化学必修 第一册第1节 走进化学科学导学案及答案

走进化学科学

一、化学科学的形成与发展

1．化学科学的发展简史

2．我国化学家在化学研究中的重要成果

1965年，我国科学家成功地合成结晶牛胰岛素，在世界上首次实现了蛋白质的人工合成。

　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)俄国科学家门捷列夫提出了氧化学说 (　　)

(2)提出分子学说是英国科学家对世界作出的重大贡献 (　　)

(3)现代化学科学研究，经历了从宏观向微观、由定性向定量、由静态向动态的不断深入 (　　)

[答案]　(1)×　(2)×　(3)√

二、化学科学的主要特征

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、转化及其应用的一门基础学科。

2．化学科学的主要特征

(1)从宏观和微观两个角度认识物质。

(2)以符号形式表征物质。

(3)在不同层面上创造物质。

3．现代化学研究的重要手段

(1)实验化学手段有波谱、色谱、X射线衍射、飞秒化学、原子示踪等。

(2)理论化学以理论计算为主要手段，辅以计算机模拟。

4．青蒿素的发现、研究与应用

　“化学的特征是认识原子、分子，制造原子、分子”，这样描述对吗？为什么？

[提示]　不对。化学只能认识原子和分子，通过化学反应能制造分子，不能制造原子。 

三、化学科学的探索空间

1．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．能源和资源方面：人类能更好地处理能源和资源以及与生态环境保护之间的关系。

3．材料科学方面：使各种新型材料的制造成为可能，进一步丰富人类的物质世界。

4．生命科学方面：使研究人员在分子水平上了解疾病的病理，寻求有效防治措施。

5．信息科学方面：指导人们研制功能各异的信息材料，为传感技术、通信技术和计算机技术提供重要的物质基础。

　在日常生活中我们会接触到形形色色的物质，如：

蛋白质　　纤维素　新型抗癌药物　玻璃制品

请你思考上述物质中有哪些是必须经过化学变化人工合成的。

[提示]　自然界中不存在的物质，可以通过化学变化人工合成，如上述物质中的新型抗癌药物、玻璃；而蛋白质和纤维素在自然界中存在，可以不用人工合成。

[问题1]　物质发生化学变化后，物质组成发生了改变，是否有新元素生成？如何判断一个反应是化学变化还是物理变化？

[提示]　物质在发生化学变化后，物质组成发生了改变，也就是说由原物质变成了新物质，组成物质分子的原子重新组合，但没有新元素生成。判断一个反应是化学变化还是物理变化就看是否有新物质生成。

[问题2]　中国传统文化博大精深，而古诗词是古人为我们留下的宝贵精神财富。古诗“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏”是否包含化学变化？

[提示]　“爆竹声中一岁除”过程中有新物质生成，属于化学变化。

1．物理性质和化学性质

2．物理变化和化学变化

1在化学反应中分子发生变化，而原子不变。

2从宏观和微观角度分析化学反应，不变的是反应物和生成物总质量、元素种类、原子种类和数目，但物质的种类和分子的种类一定改变。

【例题】　下列变化不属于化学变化的是(　　)

A．CuSO4白色粉末吸水变蓝色

B．NH4HCO3受热分解

C．汽油消失

D．铜板表面生锈

C　[A项，CuSO4吸水成为CuSO4·5H2O是化学变化；B项，NH4HCO3受热发生分解反应生成NH3、H2O和CO2，是化学变化；C项，汽油消失是因为汽油具有挥发性，是物理变化；D项，铜板生锈是单质铜被氧化的过程，属于化学变化。]

1．下列一定属于化学变化的是(　　)

①导电；②爆炸；③缓慢氧化；④工业制O2；⑤钢铁生锈

A．②③  B．③⑤  C．②③④⑤  D．①②③④⑤

B　[金属导电是物理变化，电解质溶液导电是化学变化；炸药爆炸是化学变化，轮胎爆炸是物理变化；缓慢氧化是物质与O2缓慢地发生反应的过程，一定属于化学变化；工业制O2是根据液态空气中液态N2和液态O2的沸点不同，分离出O2的过程，不涉及化学变化；钢铁生锈是铁与空气中的O2、H2O等反应的过程，一定属于化学变化。综上所述，③⑤一定属于化学变化。]

2．古诗词等是古人为我们留下的宝贵财富。下列只涉及物理变化的是(　　)

A．野火烧不尽，春风吹又生   

B．只要功夫深，铁杵磨成针

C．爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏

D．月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠

B　[化学变化：均涉及燃烧；物理变化：铁杵磨成针。]

