版新教材高中化学第1章第1节走进化学科学教案鲁科版必修第一册3.docx
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版新教材高中化学第1章第1节走进化学科学教案鲁科版必修第一册3
第1节 走进化学科学
学业要求
核心素养对接
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。
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。
促进学生在“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”“科学精神与社会责任”等化学学科核心素养的发展。
[知识梳理]
知识点一 化学科学的形成和发展
《天工开物》 侯氏制碱法 发现青蒿素
上图是我国从古代到当代的三名化学家，你能说出他们的故事吗？
除此之外你对世界化学史了解多少？
请结合课本完成下列知识点：
1．古代的化学实践活动
主要有：
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
英国科学家波义耳
提出化学元素的概念
近代化学诞生的标志
1771年
法国科学家拉瓦锡
提出氧化学说
近代化学革命性的进展
1803年
英国科学家道尔顿
提出原子论
为近代化学发展奠定了坚实的基础
1811年
意大利科学家阿伏加德罗
提出分子学说
系统地解决了在物质组成和原子量测定方面存在的混乱问题
1869年
俄国科学家门捷列夫
发现了元素周期律
化学元素及其化合物被纳入一个统一的理论体系
3.现代化学的发展
（1）现代化学科学的重大成就
例如：
放射性元素的发现、现代量子化学理论的建立、创造新分子的合成化学的崛起、高分子化学的创立、化学热力学与动力学的开创性研究以及化学工业的迅速发展等。
（2）现代化学研究的重要手段
例如：
X射线、原子吸收光谱、紫外和红外光谱、色谱、质谱、核磁共振等。
4．化学科学形成和发展经历了三个阶段，请完成下列表格
时代
主要成就
实践
理论
特点
古代化学
冶金、制药、造纸、烧制陶瓷
铜、铁合金冶炼；酿酒等
无科学理论作为指导
造其物不知其理
近代化学
原子—分子学说
化学燃料的开采利用；药物化学兴起；冶金化学探索等
原子—分子学说，元素周期律等
造其物知其理
现代化学
现代物质结构理论
微观粒子的研究；物质的合成；化学与其他学科的渗透等
现代物质结构理论
知其理造其物
知识点二 化学科学的主要特征
球棍模型 比例模型
如上图，化学是在原子、分子水平上研究物质，它究竟有什么特征？
人们利用何种手段来研究化学，请结合课本完成下列知识点：
1．化学科学的含义
化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化和应用的一门基础学科。
2．化学科学的创造性
（1）化学的特征就是认识物质和创造物质。
（2）创造性的体现
①发现并提取自然界中已经存在的物质。
②制造自然界中已经存在的物质。
③根据需要创造自然界中不存在的具有特殊性质或功能的新物质。
3．化学科学的实用性
（1）农业——合成氨的化工技术解决了人类面临的饥饿问题。
（2）医药——新药物的成功研制，使人类能对抗多种疾病。
（3）信息——以硅及其化合物为原料制成的芯片和光导纤维使人们的生活丰富多彩。
知识点三 化学科学的探索空间
碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能
随着化学科学的发展，碳纳米管走进人们的生活，化学科学还有哪些发展前景呢？
结合课本完成下列知识点：
1．在微观领域：
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．在能源和资源方面：
借助化学科学，人类能够合理、充分地利用能源和资源。
3．在材料科学方面：
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．在环境保护方面：
