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化学必修1第1节 走进化学科学学案设计
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这是一份化学必修1第1节 走进化学科学学案设计，共18页。
化学：鲁科版必修1《走进化学科学》学案
▲ 章节知识概说
本章作为从学科内容和方法方面使学生认识化学科学的起始章，是连接义务教育阶段化学与高中化学的纽带和桥梁，对于发展学生的科学素养，引导学生有效地进行高中阶段的化学学习，具有非常重要的承前启后的作用。
本章介绍了化学学科的研究对象，化学学科的发展过程和趋势，通过物质的组成、结构、性质的关系；认识化学反应的本质；引入了物质的量的单位——摩尔，体会定量研究的方法对研究和学习化学的重要作用；使学生认识化学学科的发展过程，重要作用，并介绍了化学学习的方法。
俗话说：“磨刀不误砍柴工”。本章通过激起学习兴趣、介绍学习方法、学习化学工具三步曲，使学生认识了化学科学。学好本章，对今后的学习有着深远的意义。
▲ 课标理念感悟
1.知识与技能：知道化学是在分子层次上认识物质和合成新物质的一门科学，了解20世纪化学发展的基本特征和21世纪化学的发展趋势。了解金属钠和氯气的物理性质及主要的化学性质；了解物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积和溶液的物质的量浓度等有关化学计量的知识。
2.过程与方法：体会观察、实验、分类、比较等科学研究方法在研究物质性质过程中的应用，了解研究物质性质的一般程序；体会定量研究方法对学习和研究化学的重要作用。
3.情感态度与价值观：通过化学科学发展过程中的典型事例，认识化学科学对提高人类生活质量和促进社会发展所起的重要作用，感受化学世界的奇妙与和谐。
第1节 走进化学科学
有人说，化学中的“化”即“变化”，“学”即“科学”，化学实际上是研究物质“变化”的一门“科学”。这句话尽管不尽严谨，但谁又能说它没有道理呢？试想，溶洞奇观、碳的燃烧、五颜六色的焰火……，哪样不是化学变化呢。那么，为什么会有这样的变化，这些变化有什么规律？我们如何控制这些变化，为人类造福？让我们一起走进神奇的化学世界吧。
研习教材重难点
【温故·知新】
1、物质变化的分类：物质的变化分为物理变化和化学变化两大类。物质的变化是中学化学学习的基础，贯穿整个化学学习过程，同学们应善于对这方面的知识进行归纳、总结，加深理解，努力提高化学水平，培养相关能力。
2、化学反应的特征
（1）基本特征：化学反应的最基本特征是质量守恒定律，既参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。
（2）归纳特征：从宏观和微观角度分析化学反应，可归纳为“五个不改变，两个一定变，一个可能变”。
“五个不改变”：从宏观上分：①反应物和生成物总质量不变。②元素种类不变。从微观上分：③原子种类不变。④原子数目不变。⑤原子质量不变。
“两个一定变”：从宏观上看：①物质的种类一定改变。从微观上看：②分子的种类一定改变。
“一个可能变”：分子总数可能改变。
研习点1化学是具有创造性的、实用的科学
1、化学科学的涵义：化学科学是在原子、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。在理解化学科学的概念时应注意以下几点：
（1）化学研究的对象是原子和分子等；
（2）化学研究的内容是物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用等；
（3）化学是一门自然科学。
【领悟·整合】
人们在长期的认识和利用大自然的过程中，逐渐建立了研究对象不同的各门自然科学，化学就是其中的一门。许多科学是从化学科学分支而出的。就中学化学中的知识而言，是学习其他许多科学的基础，例如生物学、医学等都与之相关；就中学化学的任务而言，实际上是借这点基础知识，以之为载体，来培养我们学习、研究自然科学的基本技能、方法与品质的。
2、化学科学的创造性
起初人们从矿物、岩石、生物体中提取物质；后来科学家逐步制造出大量物质。科学家合成化合物的速度是惊人的，1990年刚刚突破1000万种大关，现在已超过3700万种。可以说化学是一门具有创造性的科学。
3、化学科学的实用性
合成氨技术的应用，解决了饥饿对人类的威胁；医药的合成，使人的寿命大大提高；芯片和光导纤维，引导人们进入信息时代；食品添加剂、化妆品、塑料、橡胶、纤维的合成，使我们的生活丰富多彩。因此，化学又是一门在人类生产和生活中有着重要作用的实用的科学。
4、化学科学的特征：化学的特征是认识分子和制造分子，是一门具有创造性的、实用的科学。
典例1：下列说法正确的是
A．化学是科学研究的内容,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,最终人类将毁灭在化学物质中
研析：A不正确；试想：我们生活环境中的药物、化纤、塑料、电池、计算机芯片，哪一项不是来自化学家的研究成果？所以，化学与我们的生活密切相关。B不正确；化学研究不只是认识分子，还能制造分子，化纤、塑料等高分子材料都是化学研究的结果。这样看来，C选项应该是正确的。D项过于悲观，化学科学的发展确实对环境造成了一些负面的影响，但也一定要相信化学一定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。这样，人类也就不会毁灭在化学物质中。
答案：C。
典例2：下列两个成语与我们所学的化学知识有关，请简述其中的化学原理。
A、百炼成钢 B、釜底抽薪（）
你选择的成语是 。其中的化学原理： 。
研析：“百炼成钢”是指将反复烧红的生铁在空气中不断锤打，转化为钢，由于生铁中含碳较多，钢中含碳较少，生铁炼钢实际上是“降碳”的过程。釜：指古代炊具，相当于现在的锅；薪：指柴火，“薪”在燃烧时发生了化学变化。
答案：A：捶打烧红的生铁时，生铁中的碳与氧气反应生成二氧化碳，使含碳量降低，转变为钢。B：燃烧需要可燃物，减少可燃物不利于燃烧。
研习点2 化学科学的形成和发展
约50万年前——“北京猿人”已会用火
公元前8～6千年——中国(新石器时代)开始制陶器
约公元前2千年——中国已会铸铜
公元前四世纪——古希腊的德谟克利特提出朴素的原子论;古希腊的亚里斯多德提出“四元素”学说
公元前140～87年——中国发明了造纸术
公元前一世纪至公元一世纪——中国《本草经》成书,书中记载动物、植物、矿物、药物达365种
公元十世纪——中国(宋代)把火药用于制造火药箭、火球等武器
1661年——英国的波义耳在《怀疑派化学家》一书中给元素下了科学的定义
1772年——舍勒制得了氢气
1773年——舍勒制得了氧气
1777年——法国的拉瓦锡发表《燃烧概论》推翻了燃素说
1803年——英国道尔顿提出原子论
1811年——意大利的阿伏加德罗提出分子假说
1860年——分子学说得到世界公认
1869年——俄国的门捷列夫提出了他的第一个周期表
1911年——英国的卢瑟福提出原子核模型
1934年——法国的约里奥居里夫妇发现人工放射性
1942年——中国的侯德榜发明了联合制碱法
1965年——中国科学家合成出牛胰岛素，是首次人工合成蛋白质
1981年——我国科学家首次人工合成完整生物活性的核糖核酸
2000年——人类基因组破译
2002年——由我国科学家领导的人类肝脏蛋白质组计划正式启动
【梳理·总结】
化学科学的发展经历了漫长的发展阶段。起初，化学的发展是缓慢的，“北京猿人”已会用火到中国(新石器时代)开始制陶器大约用了50万年，但从中国科学家合成出牛胰岛素，是首次人工合成蛋白质到人类基因组破译只用了短短的35年；人类发现和合成的物质1990年刚刚突破1000万种大关，现在以超过3700万种。现在是知识膨胀的年代，也是化学科学飞速发展的时代。同学们应该学好包括化学在内的科学文化知识，为化学的发展，为人类的进步贡献自己的力量。
典例3：为中国近代化学发展做出突出贡献的科学家是
A．李四光 B．华罗更 C．候德榜 D．钱学森
研析：题述四个选项中的科学家均为我国科学事业的发展做出了突出的贡献。其中，李四光是我国当代著名的地质学家；华罗更是著名的数学家；钱学森是著名的物理学家；候德榜被称为中国近代化学史上的第一颗明星，为中国化学工业发展做出卓越贡献，是中国近代化工工业的奠基人，他发明的联合制碱法为中华民族争得了荣誉。
答案：B。
典例4：道尔顿的原子学说曾经起了很大作用。他的学说中，包含有下述三个论点:①原子是不能再分的粒子；②同种元素的原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。从现代观点看，你认为这三个论点中不确切的
A．只有③ B．只有①③ C．只有②③ D．有①②③
研析：本题利用初中学过的原子结构的有关知识，解决化学史上的有关问题，对学生能力有一定的要求。从现代的观点来看，原子还可以再分为质子、中子、电子，①不正确；同种元素原子核内质子数相等，但中子数不一定相等，性质也不一定完全相同，②错误；原子内有相对十分“广阔”的空间，③也是不对的。
答案：D。
研习点3 化学科学的探索空间
1．在化学科学领域，化学家可以在微观层面上操纵分子和原子，进行分子扩展，以及组装分子材料、分子器件和分子机器（如碳纳米管分子导线、分子开关、分子磁体、分子电路、分子计算机）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应用能源和资源，既能得到充足的能源和资源，又能处理好能源和资源的开发利用与生态环境保护之间的关系。
3．在材料科学方面：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．在环境方面：化学为解决环境问题提供了有力保障，使人类能够使用无害的化妆品和生活用品，既优化了环境，又提高了生活质量。
【归纳·整理】
20世纪以来，化学发展的趋势可以归纳为：由宏观向微观、由定性向定量、由稳定态向亚稳定态发展，由经验逐渐上升到理论，再用于指导设计和开创新的研究。一方面，为生产和技术部门提供尽可能多的新物质、新材料；另一方面，在与其他自然科学相互渗透的进程中不断产生新学科，并向探索生命科学和宇宙起源的方向发展。
典例5： 1998年诺贝尔化学奖授予科恩（美）和波普尔（英），以表彰他们在理论化学领域作出的重大贡献。他们的工作使实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质，引起整个化学领域正在经历一场革命性的变化。下列说法正确的是
A．化学不再是纯实验科学 B．化学不再需要实验
C．化学不做实验，就什么都不知道 D．未来化学的方向还是经验化
研析：化学是以实验为基础的科学，但是，近年来理论推导和大型计算机的仿真计算也已经成为了研究化学的新的手段，正如题中信息所说，这两位科学家使理论和实验共同协力探讨分子体系的性质，这说明化学实验已经不再是研究化学的惟一手段。
答案：A。
典例6：化学在人类社会发展中起着重要的作用，展望未来，化学科学具有十分广阔的探索空间。请你分析下列四个选项中现代化学不涉及的研究领域是
A．开发新的能源 B．合成新的物质 C．空间形式和数量关系 D．防治环境污染
研析：现代化学日益成为一门“中心科学”，和人们的生活息息相关。研究领域涉及微观世界、能源开发、材料研制、环境保护、生命科学等诸多领域。
答案：C。
【交流·研讨】
1、化学与职业
化学科学与人类生活水平的提高和人类社会的发展密切相关，研究领域十分广泛。与化学紧密相关的的一些产品和职业也非常多，如：新型药物、导电塑料、新型建筑材料、药物研制人员、化学科研人员、化学教师、化工厂工人、质检人员、环境保护工作人员、医生等。你对化学科学研究的哪些问题或哪些职业感兴趣?