1969年，屠呦呦研究小组发现中药青蒿具有抗疟效果，但用水煎熬青蒿所得提取物无效，乙醇提取物药效也不高。后来，受到古代文献《肘后备急方·治寒热诸疟方》中“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之”绞取方法的启发，屠呦呦创造性地使用沸点更低的乙醚(34.6℃)获得了青蒿提取物。

[问题1]　古药方《肘后备急方·治寒热诸疟方》中使用了怎样的药物提取方法？

[提示]　搅碎、过滤等方法。

[问题2]　屠呦呦采用了什么药物提取方法？有什么优点？

[提示]　屠呦呦采用于搅碎、用有机溶剂萃取[萃取是利用物质在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度的不同，使溶质从一种溶剂中转移到另外一种溶剂中的方法]的提取方法。用萃取的方法提取得到的青蒿素纯度更高，原料使用量更少。

[问题3]　屠呦呦提取“青蒿素”利用了“青蒿素”的什么性质？

[提示]　利用了“青蒿素”在低温下易溶于有机溶剂的性质。

[问题4]　通过对青蒿素的发现、研究与应用过程的了解，你对科学家的科学态度和社会责任产生了哪些新的认识？

[提示]　通过对青蒿素的发现、研究与应用过程的了解，使我们认识到科学家不怕挫折、敬业奉献的精神和优良品质；树立从小事做起、持之以恒、主动迎接挑战的意志品质。

1．青霉素、青蒿素的发现属于(　　)

A．环境问题  B．能源问题  C．健康问题  D．材料问题

C　[青霉素、青蒿素的发现为人类的健康做出巨大贡献。]

2．下列说法正确的是(　　)

A．青蒿素是由碳的氧化物和氢的氧化物组成的混合物

B．青蒿素具有可燃性，可燃性属于物理性质

C．青蒿素中C、H、O的质量比为90∶11∶40

D．青蒿素的相对分子质量为141

C　[青蒿素为纯净物，A项错误；可燃物燃烧生成新物质，表现为化学性质，B项错误；青蒿素相对分子质量为282，D项错误。]

1．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

C　[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。]

2．下列说法正确的是(　　)

A．分子是化学变化中的最小微粒

B．通过现代技术手段可以操纵原子和分子

C．原子在化学变化中可再分

D．化学科学只能认识分子

B　[原子是化学变化中的最小微粒，A项错误；得益于化学科学和现代技术手段的发展，化学家已经能够在微观层面上操纵原子和分子，B项正确；原子是化学变化中的最小微粒，在化学反应中原子不可再分，C项错误；化学是在原子、分子水平上研究物质的学科，D项错误。]

3．化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的基础自然科学。下列变化不属于化学变化的是(　　)

A．氢气、硫黄在氧气中燃烧

B．碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]呈现美丽的绿色，将其加热变为黑色

C．日本广岛原子弹的爆炸

D．绿色植物光合作用产生葡萄糖

C　[A项中发生了化学反应，生成了新物质H2O、SO2，属于化学变化；B项中发生了分解反应，Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑，过程中有新物质生成，属于化学变化；C项中原子弹的爆炸，属于核反应，不属于化学变化的范畴；D项，绿色植物光合作用过程中，将CO2和H2O转化成葡萄糖，属于化学变化。]

4．下列说法中不正确的是(　　)

A．21世纪，化学还将继续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

B．化学家可以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

C．放射性元素的发现和现代量子化学理论的建立，都是进入20世纪后现代化学的重大成就

D．俄国化学家门捷列夫提出原子学说，为近代化学的发展奠定了坚实的基础

D　[化学是材料科学、生命科学、环境科学和能源科学的重要基础，故A正确；因化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化等的基础自然科学，化学家可以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，故B正确；进入20世纪后，现代化学的重大成就有放射性元素的发现和现代量子化学理论的建立等，故C正确；原子学说是由道尔顿提出的，故D错误。]

5．化学在人类社会中起着重要作用，展望未来，化学科学具有十分广阔的探索空间。下列说法中不正确的是(　　)

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．随着科学的发展，化学科学将研制出品种更多的具有特殊性能的材料

A　[塑料的降解属于化学与材料的研究范畴，应该从化学中寻找解决方法；可燃冰的开发与合理应用属于化学与能源的研究范畴；防治酸雨属于化学与环境的研究范畴；具有特殊性能的材料的研制属于化学与材料的研究范畴。]