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第1節 走進化學科學
第1章 認識化學科學
一、化學科學的形成與發展
二、化學科學的主要特征
三、化學科學的探索空間
學習目標
01
認識化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質、轉化及其應用的一門基礎學科，其特征是認識物質和創造物質；了解化學科學的發展歷程及其趨勢。（宏觀辨識與微觀探析）
02
能列舉化學科學發展的重要事件，說明其對推動社會發展的貢獻，能說出其中的創新點。（科學態度與社會責任）
重點：知道化學科學形成與發展過程中的杰出成就，掌握化學科學的主要特征
難點：從宏觀和微觀的角度理解化學科學的主要特征
導入
2023年諾貝爾化學獎表彰在發現和合成量子點方面所作出的貢獻，未來它們可以用于更薄的太陽能電池和加密量子通信等領域。
量子點的應用體現了化學科學的什么特點？
學習任務一：化學科學的形成與發展
1.古代的化學實踐活動
學習任務一：化學科學的形成與發展
1.古代的化學實踐活動
取火和保存火種
燒制陶瓷
造紙
火藥
煉丹
釀酒、冶金
思考：取火是否有物質的轉化？
學習任務一：化學科學的形成與發展
2.近代化學體系的形成
學習任務一：化學科學的形成與發展
2.近代化學體系的形成
1661年英國化學家波義耳提出化學元素的概念，標志著近代化學的誕生。
1774年法國化學家拉瓦錫提出燃燒的氧化學說，使近代化學取得了革命性的進展。
1803年英國科學家道爾頓提出了原子學說，為近代化學的發展奠定了堅實的基礎。
1811年，意大利科學家阿伏伽德羅提出分子學說，系統的解決了在物質組成和原子量測定方面存在的混亂問題。
1869年俄國化學家門捷列夫發現元素周期律，把化學元素及其化合物納入一個統一的理論體系。
物質世界的認識：由宏觀到微觀、由定性到定量、由靜態到動態
學習任務一：化學科學的形成與發展
3.現代化學的發展
閱讀課本P3-4，回答下列問題：
現代化學發展中取得的重大成就
現代化學發展帶動的相關學科的發展
我國科學家在化學研究中的重要成果
化學科學和化學工業的發展的意義
學習任務一：化學科學的形成與發展
3.現代化學的發展
（1）現代化學發展中取得的重大成就
放射性元素的發現；
現代量子化學理論的建立；
化學熱力學與動力學的開創性研究；
創造新分子的合成化學的崛起；
高分子化學的創立以及化學工業的快速發展等。
學習任務一：化學科學的形成與發展
3.現代化學的發展
（2）現代化學發展帶動的相關學科的發展
生命科學
1965年我國科學家成功合成結晶牛胰島素
合成氨工業
氮肥促進糧食增產
材料科學
硅是信息技術的關鍵材料
醫藥研究
屠呦呦首先從中藥青蒿中發現抗瘧疾有效成分并成功提取
【思考】我國首次人工合成的蛋白質，對物質世界有了怎樣的認識？
標志著人類在認識生命、探索生命的奧秘的征途上邁出了關鍵一步
→從宏觀到微觀
學習任務一：化學科學的形成與發展
3.現代化學的發展
（3）我國科學家在化學研究中的重要成果（20世紀以來）
我國首次用化學方法
合成結晶牛胰島素
侯德榜發明“侯氏制堿法”
屠呦呦發現、提取青蒿素
資料在線閱讀：研究領域與化學相關的國家最高科學技術獎獲得者
學習任務一：化學科學的形成與發展
3.現代化學的發展
（4）化學科學和化學工業的發展的意義
化學科學和化工工業的發展，對于人類文明的進步發揮了巨大的推動作用。試想:
如果沒有合成氨的化工技術，如何制造出能促進糧食增產的大量氮肥，使成千上萬的人免除饑餓的威脅呢
如果沒有新藥物的成功研制，如何戰勝那些危及人類生命的疾病呢
如果沒有功能各異的合成高分子材料的研制和生產，沒有以硅及其化合物為原料制造出的芯片和光導纖維，人們的生活怎么會像現在這樣豐富多彩呢
今后，化學科學與化學工業的發展將為人類社會的可持續發展做出更大的貢獻。
學習任務一：化學科學的形成與發展
核心要點·歸納
化學科學的發展簡史
古代
取火、保存火種
燒制陶瓷、冶金、釀酒
造紙、火藥、煉丹
近代
波義耳—元素概念
拉瓦錫—氧化學說
道爾頓—原子論