2、高中新教材体系架构
《化学必修一》、《化学必修二》
《化学与生活》：了解日常生活中常见的物质的性质，探讨生活中常见的化学现象，体会化学对提高生活质量和保护环境的积极作用，形成合理使用化学品的意识。
《化学与技术》：了解化学在资源利用、材料制造、工农业生产中的具体应用；在更加广阔的视野下，认识化学科学与技术进步和社会发展的关系。
《化学反应原理》：学习化学反应的基本原理，认识化学反应中能量转化的基本规律，了解化学反应原理在生产、生活和科学研究中的应用。
《有机化学基础》：探讨有机化合物的组成、结构、性质及应用，学习有机化学研究的基本方法。
《物质结构与性质》：了解人类探索物质结构的重要意义和基本方法，认识物质结构与性质之间的关系。
《实验化学》：通过实验探究活动，掌握基本的化学实验技能和方法，提高化学实验能力。
探究解题新思路
▲ 基础思维探究
题型一、物理变化与化学变化
典例1：古诗词是古人为我们留下的宝贵精神财富。下列诗句中只涉及物理变化的是
A．野火烧不尽，春风吹又生 B．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干
C．只要功夫深，铁杵磨成针 D．爆竹声中一岁除，春风送暖人屠苏
研析：因化学变化与物理变化的本质区别是变化后是否有新物质生成。A中的“野火烧不尽”、B中的“蜡炬成灰泪始干”都牵扯到物质的燃烧，都有“CO2”这种新物质生成；D中的“爆竹声中一岁除”牵扯到火药的爆炸，当然也有新物质生成；只有C中的“铁杵磨成针”只是物质由粗到细，由大到小的过程，没有新物质生成，属于物理变化。
答案：C。
总结提升：本题考查的知识点比较明确，即物理变化与化学变化的区别。难度较小，但题目非常新颖，联系大家熟悉的古诗词，不仅扩大了知识面，更会体会到确实是“化学无处不在，我们的生活离不开化学”。这就无形中增加了同学们学化学、用化学的兴趣。
拓展 变式
1．下列变化不属于化学变化的是
A．溶洞的形成过程 B．物质的燃烧
C．合成高分子材料 D．矿石的粉碎
1．研析：在溶洞的形成过程中，CaCO3变为Ca(HCO3)2，部分Ca(HCO3)2随水流走，部分Ca(HCO3)2又变为CaCO3，形成了石笋、石柱和钟乳石，是化学变化。物质的燃烧，一般是物质跟空气中的氧气发生的反应，有新的物质生成，属于化学变化。合成高分子材料属人工合成新物质，也是化学变化。矿石的粉碎过程中无新物质生成，属物理变化，不是化学变化。
答案：D。
题型二、有关化学发展史的常识
典例2：在科学史上，中国有许多重大的发明和发现，为现代物质文明奠定了基础。以下发明或发现属于化学史上中国对世界做出重大贡献的是
① 造纸 ② 印刷技术 ③ 火药 ④ 指南针 ⑤ 炼铜、炼铁、炼钢 ⑥ 合成有机高分子材料 ⑦ 人工合成牛胰岛素 ⑧ 提出原子——分子学说
A．①②③④⑧ B．①③⑤⑦ C．②④⑥ D．⑤⑥⑦⑧
研析：造纸、印刷技术、火药、指南针、炼铜、炼铁、炼钢、人工合成牛胰岛素等都属于中国重大的发明和发现，对世界科学的发展做出了贡献。但印刷技术、指南针与化学关联不大。
答案：B。
启发引申：化学是一门具有创造性的、实用的科学。可以说，化学创造了“一个崭新的自然界”。化学发展到现在，我们的衣、食、住、行都离不开化学。在化学发展史上，中国有许多发明和发现，比如远在春秋战国时期，我们就掌握炼铁的技术了。中国为化学的发展做出了突出的贡献，相信在当前乃至将来的化学发展中，必然会做出更大的贡献。
拓展 变式
2．与近代化学的诞生无关的是
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
2．研析：任何事物是相互联系的，现代化学的产生离不开古代的化学实践活动；1661年，在前人工作的基础上，英国化学家、物理学家波义耳提出化学元素的概念，标志着近代化学的诞生。而爱因斯坦是上一世纪的人物，他出生时，近代化学已诞生两个世纪了。
答案：C。
▲ 综合思维探究
题型一、学科内综合题
典例3：制备卤磷酸钙荧光粉所用的高纯氯化钙中混有氯化镁杂质，除去的方法是把氯化钙的水溶液加热到90～95℃，在不断搅拌下加入适当的沉淀剂，使镁生成沉淀过滤除去。此沉淀剂最好选用
A．氢氧化钙乳浆 B．碳酸钠溶液 C．碳酸氢钠溶液 D．氢氧化钠溶液
研析：碳酸氢钠溶液不能除去氯化镁杂质；碳酸钠溶液可以与氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀；氢氧化钠溶液虽然能较好的除去氯化镁杂质，但同时引入了杂质钠离子，并且有部分氯化钙可与其反应生成微溶物氢氧化钙而损失。
答案：A。
方法导引：除杂方法有物理方法和化学方法。除杂的原则为不增（在除去杂质时不能引入新的杂质）、不减（要保留物质不损失）、易分（反应的生成物易分离）。
拓展 变式
3．下列广告语在科学性上没有错误的是
A．这种矿泉水绝对纯净，不含任何离子
B．这种饮料中不含任何化学物质
C．这种口服液含有丰富的氮、磷、锌等微量元素
D．没有水就没有生命
3．研析：矿泉水中一般含有Ca2+、Mg2+等多种离子，饮料中的水及其它营养成分都属于“化学物质”，氮、磷都是常量元素，A、B、C、错误。D正确。此题与人们的饮食保健密切相关，该学生以亲切感、新鲜感，解决此类题需要学生灵活运用所学知识，而不是靠死记硬背，这样有助于克服传统教学囿于传授书本知识的偏向，避免了“题海”带来的思维僵化，有助于学生懂得周围的科技环境，适应日益技术话的日常生活，应付不断进步的科技革新，有能力对科学技术、人类生存相关的社会问题发表意见并作出决策。
答案：D。
题型三、实际应用题
典例4：请仔细阅读下列文字，然后回答有关问题。
（1）煤是一种常用的化石燃料。家庭用煤经过了从“煤球”到“蜂窝煤”的变化。以前人们把煤粉加工成略大于乒乓球的球体，后来人们把煤粉加工成圆柱体，并在圆柱体内打上一些孔（如上图）。请你分析这种变化的优点是 ______________。
煤在燃烧时会产生许多污染物，为了减少煤燃烧时对环境的污染，可设法把煤转化成清洁的燃料。将水蒸气通过炽热的煤层可制得较洁净的水煤气（主要成分是CO和H2），请你写出该反应的化学方程式。煤气厂常在家用水煤气中特意掺人少量有难闻气味的气体，其目的是 。
（2）某同学在实验过程中发现氢氧化钠固体露置在空气中一段时间后，发生了潮解，他在家中也曾发现过饼干受潮会变软。这些现象说明了空气中含有。请你结合生活经验或化学知识另举两例说明空气中含有这种物质：①、___________ ②、___________
研析：“煤球”便为“蜂窝煤”，增加了可燃物与空气的接触面积，是燃烧更快、更充分、更旺；由于水煤气中有一氧化碳，会使人中度，且一氧化碳无色无味，人很难发现它泄漏，所以在煤气中掺人少量有难闻气味的气体就能使人们及时发现，而不至于出现煤气中毒事故。
答案：（1）使煤与空气的接触面积增大，燃烧更为充分C+H2OCO+H2，便于及早发现煤气是否泄漏
总结提升：此题既考查了“可燃物燃烧的条件”，又考查了“煤燃烧对环境造成污染”的原因分析，进行了环境教育和安全教育；同时通过家用燃料从“煤球”到“蜂窝煤”，再到“家用煤气”的变化，折射出社会的进步及化学对人类的贡献。
拓展 变式
4．下面是某化肥厂在一公共场所的围墙上做的广告：请仔细观察、分析，并回答下列问题：
（1）碳酸氢铵(化学式为：NH4HCO3)是由 种元素组成的。
（2）碳酸氢铵的氮含量是指氮元素的质量分数。根据所学化学知识，你认为此广告是 广告(填“真实”或“虚假”)，判断的依据是 。
（3）碳酸氢铵受潮时在常温下就能分解，温度越高分解越快，因此保存时应注意
4．答案：（1）4 （2）虚假；因为纯净的碳酸氢铵氮含量为14÷79×100%＝17.7%，该广告鼓吹的“氮含量为20.1%”是绝不可能的。（3）密封并放在阴凉处。
题型四、实验操作题
典例5：由于条件所限，仅有一大一小两支试管和稀硫酸，甲、乙两同学各找来铝制牙膏皮，
各自设计一种装置来制取一试管氢气。他们设计装置如图所示：
（1）上述两装置相比，____________（填“甲”或“乙”）装置设计更合理。
（2）用较合理的装置来制取氢气，现欲使氢气充满收集气体的试管，应采取的措施
是__________________________。
（3）还可以用哪些物品代替牙膏皮或稀硫酸来完成反应？___________（填写一种物质即可）。
研析：用甲同学设计的装置实验时，产生的氢气由于密度小，而集中在大试管顶部，这时如果把大试管缓缓上移或小试管慢慢往下移动，就可把空气从试管中逐渐排出，从而收集到较为纯净的一试管氢气。而如果用乙同学设计的装置实验，产生的氢气大都从两试管的缝隙排出，同时由于小试管中的空气不易排出，而很难收集到纯净的氢气。
答案：（1）甲 （2）先使反应的试管口伸入收集试管的底部，然后慢慢往下移动 （3）废铁皮、铁钉、食醋等。
总结提升：本题中两同学设计的实验装置看上去好象非常相似，但从效果上却有天壤之别。甲同学设计的装置相当于我们平时比较熟悉的“向上排空气法”收集氢气的装置，只不过把中间的导管都省掉了。而乙同学设计的装置由于小试管上方是密封的，没法“换气”，因而不可行。我们平时掌握知识不能停留在表面，而应理解其实质，这样才能达到“以不变应万变” 的效果。
拓展 变式
5．现有下列实验仪器：
（1）写出仪器名称：a是_____，g是_____。
（2）给仪器b中液体进行加热时，液体的体积不能超过其容积的_____。
（3）用上述仪器组装加热高锰酸钾制取氧气的装置时，不需要用到的仪器是（填序号）_____。
（4）用排水法收集氧气的过程中，判断集气瓶中氧气已经收集满的方法是_____。
5．研析：本题考查同学们对常用实验仪器的识别以及使用常识，只要基础扎实即可顺利作答。
答案：（1）烧杯；酒精灯 （2）1/3 （3）a、d （4）瓶口有气泡冒出
题型五、学科间渗透题
典例6：为缓解能源危机，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。但大自然已经解决了这个问题，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转变成了能源葡萄糖（可燃烧）： 6CO2 + 6H2OC6H12O6 + 6O2
（1）如果上述构想成立，试写出有关反应的化学方程式。
（2）在此构想的物质循环中，太阳能最终转化为___________能。
（3）实现上述构想的关键问题是什么？
研析：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、最经济的能源。可以说地球上的能源归根到底主要是来自于太阳。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。从上面箭头所示的循环过程中，太阳能最终变成热能。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：
2 CO22 CO + O2；2 H2O2 H2 + O2 ……
答案：（1）CO2 + 2 H2OCH4 + 2O2；2CO2 + 2H2O2CH3OH + 3O2； 2N2 + 6H2O4NH3 + 3O2。（2）热 （3）问题的关键是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）。
