方法
①利用教材内容，如教材中的图、表、小栏目等知识，帮助理解和记忆课本中的基础知识。
②重视科学思维方法的训练，要熟练掌握化学研究中的科学方法，如实验法、模型法、逻辑法等。
③梳理问题进行学习。
在学习高中化学知识时，要敢于质疑，勤于思考，提出问题，逐步形成独立思考问题的能力。
④重视化学与社会生产、生活的联系。
要学会结合社会实践来学习和理解高中化学知识。
⑤要重视与初中化学知识的联系，承上启下，温故知新，建立全面完善的化学知识网络。
⑥通过习题的训练，提高应用化学知识解决问题的能力。
⑦要重视化学实验，学会通过化学实验来提高实验技能的能力。
⑧不断拓宽知识视野，培养创新意识和综合能力。
1.19世纪初，某科学家提出了原子学说，化学物质由原子构成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变化中不能再分，这位科学家是（ ）
A.汤姆生B.道尔顿
C.卢瑟福D.玻尔
答案 B
解析 1803年，英国科学家道尔顿提出原子学说，为近代化学的发展奠定了坚实的基础。
2.我国科技创新成果斐然，下列成果中获得诺贝尔奖的是（ ）
A.徐光宪建立稀土串级萃取理论
B.屠呦呦发现抗疟新药青蒿素
C.闵恩泽研发重油裂解催化剂
D.侯德榜联合制碱法
答案 B
解析 B项，屠呦呦因发现抗疟新药青蒿素而获得了诺贝尔奖，正确。
3.进入20世纪后，化学科学的发展更为迅速，取得了若干项重大成就。
下列各项中，不属于这个时期重大化学成就的是（ ）
A.放射性元素的发现
B.现代量子化学理论的建立
C.化学工业的迅速发展
D.制陶技术的成熟
答案 D
解析 制陶技术的成熟属于古代化学的成就。
4.（2019·焦作高一质检）化学就是在原子、分子水平上研究物质的（ ）
①组成 ②结构 ③性质 ④变化 ⑤制备 ⑥应用
A.①②③④B.②③④⑤
C.③④⑤⑥D.全部
答案 D
解析 化学是在原子、分子的水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的科学。
5.化学真正成为一门科学并较快发展，始于（ ）
A.质量守恒定律的发现
B.中国湿法冶金技术的应用
C.原子—分子论的问世
D.计算机、X光机、紫外可见分光光度计等设备在化学研究中的应用
答案 C
解析 原子是化学变化中的最小粒子，分子是保持物质化学性质的最小粒子，人们把物质由原子、分子构成的学说叫做原子—分子论。
自从用原子—分子论来研究物质的性质和变化后，化学才有了较快的发展，成为了一门科学。
6.中华民族有着光辉灿烂的发明史。
下列发明创造不涉及化学反应的是（ ）
A.用胆矾炼铜B.用铁矿石炼铁
C.烧结黏土制陶瓷D.打磨磁石制指南针
答案 D
解析 A项，用胆矾炼铜，即由CuSO4·5H2O生成Cu，铜元素被还原，有新物质生成，发生化学反应；B项，用铁矿石炼铁，即由Fe2O3生成铁，铁元素被还原，有新物质生成，发生化学反应；C项，陶瓷是以黏土为原料高温烧结而成，发生化学反应；D项，打磨磁石制指南针，只是物质外形改变，不涉及化学反应。
7.（2018·临沂月考）冷冻电镜技术可用于溶液中生物分子结构的高分辨率测定。
下列叙述与上述技术无关的是（ ）
A.有利于在分子水平上了解疾病的病理
B.有利于人类更好地利用能源，处理好能源与环境的关系
C.有利于对物质微观结构的研究
D.有利于对DNA结构的研究
答案 B
解析 “冷冻电镜技术可用于溶液中生物分子结构的高分辨率测定”，说明该技术应用于微观层面。
在分子水平上了解疾病的病理、对物质微观结构的研究、对DNA结构的研究均属于微观层面。
8.（2019·开封高一检测）下列各项中，与化学科学关系不大的是（ ）
A.航空航天B.合成新药物
C.食品成分检测D.组装空气压缩机
答案 D
解析 航空航天材料主要为无机非金属材料，例如航天器表面的高温陶瓷，A项不符合题意；合成新药物主要涉及有机化学的有机合成，B项不符合题意；食品成分检测涉及分析化学，例如元素的检验与分析，C项不符合题意；组装空气压缩机与物质的组成、结构、性质及变化规律无关，因此与化学无关，D项符合题意。
题组一 化学科学的形成和发展
1.下列符合化学史实的是（ ）
A.法国科学家拉瓦锡发现了元素周期律
B.俄国科学家门捷列夫提出了氧化学说
C.英国科学家道尔顿提出了原子学说
D.英国科学家波义耳提出了原子学说
答案 C
解析 拉瓦锡提出了氧化学说，门捷列夫发现了元素周期律，道尔顿提出了原子学说，波义耳提出了化学元素的概念。
2.与近代化学科学的诞生无关的是（ ）
A.化学元素的概念
B.英国化学家、物理学家波义耳
C.著名物理学家爱因斯坦
D.古代的化学实践活动
答案 C
解析 英国科学家波义耳在前人工作的基础上提出化学元素的概念，标志着近代化学的诞生。
爱因斯坦是19世纪的物理学家，他出生时，近代化学已诞生两个世纪。
3.（2018·盐城期中）科学史上每一次重大发现都极大地推进了科学的发展，俄国科学家门捷列夫对化学的突出贡献在于（ ）
