高一化學(xué)學(xué)案：備課資料第一單元化學(xué)是認(rèn)識(shí)和創(chuàng)造物質(zhì)的科學(xué)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精備課資料物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的建立(1）原子的結(jié)構(gòu)在道爾頓時(shí)代，化學(xué)在實(shí)驗(yàn)科學(xué)上的條件和基礎(chǔ)都比較差，無(wú)法深入到原子內(nèi)部進(jìn)行研究。因此,原子學(xué)說(shuō)的擁護(hù)者認(rèn)為原子只不過(guò)是一個(gè)渾圓的小球，也就是說(shuō),原子是沒(méi)有結(jié)構(gòu)的。19世紀(jì)后半葉，在原子世界中發(fā)生了兩件使科學(xué)界震驚的大事：一件是英國(guó)物理學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子；另一件是貝克勒爾和居里夫婦發(fā)現(xiàn)了放射性。湯姆生證明了電子是各種原子的共同組成部分，說(shuō)明原子不再是不能分割的圓球，因?yàn)榉派湫缘陌l(fā)現(xiàn)證明了原子能夠放射出粒子。于是科學(xué)家們開(kāi)始設(shè)想原子結(jié)構(gòu)的模型.第一個(gè)提出原子結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)家是湯姆生。他發(fā)現(xiàn)了電子，而且證明電子是帶負(fù)電荷的，由此推斷出,原子中一定還有帶正電荷的物質(zhì)。于是,他提出了一種葡萄干面包模型.他把原子看成一個(gè)帶正電的物體，并形象地把它看成是面包。在這個(gè)帶正電的面包里散布著一些帶負(fù)電荷的葡萄干，它們就是電子。最后，正電荷和負(fù)電荷正好互相抵消，形成中性的原子。圖1葡萄干面包模型很顯然,湯姆生的葡萄干面包模型缺少實(shí)驗(yàn)根據(jù),而他的學(xué)生盧瑟福的技藝看來(lái)比老師高明。盧瑟福首先想到的是，確定原子的結(jié)構(gòu)必須要有實(shí)驗(yàn)根據(jù)，要了解原子內(nèi)部的情況，最好想辦法把原子炸開(kāi)。盧瑟福做了α質(zhì)點(diǎn)散射實(shí)驗(yàn),讓一束由鐳產(chǎn)生的α質(zhì)點(diǎn)撞擊金箔。他發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)α質(zhì)點(diǎn)穿過(guò)金箔繼續(xù)向前行進(jìn).但是，也有一部分α質(zhì)點(diǎn)發(fā)生散射現(xiàn)象，即改變了原來(lái)的途徑。一般說(shuō)來(lái)，它們偏離原來(lái)前進(jìn)的方向的角度不大。只有極少數(shù)的α質(zhì)點(diǎn)(8000~10000個(gè)α質(zhì)點(diǎn)中只有1個(gè))偏轉(zhuǎn)得特別厲害，好像碰到了堅(jiān)硬的不可穿透的物體而被反彈回來(lái)。圖2質(zhì)點(diǎn)散射實(shí)驗(yàn)α質(zhì)點(diǎn)有較大的質(zhì)量，并帶2個(gè)正電荷，它以每秒2×107綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)周密的分析和推理，盧瑟福在1911年提出行星系式原子模型:“在原子的中心有一個(gè)帶正電荷的核,它的質(zhì)量幾乎等于原子的全部質(zhì)量,電子在它的周圍沿著不同的軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，就像行星環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)一樣。電子在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力跟原子核對(duì)電子的吸引力達(dá)到平衡，因此電子能夠跟原子核保持一定的距離，正像行星和太陽(yáng)保持一定的距離一樣?！眻D3行星系式星子模型行星系式原子模型對(duì)于人們認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)具有十分重要的意義。在科學(xué)的歷史上，它第一次打開(kāi)了原子的神秘大門.但是，這個(gè)模型還存在著一系列有待解決的問(wèn)題。例如，根據(jù)這個(gè)模型，電子圍繞原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)必定要放出輻射能。