友情提醒：化学科学将在能源和资源的合理开发、安全应用等方面大显身手。人类要想获取充足的能源和资源并且处理好能源和资源的开发利用与生态环境保护之间的关系，都离不开化学科学的发展。因此，同学们应该学好化学科学，为人类的进步作出贡献。
拓展 变式
6．阅读下列短文，回答问题：
汽车作为曾经推动人类文明向前跃进的现代社会的产物，在给人类的生活带来便捷舒适的同时，对自然生态环境的恶化也有难以推卸的责任。据“2004年中国环境状况公报”称：北京大气污染主要来源于工业污染和汽车尾气，99％的一氧化碳和一氧化氮的排放来源于汽车尾气。北京已连续六年环保投资在百亿元以上，环境质量进一步改善，但同时环境保护任务依然十分艰巨。
另据报道：将氢气应用于汽车发动机的技术已在我国研制成功；酒精作为燃料的汽车已在北京市、河南省使用；厦门市有一部分汽车改用液化气作为燃料。
（1）汽车尾气中的大气污染物有（写化学式）__________，__________。
（2）部分地区将部分汽车排气管加装三效转换器，促使一氧化碳在排气管内与空气作用转化为二氧化碳，其反应式为__________。
（3）请提出治理汽车污染的一条合理化建议：__________。
（4）就目前的情况看，氢气做燃料的汽车要投入使用前，你认为还要研究解决的问题有：__________。
（5）若实验用氢气汽车运行1km，需要2858kJ能量。现这辆汽车行走30km，需要__________ｇ氢气。（已知每克氢气燃烧放出142.9kJ能量。）
6．答案：（1）CO，NO；（2）2 CO＋O２＝2 CO２；（3）这是一道开放性问题，可能的答法有如下几类：A．限制汽车的发展，如限制私人汽车的发展，发展公共交通。B．将汽车全部加装三效转换器等汽车环保装置，使目前汽车尾气得到净化。C．改用清洁环保型燃料，如酒精、液化气等。D．使用电力汽车。E．加快研制如氢气等新型环保能源，研制核能的民用化等；（4）这是一道开放性问题，可能的答法有如下几类：A．关于氢气的来源问题，如何获得大量而廉价的氢气?B．关于氢气的保存和运输问题，如何储存和运输大量的氢气?C．关于氢气在汽车上的使用问题，如汽车上如何灌装一定量的氢气?D．关于氢气使用的安全问题，如何防止氢气在使用、储存和运输时与空气混合爆炸?（5）600。
▲ 创新思维探究
题型一、开放探究题
典例7：阅读下面三段材料：
①早在1785年，卡文迪许在测定空气组成时，除去空气中的O2、N2等已知气体后，发现最后总是留下一个体积不足总体积1/200 的小气泡。
②1892年，瑞利在测定氮气密度时，从空气中得到的氮气密度为1.2572g/L， 而从含氮化合物分解得到的氮气密度为1.2508g/L。两者相差0.0064g/L。
③瑞利和拉姆赛共同研究后认为：以上两个实验中的 “小误差”可能有某种必然的联系，并预测大气中含有某种较重的未知气体。经反复实验，他们终于发现了化学性质极不活泼的惰性气体——氩。
请回答下列问题：
（1）材料①、②中的“小误差”对测定空气组成和氮气密度的实验而言是主要因素还是次要因素？
（2）材料③中科学家抓住了“小误差”而获得重大发现说明 了什么问题？
研析：（1） “小误差”对测定空气的主要成分而言是次要因素，对氮气的密度影响很小，也是次要因素。但对空气所有成分的测定来说是绝不能忽略的主要因素之一。（2）只要有误差，就会有误差产生的原因，找出产生误差的原因，可能会有重大的发现。科学一定要严谨。
答案：（1）次要因素；（2）科学研究应有严谨的科学态度。
友情提醒：生活中充满了矛盾，同学们学习过程中也有许多“主要”或“次要”因素。比如说学习的四个环节（课前预习、上课学习、课后复习、课后作业）中以上课学习最重要，但同学们如果因为其它的环节是“次要”因素而忽视了其中一个或几个的话，那后果也必然是学习成绩的下降。因此，同学们在今后的学习过程中，要善于处理好“主要”和“次要”因素的关系。只有这样，才能取得最佳的学习效果。
拓展 变式
7．某种常见金属的部分性质如下：银白色固体，硬度较小，密度为2.70g/cm3，熔点为660.4℃，导电性、导热性、延展性良好。
（1）试推断该金属可能的一种用途______。
（2）)请提出你想探究的有关该金属化学性质的两个问题：①______；②______。
（3）请设计实验方案对你所提出的两个问题进行探究(简述步骤、现象及结论)：
①__________________________；②__________________________。
7．研析：此题内涵丰富，思维量大，它不仅要求学生对金属的化学性质熟悉，对实验过程中操作、反应条件、现象、实验的可行性和安全性相关知识有深刻的理解，而且“问题与假设、探究程序、探究结论”均具有开放性，故此题答案具有不确定性和开放性，尤其第(3)小题突出考查学生的研究性学习能力，鼓励学生大胆假设，敢于探究，结合化学事实进行推理，既考查了学生对化学知识的掌握情况，又关注了学生对有关学科问题的理解和认识的过程，同时考查了科学探究的主要步骤和方法。这类试题有利于引导学生将学习的重点从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从被动接受知识向主动获得知识转化，有利于考查“过程与方法”，从而培养学生的科学探索精神、实事求是的科学态度和创新意识。
答案：（1）做导线。（2）①该金属能否与稀盐酸反应②该金属能否与硫酸铜溶液反应。（3）①取少量该金属于试管中，滴入2～3 mL稀盐酸，若有气泡产生，则该金属能与稀盐酸反应。②取少量该金属于试管中，滴入2～3 mL硫酸铜溶液，若该金属表面有红色固体出现，则该金属能与硫酸铜溶液反应。
题型二、社会热点题
典例8：2005年5月29日7时15分，宜昌市远安县茅坪场镇洪家垭煤矿井下南三平掘进头发生一起瓦斯爆炸事故，造成3人死亡，8人受伤。事故发生时有22人在井下作业，其中11人安全撤离。国家针对小煤矿的“关井压产”曾多次发出整治通知，但由于近期煤炭价格上扬，加之乡镇煤矿的停产整顿会直接影响当地财政税收，致使一些小煤矿矿主置工人生命安全于不顾，暗中又恢复了生产。
（1）在煤炭的形成过程中会产生瓦斯。瓦斯的主要成分是甲烷。请写出瓦斯爆炸主要反应的化学方程式： 。
（2）爆炸后，坑境内CO气体含量达10%以上，引起人体CO中毒。现场抢救CO中毒者，应立即采取什么措施？
（3）你对此事有何看法？
研析：（2）CO与血红蛋白的结合能力远远强于O2，因此，CO中毒的原理就是使人体缺氧。所以，现场抢救CO中毒者，必须设法改善中毒者缺氧的状态。
答案：（1）CH4＋2O2→CO2＋2H2O（2）将CO中毒者移至新鲜空气处，并设法改善中毒者缺氧的状态（例如人工呼吸等）。（3）这种只顾个人经济利益，而不顾工人安全的行径应该受到社会的谴责，法律的制裁。一方面，国家应该毫不手软地对小煤矿进行治理整顿，另一方面应对国民加强文化、道德教育，提高国民素质。
总结提升：本题联系小煤矿瓦斯爆炸这一社会热点问题，起点较高。第一问考查的是初中学过的知识，落点较低。第二问则是课本知识和生活中一些急救知识的综合考查。第三问开放性较强，答案会随同学们的情感、认识不同而不完全相同。通过本题，不仅巩固了课本知识，而且提高了同学们解决实际问题的能力和热情，有一举多得的作用。
拓展 变式
8． 2005年10月12日9时，我国成功发射“神舟六号”载人飞船，遨游太空5天后准确降落。神舟推进舱段安装有4台额定真空推力2500N的轨道控制发动机，推进剂为四氧化二氮和一甲基肼（CH6N2），其主要反应为： CH6N2＋N2O4→X＋CO2↑＋H2O（未配平）。由此可知X中一定含有的元素是
A．碳 B．氢 C．氧 D．氮
8．研析：“神舟六号”的成功发射对增强我国的国防力量和提高我国的国际地位都具有重要意义。本题起点高，但落点较低，根据化学反应前后元素的种类不变，反应前有C、H、N、O四种元素，而反应后的已知生成物中只有C、H、O三种元素，故X中必须含有氮元素。
答案：D
▲ 高考思维探究
[考题1]（2005春-7）某校学生用化学知识解决生活中的问题，下列家庭小实验不合理的是
A．用食醋除去暖水瓶中的薄层水垢
B．用米汤检验含碘盐中的碘酸钾(KIO3)
C．用食用碱(Na2CO3)溶液洗涤餐具上的油污
D．用灼烧并闻气味的方法区别纯棉织物和纯毛织物
研析：水垢的主要成分为碳酸钙和氢氧化镁，二者都可以溶于醋酸而被除去，A合理；淀粉遇碘（单质）变蓝色，此现象可用于淀粉或碘单质的检验，但必须要注意的是，淀粉遇到化合态的碘（如含碘盐中的碘酸钾）无明显现象，B不合理；C则是生活中的常识，在今后的学习中我们还将学到食用碱(Na2CO3)溶液洗涤餐具上的油污的具体原理，C合理；灼烧纯毛织物会有特殊的烧焦羽毛的气味，此法可用于检验富含蛋白质的纺织品与其它织品，D合理。
答案：B
考向指南：化学与STS关系密切，学习化学的目的就是要学以致用。利用化学知识来解决与之相关的生产和生活中的问题，寻找物质的用途，防止和治理环境污染等等。因此，这类问题必将成为化学联系实际的一类常考题型，也容易出在涉及多种学科的综合性试题里。
[考题2] （2005江苏化学-2）保护环境是每一个公民的责任。下列做法：① 推广使用无磷洗衣粉 ② 城市垃圾分类处理 ③ 推广使用一次性木质筷子 ④ 推广使用清洁能源 ⑤ 过量使用化肥、农药 ⑥ 推广使用无氟冰箱。其中有利于保护环境的是
A．①②④⑤ B．②③④⑥ C．①②④⑥ D．③④⑤⑥
研析：本题考查环境保护的常识。① 推广使用无磷洗衣粉，可以有效控制“赤潮”等危害；② 城市垃圾分类处理，可以有效回收资源，减轻环境污染；③ 推广使用一次性木质筷子会浪费大量木材；④ 推广使用清洁能源能有效控制排入大气的有毒气体量，减轻“酸雨”等危害；⑤ 过量使用化肥、农药会造成环境污染；⑥ 推广使用无氟冰箱可以有效的减缓“臭氧空洞”的形成。
答案：C
课标点击：在科技飞速发展的今天，人类在改造自然的过程中也同时出现了两个不容忽视的问题：一是资源问题，二是环境问题。这两个问题是新课标特别要求的，也必然会成为以后试题的热点题型。应该引起我们每名同学的高度重视。
[考题3] （05上海综合-11）观察下图，若用1 L水来代表地球上的总水量，要比较精确地量取地球上的淡水量，应选择的仪器是
A. 100 mL烧杯 B. 50 mL烧杯 C. 100 mL量筒 D. 50 mL量筒
研析：由上图不难看出，若用1 L水来代表地球上的总水量，则地球上的淡水量为1 L×3%＝0.03 L，即30mL。因此，选取50 mL量具即可，但烧杯不如量筒量筒精确，所以应选择的仪器是50 mL量筒。
答案：D
方法导引：本题联系同学们关心的淡水资源问题，实际考查的是对化学常见实验仪器（烧杯、量筒）的了解情况。如果从精确度考虑，选择量筒的原则有二：①一次性量取原则；②量程最小原则。一次性量取原则可以有效避免多次量取带来的重复误差，量程越小越精确，比如100 mL量筒的最小刻度是2 mL，而50 mL量筒最小刻度是1mL，在一次性量取的前提下，尽量选量程小的量筒可以将误差减到最小。
拓展 变式
9．面粉加工厂的车间里若悬浮着较多的面粉粉尘，遇明火就有发生爆炸的危险。下面是模拟粉尘爆炸的一个实验。如下图，在小塑料筒里放入干燥面粉，点燃蜡烛，用塑料盖盖住金属筒，迅速鼓入大量空气，不久，便会听到“砰”的一声，爆炸的气浪将金属筒上的塑料盖掀起。试问：
