走进化学科学 教学案

走进化学科学 教学案

‎ ‎ ‎1.1 走进化学科学 教学案 ‎（建议1课时完成）‎ ‎[课程目标]‎ ‎1．了解化学研究的对象和内容。‎ ‎2．了解化学发展的基本历程以及20世纪化学发展的基本特征、21世纪的发展趋势，认识现代化学作为中心学科在科学技术中的地位。‎ ‎3．理解并掌握物质的物理性质、化学性质的概念，能辨别常见的物理变化与化学变化。‎ ‎4．掌握常见的化学用语 ‎[要点精析]‎ 一、化学的研究对象和内容、特征 ‎1、研究的对象和内容：‎ 在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用等。‎ ‎2、特征：‎ ‎（1）以实验为基础认识分子、制造分子。‎ ‎（2）具有创造性、实用性：‎ ‎①为人类的生产、生活提供功能各异的大量的物质基础。‎ 它帮助我们发现、认识、提取、制造自然界已有的物质，根据我们的需要，设计、创造自然界不存在的物质，。通过化学家们的努力，现在发现和创造的化合物已经超过3500万种。‎ ‎②已深入到人类生活的各个方面，没有化学，就没有现代人类生活。‎ 为充分有效地利用能源、资源、保护环境，为解决人类饥饿、贫穷、疾病，为改善和丰富人类生活的各个方面作出了重要贡献。‎ 二、化学发展的基本历程以及20世纪化学发展的基本特征、21世纪的发展趋势 ‎1、基本历程：‎ 人类社会开始化学实践，从使用火开始,可以划分为三个阶段:‎ 使用火 制陶 冶金 酿酒 炼丹 元素概念 燃烧学说 原子分子论 元素周期律 放射化学 量子化学 合成化学 高分子化学 化学热力学和动力学 ‎……‎ 实用技术 近代化学 现代化学 ‎1661年英国化学家、物理学家波义耳提出元素的概念，标志着近代化学的诞生。‎ ‎2、20世纪的基本特征：‎ ‎（1）化学研究手段：‎ 从简单的试管、烧杯实验发展到利用试管、烧杯和许多复杂精密仪器进行实验，由单纯的化学手段发展到化学的、物理的、计算机科学的等多种综合性手段。‎ ‎（2）化学研究层面：‎ 5‎ ‎ ‎ 在深度和广度上不断向前发展，深度上由宏观深入到微观，由表象深入到本质，有定性到定量，由静态到动态，由平衡到非平衡不断深入，建立了许多化学专门科学；广度上由化学向其他科学渗透，建立了种类繁多的交叉学科，并推动了其他科学的发展。‎ 例1：人类社会开始化学实践，从 开始,近现代化学史上有一些具有里程碑意义的重要史实，1661年英国化学家、物理学家 提出 的概念，标志着近代化学的诞生；1771年法国化学家拉瓦锡建立 ，使近代化学取得了革命性进展；1803年英国化学家、物理学家道尔顿提出 学说，为近代化学的发展奠定了坚实的基础；1869年俄国化学家 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。在中国，1965年科学家在世界上首次人工全合成了 ；1981年科学家在世界上首次人工全合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸。‎ 答案：使用火；波义耳；元素；燃烧现象的氧化学说；原子；门捷列夫；牛胰岛素 ‎3、21世纪的发展趋势：‎ ‎（1）化学家们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。‎ ‎（2）作为一门中心科学，为解决人类所面临的挑战作出贡献。