電子的能量將越來(lái)越小，離原子核也會(huì)愈來(lái)愈近,最后，電子會(huì)墜入原子核中，而使整個(gè)原子毀滅。但是，事實(shí)證明原子是能長(zhǎng)期存在的。盧瑟福的學(xué)生，丹麥物理學(xué)家玻爾認(rèn)為，原子世界中出現(xiàn)的問(wèn)題已經(jīng)不是經(jīng)典物理學(xué)所能解決的。因此，他把盧瑟福的行星系式原子模型跟量子理論結(jié)合起來(lái),提出了殼層模型。這個(gè)模型的要點(diǎn)為：①電子不能在原子核外的無(wú)數(shù)的一切可能的軌道上運(yùn)行，而只能在某些特定的軌道上.這些軌道應(yīng)該符合量子理論推導(dǎo)出來(lái)的條件,在一定的軌道上運(yùn)行的電子具有一定的能量，這時(shí)原子所處的狀態(tài)稱為穩(wěn)定狀態(tài)。因此,電子運(yùn)行的軌道可以比作運(yùn)動(dòng)場(chǎng)看臺(tái)上的臺(tái)階,是一層一層的。②當(dāng)一個(gè)電子被移走以后,這個(gè)電子的位置可以被外層電子頂替。外層電子進(jìn)入內(nèi)層軌道時(shí)會(huì)產(chǎn)生光譜線，并釋放出能量。原子從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)不是連續(xù)方式的，而要符合量子理論的條件。玻爾的殼層模型解決了行星系式原子模型存在的缺點(diǎn)，簡(jiǎn)單明了地描繪了原子結(jié)構(gòu)。湯姆生、盧瑟福和玻爾是三代師生關(guān)系。縱觀這三位科學(xué)家的科學(xué)活動(dòng),不難發(fā)現(xiàn)他們最大的特點(diǎn)是雖然繼承了老師的研究成果，但又不停留在老師的水平上，而是不斷地進(jìn)取,有所創(chuàng)新.用中國(guó)的一句名言“青出于藍(lán)而勝于藍(lán)”來(lái)描繪這三代科學(xué)家，真是再貼切不過(guò)了。(2）原子之間是怎樣化合的?在自然界中，物質(zhì)大部分由化合物組成，因此，化學(xué)家更關(guān)心的是原子與原子是怎樣化合成為化合物的，也就是化合時(shí)是否遵循什么規(guī)律。經(jīng)過(guò)化學(xué)家不懈地努力,終于發(fā)現(xiàn),原子化合主要遵循兩種理論，即電價(jià)理論和共價(jià)理論。電價(jià)理論是由德國(guó)物理學(xué)家柯塞爾提出的。他認(rèn)為，原子在獲得（或失去）電子以后，就達(dá)到了稀有氣體的電子結(jié)構(gòu)，即最外層電子數(shù)達(dá)到8個(gè),這是一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。金屬元素容易失去電子成為帶正電的陽(yáng)離子，非金屬元素則容易獲得電子成為帶負(fù)電的陰離子,這時(shí),陽(yáng)離子和陰離子的最外層電子都達(dá)到8個(gè)，處于穩(wěn)定狀態(tài)。帶正電的陽(yáng)離子和帶負(fù)電的陰離子靠庫(kù)侖引力(靜電吸引力）相結(jié)合，成為化合物。例如鈉是金屬元素,失去1個(gè)電子成為帶正電的鈉離子；氯是非金屬元素，能獲得1個(gè)電子成為帶負(fù)電的氯離子，于是，帶正電的鈉離子和帶負(fù)電的氯離子靠庫(kù)侖引力吸引，結(jié)合為氯化鈉，這種化合物被稱為離子化合物。提出共價(jià)理論的是路易斯，他是美國(guó)著名的大學(xué)加州大學(xué)伯克利分?；瘜W(xué)系教授，曾獲1961年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。他認(rèn)為，兩個(gè)原子可以共有一對(duì)電子，也能使每個(gè)原子都達(dá)到最外層電子數(shù)為8個(gè)的結(jié)構(gòu)，從而使形成的分子也能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。氟原子的最外層電子為7個(gè),在由兩個(gè)氟原子結(jié)合成氟分子的過(guò)程中，有兩個(gè)電子為兩個(gè)氟原子所共有，結(jié)果每個(gè)氟原子的最外層電子數(shù)也都是8個(gè)，達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)：不同的原子也可以通過(guò)共有一對(duì)電子，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這樣結(jié)合起來(lái)的化合物稱為共價(jià)化合物。例如氫原子和氟原子通過(guò)共有一對(duì)電子，形成氟化氫，它就是共價(jià)化合物.