高中化學(xué)必修1：1.1 走進(jìn)化學(xué)科學(xué)

高中化學(xué)必修課程PAGEPAGE1第1節(jié)走進(jìn)化學(xué)科學(xué)[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.了解化學(xué)科學(xué)的主要特征和發(fā)展歷程，熟知化學(xué)科學(xué)發(fā)展中的重大發(fā)現(xiàn)或成就，增強(qiáng)科學(xué)探究意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)。2.了解化學(xué)科學(xué)的探索空間和現(xiàn)代化學(xué)的“中心科學(xué)”地位，以嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度對(duì)化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題做出正確的價(jià)值判斷，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任意識(shí)。一、化學(xué)科學(xué)的形成和發(fā)展1.古代化學(xué)實(shí)踐活動(dòng)火的使用(取火和保存火種)是人類最早的化學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，隨后人們學(xué)會(huì)了燒制陶瓷、冶煉金屬、釀造酒類等。2.近代化學(xué)發(fā)展的里程碑(1)1661年，英國(guó)科學(xué)家波義耳提出化學(xué)元素的概念，標(biāo)志著近代化學(xué)的誕生。(2)1771年，法國(guó)科學(xué)家拉瓦錫提出氧化學(xué)說(shuō)，使近代化學(xué)取得了革命性的發(fā)展。(3)1803年，英國(guó)科學(xué)家道爾頓提出原子學(xué)說(shuō)，為近代化學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。(4)1811年，意大利科學(xué)家阿伏加德羅提出分子學(xué)說(shuō)，系統(tǒng)解決了在物質(zhì)組成和原子量測(cè)定方面存在的混亂問(wèn)題。(5)1869年，俄國(guó)科學(xué)家門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律，把化學(xué)元素及其化合物納入一個(gè)統(tǒng)一的理論體系。3.現(xiàn)代化學(xué)科學(xué)的發(fā)展(1)現(xiàn)代化學(xué)的重大成就：從宏觀向微觀的研究中發(fā)現(xiàn)了放射性同位素；建立了現(xiàn)代量子化學(xué)理論；創(chuàng)造新分子的合成化學(xué)得到了發(fā)展；創(chuàng)立了高分子化學(xué)；化學(xué)動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)得到了開創(chuàng)性研究；化學(xué)工業(yè)得到迅速發(fā)展等。(2)現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展帶動(dòng)了相關(guān)科學(xué)的發(fā)展：如化學(xué)家對(duì)蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的測(cè)定和蛋白質(zhì)合成的研究，使人們對(duì)生命過(guò)程有了更深刻的認(rèn)識(shí)；20世紀(jì)中葉，化學(xué)科學(xué)和生命科學(xué)共同揭示了生命的遺傳物質(zhì)DNA的結(jié)構(gòu)和遺傳規(guī)律。(3)現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展對(duì)人類文明進(jìn)步具有巨大的推動(dòng)作用：如利用合成氨的技術(shù)制造氮肥，使農(nóng)作物產(chǎn)量大大提高；科學(xué)家們研制出的新藥物能治病救人；新材料的開發(fā)利用使我們的生活豐富多彩等。相關(guān)鏈接我國(guó)在化學(xué)研究中的重要成果(1)1965年，中國(guó)科學(xué)家合成的牛胰島素是世界上第一個(gè)人工合成的、具有生理活性的蛋白質(zhì)。(2)1981年，我國(guó)科學(xué)家人工全合成的酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸，是世界上首次人工合成的核糖核酸。(3)20世紀(jì)80年代，開展了對(duì)新一代抗瘧藥——青蒿素的全合成研究。