高一化学学案：第二单元化学是社会可持续发展的基础

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，业必贵于专精疱工巧解牛知识•巧学一、化学促进了现代科学技术发展1.七大技术发明20世纪的七大技术发明:①信息技术，②生物技术，③核科学和核武器技术，④航空航天和导弹技术，⑤激光技术，⑥纳米技术，⑦化学合成和分离技术。化学合成和分离技术是其他六大技术发明的基础.2。印刷电路板的制造在塑料板上镀一层铜，在铜层上面画出要保留的线路，在线路上覆漆形成保护层，然后将电路板放在FeCl3(aq)中，裸露的铜被腐蚀，线路因覆漆而受到了保护。3.单晶硅的制取石英砂的主要成分是SiO2，高温下与C发生下列反应SiO2+CSi+2CO↑此时石英砂中的杂质往往还存在于生成物Si中。使粗Si与Cl2在加热条件下发生反应，可得到液态SiCl4,蒸馏使SiCl4分离出来，除去杂质。Si+2Cl2SiCl4用H2还原SiCl4，可得到纯Si：SiCl4+2H2Si+4HCl知识拓展超导合金、形状记忆合金、合成橡胶、纳米材料、导电塑料简介组成应用制备超导合金金属，如：①锗超导合金的组成为铌、锗；②铜—铌—钛超导合金的组成为铜、铌、钛……超导发电、输电和储能；超导计算机、超导天线、超导微波器件等；超导磁悬浮列车和超导热核聚变反应堆等将金属按一定比例混合后熔制而成形状记忆合金金属，如镍钛合金,铜锌、金镉、镍铝等约20种合金,其中“记忆力"最好的是NT合金应用范围广泛，可用于温度控制装置、集成电路引线、汽车零件与机械零件，可用于骨折部位的固定、人造心脏零件、牙齿矫正等医用材料将金属按一定比例混合后熔制而成合成橡胶有机物高分子，含碳、氢等元素，如：①丁苯橡胶，只含碳、氢2种元素;②顺丁橡胶，只含碳、氢2种元素；③氯丁橡胶，含碳、氢、氯3种元素；④聚硫橡胶;⑤硅橡胶……橡胶是制造飞机、军舰、汽车、拖拉机、收割机、水利排灌机械、医疗器械等所必需的材料在一定条件下，用一到多种单体发生聚合反应纳米材料多种多样纳米电子学、光电子学和磁学，纳米医学和生物学等把合适的材料制成纳米级(1-100nm）导电塑料有机物高分子和盐类的混合物输电等乙炔发生聚合反应4.化学发展展望(1）使农业生产工厂化:在充分了解光合作用、固氮作用机理和催化理论的基础上，人类可模拟植物，使粮食和蛋白质生产工厂化，使人类生活质量大大提高.（2)开发具有特殊功能的材料淡化海水,解决人类生存最严重的挑战—-淡水资源紧缺问题。(3）合成出高效、稳定、廉价的太阳能光电转化材料,解决人类面临的能源危机以及化石能源造成的环境污染问题.(4)使人类由直接使用天然材料迈向使用具有特定性能的合成材料。(5）为其他科学技术（如激光、航空、航天、导弹)和纳米技术提供所需要的材料，促进其他科学技术的发展.二、解决环境问题需要化学科学1。环境污染的类型2。SO2造成的环境污染(1)直接危害人体健康：空气中SO2含量的增多,能引发人的呼吸道疾病，严重时还会使人死亡。（2）形成酸雨:空气中硫氧化物和氮氧化物随雨水降下就会形成酸雨。酸雨是pH＜5.6的雨水。正常雨水的pH约为5.6，是由于溶解了CO2的缘故。酸雨的危害很大，能直接破坏农作物、森林和草原，使土壤、湖泊酸化，使水生动植物死亡.酸雨还能加速建筑物、工业设备的腐蚀，加速通讯设备的老化。3。SO2的减少或消除(1）固硫：在化石燃料特别是煤中掺入熟石灰，这样煤燃烧产生的SO2最终将转化为CaSO4，可以减少SO2向大气中的排放。(2）脱硫：在化石燃料特别是石油及其产品生产过程中除去其中的硫,这样化石产品特别是石油及其产品燃烧时就不会产生SO2，或减少SO2的产生。（3）尾气吸收：使工厂排出的含SO2浓度较大的废气通过碱性物质或弱酸盐,即可将废气中的SO2吸收，减少SO2向大气中的排放。4。消除汽车尾气对环境的污染燃油发动机排放的尾气中有害成分及清除:尾气中有害成分消除方法一消除方法二SO2石油炼制过程中进行脱硫处理使用C2H5OH、CH4、H2等清洁燃料，推广电瓶车等CO、NO、NO22CO+2NO2CO2+N24CO+2NO24CO2+N2碳氢化合物改良发动机,如发动机内二次燃烧等颗粒物（主要是碳颗粒）含铅化合物禁用含铅汽油5.回收二氧化碳用CO2和作用可生成可降解高聚物:6.绿色化学绿色化学要求利用化学反应原理从源头消除污染，期望在化学反应和化学工业过程中充分利用参与反应的原料，所有原料、中间产物都在内部循环、利用，实现零排放。