（3)物質(zhì)的晶體狀態(tài)，也是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。人們認(rèn)識(shí)晶體是從它們有規(guī)則的外形開(kāi)始的。晶體的外形千姿百態(tài)、瑰麗多彩,而且晶體的外形往往是一種有規(guī)則的幾何形狀.例如我國(guó)宋代程大昌撰寫的《演繁露》一書中就寫道：“鹽已成鹵水，曝烈日中，即成方印,潔白可愛(ài)，初小漸大，或數(shù)十印累累相連?！笔雏}(氯化鈉)晶體的幾何外形是立方體，就是程大昌描寫的“方印"。法國(guó)結(jié)晶學(xué)家阿羽伊發(fā)現(xiàn),把具有菱面體幾何外形的方解石晶體摔碎，被摔成的小方解石晶體的晶面仍然是光滑平整的，而且都有相同的幾何外形。于是,阿羽伊得出一個(gè)推論,如果把方解石晶體繼續(xù)劈裂下去，最后可以得到一種單元，大小不同的方解石晶體就是由這種單元構(gòu)成的。同樣，食鹽（氯化鈉）可以是一個(gè)不小的立方體晶體，但它卻是無(wú)數(shù)個(gè)小立方體構(gòu)成的。德國(guó)慕尼黑大學(xué)教授勞厄設(shè)想，讓X射線穿過(guò)晶體結(jié)構(gòu)，就應(yīng)該產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，可以把晶體中的空間結(jié)構(gòu)描繪出來(lái)，這就是測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的X射線衍射法的根據(jù)。根據(jù)X射線衍射實(shí)驗(yàn)的測(cè)定結(jié)果，氯化鈉晶體中，鈉離子和氯離子有規(guī)則地周期性地排列著。每個(gè)鈉離子的周圍被帶相反電荷的氯離子包圍;而每個(gè)氯離子的周圍同樣被帶相反電荷的鈉離子包圍，最后形成了可以有無(wú)限大的氯化鈉晶體。這種晶體稱為離子晶體。在金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)中，有規(guī)則和周期性地排列著的碳原子，可以形成一個(gè)無(wú)限大的金剛石或石墨分子，這種晶體稱為原子晶體。各種金屬也是一種晶體，有規(guī)則和周期性地排列著的金屬原子所形成的晶體稱為金屬晶體。晶體結(jié)構(gòu)是研究物質(zhì)內(nèi)部原子、離子等在空間排列情況的藍(lán)圖,它使化學(xué)家和物理學(xué)家更深入地了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，為很好地利用自然界的礦物以及合成新的材料提供了可靠的線索。化學(xué)是人類創(chuàng)造新物質(zhì)的工具從容說(shuō)課人類不僅要開(kāi)發(fā)利用自然資源，還要制造、合成有特定性能的新物質(zhì)，以適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展和人類生活的需要。化學(xué)科學(xué)帶動(dòng)了材料科學(xué)的發(fā)展，為電子、航天、高速運(yùn)輸工、通訊等發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在高純單晶硅,光導(dǎo)纖維，耐高溫、耐腐蝕的材料,各種能量轉(zhuǎn)化材料和敏感材料等功能材料的研究中，化學(xué)學(xué)科是關(guān)鍵。只有掌握了結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途的關(guān)系以及合成和組裝的化學(xué)過(guò)程，才能設(shè)計(jì)合成新的功能材料。在教學(xué)中近可能引導(dǎo)學(xué)生回顧必修模塊中的有關(guān)物質(zhì)的合成的有關(guān)內(nèi)容，使學(xué)生充分感受到該專題的中心思想，化學(xué)的確是人類創(chuàng)造新物質(zhì)的工具，教師可以結(jié)合學(xué)生在討論交流中提到的尚未在必修模塊中學(xué)到的有關(guān)化學(xué)合成、工業(yè)生產(chǎn)的知識(shí),介紹化學(xué)選修模塊將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到選修課程還能幫助他們獲得更多化學(xué)合成物質(zhì)的知識(shí)，認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)對(duì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的意義和作用，提高學(xué)好化學(xué)科學(xué)的自覺(jué)性。