化学为环境问题的解决提供有力保障。
5．在生命科学方面：
在分子水平上了解疾病的病理，寻求有效防治措施。
微判断
（1）化学是科学家研究的内容，与普通百姓的生活没有多大关系（×）
（2）化学研究只能认识分子，不能创造分子（×）
（3）化学家可以制造出自然界中不存在的物质（√）
（4）化学研究只会造成严重的环境污染，最终人类将毁灭在化学物质中（×）
（5）1803年英国科学家道尔顿提出了化学元素的概念（×）
微训练
1．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
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。
答案 C
2．2017年伊始，中国四分之一的国土被严重的雾霾笼罩。
为了推进绿色发展、循环发展、低碳发展和“建设美丽中国”，你认为下列做法中，不能有效减少空气中CO2含量的是（ ）
A．开发利用太阳能、风能、生物能、海洋能等清洁能源
B．使用节能产品，推广使用节能环保汽车
C．植树造林，增加森林植被面积
D．用脱硫处理的煤代替原煤做燃料
解析 煤脱硫只能减少SO2的排放、减少酸雨，不能减少CO2的排放。
答案 D
3．在科学史上中国有许多重大的发明和发现，它们为世界的现代化奠定了基础，以下发明和发现属于化学史上中国对世界的贡献的是（ ）
①火药 ②指南针 ③造纸 ④印刷技术
⑤炼铜、炼铁、炼钢 ⑥合成有机高分子材料
⑦人工合成蛋白质 ⑧提出原子—分子学说
A．②③⑥⑧ B．①③⑤⑦
C．④⑤⑦⑧D．①③④⑧
解析 火药、指南针、造纸术、印刷术是中国古代的四大发明，但指南针、印刷术的发明不是化学史上的成就，中国是最早进行炼铜和掌握炼铁技术的国家；1965年，我国科学家第一次人工合成具有生理活性的蛋白质——结晶牛胰岛素；合成有机高分子材料和提出原子—分子学说都不是中国的贡献。
答案 B
4．下列物质中，不是我国在世界上最早制取的是（ ）
A．酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成
B．青霉素、链霉素的发明与生产
C．黑火药的制造与应用
D．牛胰岛素的人工合成
解析 我国在1965年合成牛胰岛素，成为世界上首个成功合成具有生理活性蛋白质的国家；1981年又在全球首次合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸；我国是最早发明火药的国家；而我国在20世纪50年代初期开始自己生产青霉素、链霉素，结束了它们全靠进口的历史。
答案 B
5．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
解析 化学科学的特征为认识分子和制造分子，是一门具有创造性和实用性的科学，A项正确；化学变化可以制造分子，但不能制造原子，B项错误；制陶、冶金及酿酒过程均生成了新物质，发生了化学变化，C项正确；科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，D项正确。
答案 B
微思考
1．课本P6页图1－1－12中古代文献用的方法在化学上属于什么分离方法？
提示 溶解、过滤、蒸发、结晶。
2．屠呦呦用的是乙醚，这个方法与古法有什么不同？
优点是什么？
提示 乙醚代替了水，乙醚为有机物，青蒿素更易溶于乙醚，且乙醚的沸点更低，更有利于分离。
学习任务1 化学科学的发展及探索空间探讨
有人说“化学是一门古老而又富有活力的学科，它的成就是社会文明的标志”。
1．化学学科形成和发展的核心线索是什么？
提示 化学学科一直围绕着原子学说这一主线发展。
2．近代化学诞生的标志是什么？
提示 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。
化学科学发展经历的阶段
【例题1】 进入20世纪以后，化学科学经历了迅速发展的时期，取得了许多现代化学的重大成就。