‎ 当前，人类面临的人口控制问题、健康问题、环境问题、能源问题、资源与可持续发展等各种问题，化学将作出其他科学不可替代的贡献。‎ 三、物理性质、化学性质、物理变化、化学变化 ‎1、物质的性质 物理性质：不需要通过化学变化就能表现出来的性质。通常为物质的颜色、气味、状态、熔点、沸点、密度、硬度、溶解性等 化学性质：需要通过化学变化才能表现出来的性质。如钠可以和氧气、氯气、水、酸等反应 构成物质的微粒有分子、原子和离子，物质由哪种微粒构成，其化学性质就由哪种微粒保持，而其物理性质须有大量的微粒聚集成宏观的物质后才能体现出来。‎ ‎2、物质的变化：‎ 物 理 变 化 化 学 变 化 概念 没有生成新物质的变化 生成了新物质的变化 辨析 物理变化与化学变化的本质区别是前者没有新物质生成，后者生成了新的物质。从微观的角度看，前者构成物质的分子本身没有发生变化，只是分子之间的距离发生了改变，后者构成物质的分子本身发生了变化，生成了新的分子，但原子和元素的种类并不发生变化。两者的关系是：物质发生物理变化时不一定发生了化学变化，但发生化学变化时一定伴随着物理变化。‎ 例2：判断下列变化哪些主要是物理变化，哪些主要是化学变化？‎ ‎①冰融化成水 ②干冰升华 ③钢铁生锈 ④用石灰抹的墙逐渐硬化 ⑤蔗糖投入水中逐渐消失，水变甜 ⑥电阻丝通电发热变红 ⑦活性炭使品红溶液退色 ⑧久存的白酒变得更加浓香⑨石油分馏 ⑩煤的干馏 ‎ 解析：判断物理变化化学变化关键是看是否生成了新的物质。冰融化成水、干冰升华只是物质状态的改变；蔗糖投入水中是蔗糖的分子扩散到水中去了；电阻丝通电发热变红是电流通过电阻使电能转化成热能，断开电源，电阻丝依然是电阻丝；活性炭使品红溶液退色是活性炭将红色物质吸附在其孔道中；石油分馏是利用石油成分的沸点不同将石油进行一定程度的分离；以上这些都没有生成新的物质。钢铁生锈生成了Fe2O3·nH2O ；用石灰抹的墙逐渐硬化生成了CaCO3；久存的白酒变得更加浓香是生成了乙酸乙酯；煤的干馏生成了焦炭、煤焦油、焦炉气、粗苯、粗氨水。‎ 答案：物理变化①②⑤⑥⑦⑨；化学变化③④⑧⑩。‎ 例3：下列说法正确的是（ ）‎ A．某物质燃烧后生成CO2和H2O，该物质中不一定含有O元素 5‎ ‎ ‎ B．发热发光的变化都属于化学变化 C．金属热胀冷缩是金属原子体积随温度热胀冷缩的结果 D．两溶液相混合，混合液的质量和体积分别等于原来两溶液的质量、体积之和 解析：物质燃烧生成CO2和H2O中氧元素可能来自于原可燃物和氧气，也可能全部来自于氧气；电阻丝通电发热发光，但是物理变化；金属热胀冷缩是金属原子间距离发生改变的结果；两溶液相混合，其质量可以加和，但体积不能简单加和。‎ 答案：A 四、化学用语 ‎1、元素符号：‎ 每一种元素都有一国际上统一的符号，它既代表一种元素，又可以代表这种元素的一个原子。如O既代表氧元素，又代表一个氧原子。‎ ‎2、化学式：‎ 用元素符号表示物质组成的式子。它代表某种物质，表示该物质有什么元素组成，若有分子存在，还可代表一个分子，表示每个分子中含有多少个什么原子。如H2O代表水，表示水由氢、氧两种元素组成，代表一个水分子，每个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。