本節(jié)課的教學(xué)讓學(xué)生設(shè)計(jì)探究用棉花等天然纖維制作人造纖維.通過(guò)該實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感受到合成新物質(zhì)的合成過(guò)程和成功的喜悅,科學(xué)研究中嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和創(chuàng)新精神，以及新材料的用途.讓學(xué)生調(diào)查生活中哪些新材料改善了人們的生活的質(zhì)量，讓學(xué)生調(diào)查它們的化學(xué)成分和合成方法，小資料提供了一些化學(xué)創(chuàng)造的新物質(zhì)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)關(guān)鍵詞搜索，查閱資料,來(lái)獲取化學(xué)合成新物質(zhì)的信息,從這些物質(zhì)的合成過(guò)程和改進(jìn)歷史中體驗(yàn)化學(xué)的發(fā)展歷程。關(guān)鍵詞有：合成塑料、合成橡膠、合成纖維、合成氨、合成尿素、無(wú)機(jī)非金屬材料、功能材料、智能材料、導(dǎo)電塑料等。教學(xué)重點(diǎn)讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)化學(xué)是人類創(chuàng)造新物質(zhì)的工具教學(xué)難點(diǎn)讓學(xué)生領(lǐng)略到新合成物質(zhì)的重要作用教具準(zhǔn)備新材料作用的電腦圖片若干張實(shí)物若干：鋁合金、半導(dǎo)體材料、光導(dǎo)纖維材料、塑料、橡膠等化學(xué)儀器：燒杯、滴管、鑷子、玻璃棒、針筒、玻璃片等化學(xué)試劑:5%硫酸銅溶液、10％氫氧化鈉溶液、濃氨水、稀鹽酸等三維目標(biāo)知識(shí)與技能1.了解化學(xué)方法在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)間轉(zhuǎn)化中的作用。2。能舉例說(shuō)明化學(xué)在設(shè)計(jì)、合成、分離和檢測(cè)新物質(zhì)中的重要作用。3.通過(guò)本節(jié)課學(xué)習(xí)讓學(xué)生知道一些化學(xué)合成新物質(zhì)的方法以及化學(xué)反應(yīng)所遵循的規(guī)律。過(guò)程與方法1。通過(guò)本節(jié)課的教學(xué)使學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)的發(fā)展對(duì)提高人民生活質(zhì)量方面的重要作用。2。讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)科學(xué)在自然資源綜合利用方面的重要價(jià)值。3.通過(guò)由天然纖維制成化學(xué)纖維的實(shí)驗(yàn)使學(xué)生體會(huì)合成物質(zhì)的過(guò)程和方法。情感、態(tài)度與價(jià)值觀1。通過(guò)對(duì)豐富多彩的新合成物質(zhì)的認(rèn)識(shí)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。2.使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到合成新物質(zhì)在社會(huì)發(fā)展中的推動(dòng)作用。3.培養(yǎng)學(xué)生唯物的價(jià)值觀和尊重科學(xué)的態(tài)度.教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課我們今天學(xué)習(xí)的第一個(gè)問(wèn)題是如何將天然纖維制成化學(xué)纖維的問(wèn)題。推進(jìn)新課板書：?jiǎn)栴}1：如何將天然纖維制成化學(xué)纖維?師將學(xué)生分成若干組。請(qǐng)大家看教材88頁(yè)的“觀察與思考",各組同學(xué)進(jìn)行討論實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)，并列出提綱。生看書、交流、討論。師請(qǐng)各小組交流該實(shí)驗(yàn)的操作程序及注意事項(xiàng).生各小組選一位代表發(fā)言。師(教師歸納總結(jié))氫氧化銅的制取;制取銅氨溶液；棉花的溶解；化學(xué)纖維的制取.師以上發(fā)生了哪些反應(yīng)，并請(qǐng)同學(xué)們寫出其方程式。