（1）在上述实验中，鼓入空气的作用是______________。
（2）下列情况下，不会发生爆炸的是_______________（填序号）。
①金属筒不加盖时；②蜡烛没有点燃时；③塑料筒中装的是煤粉时。
（3）面粉厂为了避免爆炸事故发生，应采取的安全措施有____________（写出一种即可）。
9．研析：本题考查燃烧的条件、爆炸及易燃易爆物的安全知识。实验中不断的鼓入空气，会把面粉吹起来，使金属筒内充满面粉，一旦遇到明火引起燃烧，就可能发生爆炸。燃烧引起的爆炸是可燃物在有限的空间内燃烧才可能发生，去掉金属盖使空间扩大了，就不容易发生爆炸，而蜡烛没有点燃根本就不会发生爆炸。
答案：（1）使面粉充满金属筒（2）①②（3）严禁烟火
开拓学习新视野
▲ 课标知识拓展
【思想方法】
化学记忆十法
1、理解记忆法。记忆有机械记忆和理解记忆之分。理解记忆是建立在对事物内在规律理解的基础上的记忆，其效果远远超过死记硬背的机械记忆。
2、有意记忆法。记忆可分为有意记忆和无意记忆。有意记忆是有预定目标并采用一定方法和步骤，经过一定努力的记忆方法，这种记忆方法，由球学生学习目标明确，注意图集中，有较高的自觉性和积极性，大脑细胞处于强烈的兴奋状态，从而产生深刻的印象，记得快且牢固。
3、分散记忆法。对于一些繁多，但必须直接记忆的化学知识，要指导学生采取各个突破、分散记忆的方法，以提高学生的兴趣和信心，增强记忆的效果。
4、联系实验记忆法。化学是一门以实验为基础的学科。化学实验能使学生获得丰富的大量的感性认识，能在头脑中留下深刻的记忆。
5、对比记忆法。不同事物之间总有区别，有比较才有鉴别，抓住事物的本质区别。记忆起来就比较牢固了。对比记忆又分相似对比记忆，相反对比记忆和列表对比记忆等法。7、形象记忆法。用感知过的事物形象为基础来记忆的方法是形象记忆法。有些基本概念和是比较抽象且又难以用实验直接观察到的可用形象的描写、生动的比喻来加深学生的理解和记忆。8、趣味记忆法。即寓知识球趣味之中的记忆方法，通常利用谐音、顺口溜、歌诀等帮助学生记忆。
9、改错记忆法。改错是正确认识的开始。改错能为学生提供新的深刻的信息反馈。所谓"吃一堑长一智"，因此要有意识地通过改错让学生加深记忆。
10、复习记忆法。根据记忆规律，记忆和遗忘总是相伴存在的一对矛盾。已经贮存的知识信息，若不反复运用，强化信息的痕迹，将会自动丧失。要有计划有目的地复习。复习时要注意及时性、经常性和综合性。
▲ 多彩化学漫步
人工合成牛胰岛素
早在1948年，英国生物化学家桑格就选择了一种分子量小，但具有蛋白质全部结构特征的牛胰岛素作为实验的典型材料进行研究。于1952年搞清了牛胰岛素的Ｇ链和Ｐ链上所有氨基酸的排列次序以及这两个链的结合方式。次年，他宣布破译出由17种51个氨基酸组成的两条多肽链牛胰岛素的全部结构。这是人类第一次搞清一种重要蛋白质分子的全部结构。桑格也因此荣获1958年诺贝尔化学奖。
从1958年开始，中国科学院上海生物化学研究所、中国科学院上海有机化学研究所和北京大学生物系三个单位联合，以钮经义为首，由龚岳亭、邹承鲁、杜雨花、季爱雪、邢其毅、汪猷、徐杰诚等人共同组成一个协作组，在前人对胰岛素结构和肽链合成方法研究的基础上，开始探索用化学方法合成胰岛素。经过周密研究，他们确立了合成牛胰岛素的程序。合成工作是分三步完成的：第一步，先把天然胰岛素拆成两条链，再把它们重新合成为胰岛素，并于1959年突破了这一难题，重新合成的胰岛素是同原来活力相同、形状一样的结晶。第二步，在合成了胰岛素的两条链后，用人工合成的Ｂ链同天然的Ａ链相连接。这种牛胰岛素的半合成在1964年获得成功。第三步，把经过考验的半合成的Ａ链与Ｂ链相结合。
在1965年9月17日完成了结晶牛胰岛素的全合成。经过严格鉴定，它的结构、生物活力、物理化学性质、结晶形状都和天然的牛胰岛素完全一样。这是世界上第一个人工合成的蛋白质，为人类认识生命、揭开生命奥秘迈出了可喜的一大步。这项成果获1982年中国自然科学一等奖。
问题：人工合成结晶牛胰岛素是我国生命科学园中的一朵奇葩。试问：结晶牛胰岛素合成的化学意义和生物学意义分别是什么？
多彩化学漫步
研析：本题从化学史、生物史的角度考查现代科学前沿的有关简单化学、生物知识的问题。重在测试学生分析和综合、比较和论证等能力。
答案：化学意义：它突破了简单有机物和生物高分子的界限，开创了人工合成高分子的新时期，向人工合成生命物质又迈进了一大步。生物学意义：标志着人类在探索生命奥秘的历程中迈出了关键的一步，对揭示生命现象的本质奠定了基础，并推动了分子生物学、分子遗传学的发展。
优化考题新演练
一、理解与应用
1．以下物品的发明与开发，属于化学对人体健康方面做出巨大贡献的是（ ）
A．不锈钢 B．青霉素 C．农药和化肥 D．电话和电视机
1．研析：青霉素是一种高效、低毒、临床应用广泛的重要抗生素。它的研制成功大大增强了人类抵抗细菌性感染的能力，带动了抗生素家族的诞生。
答案：B
2．为防止污染环境，下列燃料最理想的是（ ）
A．酒精 B．氢气 C．天然气 D．CO
2．研析：酒精、天然气都是含碳化合物，完全燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳是引起温室效应的主要物质之一；不完全燃烧生成CO造成环境污染更为严重。CO燃烧也会生成二氧化碳。氢气烧只生成水，对环境没有污染。
答案：B。
3．两次获得诺贝尔奖，在化学界享有盛名的科学家是（ ）
A．爱因斯坦 B．达尔文 C．居里夫人 D．欧拉
3．研析：爱因斯坦是物理学家，达尔文是生物学家，欧拉是数学家，居里夫人是唯一一位两次获得诺贝尔奖的化学家。C正确。
答案：C。
4．13C—NMR（核磁共振）、15N—NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，库尔特·维特里希等人为此获得2002年诺贝尔化学奖。下面说法正确的是
A．C原子的核内质子数是6
B．N3－的核外电子数为7
C．15N的相对原子质量是15 g
D．现代化学研究多采用核磁共振等高级手段，不再需要化学实验
4．研析：不论化学科学多么发达，也不论其研究手段多么先进，化学科学的研究永远离不开化学实验。实际上，利用核磁共振这种先进的技术测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，也是利用先进仪器进行的一种化学实验，核磁共振仪只是实验过程中用到的一种仪器而已。另外，C原子的核内质子数是6；N3－的核外电子数为7+3＝10；15N的相对原子质量是15，不是15g。
答案：A。
5．2004年4月22日是第35个“世界地球日”，我国确定的主题是“善待地球——科学发展”。下列行为中不符合这一主题的是
A．采用“绿色化学”工艺，使原料尽可能转化为所需要的物质
B．大量开采地下水，以满足社会对水的需求
C．减少直至不使用对大气臭氧层起破坏作用的氟氯烃
D．节约能源，提高能源利用率
5．研析：大量开采地下水，可以暂时满足社会对水的需求。但如果不加节制的开采，地下水也有枯竭的一天，不符合“善待地球——科学发展”的思想。
答案：B。
6．（1）近年来，化合物的种类增长得很快，其总数已经超过了_____万种；其中大多数是_____（选填：①地球上原来就有的 ②科学家人工合成的）；形成这些化合物的元素仅有_____多种。
（2）人类对化学的研究经历了古代化学、 、 三个阶段。在微观层面上操纵分子和原子是 才能研究的内容。
6．研析：关于化合物种类，必修1中的说法是3500万种，较新的说法（选修5）是3700万种。
答案：（1）3700；②；110（2）近代化学；现代化学；现代化学。
二、拓展与创新
7．现有以下实验用品，请你证明普通的纸[含纤维素(C6H10O5)n]中含有碳元素和氢元素。写出操作步骤（在操作步骤中要写进使用仪器、试剂、操作、现象和结论）。
7．答案：将酒精灯点燃，取一张纸在点燃，用干冷烧杯罩于火焰上方，如果杯壁有水雾出现证明纸张中含有氢元素；再用滴管取少量澄清石灰水滴于烧杯中，将烧杯罩于火焰上方，若杯壁出现白色的浑浊，则证明纸张中含有碳元素。
8．化学反应的基本特征是有新物质生成，常表现为颜色改变、放出气体、生成沉淀等，这些现象常常可以帮助我们判断有没有化学反应发生，但有些反应却没有明显现象，例如二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应，如何验证二氧化碳与氢氧化钠发生了化学反应？请你完成对该问题的实验探究。
操作步骤
实验现象
结论
向NaOH溶液中通入CO2气体后，再滴加少量的
8．答案：
稀盐酸
有气泡产生
CO2与NaOH溶液发生了反应
三、综合与探究
9．据报道，苏州一女士骑自行车随助力车行走，因大雾堵车在许多助力车排放的尾气中呆久后突然晕倒，路人急将其送往医院抢救。化学兴趣小组同学看报后组织讨论以下两个问题，请你参考：
（1）该女士昏倒的原因： 。
（2）讨论中某同学为解决助力车污染空气的问题，提出以下几点建议：①用浓氢氧化钠溶液吸收尾气中有毒成分；②用灼热的氧化铜把尾气中有毒成分反应出去；③控制行驶的助力车的数量；④改进助力车发动机的结构，提高汽油燃烧效率。你认为切实可行的是 ，试分析不行的原因 。
9．研析：（1）助力车的燃料是汽油，其尾气中含有一定量的CO。堵车的路口处车多，含CO的浓度大，CO极难溶于水，在大雾中CO不易扩散，故人在此处呆久了会吸入CO中毒昏倒。
（2）①CO不与NaOH溶液反应，故此法无效；②灼热的氧化铜能处理尾气中的CO，但此装置安装车上，既复杂，又不方便；③、④两项措施在城市可行。
答案：（1）路口许多助力车排放的尾气中含有大量CO有毒气体，在大雾中难以扩散。人在其中呆久后因大量吸入CO，CO与血液中血红蛋白结合阻碍了O2的输入，使人缺氧而昏倒；
（2）③、④。①NaOH溶液与CO不反应；②能反应除去CO，但装置复杂。
10．我国大约在南北朝时就能铸造铜锌合金—黄铜。某化学兴趣小组为了测定得到的黄铜样品中铜的含量，称取20g样品研细后放置于烧杯中，加入50g稀硫酸，恰好完全反应后，冷却，称得烧杯的总质量为69.8g。请计算（计算结果精确到0.1%）：
（1）此黄铜中铜的质量分数；（2）所得溶液的溶质质量分数。
10．研析：由质量守恒定律得，反应所生成的氢气为：20g+50g -69.8g =0.2g
（1）设此黄铜中锌的质量为x，反应消耗H2SO4的质量为y，生成ZnSO4的质量为z
Zn +H2SO4=ZnSO4+H2↑
65 98 161 2
x y z 0.2g
65g/x＝2g/0.2g；98g/y＝2g/0.2g；161g/z＝2g/0.2g
解得：x＝6.5g y＝9.8g z＝16.1g
此黄铜样品中铜的质量为：20g -6.5g =13.5g
此黄铜样品中铜的质量分数为： 13.5g÷20g×100%＝67.5%
（2）反应后溶液的质量是：69.8g -13.5g ＝56.3g
所得溶液的溶质质量分数为：16.1g÷56.3g×100%＝28.6%
答案：此黄铜中铜的质量分数是67.5%，所得溶液的溶质质量分数是28.6%
化学：鲁科版必修1《走进化学科学》学案
▲ 章节知识概说