甲基丙烯酸甲酯的两种合成方法方法一：（CH3）2C==O+HCN（CH3)2C(CH3)2C(OH）CN+CH3OH+H2SO4+NH4HSO4方法二：CH3C≡CH+CO+CH3OH上述3个反应中，第一个反应和第三个反应的原子利用率为100%，属于绿色化学；第二个反应则不是，因为其原料没有完全转化为目标产物。问题•探究问题1你认为当前化学与社会的能源、环境、健康等方面有哪些热点问题?探究：能源方面:煤、石油资源是有限的，随着经济的发展和人们对能源需求的增加，开发和利用新能源的问题受到人们的高度重视，如核能、太阳能、地热、潮汐能、风能等的利用等。环境方面：环境问题是当今社会热点问题之一，主要有以下一些方面：温室效应、臭氧层破坏、酸雨、光化学烟雾、放射性污染、有机致癌物质、农药污染、白色污染、水污染等.健康方面：环境污染对人类身体健康造成的影响和危害，如污染物对人体的直接伤害，像SO2、NO2、重金属等，还包括通过食物链中有害物质的富集对人类造成的间接伤害等.另外，医药、卫生保健等方面也是相关热点问题。问题2应如何理解绿色化学的含义?绿色化学要研究的问题有哪些？探究：由于当今世界主要的环境问题大部分直接与化学反应、化工生产过程及它们的产物有关，因此绿色化学便自然而然地成为绿色科技的重要组成部分。绿色化学又称环境无害化学，与其相对应的技术称为绿色技术、环境友好技术.理想的绿色技术应采用具有一定转化率的高选择性化学反应来生产目的产品,不生成或很少生成副产品或废物，实现或接近废物的“零排放”过程.化学工艺过程中使用无毒无害原料、溶剂和催化剂。绿色化学又可定义为以绿色意识为指导，研究和设计对环境副作用尽可能少，在技术和经济上可行的化学和化工生产过程.绿色化学的最大特点在于它是在始端就采用实现污染预防的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。显然，绿色化学技术不是去对终端或生产过程的污染进行控制或处理。所以绿色化学技术根本区别于“三废处理"，后者是终端污染控制而不是始端污染的预防。典题•热题例1绿色化学对化学反应提出了“原子经济性"(原子节约）的新概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放.以下反应中符合绿色化学原理的是(）A。乙烯与氧气在银催化作用下生成环氧乙烷（)B。乙烷与氯气制备氯乙烷C.苯和乙醇为原料，在一定条件下生产乙苯D。乙醇与浓硫酸共热制备乙烯解析：写出反应方程式,根据题给信息：“全部转变"“零排放”“不产生副产物"等做出判断。A.2CH2==CH2+O2B。CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HClD.CH3CH2OHCH2==CH2↑+H2OB、C、D中都有副产物，不可选。答案:A深化升华以绿色化学工艺为情境考查学生知识迁移的能力。1991年美国著名有机化学家特劳斯特提出原子经济性概念，认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使反应达到零排放.原子经济性可以用原子利用率来衡量：原子利用率(%）=×100%.例2有机玻璃的主要成分是化合物A，其结构简式为，它是由单体甲基丙烯酸甲酯在一定条件下发生聚合反应得到的。化合物A的学名为___________，合成它的单体的结构简式为___________。解析：由乙烯和聚乙烯的关系，可知甲基丙烯酸和化合物A的关系,A的名称为聚甲基丙烯酸甲酯。由高聚物求单体可用弯箭头法:答案：聚甲基丙烯酸甲酯深化升华首先判断单体中所含的特征基团及可能发生的反应类型,若分子中含不饱和的双键或三键，则容易发生加聚反应生成高分子；若分子中含特征基团,则容易发生缩聚反应。例3叶绿素在光的作用下可将CO2和H2O转化为葡萄糖(C6H12O6)和O2,6CO2+6H2OC6H12O6+6O2，葡萄糖可进一步合成淀粉〔（C6H10O5）n〕.科学家预言，在不久的将来，人类将模拟在生物体内的这一变化过程，从工厂中由CO2和H2O直接生产出淀粉.因此，合成优质叶绿素非常重要。叶绿素有a、b两种，已知叶绿素a(或b）中仅含有C、H、O、N、Mg五种元素，且知叶绿素a中各元素的质量分数分别是：w(C)=73.99%w（H）=8。072%w(O）=8.969％w（N)=6。278%w（Mg）=2.691%经测定叶绿素a的相对分子质量小于1000，试确定叶绿素a的分子式。解析：（设1法)由于叶绿素a中Mg的质量分数最小，因此可设叶绿素a分子中只有1个Mg原子。则：M（叶绿素a）×2.691%=24M（叶绿素a）=891。9若叶绿素a分子中有2个Mg原子，则叶绿素a的相对分子质量是1783.6，大于1000，不合题意。可见叶绿素a分子中只