高中化学必修1：1.1 走进化学科学

高中化学必修课程PAGEPAGE1第1节走进化学科学[核心素养发展目标]1.了解化学科学的主要特征和发展历程，熟知化学科学发展中的重大发现或成就，增强科学探究意识和创新意识。2.了解化学科学的探索空间和现代化学的“中心科学”地位，以严谨求实的科学态度对化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断，增强社会责任意识。一、化学科学的形成和发展1.古代化学实践活动火的使用(取火和保存火种)是人类最早的化学实践活动，随后人们学会了烧制陶瓷、冶炼金属、酿造酒类等。2.近代化学发展的里程碑(1)1661年，英国科学家波义耳提出化学元素的概念，标志着近代化学的诞生。(2)1771年，法国科学家拉瓦锡提出氧化学说，使近代化学取得了革命性的发展。(3)1803年，英国科学家道尔顿提出原子学说，为近代化学的发展奠定了坚实的基础。(4)1811年，意大利科学家阿伏加德罗提出分子学说，系统解决了在物质组成和原子量测定方面存在的混乱问题。(5)1869年，俄国科学家门捷列夫发现元素周期律，把化学元素及其化合物纳入一个统一的理论体系。3.现代化学科学的发展(1)现代化学的重大成就：从宏观向微观的研究中发现了放射性同位素；建立了现代量子化学理论；创造新分子的合成化学得到了发展；创立了高分子化学；化学动力学与热力学得到了开创性研究；化学工业得到迅速发展等。(2)现代化学的发展带动了相关科学的发展：如化学家对蛋白质化学结构的测定和蛋白质合成的研究，使人们对生命过程有了更深刻的认识；20世纪中叶，化学科学和生命科学共同揭示了生命的遗传物质DNA的结构和遗传规律。(3)现代化学的发展对人类文明进步具有巨大的推动作用：如利用合成氨的技术制造氮肥，使农作物产量大大提高；科学家们研制出的新药物能治病救人；新材料的开发利用使我们的生活丰富多彩等。相关链接我国在化学研究中的重要成果(1)1965年，中国科学家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。(2)1981年，我国科学家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。(3)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。(4)20世纪90年代末，中国对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。(5)关于配合物中多重键的反应性研究达到了世界领先水平，获得2006年国家自然科学一等奖。化学科学的形成与发展历程图二、化学科学的主要特征1.化学科学的含义(1)化学是一门重要的基础自然科学；(2)研究对象：由分子、原子或离子构成的物质；(3)研究内容：物质的组成、结构、性质、转化及其应用。2.化学科学的特征(1)化学是从微观层面(分子)上认识物质，以符号形式描述物质，在不同层面上创造物质。(2)化学是一门创造性的学科②通过对有关物质性质和结构的认识，根据需要创造出具有特殊性质或功能的自然界里不存在的新物质。(3)现代化学已成为实验与理论并重的学科①先进的实验技术手段：例如：利用色谱仪可以把某种物质从混合物中分离出来，而X射线仪、质谱仪、核磁共振仪等可以帮助人们测定物质的结构，还可以利用放射性同位素跟踪化学反应进行的过程。②理论化学以理论计算为主要手段，辅以计算机模拟，在研究物质结构、预测物质反应活性、研究反应的微观过程等领域具有重要意义。3.青蒿素的发现、研究与应用(1)1969年，屠呦呦从我国古代药方的研究中，发现青蒿具有抗疟效果，并创造性地使用沸点较低的乙醚获得了青蒿提取物。(2)1972年初，屠呦呦研究小组成功分离并结晶出“青蒿素Ⅱ”(后称青蒿素)，其抗疟功效在临床试验中得到证实。(3)1973年，我国化学家使用高分辨率质谱仪测定出青蒿素的相对分子质量，再结合碳氢分析数据确定了青蒿素的分子式为C15H22O5。(4)1975年，利用青蒿素晶体的X射线衍射数据攻克了许多难关，终于确定了分子中各原子的空间位置(即其分子结构)。(5)1978年到1984年初，历时五年实现了青蒿素的全合成。1986年，青蒿素及其衍生药物双氢青蒿素获得一类新药证书。(6)2001年，世界卫生组织向恶性疟疾流行的国家推荐以青蒿素为基础的联合疗法，于2004年正式将青蒿素复方药物列为治疗疟疾的首选药物。(1)青蒿素的相关研究经历了怎样的过程？提示青蒿素的发现与提纯、确定组成、测定结构、合成修饰等。(2)结合青蒿素的相关研究，说明化学研究的内容有哪些？这些研究内容之间有什么关系？提示通过发现提取目标物质，研究其组成、结构与性质，从而实现该物质及其衍生物质的合成。(3)青蒿素的相关研究中用到哪些研究方法？提示青蒿素冷浸提取法，选用先进的现代化实验仪器，如质谱仪、X射线衍射仪等。