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
解析 化学科学在20世纪后进入现代化学科学的发展阶段，研究手段向精细、综合方向发展，逐渐形成了现代物质结构理论，并带动了化学工业的迅速发展，而制陶工艺属于古代实用技术。
答案 D
变式训练1 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
解析 化学在分子水平上了解疾病的病理，寻求有效的防治措施，促进人类的身心健康，故选项C不正确。
答案 C
学习任务2 （核心素养）化学史的变迁
一、知识要点
古代
陶瓷、冶炼金属、酿酒
近代
波义耳、拉瓦锡、道尔顿、阿伏加德罗、门捷列夫的成就
现代
X射线、原子吸收光谱、紫外和红外光谱、色谱、质谱、核磁共振等现代手段
二、核心素养
先贤的成就与贡献⇒增强学生的科学精神与社会责任意识
【素养解题】
[典例示范] 下列著名科学家的名字、国籍及主要贡献的对应关系中，错误的是（ ）
A．波义耳——英国——提出化学元素的概念
B．道尔顿——英国——提出原子论
C．拉瓦锡——意大利——提出带核的原子结构模型
D．门捷列夫——俄国——发现元素周期律
[化学史变迁问题解题思维模型]
人物
贡献
考查方向、智能储备
波义耳
提出元素的概念
⇒人物、国籍、年代、贡献等
道尔顿
提出原子论
拉瓦锡
提出氧化学说
门捷列夫
发现元素周期律
答案 C
三、对点训练
1．化学在生产和生活中有着重要作用。
下列叙述中，与化学科学的实用性无关的是（ ）
A．高效化肥的研制使粮食大面积增产，人类逐渐摆脱了饥饿的威胁
B．新型药品的成功研制使人类的寿命得到延长
C．台风登陆，给陆地带来了大量的降水，有利于植物的生长
D．消毒剂的使用对杀灭禽流感病毒起到了很大作用
解析 A、B、D三项中分别体现了化学科学在高效化肥研制、医药研制、消毒剂制备中的实际应用，C项内容与化学无关。
答案 C
2．下列不能说明化学具有创造性和实用性的是（ ）
A．化学家哈伯用催化法合成氨，以此工艺为基础可以生产硝酸铵
B．化学家合成碳纳米管，用作分子导线和超小型电子器件
C．俄国科学家门捷列夫发现元素周期律
D．诺贝尔用硝化甘油制成了炸药，并用于工业生产
解析 提出一种新的化学理论不能说明化学的创造性和实用性。
合成氨、合成碳纳米管、制炸药都体现了化学的创造性，它们应用于生产和生活，则体现了化学的实用性。
答案 C
3．下列变化不属于化学科学研究范畴的是（ ）
A．电解水生成氢气和氧气
B．合成有机高分子材料
C．原子弹爆炸
D．生产合成纤维和合成橡胶
解析 在化学变化过程中，元素的种类，原子的种类、数目不发生变化，原子之间重新组合生成新物质，所以A、B、D正确；而C项中原子弹爆炸是核反应，不属于化学变化，因而不属于化学科学研究的范畴。
答案 C
4．不能说明化学具有创造性的是（ ）
A．创造新分子
B．合成新物质
C．炼制使人“长生不老”的丹药
D．设计新分子
解析 生老病死是自然规律，不可能制造出“长生不老”的丹药。
答案 C
5．法国化学家拉瓦锡对近代化学的最大贡献是（ ）
A．最早使用天平研究化学
B．最早提出空气是由O2和N2组成的结论
C．建立氧化学说
D．用加热HgO的方法制取O2
解析 法国化学家拉瓦锡对近代化学的最大贡献是利用定量分析的实验手段，提出物质燃烧现象的氧化学说从而否定了之前错误的“燃素说”。
答案 C
[学考练]
1．下面是人们关于化学科学的各种常见认识，其中错误的是（ ）
A．化学面对现代日益严重的环境问题显得无能为力
B．化学将在能源、资源的合理开发和安全应用方面大显身手
C．化学的主要特点是在原子、分子水平上认识物质
D．化学是一门以实验为基础的自然科学
解析 随着化学科学的发展，化学将在能源、资源的合理开发和安全应用方面大显身手，所以A不正确，B正确。
化学的主要特点是在原子、分子水平上认识物质，C正确。
化学是一门以实验为基础的自然科学，D正确。
答案 A