‎ 不同类别物质，根据其组成特点，化学式的书写有如下规律：‎ ‎①金属单质由金属原子构成，金属单质的化学式就是其元素符号；‎ ‎②非金属单质中常温下呈气态的一般为双原子分子，呈液态的溴和呈固态的碘单质的分子也是双原子分子；其他非金属固态单质由于结构复杂，我们就直接用元素符号代表其化学式；稀有气体为单原子分子；‎ ‎③化合物一般可根据下列规律书写：‎ ‎ ‎ X 为+n价的原子或原子团，Y为-m价的原子或原子团。一般将正价元素或原子团的符号放在左边，负价的放在右边，但ⅢA、ⅣA、ⅤA族的非金属元素的气态氢化物是把负价的非金属元素符号放在左边，正价的氢元素符号放在右边。化合物中各元素化合价的代数和为零。绝大多数情况下m和n要化简成最简整数比。示例如下：‎ 5‎ ‎ ‎ 纯净物 单质 化合物 常温呈气态：H2、O2、N2、Cl2‎ 常温呈液态：Br2‎ 常温呈固态：C、S、P、I2‎ 金属：Fe、Cu、Al、Hg 非金属 惰性气体：He、Ne、Ar 氧化物：Na2O、CaO、Fe2O3、CO2‎ 非金属氢化物：HCl、H2S、PH3、CH4‎ 酸：HCl、H2SO4、HNO3、H2CO3‎ 碱：NaOH、Ba(OH)2、Al(OH)3‎ 盐：KCl、NH4NO3、Na2SO4、FeCl2、FeCl3‎ 常见元素化合价：‎ 元素 化合价 元素 化合价 元素 化合价 元素 化合价 元素 化合价 Ag ‎+1‎ Ca ‎+2‎ F ‎-1‎ C ‎+2,+3‎ O ‎-2‎ H ‎+1‎ Mg ‎+2‎ Cl ‎-1,+1,+3,‎ ‎+5,+7‎ Al ‎+3‎ N ‎-3,+1,+2‎ ‎+3,+4,+5‎ K ‎+1‎ Ba ‎+2‎ Br ‎-1‎ Fe ‎+2,+3‎ Si ‎+4‎ Na ‎+1‎ Zn ‎+2‎ I ‎-1‎ Cu ‎+1,+2‎ 常见原子团：‎ NH4+、NO3- 、SO42-、CO32-、HCO3-、PO43-、HPO42-、H2PO4-、ClO3-、MnO4-、MnO42-‎ ‎3、原子结构简图、离子结构简图：‎ 反映原子、离子核外各电子层上电子数的符号。如钠原子，钠离子。‎ ‎4、化学反应方程式：‎ 用化学式表示化学反应的式子。书写化学反应方程式，须遵循两个原则：一是要遵重客观事实，即反应物、生成物是什么，要尊重客观事实；二是要遵循质量守恒定律，即要配平反应方程式，反应前后各元素的原子个数要对应相等。此外，要注意反应条件和反应规律，同样的反应物在不同条件下可能发生不同的反应。‎ 化学反应方程式不仅体现出了反应物、生成物分别是什么，而且还告诉我们各物质的比例关系。例如：‎ ‎2H2 + O2 2H2O 从质量角度： 4g 32g 36g 从分子数角度： 2分子 1分子 2分子 从物质的量角度： 2mol 1mol 2mol 从标况下气体体积角度： 44.8L 22.4L 5‎ ‎ ‎ 从任意相同条件气体体积角度： 2体积 1体积 例4：一氧化氮是大气的主要污染物之一，近几年来，又发现在生物体内存在少量的一氧化氮，它有扩张血管和增强记忆力的功能，成为当前生命科学研究的热点 ‎（1）一氧化氮是工业制取硝酸的中间产物，生成一氧化氮的化学方程式4X+5O2 =4NO+6H2O，根据质量守恒定律可以推断X的化学式为 。‎ ‎（2）汽车尾气中含有一氧化氮、一氧化碳等有毒气体，治理的方法是在汽车尾气的排气管上安装一个催化转换器，在催化剂的作用下，一氧化氮与一氧化碳反应可生成两种可参与大气循环的气体，该反应的化学方程式为 。 ‎ 答案：NH3；2CO+2NO2CO2+N2‎ 5‎