高一化学学案：备课资料第一单元化学是认识和创造物质的科学

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精备课资料物质结构理论的建立(1）原子的结构在道尔顿时代，化学在实验科学上的条件和基础都比较差，无法深入到原子内部进行研究。因此,原子学说的拥护者认为原子只不过是一个浑圆的小球，也就是说,原子是没有结构的。19世纪后半叶，在原子世界中发生了两件使科学界震惊的大事：一件是英国物理学家汤姆生发现了电子；另一件是贝克勒尔和居里夫妇发现了放射性。汤姆生证明了电子是各种原子的共同组成部分，说明原子不再是不能分割的圆球，因为放射性的发现证明了原子能够放射出粒子。于是科学家们开始设想原子结构的模型.第一个提出原子结构模型的科学家是汤姆生。他发现了电子，而且证明电子是带负电荷的，由此推断出,原子中一定还有带正电荷的物质。于是,他提出了一种葡萄干面包模型.他把原子看成一个带正电的物体，并形象地把它看成是面包。在这个带正电的面包里散布着一些带负电荷的葡萄干，它们就是电子。最后，正电荷和负电荷正好互相抵消，形成中性的原子。图1葡萄干面包模型很显然,汤姆生的葡萄干面包模型缺少实验根据,而他的学生卢瑟福的技艺看来比老师高明。卢瑟福首先想到的是，确定原子的结构必须要有实验根据，要了解原子内部的情况，最好想办法把原子炸开。卢瑟福做了α质点散射实验,让一束由镭产生的α质点撞击金箔。他发现，大多数α质点穿过金箔继续向前行进.但是，也有一部分α质点发生散射现象，即改变了原来的途径。一般说来，它们偏离原来前进的方向的角度不大。只有极少数的α质点(8000~10000个α质点中只有1个)偏转得特别厉害，好像碰到了坚硬的不可穿透的物体而被反弹回来。图2质点散射实验α质点有较大的质量，并带2个正电荷，它以每秒2×107综合以上实验结果，通过周密的分析和推理，卢瑟福在1911年提出行星系式原子模型:“在原子的中心有一个带正电荷的核,它的质量几乎等于原子的全部质量,电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。电子在运转时产生的离心力跟原子核对电子的吸引力达到平衡，因此电子能够跟原子核保持一定的距离，正像行星和太阳保持一定的距离一样。”图3行星系式星子模型行星系式原子模型对于人们认识原子结构具有十分重要的意义。在科学的历史上，它第一次打开了原子的神秘大门.但是，这个模型还存在着一系列有待解决的问题。例如，根据这个模型，电子围绕原子核运动时必定要放出辐射能。电子的能量将越来越小，离原子核也会愈来愈近,最后，电子会坠入原子核中，而使整个原子毁灭。但是，事实证明原子是能长期存在的。卢瑟福的学生，丹麦物理学家玻尔认为，原子世界中出现的问题已经不是经典物理学所能解决的。因此，他把卢瑟福的行星系式原子模型跟量子理论结合起来,提出了壳层模型。这个模型的要点为：①电子不能在原子核外的无数的一切可能的轨道上运行，而只能在某些特定的轨道上.这些轨道应该符合量子理论推导出来的条件,在一定的轨道上运行的电子具有一定的能量，这时原子所处的状态称为稳定状态。因此,电子运行的轨道可以比作运动场看台上的台阶,是一层一层的。②当一个电子被移走以后,这个电子的位置可以被外层电子顶替。外层电子进入内层轨道时会产生光谱线，并释放出能量。原子从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态不是连续方式的，而要符合量子理论的条件。玻尔的壳层模型解决了行星系式原子模型存在的缺点，简单明了地描绘了原子结构。汤姆生、卢瑟福和玻尔是三代师生关系。纵观这三位科学家的科学活动,不难发现他们最大的特点是虽然继承了老师的研究成果，但又不停留在老师的水平上，而是不断地进取,有所创新.用中国的一句名言“青出于蓝而胜于蓝”来描绘这三代科学家，真是再贴切不过了。(2）原子之间是怎样化合的?在自然界中，物质大部分由化合物组成，因此，化学家更关心的是原子与原子是怎样化合成为化合物的，也就是化合时是否遵循什么规律。经过化学家不懈地努力,终于发现,原子化合主要遵循两种理论，即电价理论和共价理论。电价理论是由德国物理学家柯塞尔提出的。他认为，原子在获得（或失去）电子以后，就达到了稀有气体的电子结构，即最外层电子数达到8个,这是一种稳定的结构。