A.提出了元素周期律
B.开发了合成氨的生产工艺
C.提示了燃烧的本质
D.提取了治疟药物青蒿素
答案 A
解析 20世纪初，德国化学家哈伯、博施等研究出了合成氨的生产工艺，揭示了燃烧的本质的是拉瓦锡，提取了治疟药物青蒿素的是我国的科学家屠呦呦，选项B、C、D错误。
4.（2019·上海青浦区质检）科学史上，中国有许多重要的发明和发现，为现代物质文明奠定了基础。
下列各项中属于化学史上中国对世界做出重大贡献的是（ ）
①造纸 ②火药 ③指南针 ④炼铜、炼铁 ⑤合成有机高分子材料 ⑥人工合成牛胰岛素 ⑦提出原子—分子学说
A.①②③④⑦B.①②④⑥
C.②③⑤D.④⑤⑥⑦
答案 B
解析 造纸、火药、指南针、炼铜、炼铁、人工合成牛胰岛素都属于中国对世界科学的发展做出的重大贡献，但指南针与化学无关。
5.（2019·济南质检）我国科学家屠呦呦因发现抗疟新药青蒿素（C15H22O5）而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖。
下列说法正确的是（ ）
A.该项发现属于农业方面的应用
B.青蒿素由三种元素组成
C.青蒿素由C原子和H2O分子构成
D.青蒿素中C、H、O的质量比为15∶22∶5
答案 B
解析 A项，青蒿素的发现属于医药方面的研究；C项，青蒿素由C15H22O5分子构成，属于纯净物；D项，青蒿素中C、H、O的质量比为（15×12）∶（22×1）∶（5×16）＝90∶11∶40。
题组二 化学科学及其特征
6.下列描述中不正确的是（ ）
A.化学的特征就是认识分子和制造分子，它是一门具有创造性和实用性的科学
B.人们可以利用先进的技术和设备通过化学变化制造出新的原子和新的分子
C.制陶、冶金及酿酒过程中，肯定发生了化学变化
D.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等
答案 B
解析 化学变化可以制造分子，但不能制造原子，B项错误。
7.（2018·杭州期末）下列属于化学科学研究范畴的是（ ）
A.研究氢原子聚变释放巨大能量的技术
B.研究可降解高分子材料的结构与性质
C.研究更安全、更快速的量子通信技术
D.用大口径射电望远镜探寻类似地球的太阳系外行星
答案 B
解析 氢原子聚变属于物理科学研究的范畴，A选项不符合题意；物质的结构与性质属于化学科学研究的范畴，B选项符合题意；量子通信技术属于物理科学研究的范畴，C选项不符合题意；探寻类似地球的太阳系外行星属于天文学研究的范畴，D选项不符合题意。
8.（2018·郑州期末）化学是一门具有创造性的科学。
下列事实不能直接体现这一说法的是（ ）
A.青蒿素的发现与合成
B.水力发电
C.新型复合材料的发明
D.“21世纪的金属——钛的冶炼”
答案 B
解析 水力发电不属于化学应用领域。
9.下列现象中发生了化学变化的是（ ）
A.食盐固体溶于水消失
B.打开盛浓盐酸的试剂瓶冒白雾
C.干冰露置在空气中逐渐消失
D.红色氧化汞粉末受热分解成氧气和汞
答案 D
解析 判断是否发生化学变化的关键是看是否有新物质生成，A、B、C项中均无新物质生成，D项中有新物质氧气和汞生成，故选D。
10.古诗是古人为我们留下的宝贵精神财富。
下列诗词中不涉及化学反应的是（ ）
A.美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来——《浪淘沙》
B.千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲——《石灰吟》
C.爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏——《元日》
D.春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干——《无题》
答案 A
解析 A项指的是黄金的用途及黄金的物理提取方法，不涉及化学反应；B项指的是生石灰的制备过程，涉及反应CaCO3
CaO＋CO2↑；C项涉及爆竹爆炸，化学反应为S＋2KNO3＋3C
K2S＋3CO2↑＋N2↑；D项涉及蜡烛的燃烧反应。
题组三 化学科学的探索空间与应用
11.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
解析 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。
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，故C错误。
12.随着社会的发展，人们日益重视环境问题，下列做法或说法不正确的是（ ）
A.对垃圾进行无害化、资源化处理
B.将煤气化或液化，获得清洁燃料
C.PM2.5是指大气中直径接近于2.5nm的颗粒物，也称细颗粒物
D.推广使用无磷洗衣粉和无氟冰箱
答案 C
