1、第1节走进化学科学目标导航1.知道化学是在原子和分子的基础上认识物质和制备物质的一门科学。2.了解化学科学的形成和发展，了解20世纪化学发展的基本特征和21世纪化学发展的趋势。3.认识化学科学对提高人类生活质量和促进社会发展的重要作用。一、化学科学的创造性和实用性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、变化、制备和应用的自然科学。2化学科学的创造性(1)化学的特征就是认识分子和制造分子。(2)创造性的体现发现并提取自然界中已经存在的物质。制造自然界中已经存在的物质。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
2、决了人类面临饥饿的问题。(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。4物理变化和化学变化的区别和联系请完成下列表格。物理变化化学变化概念无新物质生成的变化有新物质生成的变化特征化学性质不变化学性质发生了变化，生成了新物质，变化前后原子的种类和数目不变现象形状、状态等变化常伴有发光、放热、变色，产生气体、沉淀等现象联系物质发生化学变化时一定有物理变化发生，而物质发生物理变化时不一定有化学变化发生二、化学科学的形成和发展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
3、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建立燃烧现象的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学说近代化学发展奠定了坚实的基础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、紫外线和红外线、色谱、质谱、核磁共振等
4、。4化学科学形成和发展经历了三个阶段，请完成下列表格(1)化学科学形成和发展经历的几个阶段。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；酿酒等无科学理论做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三、化学科学的探索空间1在化学科学领域：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：有了化学科学，人类能够合理开发和安全利用能源和资源。3在材料科学方
5、面：化学将推动材料科学的发展，使各种新型功能材料的生产成为可能。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。【议一议】12011年3月14日，日本福岛核电站发生的爆炸事故引起了全世界人们的高度关注，你认为原子的核变化是化学变化吗？答案不属于化学变化，因为化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的一门自然科学。即发生化学变化时，原子核不发生变化，因而原子核的变化不属于化学变化。2我国化学家在化学研究中的重要成果有哪些？答案(1)在基础研究方面，对配位场理论的研究和对分子轨道图形理论方法及其应用的研
6、究取得了重大突破。(2)1965年人工全合成的牛胰岛素，是世界上第一个人工合成的、具有生理活性的蛋白质，胰岛素人工合成的成功为我国蛋白质的基础研究和实际应用开辟了广阔的前景。(3)1981年人工全合成的酵母丙氨酸转移核糖核酸，是世界上首次人工合成的核糖核酸，这项研究带动了多种核酸类药物包括抗肿瘤药物、抗病毒药物的研制和应用。(4)20世纪50年代初对抗生素药物的研究与开发，结束了我国不能自己生产青霉素、链霉素类抗生素药物的历史。(5)20世纪70年代初，对花生四烯酸的氧化代谢物(前列腺素等)和昆虫信息素的合成研究取得创造性进展。(6)20世纪80年代，开展了对新一代抗疟药青蒿素的全合成研究。(
7、7)20世纪90年代末，树脂糖苷的全合成和具有高抗癌活性的甾体皂甙的合成达到国际领先水平。(8)关于配合物中多重键的反应性研究达到了世界领先的水平，获得了2006年国家自然科学一等奖。3请你判断下列做法能引起环境污染的有哪些？(1)化石燃料燃烧；(2)含磷洗衣粉(液)流入河水中；(3)汽车尾气排放；(4)废旧蓄电池丢至田间；(5)塑料膜埋在土壤中。答案全部一、化学科学的创造性和实用性1化学反应的本质是原子的重新组合。2化学反应前后元素的种类不变，原子的种类和数目不变，而分子种类发生变化。3原子是化学变化中最小的微粒，分子是保持原物质化学性质的一种微粒。4创造新物质可以是指创造新分子，而不是指创
8、造新原子或新元素。5目前可以制造出新元素，但不能通过化学方法制造新元素，创造新元素不能说成是创造新物质。拓展命题利用化学反应制造出一种新元素。不正确，化学反应前后元素的种类不变。【例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变式训练1下列不能说明化学具有创
9、造性和实用性的是()A化学家哈伯用催化法合成氨后，就能生产硝酸铵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，并用于工业生产答案C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。二、化学科学的形成和发展化学的发展经历了以下时期【例2】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学说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解析A正确，波义耳