金属元素容易失去电子成为带正电的阳离子，非金属元素则容易获得电子成为带负电的阴离子,这时,阳离子和阴离子的最外层电子都达到8个，处于稳定状态。带正电的阳离子和带负电的阴离子靠库仑引力(静电吸引力）相结合，成为化合物。例如钠是金属元素,失去1个电子成为带正电的钠离子；氯是非金属元素，能获得1个电子成为带负电的氯离子，于是，带正电的钠离子和带负电的氯离子靠库仑引力吸引，结合为氯化钠，这种化合物被称为离子化合物。提出共价理论的是路易斯，他是美国著名的大学加州大学伯克利分校化学系教授，曾获1961年诺贝尔化学奖。他认为，两个原子可以共有一对电子，也能使每个原子都达到最外层电子数为8个的结构，从而使形成的分子也能达到稳定状态。氟原子的最外层电子为7个,在由两个氟原子结合成氟分子的过程中，有两个电子为两个氟原子所共有，结果每个氟原子的最外层电子数也都是8个，达到了稳定状态：不同的原子也可以通过共有一对电子，形成稳定的结构，这样结合起来的化合物称为共价化合物。例如氢原子和氟原子通过共有一对电子，形成氟化氢，它就是共价化合物.（3)物质的晶体状态，也是一个非常重要的问题。人们认识晶体是从它们有规则的外形开始的。晶体的外形千姿百态、瑰丽多彩,而且晶体的外形往往是一种有规则的几何形状.例如我国宋代程大昌撰写的《演繁露》一书中就写道：“盐已成卤水，曝烈日中，即成方印,洁白可爱，初小渐大，或数十印累累相连。”食盐(氯化钠)晶体的几何外形是立方体，就是程大昌描写的“方印"。法国结晶学家阿羽伊发现,把具有菱面体几何外形的方解石晶体摔碎，被摔成的小方解石晶体的晶面仍然是光滑平整的，而且都有相同的几何外形。于是,阿羽伊得出一个推论,如果把方解石晶体继续劈裂下去，最后可以得到一种单元，大小不同的方解石晶体就是由这种单元构成的。同样，食盐（氯化钠）可以是一个不小的立方体晶体，但它却是无数个小立方体构成的。德国慕尼黑大学教授劳厄设想，让X射线穿过晶体结构，就应该产生衍射现象，可以把晶体中的空间结构描绘出来，这就是测定晶体结构的X射线衍射法的根据。根据X射线衍射实验的测定结果，氯化钠晶体中，钠离子和氯离子有规则地周期性地排列着。每个钠离子的周围被带相反电荷的氯离子包围;而每个氯离子的周围同样被带相反电荷的钠离子包围，最后形成了可以有无限大的氯化钠晶体。这种晶体称为离子晶体。在金刚石和石墨的结构中，有规则和周期性地排列着的碳原子，可以形成一个无限大的金刚石或石墨分子，这种晶体称为原子晶体。各种金属也是一种晶体，有规则和周期性地排列着的金属原子所形成的晶体称为金属晶体。晶体结构是研究物质内部原子、离子等在空间排列情况的蓝图,它使化学家和物理学家更深入地了解物质的结构和性能之间的关系，为很好地利用自然界的矿物以及合成新的材料提供了可靠的线索。化学是人类创造新物质的工具从容说课人类不仅要开发利用自然资源，还要制造、合成有特定性能的新物质，以适应社会生产发展和人类生活的需要。化学科学带动了材料科学的发展，为电子、航天、高速运输工、通讯等发展奠定了基础。在高纯单晶硅,光导纤维，耐高温、耐腐蚀的材料,各种能量转化材料和敏感材料等功能材料的研究中，化学学科是关键。只有掌握了结构、性质、用途的关系以及合成和组装的化学过程，才能设计合成新的功能材料。在教学中近可能引导学生回顾必修模块中的有关物质的合成的有关内容，使学生充分感受到该专题的中心思想，化学的确是人类创造新物质的工具，教师可以结合学生在讨论交流中提到的尚未在必修模块中学到的有关化学合成、工业生产的知识,介绍化学选修模块将要学习的内容,使学生认识到选修课程还能帮助他们获得更多化学合成物质的知识，认识化学科学对社会可持续发展的意义和作用，提高学好化学科学的自觉性。本节课的教学让学生设计探究用棉花等天然纤维制作人造纤维.通过该实验让学生感受到合成新物质的合成过程和成功的喜悦,科学研究中严谨的态度和创新精神，以及新材料的用途.让学生调查生活中哪些新材料改善了人们的生活的质量，让学生调查它们的化学成分和合成方法，小资料提供了一些化学创造的新物质，教师可以引导学生通过关键词搜索，查阅资料,来获取化学合成新物质的信息,从这些物质的合成过程和改进历史中体验化学的发展历程。关键词有：合成塑料、合成橡胶、合成纤维、合成氨、合成尿素、无机非金属材料、功能材料、智能材料、导电塑料等。教学重点让学生充分认识化学是人类创造新物质的工具教学难点让学生领略到新合成物质的重要作用教具准备新材料作用的电脑图片若干张实物若干：铝合金、半导体材料、光导纤维材料、塑料、橡胶等化学仪器：烧杯、滴管、镊子、玻璃棒、针筒、玻璃片等化学试剂:5%硫酸铜溶液、10％氢氧化钠溶液、浓氨水、稀盐酸等三维目标知识与技能1.