(4)20世紀(jì)90年代末，中國(guó)對(duì)樹脂糖苷的全合成和具有高抗癌活性的甾體皂甙的合成達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。(5)關(guān)于配合物中多重鍵的反應(yīng)性研究達(dá)到了世界領(lǐng)先水平，獲得2006年國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)?；瘜W(xué)科學(xué)的形成與發(fā)展歷程圖二、化學(xué)科學(xué)的主要特征1.化學(xué)科學(xué)的含義(1)化學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)自然科學(xué)；(2)研究對(duì)象：由分子、原子或離子構(gòu)成的物質(zhì)；(3)研究?jī)?nèi)容：物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用。2.化學(xué)科學(xué)的特征(1)化學(xué)是從微觀層面(分子)上認(rèn)識(shí)物質(zhì)，以符號(hào)形式描述物質(zhì)，在不同層面上創(chuàng)造物質(zhì)。(2)化學(xué)是一門創(chuàng)造性的學(xué)科②通過(guò)對(duì)有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)造出具有特殊性質(zhì)或功能的自然界里不存在的新物質(zhì)。(3)現(xiàn)代化學(xué)已成為實(shí)驗(yàn)與理論并重的學(xué)科①先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段：例如：利用色譜儀可以把某種物質(zhì)從混合物中分離出來(lái)，而X射線儀、質(zhì)譜儀、核磁共振儀等可以幫助人們測(cè)定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，還可以利用放射性同位素跟蹤化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的過(guò)程。②理論化學(xué)以理論計(jì)算為主要手段，輔以計(jì)算機(jī)模擬，在研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、預(yù)測(cè)物質(zhì)反應(yīng)活性、研究反應(yīng)的微觀過(guò)程等領(lǐng)域具有重要意義。3.青蒿素的發(fā)現(xiàn)、研究與應(yīng)用(1)1969年，屠呦呦從我國(guó)古代藥方的研究中，發(fā)現(xiàn)青蒿具有抗瘧效果，并創(chuàng)造性地使用沸點(diǎn)較低的乙醚獲得了青蒿提取物。(2)1972年初，屠呦呦研究小組成功分離并結(jié)晶出“青蒿素Ⅱ”(后稱青蒿素)，其抗瘧功效在臨床試驗(yàn)中得到證實(shí)。(3)1973年，我國(guó)化學(xué)家使用高分辨率質(zhì)譜儀測(cè)定出青蒿素的相對(duì)分子質(zhì)量，再結(jié)合碳?xì)浞治鰯?shù)據(jù)確定了青蒿素的分子式為C15H22O5。(4)1975年，利用青蒿素晶體的X射線衍射數(shù)據(jù)攻克了許多難關(guān)，終于確定了分子中各原子的空間位置(即其分子結(jié)構(gòu))。(5)1978年到1984年初，歷時(shí)五年實(shí)現(xiàn)了青蒿素的全合成。1986年，青蒿素及其衍生藥物雙氫青蒿素獲得一類新藥證書。(6)2001年，世界衛(wèi)生組織向惡性瘧疾流行的國(guó)家推薦以青蒿素為基礎(chǔ)的聯(lián)合療法，于2004年正式將青蒿素復(fù)方藥物列為治療瘧疾的首選藥物。(1)青蒿素的相關(guān)研究經(jīng)歷了怎樣的過(guò)程？提示青蒿素的發(fā)現(xiàn)與提純、確定組成、測(cè)定結(jié)構(gòu)、合成修飾等。(2)結(jié)合青蒿素的相關(guān)研究，說(shuō)明化學(xué)研究的內(nèi)容有哪些？這些研究?jī)?nèi)容之間有什么關(guān)系？提示通過(guò)發(fā)現(xiàn)提取目標(biāo)物質(zhì)，研究其組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)該物質(zhì)及其衍生物質(zhì)的合成。(3)青蒿素的相關(guān)研究中用到哪些研究方法？提示青蒿素冷浸提取法，選用先進(jìn)的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)儀器，如質(zhì)譜儀、X射線衍射儀等。