2．化学科学使我们思维严密、摒弃迷信、学会科学地生活。
当我们掌握了这门科学的基本规律后，就可以宣传科学知识，揭露伪科学。
下列各项中属于伪科学的是（ ）
A．用催化剂将水变为燃油（燃油由碳、氢元素组成）
B．使白磷在空气中自燃
C．用液氢发射火箭
D．用扫描隧道显微镜可观察到分子的图像
解析 从水和燃油的组成元素来分析，化学科学不可能使水变为燃油。
答案 A
3．下列各项中，主要属于化学科学研究范畴的是（ ）
A．许多金属和合金具有低温下失去电阻的特性，即具有超导性
B．两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核时要释放出大量的能量，所释放的能量可用于发电
C．自然的、人为的各种电磁波干扰和有害的电磁辐射会造成电磁污染
D．美国科学家利用分子组装技术研制出世界上最小的“纳米算盘”，该算盘的算珠由球形的C60分子构成
解析 化学科学是在原子、分子水平上研究物质，随着技术的发展，现代化学可以在微观层面上操纵分子和原子。
而更微观的核变以及电磁问题属于物理科学的研究范畴。
答案 D
4．下列事实中，不能说明化学是具有实用性的科学的是（ ）
A．制造化学肥料，提高粮食产量
B．研制药物，治疗疾病
C．合成食品添加剂
D．提出更完善的化学理论
解析 制造化学肥料、研制药物、合成食品添加剂均体现出化学的实用性，所以A、B、C都符合题意；提出更完善的化学理论不能说明化学的实用性，所以D项符合题意。
答案 D
5．化学在人类社会发展中起着重要作用，展望未来，化学科学具有十分广阔的探索空间。
下列四个选项中，不正确的是（ ）
A．塑料降解技术与化学科学无关
B．新能源——可燃冰（CH4·8H2O）的利用与化学关系密切
C．化学科学将在防治酸雨方面大有作为
D．随着化学科学的发展，合成橡胶的品种将越来越多
解析 塑料是有机化合物，它的降解过程实际上是化学变化过程，与化学密切相关。
答案 A
6．根据所给的信息和标志，判断下列说法错误的是（ ）
A
B
C
D
《神农本草经》记载，麻黄能“止咳逆上气”
碳酸氢钠药片
古代中国人已用麻黄治疗咳嗽
该药是抗酸药，服用时喝些醋能提高药效
看到有该标志的丢弃物，应远离并报警
贴有该标志的物品是可回收物
解析 A项，麻黄具有平喘止咳的作用，常常用于治疗咳嗽，正确；B项，因碳酸氢钠可与酸反应，可用碳酸氢钠作抗酸药，在服用时喝些醋可降低药效，错误；C项，题中所示的图标为三级放射性标志，对人体伤害大，看到有该标志的丢弃物应报警处理，正确；D项，题中所示的图标为可回收物的标志，正确。
答案 B
7．化学在人类生活中扮演着重要角色，以下应用正确的是（ ）
A．用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土吸收水果释放的乙烯，可达到水果保鲜的目的
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
解析 乙烯是水果的催熟剂，高锰酸钾溶液吸收乙烯，从而达到水果保鲜的目的，故A正确；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；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；天然药物有的本身就有很大的毒性，不可长期服用，故D错。
答案 A
8．化学成为一门科学并较快发展，始于（ ）
A．舍勒发现氧气B．质量守恒定律的发现
C．原子－分子学说的问世D．中国湿法冶金技术的推广
解析 化学成为一门科学并较快发展，始于原子－分子学说的建立。
答案 C
9．下列不符合当今化学研究方向的是（ ）
A．发现新物质
B．合成新材料
C．研究化学发展的微观过程
D．研究化学反应中的原子守恒关系
解析 通过化学研究，发现新物质、合成新材料以满足人类生活需求，A项、B项不符合题意；研究化学的微观过程，为化学的发展提供理论支持，C项不符合题意；化学反应中的原子守恒是早就被证明的理论，不需要再研究，D项符合题意。