相关链接物理变化与化学变化的比较内容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本质特征宏观无其他物质生成有其他物质生成微观构成物质的微粒结构不变，微粒间隔可能改变构成物质的微粒结构变化，变成了其他物质的微粒外观特征状态、形状、大小的变化常伴随发光、放热等现象本质区别是否有新物质生成三、化学科学的探索空间1.化学科学具有十分广阔的探索空间(1)化学家们已能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)化学科学将在能源和资源的合理开发、科学应用方面大显身手。(3)化学科学将继续推动材料科学的发展，使各种新型功能材料的制造成为可能。(4)化学科学将为环境问题的解决提供有力保障。(5)化学科学可以让研究人员在分子水平上了解疾病的病理，寻求有效的防治措施，保障人类的身心健康。2.化学科学已成为“中心科学”相关链接(1)化学与生产、生活①化学与工业生产技术合成氨技术的应用、新型复合肥及高效低毒农药的研制、新能源的开发、金属的冶炼、新型合成材料的生产、石油的炼制等都需要化学技术发挥作用。②化学与生活各种高分子复合材料应用于家具、日用品、文化体育用品、儿童玩具等，精巧实用、绚丽多彩，美化了人们的生活。③化学与材料高分子绝缘材料的优越性能使电器工业得到飞跃发展，从而促进了电子计算机、遥控技术、激光等一系列新兴工业的兴起与发展。由于有了耐高温和高强度的材料，人类才有可能制造出宇宙飞船、人造卫星、空间探测器等，为探索太空展现了美好前景。高分子材料在医疗上用于人工器官的合成，突破了许多医学难题。(2)高中化学的学习方法①利用教材内容，如教材中的图、表、小栏目等知识，帮助理解和记忆课本中的基础知识。②重视科学思维方法的训练，要熟练掌握化学研究中的科学方法，如实验法、模型法、逻辑法等。③梳理问题进行学习。在学习高中化学知识时，要敢于质疑，勤于思考，提出问题，逐步形成独立思考问题的能力。④重视化学与社会生产、生活的联系。要学会结合社会实践来学习和理解高中化学知识。⑤要重视与初中化学知识的联系，承上启下，温故知新，建立全面完善的化学知识网络。⑥通过习题的训练，提高应用化学知识解决问题的能力。⑦要重视化学实验，学会通过化学实验来提高实验技能的能力。⑧不断拓宽知识视野，培养创新意识和综合能力。1.19世纪初，某科学家提出了原子学说，化学物质由原子构成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变化中不能再分，这位科学家是()A.汤姆生 B.道尔顿C.卢瑟福 D.玻尔[答案]B[解析]1803年，英国科学家道尔顿提出原子学说，为近代化学的发展奠定了坚实的基础。2.我国科技创新成果斐然，下列成果中获得诺贝尔奖的是()A.徐光宪建立稀土串级萃取理论B.屠呦呦发现抗疟新药青蒿素C.闵恩泽研发重油裂解催化剂D.侯德榜联合制碱法[答案]B[解析]B项，屠呦呦因发现抗疟新药青蒿素而获得了诺贝尔奖，正确。3.进入20世纪后，化学科学的发展更为迅速，取得了若干项重大成就。下列各项中，不属于这个时期重大化学成就的是()A.放射性元素的发现B.现代量子化学理论的建立C.化学工业的迅速发展D.制陶技术的成熟[答案]D[解析]制陶技术的成熟属于古代化学的成就。4.(2019·焦作高一质检)化学就是在原子、分子水平上研究物质的()①组成②结构③性质④变化⑤制备⑥应用A.①②③④ B.②③④⑤C.③④⑤⑥ D.全部[答案]D[解析]化学是在原子、分子的水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的科学。5.化学真正成为一门科学并较快发展，始于()A.质量守恒定律的发现B.中国湿法冶金技术的应用C.原子—分子论的问世D.计算机、X光机、紫外可见分光光度计等设备在化学研究中的应用[答案]C[解析]原子是化学变化中的最小粒子，分子是保持物质化学性质的最小粒子，人们把物质由原子、分子构成的学说叫做原子—分子论。自从用原子—分子论来研究物质的性质和变化后，化学才有了较快的发展，成为了一门科学。6.中华民族有着光辉灿烂的发明史。下列发明创造不涉及化学反应的是()A.用胆矾炼铜 B.用铁矿石炼铁C.烧结黏土制陶瓷 D.打磨磁石制指南针[答案]D[解析]A项，用胆矾炼铜，即由CuSO4·5H2O生成Cu，铜元素被还原，有新物质生成，发生化学反应；B项，用铁矿石炼铁，即由Fe2O3生成铁，铁元素被还原，有新物质生成，发生化学反应；C项，陶瓷是以黏土为原料高温烧结而成，发生化学反应；D项，打磨磁石制指南针，只是物质外形改变，不涉及化学反应。7.(2018·临沂月考)冷冻电镜技术可用于溶液中生物分子结构的高分辨率测定。下列叙述与上述技术无关的是()A.有利于在分子水平上了解疾病的病理B.有利于人类更好地利用能源，处理好能源与环境的关系C.有利于对物质微观结构的研究D.有利于对DNA结构的研究[答案]B[解析]“冷冻电镜技术可用于溶液中生物分子结构的高分辨率测定”，说明该技术应用于微观层面。在分子水平上了解疾病的病理、对物质微观结构的研究、对DNA结构的研究均属于微观层面。8.(201