相關(guān)鏈接物理變化與化學(xué)變化的比較內(nèi)容物理變化化學(xué)變化概念無(wú)新物質(zhì)生成的變化有新物質(zhì)生成的變化本質(zhì)特征宏觀無(wú)其他物質(zhì)生成有其他物質(zhì)生成微觀構(gòu)成物質(zhì)的微粒結(jié)構(gòu)不變，微粒間隔可能改變構(gòu)成物質(zhì)的微粒結(jié)構(gòu)變化，變成了其他物質(zhì)的微粒外觀特征狀態(tài)、形狀、大小的變化常伴隨發(fā)光、放熱等現(xiàn)象本質(zhì)區(qū)別是否有新物質(zhì)生成三、化學(xué)科學(xué)的探索空間1.化學(xué)科學(xué)具有十分廣闊的探索空間(1)化學(xué)家們已能在微觀層面上操縱分子和原子，組裝分子材料、分子器件和分子機(jī)器等。(2)化學(xué)科學(xué)將在能源和資源的合理開發(fā)、科學(xué)應(yīng)用方面大顯身手。(3)化學(xué)科學(xué)將繼續(xù)推動(dòng)材料科學(xué)的發(fā)展，使各種新型功能材料的制造成為可能。(4)化學(xué)科學(xué)將為環(huán)境問(wèn)題的解決提供有力保障。(5)化學(xué)科學(xué)可以讓研究人員在分子水平上了解疾病的病理，尋求有效的防治措施，保障人類的身心健康。2.化學(xué)科學(xué)已成為“中心科學(xué)”相關(guān)鏈接(1)化學(xué)與生產(chǎn)、生活①化學(xué)與工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)合成氨技術(shù)的應(yīng)用、新型復(fù)合肥及高效低毒農(nóng)藥的研制、新能源的開發(fā)、金屬的冶煉、新型合成材料的生產(chǎn)、石油的煉制等都需要化學(xué)技術(shù)發(fā)揮作用。②化學(xué)與生活各種高分子復(fù)合材料應(yīng)用于家具、日用品、文化體育用品、兒童玩具等，精巧實(shí)用、絢麗多彩，美化了人們的生活。③化學(xué)與材料高分子絕緣材料的優(yōu)越性能使電器工業(yè)得到飛躍發(fā)展，從而促進(jìn)了電子計(jì)算機(jī)、遙控技術(shù)、激光等一系列新興工業(yè)的興起與發(fā)展。由于有了耐高溫和高強(qiáng)度的材料，人類才有可能制造出宇宙飛船、人造衛(wèi)星、空間探測(cè)器等，為探索太空展現(xiàn)了美好前景。高分子材料在醫(yī)療上用于人工器官的合成，突破了許多醫(yī)學(xué)難題。(2)高中化學(xué)的學(xué)習(xí)方法①利用教材內(nèi)容，如教材中的圖、表、小欄目等知識(shí)，幫助理解和記憶課本中的基礎(chǔ)知識(shí)。②重視科學(xué)思維方法的訓(xùn)練，要熟練掌握化學(xué)研究中的科學(xué)方法，如實(shí)驗(yàn)法、模型法、邏輯法等。③梳理問(wèn)題進(jìn)行學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)高中化學(xué)知識(shí)時(shí)，要敢于質(zhì)疑，勤于思考，提出問(wèn)題，逐步形成獨(dú)立思考問(wèn)題的能力。④重視化學(xué)與社會(huì)生產(chǎn)、生活的聯(lián)系。要學(xué)會(huì)結(jié)合社會(huì)實(shí)踐來(lái)學(xué)習(xí)和理解高中化學(xué)知識(shí)。⑤要重視與初中化學(xué)知識(shí)的聯(lián)系，承上啟下，溫故知新，建立全面完善的化學(xué)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。⑥通過(guò)習(xí)題的訓(xùn)練，提高應(yīng)用化學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。⑦要重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)提高實(shí)驗(yàn)技能的能力。⑧不斷拓寬知識(shí)視野，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和綜合能力。1.19世紀(jì)初，某科學(xué)家提出了原子學(xué)說(shuō)，化學(xué)物質(zhì)由原子構(gòu)成，原子不能被創(chuàng)造，也不能被毀滅，在化學(xué)變化中不能再分，這位科學(xué)家是()A.湯姆生 B.道爾頓C.盧瑟福 D.玻爾[答案]B[解析]1803年，英國(guó)科學(xué)家道爾頓提出原子學(xué)說(shuō)，為近代化學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2.