解析 垃圾是放错了位置的资源，将其回收再利用既保护环境，又节约资源；将煤气化或者液化，可以除去硫元素，减轻对环境的污染；PM2.5是指悬浮在空气中的空气动力学当量直径小于或等于2.5×10－6m的颗粒物；含磷洗衣粉会污染水资源，含氟化合物会破坏臭氧层，因此推广使用无磷洗衣粉和无氟冰箱可以保护环境。
13.当前我国农业地区产生的大量农作物秸秆将作如何处理的问题备受关注。
化学科学将在能源和资源的合理开发、安全应用方面大显身手。
下列处理农作物秸秆的方法中不正确的是（ ）
A.出售给工厂做工业原料
B.就地焚烧制成草木灰做植物的钾肥
C.应用有关化学原理制取沼气和有机肥料
D.应用有关化学原理制成优质牲畜饲料
答案 B
解析 在农田里焚烧农作物秸秆有很多危害，主要表现是污染空气、引发火灾、浪费资源等。
其他处理方法均正确。
14.（2019·银川调研）下列有关节能减排的措施的叙述不正确的是（ ）
A.发展利用太阳能制氢技术
B.提倡用节能的LED灯代替白炽灯
C.发展电动汽车技术，杜绝化石燃料的燃烧
D.发展水力发电、潮汐能发电
答案 C
解析 社会发展需要大量的能源，在没有寻找到能替代石油、煤、天然气的新能源前，杜绝化石燃料的燃烧在目前阶段是不可能的。
15.化学在人类生活中扮演着重要角色，以下说法正确的是（ ）
A.利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢是一种绿色的化学方法
B.为改善食物的色、香、味，并防止变质，可在其中加入大量食品添加剂
C.使用无磷洗衣粉，可彻底解决水体富营养化问题
D.天然药物无任何毒副作用，可长期服用
答案 A
解析 食品安全直接关系到我们的身体健康，食品添加剂的使用必须严格控制，故B错误；含磷洗衣粉只是造成水体富营养化的原因之一，因此，使用无磷洗衣粉不可能彻底解决水体富营养化的问题，故C错误；天然药物有的本身就有很大的毒性，不可长期服用，故D错误。
16.彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农两位美国科学家因为发现细胞膜水通道，以及对离子通道的结构和机理研究作出的开创性贡献而获得2003年诺贝尔化学奖。
他们之所以获得诺贝尔化学奖而不是生理学或医学奖是因为（ ）
A.他们的研究与化学物质——水有关
B.他们的研究有利于研制一些针对神经系统疾病和心血管疾病的药物
C.他们的研究深入到分子、原子的层次
D.他们的研究深入到细胞的层次
答案 C
解析 解此题需关注这几个字：
“获得2003年诺贝尔化学奖而不是生理学或医学奖”，从而想到化学的研究范畴，选出正确答案。
17.回答下列问题：
（1）化学是一门创造性科学，它的特征是_____________________________________________
___________，同时，它也是一门实用性科学，在人类生产和生活中有着重要的作用。
（2）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________（填字母）。
A.原子B.分子C.离子D.元素
（3）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）认识分子和制造分子
（2）D（3）Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
解析
（1）化学是一门具有创造性的科学，它的特征体现在认识分子和制造分子上。
（2）“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。
（3）人体胃液中含有盐酸，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气。
18.下面是某化肥厂在一公共场所的围墙上做的广告：
请仔细观察、分析，并回答下列问题。
（1）碳酸氢铵（化学式为NH4HCO3）是由________种元素组成的。
（2）碳酸氢铵的氮含量是指氮元素的质量分数。
根据所学化学知识，你认为此广告是________（填“真实”或“虚假”）广告，判断的依据是_____________________________
________________________________________________________________________。
（3）碳酸氢铵受潮时在常温下就能分解，温度越高分解越快，因此保存时应注意________________________________________________________________________。
答案
（1）4
（2）虚假 因为纯净的碳酸氢铵中氮元素的含量为14÷79×100%≈17.7%，该广告鼓吹的“氮含量为20.1%”是不可能的 （3）密封并放在阴凉处
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