本章作为从学科内容和方法方面使学生认识化学科学的起始章，是连接义务教育阶段化学与高中化学的纽带和桥梁，对于发展学生的科学素养，引导学生有效地进行高中阶段的化学学习，具有非常重要的承前启后的作用。
本章介绍了化学学科的研究对象，化学学科的发展过程和趋势，通过物质的组成、结构、性质的关系；认识化学反应的本质；引入了物质的量的单位——摩尔，体会定量研究的方法对研究和学习化学的重要作用；使学生认识化学学科的发展过程，重要作用，并介绍了化学学习的方法。
俗话说：“磨刀不误砍柴工”。本章通过激起学习兴趣、介绍学习方法、学习化学工具三步曲，使学生认识了化学科学。学好本章，对今后的学习有着深远的意义。
▲ 课标理念感悟
1.知识与技能：知道化学是在分子层次上认识物质和合成新物质的一门科学，了解20世纪化学发展的基本特征和21世纪化学的发展趋势。了解金属钠和氯气的物理性质及主要的化学性质；了解物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积和溶液的物质的量浓度等有关化学计量的知识。
2.过程与方法：体会观察、实验、分类、比较等科学研究方法在研究物质性质过程中的应用，了解研究物质性质的一般程序；体会定量研究方法对学习和研究化学的重要作用。
3.情感态度与价值观：通过化学科学发展过程中的典型事例，认识化学科学对提高人类生活质量和促进社会发展所起的重要作用，感受化学世界的奇妙与和谐。
第1节 走进化学科学
有人说，化学中的“化”即“变化”，“学”即“科学”，化学实际上是研究物质“变化”的一门“科学”。这句话尽管不尽严谨，但谁又能说它没有道理呢？试想，溶洞奇观、碳的燃烧、五颜六色的焰火……，哪样不是化学变化呢。那么，为什么会有这样的变化，这些变化有什么规律？我们如何控制这些变化，为人类造福？让我们一起走进神奇的化学世界吧。
研习教材重难点
【温故·知新】
1、物质变化的分类：物质的变化分为物理变化和化学变化两大类。物质的变化是中学化学学习的基础，贯穿整个化学学习过程，同学们应善于对这方面的知识进行归纳、总结，加深理解，努力提高化学水平，培养相关能力。
2、化学反应的特征
（1）基本特征：化学反应的最基本特征是质量守恒定律，既参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。
（2）归纳特征：从宏观和微观角度分析化学反应，可归纳为“五个不改变，两个一定变，一个可能变”。
“五个不改变”：从宏观上分：①反应物和生成物总质量不变。②元素种类不变。从微观上分：③原子种类不变。④原子数目不变。⑤原子质量不变。
“两个一定变”：从宏观上看：①物质的种类一定改变。从微观上看：②分子的种类一定改变。
“一个可能变”：分子总数可能改变。
研习点1化学是具有创造性的、实用的科学
1、化学科学的涵义：化学科学是在原子、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。在理解化学科学的概念时应注意以下几点：
（1）化学研究的对象是原子和分子等；
（2）化学研究的内容是物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用等；
（3）化学是一门自然科学。
【领悟·整合】
人们在长期的认识和利用大自然的过程中，逐渐建立了研究对象不同的各门自然科学，化学就是其中的一门。许多科学是从化学科学分支而出的。就中学化学中的知识而言，是学习其他许多科学的基础，例如生物学、医学等都与之相关；就中学化学的任务而言，实际上是借这点基础知识，以之为载体，来培养我们学习、研究自然科学的基本技能、方法与品质的。
2、化学科学的创造性
起初人们从矿物、岩石、生物体中提取物质；后来科学家逐步制造出大量物质。科学家合成化合物的速度是惊人的，1990年刚刚突破1000万种大关，现在已超过3700万种。可以说化学是一门具有创造性的科学。
3、化学科学的实用性
合成氨技术的应用，解决了饥饿对人类的威胁；医药的合成，使人的寿命大大提高；芯片和光导纤维，引导人们进入信息时代；食品添加剂、化妆品、塑料、橡胶、纤维的合成，使我们的生活丰富多彩。因此，化学又是一门在人类生产和生活中有着重要作用的实用的科学。
4、化学科学的特征：化学的特征是认识分子和制造分子，是一门具有创造性的、实用的科学。
典例1：下列说法正确的是
A．化学是科学研究的内容,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,最终人类将毁灭在化学物质中
研析：A不正确；试想：我们生活环境中的药物、化纤、塑料、电池、计算机芯片，哪一项不是来自化学家的研究成果？所以，化学与我们的生活密切相关。B不正确；化学研究不只是认识分子，还能制造分子，化纤、塑料等高分子材料都是化学研究的结果。这样看来，C选项应该是正确的。D项过于悲观，化学科学的发展确实对环境造成了一些负面的影响，但也一定要相信化学一定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。这样，人类也就不会毁灭在化学物质中。
答案：C。
典例2：下列两个成语与我们所学的化学知识有关，请简述其中的化学原理。
A、百炼成钢 B、釜底抽薪（）
你选择的成语是 。其中的化学原理： 。
研析：“百炼成钢”是指将反复烧红的生铁在空气中不断锤打，转化为钢，由于生铁中含碳较多，钢中含碳较少，生铁炼钢实际上是“降碳”的过程。釜：指古代炊具，相当于现在的锅；薪：指柴火，“薪”在燃烧时发生了化学变化。
答案：A：捶打烧红的生铁时，生铁中的碳与氧气反应生成二氧化碳，使含碳量降低，转变为钢。B：燃烧需要可燃物，减少可燃物不利于燃烧。
研习点2 化学科学的形成和发展
约50万年前——“北京猿人”已会用火
公元前8～6千年——中国(新石器时代)开始制陶器
约公元前2千年——中国已会铸铜
公元前四世纪——古希腊的德谟克利特提出朴素的原子论;古希腊的亚里斯多德提出“四元素”学说
公元前140～87年——中国发明了造纸术
公元前一世纪至公元一世纪——中国《本草经》成书,书中记载动物、植物、矿物、药物达365种
公元十世纪——中国(宋代)把火药用于制造火药箭、火球等武器
1661年——英国的波义耳在《怀疑派化学家》一书中给元素下了科学的定义
1772年——舍勒制得了氢气
1773年——舍勒制得了氧气
1777年——法国的拉瓦锡发表《燃烧概论》推翻了燃素说
1803年——英国道尔顿提出原子论
1811年——意大利的阿伏加德罗提出分子假说
1860年——分子学说得到世界公认
1869年——俄国的门捷列夫提出了他的第一个周期表
1911年——英国的卢瑟福提出原子核模型
1934年——法国的约里奥居里夫妇发现人工放射性
1942年——中国的侯德榜发明了联合制碱法
1965年——中国科学家合成出牛胰岛素，是首次人工合成蛋白质
1981年——我国科学家首次人工合成完整生物活性的核糖核酸
2000年——人类基因组破译
2002年——由我国科学家领导的人类肝脏蛋白质组计划正式启动
【梳理·总结】
化学科学的发展经历了漫长的发展阶段。起初，化学的发展是缓慢的，“北京猿人”已会用火到中国(新石器时代)开始制陶器大约用了50万年，但从中国科学家合成出牛胰岛素，是首次人工合成蛋白质到人类基因组破译只用了短短的35年；人类发现和合成的物质1990年刚刚突破1000万种大关，现在以超过3700万种。现在是知识膨胀的年代，也是化学科学飞速发展的时代。同学们应该学好包括化学在内的科学文化知识，为化学的发展，为人类的进步贡献自己的力量。
典例3：为中国近代化学发展做出突出贡献的科学家是
A．李四光 B．华罗更 C．候德榜 D．钱学森
研析：题述四个选项中的科学家均为我国科学事业的发展做出了突出的贡献。其中，李四光是我国当代著名的地质学家；华罗更是著名的数学家；钱学森是著名的物理学家；候德榜被称为中国近代化学史上的第一颗明星，为中国化学工业发展做出卓越贡献，是中国近代化工工业的奠基人，他发明的联合制碱法为中华民族争得了荣誉。
答案：B。
典例4：道尔顿的原子学说曾经起了很大作用。他的学说中，包含有下述三个论点:①原子是不能再分的粒子；②同种元素的原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。从现代观点看，你认为这三个论点中不确切的
A．只有③ B．只有①③ C．只有②③ D．有①②③
研析：本题利用初中学过的原子结构的有关知识，解决化学史上的有关问题，对学生能力有一定的要求。从现代的观点来看，原子还可以再分为质子、中子、电子，①不正确；同种元素原子核内质子数相等，但中子数不一定相等，性质也不一定完全相同，②错误；原子内有相对十分“广阔”的空间，③也是不对的。
答案：D。
研习点3 化学科学的探索空间
1．在化学科学领域，化学家可以在微观层面上操纵分子和原子，进行分子扩展，以及组装分子材料、分子器件和分子机器（如碳纳米管分子导线、分子开关、分子磁体、分子电路、分子计算机）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应用能源和资源，既能得到充足的能源和资源，又能处理好能源和资源的开发利用与生态环境保护之间的关系。
3．在材料科学方面：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．在环境方面：化学为解决环境问题提供了有力保障，使人类能够使用无害的化妆品和生活用品，既优化了环境，又提高了生活质量。
【归纳·整理】
20世纪以来，化学发展的趋势可以归纳为：由宏观向微观、由定性向定量、由稳定态向亚稳定态发展，由经验逐渐上升到理论，再用于指导设计和开创新的研究。一方面，为生产和技术部门提供尽可能多的新物质、新材料；另一方面，在与其他自然科学相互渗透的进程中不断产生新学科，并向探索生命科学和宇宙起源的方向发展。
典例5： 1998年诺贝尔化学奖授予科恩（美）和波普尔（英），以表彰他们在理论化学领域作出的重大贡献。他们的工作使实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质，引起整个化学领域正在经历一场革命性的变化。下列说法正确的是
A．化学不再是纯实验科学 B．化学不再需要实验
C．化学不做实验，就什么都不知道 D．未来化学的方向还是经验化
研析：化学是以实验为基础的科学，但是，近年来理论推导和大型计算机的仿真计算也已经成为了研究化学的新的手段，正如题中信息所说，这两位科学家使理论和实验共同协力探讨分子体系的性质，这说明化学实验已经不再是研究化学的惟一手段。
答案：A。
典例6：化学在人类社会发展中起着重要的作用，展望未来，化学科学具有十分广阔的探索空间。请你分析下列四个选项中现代化学不涉及的研究领域是
A．开发新的能源 B．合成新的物质 C．空间形式和数量关系 D．防治环境污染
研析：现代化学日益成为一门“中心科学”，和人们的生活息息相关。研究领域涉及微观世界、能源开发、材料研制、环境保护、生命科学等诸多领域。
答案：C。
【交流·研讨】
1、化学与职业
化学科学与人类生活水平的提高和人类社会的发展密切相关，研究领域十分广泛。与化学紧密相关的的一些产品和职业也非常多，如：新型药物、导电塑料、新型建筑材料、药物研制人员、化学科研人员、化学教师、化工厂工人、质检人员、环境保护工作人员、医生等。你对化学科学研究的哪些问题或哪些职业感兴趣?