我國(guó)科技創(chuàng)新成果斐然，下列成果中獲得諾貝爾獎(jiǎng)的是()A.徐光憲建立稀土串級(jí)萃取理論B.屠呦呦發(fā)現(xiàn)抗瘧新藥青蒿素C.閔恩澤研發(fā)重油裂解催化劑D.侯德榜聯(lián)合制堿法[答案]B[解析]B項(xiàng)，屠呦呦因發(fā)現(xiàn)抗瘧新藥青蒿素而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，正確。3.進(jìn)入20世紀(jì)后，化學(xué)科學(xué)的發(fā)展更為迅速，取得了若干項(xiàng)重大成就。下列各項(xiàng)中，不屬于這個(gè)時(shí)期重大化學(xué)成就的是()A.放射性元素的發(fā)現(xiàn)B.現(xiàn)代量子化學(xué)理論的建立C.化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展D.制陶技術(shù)的成熟[答案]D[解析]制陶技術(shù)的成熟屬于古代化學(xué)的成就。4.(2019·焦作高一質(zhì)檢)化學(xué)就是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的()①組成②結(jié)構(gòu)③性質(zhì)④變化⑤制備⑥應(yīng)用A.①②③④ B.②③④⑤C.③④⑤⑥ D.全部[答案]D[解析]化學(xué)是在原子、分子的水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化、制備和應(yīng)用的科學(xué)。5.化學(xué)真正成為一門科學(xué)并較快發(fā)展，始于()A.質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)B.中國(guó)濕法冶金技術(shù)的應(yīng)用C.原子—分子論的問(wèn)世D.計(jì)算機(jī)、X光機(jī)、紫外可見分光光度計(jì)等設(shè)備在化學(xué)研究中的應(yīng)用[答案]C[解析]原子是化學(xué)變化中的最小粒子，分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子，人們把物質(zhì)由原子、分子構(gòu)成的學(xué)說(shuō)叫做原子—分子論。自從用原子—分子論來(lái)研究物質(zhì)的性質(zhì)和變化后，化學(xué)才有了較快的發(fā)展，成為了一門科學(xué)。6.中華民族有著光輝燦爛的發(fā)明史。下列發(fā)明創(chuàng)造不涉及化學(xué)反應(yīng)的是()A.用膽礬煉銅 B.用鐵礦石煉鐵C.燒結(jié)黏土制陶瓷 D.打磨磁石制指南針[答案]D[解析]A項(xiàng)，用膽礬煉銅，即由CuSO4·5H2O生成Cu，銅元素被還原，有新物質(zhì)生成，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；B項(xiàng)，用鐵礦石煉鐵，即由Fe2O3生成鐵，鐵元素被還原，有新物質(zhì)生成，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；C項(xiàng)，陶瓷是以黏土為原料高溫?zé)Y(jié)而成，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；D項(xiàng)，打磨磁石制指南針，只是物質(zhì)外形改變，不涉及化學(xué)反應(yīng)。7.(2018·臨沂月考)冷凍電鏡技術(shù)可用于溶液中生物分子結(jié)構(gòu)的高分辨率測(cè)定。下列敘述與上述技術(shù)無(wú)關(guān)的是()A.有利于在分子水平上了解疾病的病理B.有利于人類更好地利用能源，處理好能源與環(huán)境的關(guān)系C.有利于對(duì)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的研究D.有利于對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的研究[答案]B[解析]“冷凍電鏡技術(shù)可用于溶液中生物分子結(jié)構(gòu)的高分辨率測(cè)定”，說(shuō)明該技術(shù)應(yīng)用于微觀層面。在分子水平上了解疾病的病理、對(duì)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的研究、對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的研究均屬于微觀層面。8.(201