10、，英国化学家、物理学家，于1661年提出化学元素的概念，标志着近代化学的诞生；B正确，道尔顿，英国化学家、物理学家，于1803年提出原子学说， 为近代化学的发展奠定了坚实的基础；C不正确，拉瓦锡，法国化学家，于1771年建立燃烧现象的氧化学说，推翻了“燃素说”，使近代化学取得了革命性的进展；D正确，门捷列夫，俄国化学家，于1869年发现元素周期律，把化学元素及其化合物纳入一个统一的理论体系。答案C变式训练2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建立燃烧现象的氧化学说D能用加热HgO的方法制取O2答案C解析法国化学家拉瓦锡对近代
11、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”。三、化学科学的探索空间现代化学涉及微观世界、能源开发、材料研制、环境保护、生命科学等诸多领域。【例3】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(CH48H2O)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变式训练3化学在人类社会发展中起着重要作用，展望未来，化
12、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(CH48H2O)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答案C解析现代化学和人们的生活息息相关，涉及资源开发、材料研制、环境保护、生命科学等诸多方面。而空间形式和数量关系不属于化学研究的范畴。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答案C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
13、，近代化学已诞生两个世纪。2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答案C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。3当前我国农业地区产生的大量农作物秸秆将作如何处理的问题备受关注。化学科学将在能源和资源的合理开发、安全应用方面大显身手。下列处理农作物秸秆的方法中不正确的是()A出售给工厂作工业原料B就地焚烧制成草木灰作植物的钾肥C应用有关化学原理制取沼气和有机肥料D应用有关化
14、学原理制成优质牲畜饲料答案B解析在农田里焚烧农作物秸秆有很多危害，主要表现是污染空气、引发火灾、浪费资源等。其他处理方法均正确。4安全生产近年来已成为社会的热点问题，三鹿奶粉事件、鞭炮爆炸、小煤窑问题等都轰动社会。重庆开县天然气井泄漏事故共夺去了两百多人的生命。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
15、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，说出避免实验事故应注意的一个问题_。答案(1)AC(2)二氧化硫(或SO2)碱(3)一氧化碳还原氧化铜时，先通一会儿一氧化碳再加热(其他合理答案均可)解析(1)气井喷出的气体会沿风势流动，故逃生时应往地势高处逆风跑。由题意知，硫化氢能溶于水，其水溶液是氢硫酸，显酸性，自救时用浸过水或弱碱性溶液的毛巾捂住口鼻，尽
16、可能减少吸入的气体。(2)硫化氢气体被点燃，燃烧时生成两种氧化物，其中一种是最常见的空气污染物，即SO2。向空气中喷洒碱性溶液有利于吸收SO2、H2S等气体。(3)可从可燃性气体的性质来思考。分层训练基础过关题组一化学科学的含义与化学科学的创造性和实用性1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设计新分子答案C解析生老病死是自然规律，不可能制造出“长生不老”的丹药。2下列说法正确的是()A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 B化学研究只能认识分子，不能创造分子C化学家可以制造出自然界中不存在的物质D化学研究只会造成严重的环境污染，最
17、终人类将毁灭在化学物质中答案C解析化学与我们的生产、生活密切相关，如化肥、药物、化纤、塑料等的制造与我们的生活密切相关，故A项错误；化学研究不只是认识分子，还能制造出分子，B项错误；C项正确；化学科学的发展确实对环境造成了一些负面的影响，但利用化学方法也能研制出对环境无害的化学用品和生活用品，通过对环境友好的途径来提高生活质量，依靠化学知识，还可以为治理环境找到快速灵敏的检测手段，并提出防治措施，D项错误。题组二化学科学的形成和发展320世纪，化学科学经历了迅速发展的百年，取得了若干项重大成就。下列各项中，不属于这个时期的重大化学成就的是()A放射性元素的发现 B现代量子化学理论的建立C蛋白质
18、的人工合成 D制陶技术的成熟应用答案D解析远在新石器时代，我们的祖先就已经能够制造陶器，到唐宋时期，制陶水平已经很高，其他三项都是20世纪的成就。4近代化学取得了革命性进展的标志是()A1869年俄国科学家门捷列夫元素周期律的发现B1803年英国科学家道尔顿原子学说的建立C1771年法国科学家拉瓦锡氧化学说的建立D1661年英国科学家波义耳化学元素概念的提出答案C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。5以下发明或发现属于中国在化学方面对世界有重