2、高中新教材体系架构
《化学必修一》、《化学必修二》
《化学与生活》：了解日常生活中常见的物质的性质，探讨生活中常见的化学现象，体会化学对提高生活质量和保护环境的积极作用，形成合理使用化学品的意识。
《化学与技术》：了解化学在资源利用、材料制造、工农业生产中的具体应用；在更加广阔的视野下，认识化学科学与技术进步和社会发展的关系。
《化学反应原理》：学习化学反应的基本原理，认识化学反应中能量转化的基本规律，了解化学反应原理在生产、生活和科学研究中的应用。
《有机化学基础》：探讨有机化合物的组成、结构、性质及应用，学习有机化学研究的基本方法。
《物质结构与性质》：了解人类探索物质结构的重要意义和基本方法，认识物质结构与性质之间的关系。
《实验化学》：通过实验探究活动，掌握基本的化学实验技能和方法，提高化学实验能力。
探究解题新思路
▲ 基础思维探究
题型一、物理变化与化学变化
典例1：古诗词是古人为我们留下的宝贵精神财富。下列诗句中只涉及物理变化的是
A．野火烧不尽，春风吹又生 B．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干
C．只要功夫深，铁杵磨成针 D．爆竹声中一岁除，春风送暖人屠苏
研析：因化学变化与物理变化的本质区别是变化后是否有新物质生成。A中的“野火烧不尽”、B中的“蜡炬成灰泪始干”都牵扯到物质的燃烧，都有“CO2”这种新物质生成；D中的“爆竹声中一岁除”牵扯到火药的爆炸，当然也有新物质生成；只有C中的“铁杵磨成针”只是物质由粗到细，由大到小的过程，没有新物质生成，属于物理变化。
答案：C。
总结提升：本题考查的知识点比较明确，即物理变化与化学变化的区别。难度较小，但题目非常新颖，联系大家熟悉的古诗词，不仅扩大了知识面，更会体会到确实是“化学无处不在，我们的生活离不开化学”。这就无形中增加了同学们学化学、用化学的兴趣。
拓展 变式
1．下列变化不属于化学变化的是
A．溶洞的形成过程 B．物质的燃烧
C．合成高分子材料 D．矿石的粉碎
1．研析：在溶洞的形成过程中，CaCO3变为Ca(HCO3)2，部分Ca(HCO3)2随水流走，部分Ca(HCO3)2又变为CaCO3，形成了石笋、石柱和钟乳石，是化学变化。物质的燃烧，一般是物质跟空气中的氧气发生的反应，有新的物质生成，属于化学变化。合成高分子材料属人工合成新物质，也是化学变化。矿石的粉碎过程中无新物质生成，属物理变化，不是化学变化。
答案：D。
题型二、有关化学发展史的常识
典例2：在科学史上，中国有许多重大的发明和发现，为现代物质文明奠定了基础。以下发明或发现属于化学史上中国对世界做出重大贡献的是
① 造纸 ② 印刷技术 ③ 火药 ④ 指南针 ⑤ 炼铜、炼铁、炼钢 ⑥ 合成有机高分子材料 ⑦ 人工合成牛胰岛素 ⑧ 提出原子——分子学说
A．①②③④⑧ B．①③⑤⑦ C．②④⑥ D．⑤⑥⑦⑧
研析：造纸、印刷技术、火药、指南针、炼铜、炼铁、炼钢、人工合成牛胰岛素等都属于中国重大的发明和发现，对世界科学的发展做出了贡献。但印刷技术、指南针与化学关联不大。
答案：B。
启发引申：化学是一门具有创造性的、实用的科学。可以说，化学创造了“一个崭新的自然界”。化学发展到现在，我们的衣、食、住、行都离不开化学。在化学发展史上，中国有许多发明和发现，比如远在春秋战国时期，我们就掌握炼铁的技术了。中国为化学的发展做出了突出的贡献，相信在当前乃至将来的化学发展中，必然会做出更大的贡献。
拓展 变式
2．与近代化学的诞生无关的是
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
2．研析：任何事物是相互联系的，现代化学的产生离不开古代的化学实践活动；1661年，在前人工作的基础上，英国化学家、物理学家波义耳提出化学元素的概念，标志着近代化学的诞生。而爱因斯坦是上一世纪的人物，他出生时，近代化学已诞生两个世纪了。
答案：C。
▲ 综合思维探究
题型一、学科内综合题
典例3：制备卤磷酸钙荧光粉所用的高纯氯化钙中混有氯化镁杂质，除去的方法是把氯化钙的水溶液加热到90～95℃，在不断搅拌下加入适当的沉淀剂，使镁生成沉淀过滤除去。此沉淀剂最好选用
A．氢氧化钙乳浆 B．碳酸钠溶液 C．碳酸氢钠溶液 D．氢氧化钠溶液
研析：碳酸氢钠溶液不能除去氯化镁杂质；碳酸钠溶液可以与氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀；氢氧化钠溶液虽然能较好的除去氯化镁杂质，但同时引入了杂质钠离子，并且有部分氯化钙可与其反应生成微溶物氢氧化钙而损失。
答案：A。
方法导引：除杂方法有物理方法和化学方法。除杂的原则为不增（在除去杂质时不能引入新的杂质）、不减（要保留物质不损失）、易分（反应的生成物易分离）。
拓展 变式
3．下列广告语在科学性上没有错误的是
A．这种矿泉水绝对纯净，不含任何离子
B．这种饮料中不含任何化学物质
C．这种口服液含有丰富的氮、磷、锌等微量元素
D．没有水就没有生命
3．研析：矿泉水中一般含有Ca2+、Mg2+等多种离子，饮料中的水及其它营养成分都属于“化学物质”，氮、磷都是常量元素，A、B、C、错误。D正确。此题与人们的饮食保健密切相关，该学生以亲切感、新鲜感，解决此类题需要学生灵活运用所学知识，而不是靠死记硬背，这样有助于克服传统教学囿于传授书本知识的偏向，避免了“题海”带来的思维僵化，有助于学生懂得周围的科技环境，适应日益技术话的日常生活，应付不断进步的科技革新，有能力对科学技术、人类生存相关的社会问题发表意见并作出决策。
答案：D。
题型三、实际应用题
典例4：请仔细阅读下列文字，然后回答有关问题。
（1）煤是一种常用的化石燃料。家庭用煤经过了从“煤球”到“蜂窝煤”的变化。以前人们把煤粉加工成略大于乒乓球的球体，后来人们把煤粉加工成圆柱体，并在圆柱体内打上一些孔（如上图）。请你分析这种变化的优点是 ______________。
煤在燃烧时会产生许多污染物，为了减少煤燃烧时对环境的污染，可设法把煤转化成清洁的燃料。将水蒸气通过炽热的煤层可制得较洁净的水煤气（主要成分是CO和H2），请你写出该反应的化学方程式。煤气厂常在家用水煤气中特意掺人少量有难闻气味的气体，其目的是 。
（2）某同学在实验过程中发现氢氧化钠固体露置在空气中一段时间后，发生了潮解，他在家中也曾发现过饼干受潮会变软。这些现象说明了空气中含有。请你结合生活经验或化学知识另举两例说明空气中含有这种物质：①、___________ ②、___________
研析：“煤球”便为“蜂窝煤”，增加了可燃物与空气的接触面积，是燃烧更快、更充分、更旺；由于水煤气中有一氧化碳，会使人中度，且一氧化碳无色无味，人很难发现它泄漏，所以在煤气中掺人少量有难闻气味的气体就能使人们及时发现，而不至于出现煤气中毒事故。
答案：（1）使煤与空气的接触面积增大，燃烧更为充分C+H2OCO+H2，便于及早发现煤气是否泄漏
总结提升：此题既考查了“可燃物燃烧的条件”，又考查了“煤燃烧对环境造成污染”的原因分析，进行了环境教育和安全教育；同时通过家用燃料从“煤球”到“蜂窝煤”，再到“家用煤气”的变化，折射出社会的进步及化学对人类的贡献。
拓展 变式
4．下面是某化肥厂在一公共场所的围墙上做的广告：请仔细观察、分析，并回答下列问题：
（1）碳酸氢铵(化学式为：NH4HCO3)是由 种元素组成的。
（2）碳酸氢铵的氮含量是指氮元素的质量分数。根据所学化学知识，你认为此广告是 广告(填“真实”或“虚假”)，判断的依据是 。
（3）碳酸氢铵受潮时在常温下就能分解，温度越高分解越快，因此保存时应注意
4．答案：（1）4 （2）虚假；因为纯净的碳酸氢铵氮含量为14÷79×100%＝17.7%，该广告鼓吹的“氮含量为20.1%”是绝不可能的。（3）密封并放在阴凉处。
题型四、实验操作题
典例5：由于条件所限，仅有一大一小两支试管和稀硫酸，甲、乙两同学各找来铝制牙膏皮，
各自设计一种装置来制取一试管氢气。他们设计装置如图所示：
（1）上述两装置相比，____________（填“甲”或“乙”）装置设计更合理。
（2）用较合理的装置来制取氢气，现欲使氢气充满收集气体的试管，应采取的措施
是__________________________。
（3）还可以用哪些物品代替牙膏皮或稀硫酸来完成反应？___________（填写一种物质即可）。
研析：用甲同学设计的装置实验时，产生的氢气由于密度小，而集中在大试管顶部，这时如果把大试管缓缓上移或小试管慢慢往下移动，就可把空气从试管中逐渐排出，从而收集到较为纯净的一试管氢气。而如果用乙同学设计的装置实验，产生的氢气大都从两试管的缝隙排出，同时由于小试管中的空气不易排出，而很难收集到纯净的氢气。
答案：（1）甲 （2）先使反应的试管口伸入收集试管的底部，然后慢慢往下移动 （3）废铁皮、铁钉、食醋等。
总结提升：本题中两同学设计的实验装置看上去好象非常相似，但从效果上却有天壤之别。甲同学设计的装置相当于我们平时比较熟悉的“向上排空气法”收集氢气的装置，只不过把中间的导管都省掉了。而乙同学设计的装置由于小试管上方是密封的，没法“换气”，因而不可行。我们平时掌握知识不能停留在表面，而应理解其实质，这样才能达到“以不变应万变” 的效果。
拓展 变式
5．现有下列实验仪器：
（1）写出仪器名称：a是_____，g是_____。
（2）给仪器b中液体进行加热时，液体的体积不能超过其容积的_____。
（3）用上述仪器组装加热高锰酸钾制取氧气的装置时，不需要用到的仪器是（填序号）_____。
（4）用排水法收集氧气的过程中，判断集气瓶中氧气已经收集满的方法是_____。
5．研析：本题考查同学们对常用实验仪器的识别以及使用常识，只要基础扎实即可顺利作答。
答案：（1）烧杯；酒精灯 （2）1/3 （3）a、d （4）瓶口有气泡冒出
题型五、学科间渗透题
典例6：为缓解能源危机，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。但大自然已经解决了这个问题，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转变成了能源葡萄糖（可燃烧）： 6CO2 + 6H2OC6H12O6 + 6O2
（1）如果上述构想成立，试写出有关反应的化学方程式。
（2）在此构想的物质循环中，太阳能最终转化为___________能。
（3）实现上述构想的关键问题是什么？
研析：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、最经济的能源。可以说地球上的能源归根到底主要是来自于太阳。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。从上面箭头所示的循环过程中，太阳能最终变成热能。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：
2 CO22 CO + O2；2 H2O2 H2 + O2 ……
答案：（1）CO2 + 2 H2OCH4 + 2O2；2CO2 + 2H2O2CH3OH + 3O2； 2N2 + 6H2O4NH3 + 3O2。（2）热 （3）问题的关键是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）。