生硫酸銅與氫氧化鈉溶液：CuSO4＋2NaOH====Cu(OH）2↓＋Na2SO4氫氧化銅溶于氨水:Cu(OH)2＋4NH3====Cu(NH3)4（OH)2師化學(xué)纖維與天然纖維有何不同?生化學(xué)纖維絲長(zhǎng)、粗、有韌性，便于編織。師分析89頁(yè)表4—1從天然產(chǎn)物中分離與人工合成的化合物種類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，你有何感想?板書：?jiǎn)栴}2:分析人類分離和合成物質(zhì)種類數(shù)據(jù)變化，你有怎樣的認(rèn)識(shí)?生人類分離和人工合成的物質(zhì)的種類很多，特別是20世紀(jì)后10年.化學(xué)合成及分離的物質(zhì)種類繁多滿足了人類的需要，滿足了生產(chǎn)、生活和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要。師結(jié)合89頁(yè)討論人類在發(fā)展的過(guò)程中，面臨著生存的危機(jī)和挑戰(zhàn)，在糧食增產(chǎn)上，科學(xué)家們提出了哪些不同的解決方案？請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)實(shí)際和有關(guān)報(bào)道進(jìn)行討論。板書：?jiǎn)栴}3：在糧食增產(chǎn)上科學(xué)家們提出了哪些不同的解決方案?生同學(xué)們搜集材料討論.師請(qǐng)同學(xué)們交流，老師最后總結(jié)。(1）生產(chǎn)化肥,使糧食大量增產(chǎn);(2）改良品種，舉我國(guó)雜交水稻之父——袁隆平的貢獻(xiàn);(3)殺蟲(chóng)劑、鋤草劑的使用；(4)作物套種，便于光合作用。今天我們所學(xué)的最后一個(gè)問(wèn)題是和工業(yè)生產(chǎn)、和我們的生活息息相關(guān)的一個(gè)重要問(wèn)題。板書：?jiǎn)栴}4：(1)工業(yè)上合成氨的反應(yīng)原理是什么？合成氨工業(yè)應(yīng)選擇什么條件?(2）從DDT的廣泛使用到被禁止使用，人們更新?lián)Q代農(nóng)藥說(shuō)明了什么?(3）光合作用原理是什么？如何使大氣中的二氧化碳含量保持恒定？師把班級(jí)學(xué)生分為三組,查找、討論上述三個(gè)問(wèn)題。教師巡視、點(diǎn)撥、答疑.師下面請(qǐng)同學(xué)們交流上述三個(gè)問(wèn)題。師(1)氨的合成用氫氣和氮?dú)?根據(jù)平衡原理和反應(yīng)速率確定反應(yīng)條件為高溫、高壓、催化劑。(2)生產(chǎn)農(nóng)藥要考慮高效、低殘留且能被降解，無(wú)副作用。（3）光合作用的反應(yīng)在葉綠體上發(fā)生，減少工業(yè)排放二氧化碳。課堂小結(jié)有關(guān)化學(xué)合成新物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法、化學(xué)反應(yīng)所遵循的規(guī)律等知識(shí),我們?cè)诒匦拚n程已初步學(xué)習(xí),在選修課程中我們將進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究。20世紀(jì)來(lái)，各種合成技術(shù)相繼發(fā)明，使人類正在走向豐衣足食、健康長(zhǎng)壽、環(huán)境美好的新境界。師請(qǐng)同學(xué)們閱讀91頁(yè)“拓寬視野”:阿司匹林與青霉素的合成。布置作業(yè)作業(yè)P922板書設(shè)計(jì)問(wèn)題1：如何將天然纖維制成化學(xué)纖維？問(wèn)題2：分析人類分離和合成物質(zhì)種類數(shù)據(jù)變化，你有怎樣的認(rèn)識(shí)?問(wèn)題3：在糧食增產(chǎn)上科學(xué)家們提出了哪些不同的解決方案？問(wèn)題4：(1)工業(yè)上合成氨的反應(yīng)原理是什么？合成氨工業(yè)選擇什么樣的條件?（2）從DDT的廣泛使用到被禁止使用，人們更新?lián)Q代農(nóng)藥說(shuō)明了什么?(3）光合作用原理是什么?如何使大氣中的二氧化碳含量保持恒定?活動(dòng)與探究易拉罐的成分探究易拉罐由于具有重量輕，便于儲(chǔ)存、攜帶和使用方便，密閉性好，不透光，耐腐蝕，能保鮮、保味、保質(zhì)，加工性能優(yōu)良,不易破碎便于運(yùn)輸，能回收重熔，無(wú)廢棄公害等特點(diǎn)，成為啤酒、果汁等飲料包裝材料而風(fēng)靡全球。已知硬鋁的成分為:Cu4％、Mg0。5%、Mn0。5%、Si0.7%；工業(yè)上常用鋁成分為：Cu20％、Mg5％、Mn2％、Si3％、Fe7％、Cr1%、Zn2。5％，其他元素2%。儀器、藥品:易拉罐，酒