了解化学方法在实现物质间转化中的作用。2。能举例说明化学在设计、合成、分离和检测新物质中的重要作用。3.通过本节课学习让学生知道一些化学合成新物质的方法以及化学反应所遵循的规律。过程与方法1。通过本节课的教学使学生认识化学科学的发展对提高人民生活质量方面的重要作用。2。让学生认识到化学科学在自然资源综合利用方面的重要价值。3.通过由天然纤维制成化学纤维的实验使学生体会合成物质的过程和方法。情感、态度与价值观1。通过对丰富多彩的新合成物质的认识培养学生对学习化学的兴趣。2.使学生充分认识到合成新物质在社会发展中的推动作用。3.培养学生唯物的价值观和尊重科学的态度.教学过程导入新课我们今天学习的第一个问题是如何将天然纤维制成化学纤维的问题。推进新课板书：问题1：如何将天然纤维制成化学纤维?师将学生分成若干组。请大家看教材88页的“观察与思考",各组同学进行讨论实验步骤和注意事项，并列出提纲。生看书、交流、讨论。师请各小组交流该实验的操作程序及注意事项.生各小组选一位代表发言。师(教师归纳总结)氢氧化铜的制取;制取铜氨溶液；棉花的溶解；化学纤维的制取.师以上发生了哪些反应，并请同学们写出其方程式。生硫酸铜与氢氧化钠溶液：CuSO4＋2NaOH====Cu(OH）2↓＋Na2SO4氢氧化铜溶于氨水:Cu(OH)2＋4NH3====Cu(NH3)4（OH)2师化学纤维与天然纤维有何不同?生化学纤维丝长、粗、有韧性，便于编织。师分析89页表4—1从天然产物中分离与人工合成的化合物种类统计数据，你有何感想?板书：问题2:分析人类分离和合成物质种类数据变化，你有怎样的认识?生人类分离和人工合成的物质的种类很多，特别是20世纪后10年.化学合成及分离的物质种类繁多满足了人类的需要，满足了生产、生活和科学技术发展的需要。师结合89页讨论人类在发展的过程中，面临着生存的危机和挑战，在粮食增产上，科学家们提出了哪些不同的解决方案？请同学们根据实际和有关报道进行讨论。板书：问题3：在粮食增产上科学家们提出了哪些不同的解决方案?生同学们搜集材料讨论.师请同学们交流，老师最后总结。(1）生产化肥,使粮食大量增产;(2）改良品种，举我国杂交水稻之父——袁隆平的贡献;(3)杀虫剂、锄草剂的使用；(4)作物套种，便于光合作用。今天我们所学的最后一个问题是和工业生产、和我们的生活息息相关的一个重要问题。板书：问题4：(1)工业上合成氨的反应原理是什么？合成氨工业应选择什么条件?(2）从DDT的广泛使用到被禁止使用，人们更新换代农药说明了什么?(3）光合作用原理是什么？如何使大气中的二氧化碳含量保持恒定？师把班级学生分为三组,查找、讨论上述三个问题。教师巡视、点拨、答疑.师下面请同学们交流上述三个问题。师(1)氨的合成用氢气和氮气,根据平衡原理和反应速率确定反应条件为高温、高压、催化剂。(2)生产农药要考虑高效、低残留且能被降解，无副作用。（3）光合作用的反应在叶绿体上发生，减少工业排放二氧化碳。课堂小结有关化学合成新物质的实验方法、化学反应所遵循的规律等知识,我们在必修课程已初步学习,在选修课程中我们将进一步学习和研究。20世纪来，各种合成技术相继发明，使人类正在走向丰衣足食、健康长寿、环境美好的新境界。师请同学们阅读91页“拓宽视野”:阿司匹林与青霉素的合成。布置作业作业P922板书设计问题1：如何将天然纤维制成化学纤维？问题2：分析人类分离和合成物质种类数据变化，你有怎样的认识?问题3：在粮食增产上科学家们提出了哪些不同的解决方案？问题4：(1)工业上合成氨的反应原理是什么？合成氨工业选择什么样的条件?（2）从DDT的广泛使用到被禁止使用，人们更新换代农药说明了什么?(3）光合作用原理是什么?如何使大气中的二氧化碳含量保持恒定?活动与探究易拉罐的成分探究易拉罐由于具有重量轻，便于储存、携带和使用方便，密闭性好，不透光，耐腐蚀，能保鲜、保味、保质，加工性能优良,不易破碎便于运输，能回收重熔，无废弃公害等特点，成为啤酒、果汁等饮料包装材料而风靡全球。已知硬铝的成分为:Cu4％、Mg0。5%、Mn0。5%、Si0.7%；工业上常用铝成分为：Cu20％、Mg5％、Mn2％、Si3％、Fe7％、Cr1%、Zn2。5％，其他元素2%。仪器、药品:易拉罐，酒