友情提醒：化学科学将在能源和资源的合理开发、安全应用等方面大显身手。人类要想获取充足的能源和资源并且处理好能源和资源的开发利用与生态环境保护之间的关系，都离不开化学科学的发展。因此，同学们应该学好化学科学，为人类的进步作出贡献。
拓展 变式
6．阅读下列短文，回答问题：
汽车作为曾经推动人类文明向前跃进的现代社会的产物，在给人类的生活带来便捷舒适的同时，对自然生态环境的恶化也有难以推卸的责任。据“2004年中国环境状况公报”称：北京大气污染主要来源于工业污染和汽车尾气，99％的一氧化碳和一氧化氮的排放来源于汽车尾气。北京已连续六年环保投资在百亿元以上，环境质量进一步改善，但同时环境保护任务依然十分艰巨。
另据报道：将氢气应用于汽车发动机的技术已在我国研制成功；酒精作为燃料的汽车已在北京市、河南省使用；厦门市有一部分汽车改用液化气作为燃料。
（1）汽车尾气中的大气污染物有（写化学式）__________，__________。
（2）部分地区将部分汽车排气管加装三效转换器，促使一氧化碳在排气管内与空气作用转化为二氧化碳，其反应式为__________。
（3）请提出治理汽车污染的一条合理化建议：__________。
（4）就目前的情况看，氢气做燃料的汽车要投入使用前，你认为还要研究解决的问题有：__________。
（5）若实验用氢气汽车运行1km，需要2858kJ能量。现这辆汽车行走30km，需要__________ｇ氢气。（已知每克氢气燃烧放出142.9kJ能量。）
6．答案：（1）CO，NO；（2）2 CO＋O２＝2 CO２；（3）这是一道开放性问题，可能的答法有如下几类：A．限制汽车的发展，如限制私人汽车的发展，发展公共交通。B．将汽车全部加装三效转换器等汽车环保装置，使目前汽车尾气得到净化。C．改用清洁环保型燃料，如酒精、液化气等。D．使用电力汽车。E．加快研制如氢气等新型环保能源，研制核能的民用化等；（4）这是一道开放性问题，可能的答法有如下几类：A．关于氢气的来源问题，如何获得大量而廉价的氢气?B．关于氢气的保存和运输问题，如何储存和运输大量的氢气?C．关于氢气在汽车上的使用问题，如汽车上如何灌装一定量的氢气?D．关于氢气使用的安全问题，如何防止氢气在使用、储存和运输时与空气混合爆炸?（5）600。
▲ 创新思维探究
题型一、开放探究题
典例7：阅读下面三段材料：
①早在1785年，卡文迪许在测定空气组成时，除去空气中的O2、N2等已知气体后，发现最后总是留下一个体积不足总体积1/200 的小气泡。
②1892年，瑞利在测定氮气密度时，从空气中得到的氮气密度为1.2572g/L， 而从含氮化合物分解得到的氮气密度为1.2508g/L。两者相差0.0064g/L。
③瑞利和拉姆赛共同研究后认为：以上两个实验中的 “小误差”可能有某种必然的联系，并预测大气中含有某种较重的未知气体。经反复实验，他们终于发现了化学性质极不活泼的惰性气体——氩。
请回答下列问题：
（1）材料①、②中的“小误差”对测定空气组成和氮气密度的实验而言是主要因素还是次要因素？
（2）材料③中科学家抓住了“小误差”而获得重大发现说明 了什么问题？
研析：（1） “小误差”对测定空气的主要成分而言是次要因素，对氮气的密度影响很小，也是次要因素。但对空气所有成分的测定来说是绝不能忽略的主要因素之一。（2）只要有误差，就会有误差产生的原因，找出产生误差的原因，可能会有重大的发现。科学一定要严谨。
答案：（1）次要因素；（2）科学研究应有严谨的科学态度。
友情提醒：生活中充满了矛盾，同学们学习过程中也有许多“主要”或“次要”因素。比如说学习的四个环节（课前预习、上课学习、课后复习、课后作业）中以上课学习最重要，但同学们如果因为其它的环节是“次要”因素而忽视了其中一个或几个的话，那后果也必然是学习成绩的下降。因此，同学们在今后的学习过程中，要善于处理好“主要”和“次要”因素的关系。只有这样，才能取得最佳的学习效果。
拓展 变式
7．某种常见金属的部分性质如下：银白色固体，硬度较小，密度为2.70g/cm3，熔点为660.4℃，导电性、导热性、延展性良好。
（1）试推断该金属可能的一种用途______。
（2）)请提出你想探究的有关该金属化学性质的两个问题：①______；②______。
（3）请设计实验方案对你所提出的两个问题进行探究(简述步骤、现象及结论)：
①__________________________；②__________________________。
7．研析：此题内涵丰富，思维量大，它不仅要求学生对金属的化学性质熟悉，对实验过程中操作、反应条件、现象、实验的可行性和安全性相关知识有深刻的理解，而且“问题与假设、探究程序、探究结论”均具有开放性，故此题答案具有不确定性和开放性，尤其第(3)小题突出考查学生的研究性学习能力，鼓励学生大胆假设，敢于探究，结合化学事实进行推理，既考查了学生对化学知识的掌握情况，又关注了学生对有关学科问题的理解和认识的过程，同时考查了科学探究的主要步骤和方法。这类试题有利于引导学生将学习的重点从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从被动接受知识向主动获得知识转化，有利于考查“过程与方法”，从而培养学生的科学探索精神、实事求是的科学态度和创新意识。
答案：（1）做导线。（2）①该金属能否与稀盐酸反应②该金属能否与硫酸铜溶液反应。（3）①取少量该金属于试管中，滴入2～3 mL稀盐酸，若有气泡产生，则该金属能与稀盐酸反应。②取少量该金属于试管中，滴入2～3 mL硫酸铜溶液，若该金属表面有红色固体出现，则该金属能与硫酸铜溶液反应。
题型二、社会热点题
典例8：2005年5月29日7时15分，宜昌市远安县茅坪场镇洪家垭煤矿井下南三平掘进头发生一起瓦斯爆炸事故，造成3人死亡，8人受伤。事故发生时有22人在井下作业，其中11人安全撤离。国家针对小煤矿的“关井压产”曾多次发出整治通知，但由于近期煤炭价格上扬，加之乡镇煤矿的停产整顿会直接影响当地财政税收，致使一些小煤矿矿主置工人生命安全于不顾，暗中又恢复了生产。
（1）在煤炭的形成过程中会产生瓦斯。瓦斯的主要成分是甲烷。请写出瓦斯爆炸主要反应的化学方程式： 。
（2）爆炸后，坑境内CO气体含量达10%以上，引起人体CO中毒。现场抢救CO中毒者，应立即采取什么措施？
（3）你对此事有何看法？
研析：（2）CO与血红蛋白的结合能力远远强于O2，因此，CO中毒的原理就是使人体缺氧。所以，现场抢救CO中毒者，必须设法改善中毒者缺氧的状态。
答案：（1）CH4＋2O2→CO2＋2H2O（2）将CO中毒者移至新鲜空气处，并设法改善中毒者缺氧的状态（例如人工呼吸等）。（3）这种只顾个人经济利益，而不顾工人安全的行径应该受到社会的谴责，法律的制裁。一方面，国家应该毫不手软地对小煤矿进行治理整顿，另一方面应对国民加强文化、道德教育，提高国民素质。
总结提升：本题联系小煤矿瓦斯爆炸这一社会热点问题，起点较高。第一问考查的是初中学过的知识，落点较低。第二问则是课本知识和生活中一些急救知识的综合考查。第三问开放性较强，答案会随同学们的情感、认识不同而不完全相同。通过本题，不仅巩固了课本知识，而且提高了同学们解决实际问题的能力和热情，有一举多得的作用。
拓展 变式
8． 2005年10月12日9时，我国成功发射“神舟六号”载人飞船，遨游太空5天后准确降落。神舟推进舱段安装有4台额定真空推力2500N的轨道控制发动机，推进剂为四氧化二氮和一甲基肼（CH6N2），其主要反应为： CH6N2＋N2O4→X＋CO2↑＋H2O（未配平）。由此可知X中一定含有的元素是
A．碳 B．氢 C．氧 D．氮
8．研析：“神舟六号”的成功发射对增强我国的国防力量和提高我国的国际地位都具有重要意义。本题起点高，但落点较低，根据化学反应前后元素的种类不变，反应前有C、H、N、O四种元素，而反应后的已知生成物中只有C、H、O三种元素，故X中必须含有氮元素。
答案：D
▲ 高考思维探究
[考题1]（2005春-7）某校学生用化学知识解决生活中的问题，下列家庭小实验不合理的是
A．用食醋除去暖水瓶中的薄层水垢
B．用米汤检验含碘盐中的碘酸钾(KIO3)
C．用食用碱(Na2CO3)溶液洗涤餐具上的油污
D．用灼烧并闻气味的方法区别纯棉织物和纯毛织物
研析：水垢的主要成分为碳酸钙和氢氧化镁，二者都可以溶于醋酸而被除去，A合理；淀粉遇碘（单质）变蓝色，此现象可用于淀粉或碘单质的检验，但必须要注意的是，淀粉遇到化合态的碘（如含碘盐中的碘酸钾）无明显现象，B不合理；C则是生活中的常识，在今后的学习中我们还将学到食用碱(Na2CO3)溶液洗涤餐具上的油污的具体原理，C合理；灼烧纯毛织物会有特殊的烧焦羽毛的气味，此法可用于检验富含蛋白质的纺织品与其它织品，D合理。
答案：B
考向指南：化学与STS关系密切，学习化学的目的就是要学以致用。利用化学知识来解决与之相关的生产和生活中的问题，寻找物质的用途，防止和治理环境污染等等。因此，这类问题必将成为化学联系实际的一类常考题型，也容易出在涉及多种学科的综合性试题里。
[考题2] （2005江苏化学-2）保护环境是每一个公民的责任。下列做法：① 推广使用无磷洗衣粉 ② 城市垃圾分类处理 ③ 推广使用一次性木质筷子 ④ 推广使用清洁能源 ⑤ 过量使用化肥、农药 ⑥ 推广使用无氟冰箱。其中有利于保护环境的是
A．①②④⑤ B．②③④⑥ C．①②④⑥ D．③④⑤⑥
研析：本题考查环境保护的常识。① 推广使用无磷洗衣粉，可以有效控制“赤潮”等危害；② 城市垃圾分类处理，可以有效回收资源，减轻环境污染；③ 推广使用一次性木质筷子会浪费大量木材；④ 推广使用清洁能源能有效控制排入大气的有毒气体量，减轻“酸雨”等危害；⑤ 过量使用化肥、农药会造成环境污染；⑥ 推广使用无氟冰箱可以有效的减缓“臭氧空洞”的形成。
答案：C
课标点击：在科技飞速发展的今天，人类在改造自然的过程中也同时出现了两个不容忽视的问题：一是资源问题，二是环境问题。这两个问题是新课标特别要求的，也必然会成为以后试题的热点题型。应该引起我们每名同学的高度重视。
[考题3] （05上海综合-11）观察下图，若用1 L水来代表地球上的总水量，要比较精确地量取地球上的淡水量，应选择的仪器是
A. 100 mL烧杯 B. 50 mL烧杯 C. 100 mL量筒 D. 50 mL量筒
研析：由上图不难看出，若用1 L水来代表地球上的总水量，则地球上的淡水量为1 L×3%＝0.03 L，即30mL。因此，选取50 mL量具即可，但烧杯不如量筒量筒精确，所以应选择的仪器是50 mL量筒。
答案：D
方法导引：本题联系同学们关心的淡水资源问题，实际考查的是对化学常见实验仪器（烧杯、量筒）的了解情况。如果从精确度考虑，选择量筒的原则有二：①一次性量取原则；②量程最小原则。一次性量取原则可以有效避免多次量取带来的重复误差，量程越小越精确，比如100 mL量筒的最小刻度是2 mL，而50 mL量筒最小刻度是1mL，在一次性量取的前提下，尽量选量程小的量筒可以将误差减到最小。
拓展 变式
9．面粉加工厂的车间里若悬浮着较多的面粉粉尘，遇明火就有发生爆炸的危险。下面是模拟粉尘爆炸的一个实验。如下图，在小塑料筒里放入干燥面粉，点燃蜡烛，用塑料盖盖住金属筒，迅速鼓入大量空气，不久，便会听到“砰”的一声，爆炸的气浪将金属筒上的塑料盖掀起。试问：
