高中化學(xué)必修1：1.1 走進化學(xué)科學(xué)

高中化學(xué)必修課程PAGEPAGE1第1節(jié)走進化學(xué)科學(xué)[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]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，增強科學(xué)探究意識和創(chuàng)新意識。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，以嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度對化學(xué)有關(guān)的社會熱點問題做出正確的價值判斷，增強社會責(zé)任意識。一、化學(xué)科學(xué)的形成和發(fā)展1.古代化學(xué)實踐活動火的使用(取火和保存火種)是人類最早的化學(xué)實踐活動，隨后人們學(xué)會了燒制陶瓷、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，英國科學(xué)家波義耳提出化學(xué)元素的概念，標志著近代化學(xué)的誕生。(2)1771年，法國科學(xué)家拉瓦錫提出氧化學(xué)說，使近代化學(xué)取得了革命性的發(fā)展。(3)1803年，英國科學(xué)家道爾頓提出原子學(xué)說，為近代化學(xué)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。(4)1811年，意大利科學(xué)家阿伏加德羅提出分子學(xué)說，系統(tǒng)解決了在物質(zhì)組成和原子量測定方面存在的混亂問題。(5)1869年，俄國科學(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)展帶動了相關(guān)科學(xué)的發(fā)展：如化學(xué)家對蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的測定和蛋白質(zhì)合成的研究，使人們對生命過程有了更深刻的認識；20世紀中葉，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)展對人類文明進步具有巨大的推動作用：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)鏈接我國在化學(xué)研究中的重要成果(1)1965年，中國科學(xué)家合成的牛胰島素是世界上第一個人工合成的、具有生理活性的蛋白質(zhì)。(2)1981年，我國科學(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80年代，開展了對新一代抗瘧藥——青蒿素的全合成研究。(4)20世紀90年代末，中國對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到國際領(lǐng)先水平。(5)關(guān)于配合物中多重鍵的反應(yīng)性研究達到了世界領(lǐng)先水平，獲得2006年國家自然科學(xué)一等獎?；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)研究對象：由分子、原子或離子構(gòu)成的物質(zhì)；(3)研究內(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)上認識物質(zhì)，以符號形式描述物質(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通過對有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的認識，根據(jù)需要創(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)已成為實驗與理論并重的學(xué)科①先進的實驗技術(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，而X射線儀、質(zhì)譜儀、核磁共振儀等可以幫助人們測定物質(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)進行的過程。②理論化學(xué)以理論計算為主要手段，輔以計算機模擬，在研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、預(yù)測物質(zhì)反應(yīng)活性、研究反應(yīng)的微觀過程等領(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中得到證實。(3)1973年，我國化學(xué)家使用高分辨率質(zhì)譜儀測定出青蒿素的相對分子質(zhì)量，再結(jié)合碳氫分析數(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，歷時五年實現(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)歷了怎樣的過程？提示青蒿素的發(fā)現(xiàn)與提純、確定組成、測定結(jié)構(gòu)、合成修飾等。(2)結(jié)合青蒿素的相關(guān)研究，說明化學(xué)研究的內(nèi)容有哪些？這些研究內(nèi)容之間有什么關(guān)系？提示通過發(fā)現(xiàn)提取目標物質(zhì)，研究其組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，從而實現(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，選用先進的現(xiàn)代化實驗儀器，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，從而促進了電子計算機、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，幫助理解和記憶課本中的基礎(chǔ)知識。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，如實驗法、模型法、邏輯法等。③梳理問題進行學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)高中化學(xué)知識時，要敢于質(zhì)疑，勤于思考，提出問題，逐步形成獨立思考問題的能力。④重視化學(xué)與社會生產(chǎn)、生活的聯(lián)系。要學(xué)會結(jié)合社會實踐來學(xué)習(xí)和理解高中化學(xué)知識。⑤要重視與初中化學(xué)知識的聯(lián)系，承上啟下，溫故知新，建立全面完善的化學(xué)知識網(wǎng)絡(luò)。⑥通過習(xí)題的訓(xùn)練，提高應(yīng)用化學(xué)知識解決問題的能力。⑦要重視化學(xué)實驗，學(xué)會通過化學(xué)實驗來提高實驗技能的能力。⑧不斷拓寬知識視野，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和綜合能力。1.19世紀初，某科學(xué)家提出了原子學(xué)說，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，英國科學(xué)家道爾頓提出原子學(xué)說，為近代化學(xué)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。2.我國科技創(chuàng)新成果斐然，下列成果中獲得諾貝爾獎的是()A.徐光憲建立稀土串級萃取理論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，屠呦呦因發(fā)現(xiàn)抗瘧新藥青蒿素而獲得了諾貝爾獎，正確。3.進入20世紀后，化學(xué)科學(xué)的發(fā)展更為迅速，取得了若干項重大成就。下列各項中，不屬于這個時期重大化學(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.中國濕法冶金技術(shù)的應(yīng)用C.原子—分子論的問世D.計算機、X光機、紫外可見分光光度計等設(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)說叫做原子—分子論。自從用原子—分子論來研究物質(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，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，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，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，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)的高分辨率測定。下列敘述與上述技術(shù)無關(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.有利于對物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的研究D.有利于對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)的高分辨率測定”，說明該技術(shù)應(yīng)用于微觀層面。在分子水平上了解疾病的病理、對物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的研究、對DNA結(jié)構(gòu)的研究均屬于微觀層面。8.(201