答案 D
10．近代化学取得了革命性进展的标志是（ ）
A．1869年俄国科学家门捷列夫元素周期律的发现
B．1803年英国科学家道尔顿原子学说的建立
C．1771年法国科学家拉瓦锡氧化学说的建立
D．1661年英国科学家波义耳化学元素概念的提出
解析 化学元素概念的提出标志着近代化学的诞生；氧化学说的建立使近代化学取得了革命性进展；原子学说的建立为近代化学的发展奠定了坚实的基础；元素周期律的发现为系统研究元素化合物知识提供了理论支持。
答案 C
11．通过对近代化学发展的里程碑的学习，我们体会到化学是在原子、分子水平上研究物质的自然科学，请把重大成果与发现者连起来：
①道尔顿a．提出化学元素的概念
②波义耳B．建立氧化学说
③拉瓦锡c．提出原子学说
④门捷列夫D．发现元素周期律
答案 ①—c，②—a，③—b，④—d
12．
（1）“绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向。
“绿色化学”要求从根本上消除污染，是一门能彻底阻止污染产生的科学。
它包括“绿色生产”和“绿色销毁”等内容。
据报道，某地在整顿音像市场的活动中，查获了一大批盗版光盘，并进行了“绿色销毁”。
以下做法中，属于“绿色销毁”的是________（填字母）。
A．泼上汽油焚烧B．倾倒入江河中
C．深埋于土壤中D．碾压粉碎后再回收利用
（2）化学是一门________科学，它的特征是__________________，同时，它也是一门________科学，在人类的生产和生活中有着重要的作用。
解析
（1）泼上汽油焚烧，浪费能源，并产生污染性气体；倾倒入江河中，会造成水污染；深埋于土壤中，会造成土壤污染和地下水污染；碾压粉碎后再回收利用，可节约资源，实现循环利用，同时减少污染。
（2）化学是一门具有创造性和实用性的科学，它的特征就是认识分子和制造分子。
答案
（1）D
（2）创造性 认识物质和创造物质 实用性
[能力练]
13．当前人类所面临的挑战有健康问题、能源问题、粮食问题、环境问题等，化学家们希望从化学的角度，通过化学方法解决这些问题，为人类的发展与进步作出更大的贡献。
化学界所研究的课题很多，其中有：
①合成高效缓释化肥 ②研制开发新型药品 ③寻找高效催化剂用于太阳能分解水，得到H2作燃料 ④寻找废塑料、废橡胶等化工产品再利用的途径 ⑤研制人造骨骼、心脏
⑥在无毒无害的条件下进行化学反应 ⑦研制开发超导材料 ⑧研制高效无磷洗衣粉，请将有助于解决下列问题的课题序号填在相应的横线上。
（1）健康问题________。
（2）环境问题________。
（3）能源问题________。
（4）粮食问题________。
（5）材料问题________。
解析 明确各实际具体措施中的化学因素，分析其化学实质，将社会发展的需求与化学科学的研究方向对应起来。
答案
（1）②⑤
（2）④⑥⑧ （3）③ （4）① （5）⑦
14．安全生产近年来已成为社会的热点问题，鞭炮爆炸、小煤窑问题、天然气井泄漏事故等都轰动社会。
气井喷出的气体主要是甲烷，另外还含有大量的硫化氢。
硫化氢（H2S）是一种有臭鸡蛋气味、剧毒的无色气体，密度比空气大，能溶于水，其水溶液叫氢硫酸。
（1）据报道，人员伤亡多是因缺乏自救防御常识造成的。
下列自救措施合理的是________（填字母）。
A．逃生时应往地势高处逆风跑
B．逃生时应往地势低处顺风跑
C．立即用浸过水或弱碱性溶液的毛巾捂住口鼻
（2）为降低危害程度，人们将喷出的硫化氢点燃，燃烧时生成了两种氧化物，其中一种是最常见的空气污染物，它是________。
为减轻该气体对环境的污染，事故处理人员不断向空气中喷洒一种溶液，你认为该溶液可能是一种________（填“酸”或“碱”）性溶液。
（3）违反操作规程或安全设施不完备是引发事故的常见原因。
请结合某具体的化学实验，说
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