（1）在上述实验中，鼓入空气的作用是______________。
（2）下列情况下，不会发生爆炸的是_______________（填序号）。
①金属筒不加盖时；②蜡烛没有点燃时；③塑料筒中装的是煤粉时。
（3）面粉厂为了避免爆炸事故发生，应采取的安全措施有____________（写出一种即可）。
9．研析：本题考查燃烧的条件、爆炸及易燃易爆物的安全知识。实验中不断的鼓入空气，会把面粉吹起来，使金属筒内充满面粉，一旦遇到明火引起燃烧，就可能发生爆炸。燃烧引起的爆炸是可燃物在有限的空间内燃烧才可能发生，去掉金属盖使空间扩大了，就不容易发生爆炸，而蜡烛没有点燃根本就不会发生爆炸。
答案：（1）使面粉充满金属筒（2）①②（3）严禁烟火
开拓学习新视野
▲ 课标知识拓展
【思想方法】
化学记忆十法
1、理解记忆法。记忆有机械记忆和理解记忆之分。理解记忆是建立在对事物内在规律理解的基础上的记忆，其效果远远超过死记硬背的机械记忆。
2、有意记忆法。记忆可分为有意记忆和无意记忆。有意记忆是有预定目标并采用一定方法和步骤，经过一定努力的记忆方法，这种记忆方法，由球学生学习目标明确，注意图集中，有较高的自觉性和积极性，大脑细胞处于强烈的兴奋状态，从而产生深刻的印象，记得快且牢固。
3、分散记忆法。对于一些繁多，但必须直接记忆的化学知识，要指导学生采取各个突破、分散记忆的方法，以提高学生的兴趣和信心，增强记忆的效果。
4、联系实验记忆法。化学是一门以实验为基础的学科。化学实验能使学生获得丰富的大量的感性认识，能在头脑中留下深刻的记忆。
5、对比记忆法。不同事物之间总有区别，有比较才有鉴别，抓住事物的本质区别。记忆起来就比较牢固了。对比记忆又分相似对比记忆，相反对比记忆和列表对比记忆等法。7、形象记忆法。用感知过的事物形象为基础来记忆的方法是形象记忆法。有些基本概念和是比较抽象且又难以用实验直接观察到的可用形象的描写、生动的比喻来加深学生的理解和记忆。8、趣味记忆法。即寓知识球趣味之中的记忆方法，通常利用谐音、顺口溜、歌诀等帮助学生记忆。
9、改错记忆法。改错是正确认识的开始。改错能为学生提供新的深刻的信息反馈。所谓"吃一堑长一智"，因此要有意识地通过改错让学生加深记忆。
10、复习记忆法。根据记忆规律，记忆和遗忘总是相伴存在的一对矛盾。已经贮存的知识信息，若不反复运用，强化信息的痕迹，将会自动丧失。要有计划有目的地复习。复习时要注意及时性、经常性和综合性。
▲ 多彩化学漫步
人工合成牛胰岛素
早在1948年，英国生物化学家桑格就选择了一种分子量小，但具有蛋白质全部结构特征的牛胰岛素作为实验的典型材料进行研究。于1952年搞清了牛胰岛素的Ｇ链和Ｐ链上所有氨基酸的排列次序以及这两个链的结合方式。次年，他宣布破译出由17种51个氨基酸组成的两条多肽链牛胰岛素的全部结构。这是人类第一次搞清一种重要蛋白质分子的全部结构。桑格也因此荣获1958年诺贝尔化学奖。
从1958年开始，中国科学院上海生物化学研究所、中国科学院上海有机化学研究所和北京大学生物系三个单位联合，以钮经义为首，由龚岳亭、邹承鲁、杜雨花、季爱雪、邢其毅、汪猷、徐杰诚等人共同组成一个协作组，在前人对胰岛素结构和肽链合成方法研究的基础上，开始探索用化学方法合成胰岛素。经过周密研究，他们确立了合成牛胰岛素的程序。合成工作是分三步完成的：第一步，先把天然胰岛素拆成两条链，再把它们重新合成为胰岛素，并于1959年突破了这一难题，重新合成的胰岛素是同原来活力相同、形状一样的结晶。第二步，在合成了胰岛素的两条链后，用人工合成的Ｂ链同天然的Ａ链相连接。这种牛胰岛素的半合成在1964年获得成功。第三步，把经过考验的半合成的Ａ链与Ｂ链相结合。
在1965年9月17日完成了结晶牛胰岛素的全合成。经过严格鉴定，它的结构、生物活力、物理化学性质、结晶形状都和天然的牛胰岛素完全一样。这是世界上第一个人工合成的蛋白质，为人类认识生命、揭开生命奥秘迈出了可喜的一大步。这项成果获1982年中国自然科学一等奖。
问题：人工合成结晶牛胰岛素是我国生命科学园中的一朵奇葩。试问：结晶牛胰岛素合成的化学意义和生物学意义分别是什么？
多彩化学漫步
研析：本题从化学史、生物史的角度考查现代科学前沿的有关简单化学、生物知识的问题。重在测试学生分析和综合、比较和论证等能力。
答案：化学意义：它突破了简单有机物和生物高分子的界限，开创了人工合成高分子的新时期，向人工合成生命物质又迈进了一大步。生物学意义：标志着人类在探索生命奥秘的历程中迈出了关键的一步，对揭示生命现象的本质奠定了基础，并推动了分子生物学、分子遗传学的发展。
优化考题新演练
一、理解与应用
1．以下物品的发明与开发，属于化学对人体健康方面做出巨大贡献的是（ ）
A．不锈钢 B．青霉素 C．农药和化肥 D．电话和电视机
1．研析：青霉素是一种高效、低毒、临床应用广泛的重要抗生素。它的研制成功大大增强了人类抵抗细菌性感染的能力，带动了抗生素家族的诞生。
答案：B
2．为防止污染环境，下列燃料最理想的是（ ）
A．酒精 B．氢气 C．天然气 D．CO
2．研析：酒精、天然气都是含碳化合物，完全燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳是引起温室效应的主要物质之一；不完全燃烧生成CO造成环境污染更为严重。CO燃烧也会生成二氧化碳。氢气烧只生成水，对环境没有污染。
答案：B。
3．两次获得诺贝尔奖，在化学界享有盛名的科学家是（ ）
A．爱因斯坦 B．达尔文 C．居里夫人 D．欧拉
3．研析：爱因斯坦是物理学家，达尔文是生物学家，欧拉是数学家，居里夫人是唯一一位两次获得诺贝尔奖的化学家。C正确。
答案：C。
4．13C—NMR（核磁共振）、15N—NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，库尔特·维特里希等人为此获得2002年诺贝尔化学奖。下面说法正确的是
A．C原子的核内质子数是6
B．N3－的核外电子数为7
C．15N的相对原子质量是15 g
D．现代化学研究多采用核磁共振等高级手段，不再需要化学实验
4．研析：不论化学科学多么发达，也不论其研究手段多么先进，化学科学的研究永远离不开化学实验。实际上，利用核磁共振这种先进的技术测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，也是利用先进仪器进行的一种化学实验，核磁共振仪只是实验过程中用到的一种仪器而已。另外，C原子的核内质子数是6；N3－的核外电子数为7+3＝10；15N的相对原子质量是15，不是15g。
答案：A。
5．2004年4月22日是第35个“世界地球日”，我国确定的主题是“善待地球——科学发展”。下列行为中不符合这一主题的是
A．采用“绿色化学”工艺，使原料尽可能转化为所需要的物质
B．大量开采地下水，以满足社会对水的需求
C．减少直至不使用对大气臭氧层起破坏作用的氟氯烃
D．节约能源，提高能源利用率
5．研析：大量开采地下水，可以暂时满足社会对水的需求。但如果不加节制的开采，地下水也有枯竭的一天，不符合“善待地球——科学发展”的思想。
答案：B。
6．（1）近年来，化合物的种类增长得很快，其总数已经超过了_____万种；其中大多数是_____（选填：①地球上原来就有的 ②科学家人工合成的）；形成这些化合物的元素仅有_____多种。
（2）人类对化学的研究经历了古代化学、 、 三个阶段。在微观层面上操纵分子和原子是 才能研究的内容。
6．研析：关于化合物种类，必修1中的说法是3500万种，较新的说法（选修5）是3700万种。
答案：（1）3700；②；110（2）近代化学；现代化学；现代化学。
二、拓展与创新
7．现有以下实验用品，请你证明普通的纸[含纤维素(C6H10O5)n]中含有碳元素和氢元素。写出操作步骤（在操作步骤中要写进使用仪器、试剂、操作、现象和结论）。
7．答案：将酒精灯点燃，取一张纸在点燃，用干冷烧杯罩于火焰上方，如果杯壁有水雾出现证明纸张中含有氢元素；再用滴管取少量澄清石灰水滴于烧杯中，将烧杯罩于火焰上方，若杯壁出现白色的浑浊，则证明纸张中含有碳元素。
8．化学反应的基本特征是有新物质生成，常表现为颜色改变、放出气体、生成沉淀等，这些现象常常可以帮助我们判断有没有化学反应发生，但有些反应却没有明显现象，例如二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应，如何验证二氧化碳与氢氧化钠发生了化学反应？请你完成对该问题的实验探究。
操作步骤
实验现象
结论
向NaOH溶液中通入CO2气体后，再滴加少量的
8．答案：
稀盐酸
有气泡产生
CO2与NaOH溶液发生了反应
三、综合与探究
9．据报道，苏州一女士骑自行车随助力车行走，因大雾堵车在许多助力车排放的尾气中呆久后突然晕倒，路人急将其送往医院抢救。化学兴趣小组同学看报后组织讨论以下两个问题，请你参考：
（1）该女士昏倒的原因： 。
（2）讨论中某同学为解决助力车污染空气的问题，提出以下几点建议：①用浓氢氧化钠溶液吸收尾气中有毒成分；②用灼热的氧化铜把尾气中有毒成分反应出去；③控制行驶的助力车的数量；④改进助力车发动机的结构，提高汽油燃烧效率。你认为切实可行的是 ，试分析不行的原因 。
9．研析：（1）助力车的燃料是汽油，其尾气中含有一定量的CO。堵车的路口处车多，含CO的浓度大，CO极难溶于水，在大雾中CO不易扩散，故人在此处呆久了会吸入CO中毒昏倒。
（2）①CO不与NaOH溶液反应，故此法无效；②灼热的氧化铜能处理尾气中的CO，但此装置安装车上，既复杂，又不方便；③、④两项措施在城市可行。
答案：（1）路口许多助力车排放的尾气中含有大量CO有毒气体，在大雾中难以扩散。人在其中呆久后因大量吸入CO，CO与血液中血红蛋白结合阻碍了O2的输入，使人缺氧而昏倒；
（2）③、④。①NaOH溶液与CO不反应；②能反应除去CO，但装置复杂。
10．我国大约在南北朝时就能铸造铜锌合金—黄铜。某化学兴趣小组为了测定得到的黄铜样品中铜的含量，称取20g样品研细后放置于烧杯中，加入50g稀硫酸，恰好完全反应后，冷却，称得烧杯的总质量为69.8g。请计算（计算结果精确到0.1%）：
（1）此黄铜中铜的质量分数；（2）所得溶液的溶质质量分数。
10．研析：由质量守恒定律得，反应所生成的氢气为：20g+50g -69.8g =0.2g
（1）设此黄铜中锌的质量为x，反应消耗H2SO4的质量为y，生成ZnSO4的质量为z
Zn +H2SO4=ZnSO4+H2↑
65 98 161 2
x y z 0.2g
65g/x＝2g/0.2g；98g/y＝2g/0.2g；161g/z＝2g/0.2g
解得：x＝6.5g y＝9.8g z＝16.1g
此黄铜样品中铜的质量为：20g -6.5g =13.5g
此黄铜样品中铜的质量分数为： 13.5g÷20g×100%＝67.5%
（2）反应后溶液的质量是：69.8g -13.5g ＝56.3g
所得溶液的溶质质量分数为：16.1g÷56.3g×100%＝28.6%
答案：此黄铜中铜的质量分数是67.5%，所得溶液的溶质质量分数是28.6%
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