19、大贡献的是()造纸印刷技术黑火药指南针炼铜、炼铁、炼钢合成有机高分子材料人工全合成牛胰岛素提出原子分子论学说A BC D答案B解析、是中国古代的四大发明，属于化学方面的为、；我国在商代就能冶炼青铜器，在战国时期就能炼铁及制造铁制品；1965年，我国化学家人工全合成了牛胰岛素，是世界上第一个人工合成的、具有生理活性的蛋白质。6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答案C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。题组三化学科学的探索空间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
20、钾溶液的硅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，可长期服用答案A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。8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
21、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答案C解析化学科学具有十分广阔的探索空间，包括材料、能源、环境、生命等各个领域。化学科学可以使研究人员在分子水平上了解疾病的病理，并寻求有效的防治措施，故C错。能力提升9根据所给的信息和标志，判断下列说法错误的是()ABCD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答案B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
22、作抗酸药，在服用时喝些醋酸可抵消药效，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。10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分子构成答案D解析化学科学是在原子、分子水平上研究物质的，随着技术的发展，现代化学可以在
23、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。11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答案D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。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
24、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。答案(1)D(2)创造性认识分子和制造分子实用性解析(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。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
25、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：合成高效缓释化肥研制开发新型药品寻找高效催化剂用太阳能分解水，得到H2作燃料寻找废塑料、废橡胶等化工产品再利用的途径研制人造骨骼、心脏在无毒无害的条件下进行化学反应研制开发超导材料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_。答案(1)(2)(3)(4)(5)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。拓展探究14为
26、缓解能源危机，能源专家构想出了利用太阳能，促使燃料循环的构想图：当前，科学家还未实现这一构想。但大自然已解决了这个问题，绿色植物的光合作用就是在日光作用下，利用太阳能把CO2和H2O转变成氧气和能源糖类(可燃烧)：6CO26H2OC6H12O66O2(1)如上述构想成立，试写出有关反应的化学方程式。(2)实现构想的关键问题是什么？答案(1)CO22H2OCH42O22CO24H2O2CH3OH3O22N26H2O4NH33O2(2)问题的关键是如何使燃烧产物吸收太阳能，故需要研制新型高效吸收太阳能的材料(如人工叶绿素)。解析能源问题是化学与社会中的重要一项。太阳能是一种巨大、无污染、最经济的能
27、源。可以说地球上的能源归根到底主要来自于太阳。光合作用是地球上利用光能将无机物转变成有机物的作用。图中箭头所示的循环过程，太阳能最终转变成热能。目前开发利用太阳能的关键是解决光能的吸收问题，故“人工叶绿素”就成为当前能源科学家研究开发的热点。由题给化学方程式可知，该反应为葡萄糖燃烧反应的逆向过程，按照这一思路，可实现如下变化：2CO22COO22H2O2H2O2备选题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
28、答案A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。2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：道尔顿 a提出化学元素的概念波义耳 b建立氧化学说拉瓦锡 c提出原子学说门捷列夫 d发现元素周期律答案c，a，b，d3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答案A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。