阿伏伽德羅—分子學說
門捷列夫—元素周期律
現代
發現放射性元素
建立現代量子化學理論
化學熱力學與動力學的開創性研究
創造新分子的合成化學的崛起
創立高分子化學
化學工業的快速發展
學習任務一：化學科學的形成與發展
學習診斷
判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)遠古人類的取火和保存火種，是“化學活動”。 ( )
(2)道爾頓的分子學說，為近代化學的發展奠定了堅實的基礎。 ( )
(3)拉瓦錫提出的氧化學說，標志著近代化學的誕生。 ( )
(4)屠呦呦是首先從中藥青蒿中發現抗瘧有效成分并成功提取的藥學家。( )
√
×
√
×
原子論
波義耳提出化學元素的概念
學習任務一：化學科學的形成與發展
學習診斷
1.下列關于著名科學家的國籍、名字與主要貢獻對應關系正確的是(　　)
①英國——道爾頓——提出氧化學說
②英國——波義耳——提出化學元素的概念
③英國——拉瓦錫——提出原子論
④俄國——門捷列夫——發現元素周期律
⑤意大利——阿伏加德羅——提出分子學說
A.①②④　 B.②③⑤　 C.②④⑤　 D.②③④
C
原子論
氧化學說
學習任務一：化學科學的形成與發展
學習診斷
2.(2024·清華附中高一檢測)我國科學家的科技創新成果斐然，下列成果中獲得諾貝爾獎的是(　　)
A.侯德榜聯合制堿法
B.鈕經義等在1965年合成結晶牛胰島素
C.屠呦呦發現抗瘧新藥青蒿素
D.徐光憲建立稀土串級萃取理論
C
【補償訓練】(2023·南寧高一檢測)化學真正成為一門科學并較快發展，始于(　　)
A.質量守恒定律的發現
B.中國濕法冶金技術的應用
C.原子-分子論的問世
D.計算機、X光機、紫外可見分光光度計等設備在化學研究中的應用
學習任務一：化學科學的形成與發展
學習診斷
C
自從用原子-分子論來研究物質的性質和變化后，化學才有了較快的發展，成為了一門科學。
學習任務二：化學科學的主要特征
1969年，屠呦呦研究小組發現中藥青蒿具有抗瘧效果，受到古代文獻《肘后備急方·治寒熱諸瘧方》中“青蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之”絞取方法的啟發，經過努力最終獲得抗瘧新藥“青蒿素”。1973年，青蒿素分子結構的測定工作啟動，化學工作者利用高分辨率質譜儀測得了青蒿素的相對分子質量，再結合碳氫分析數據確定了青蒿素的分子式為C15H22O5。但是，進一步確定青蒿素分子中42個原子的空間排布成為一個難題。
學習任務二：化學科學的主要特征
思考討論
(1)有同學認為化學工作者從宏觀和微觀兩個角度研究了“青蒿素”。你是否同意該同學的觀點
(2)屠呦呦提取“青蒿素”利用了“青蒿素”的什么性質 此過程是物理變化還是化學變化
(3)通過對青蒿素的發現、研究與應用過程的了解，你對科學家的科學態度和社會責任產生了哪些新的認識
學習任務二：化學科學的主要特征
1969年，屠呦呦研究小組發現中藥青蒿具有抗瘧效果，受到古代文獻《肘后備急方·治寒熱諸瘧方》中“青蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之”絞取方法的啟發，經過努力最終獲得抗瘧新藥“青蒿素”。1973年，青蒿素分子結構的測定工作啟動，化學工作者利用高分辨率質譜儀測得了青蒿素的相對分子質量，再結合碳氫分析數據確定了青蒿素的分子式為C15H22O5。但是，進一步確定青蒿素分子中42個原子的空間排布成為一個難題。
(1)有同學認為化學工作者從宏觀和微觀兩個角度研究了“青蒿素”。你是否同意該同學的觀點
宏觀：提取青蒿素
微觀：確定分子質量、分子式及原子的空間排布
學習任務二：化學科學的主要特征
1969年，屠呦呦研究小組發現中藥青蒿具有抗瘧效果，受到古代文獻《肘后備急方·治寒熱諸瘧方》中“青蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之”絞取方法的啟發，經過努力最終獲得抗瘧新藥“青蒿素”。1973年，青蒿素分子結構的測定工作啟動，化學工作者利用高分辨率質譜儀測得了青蒿素的相對分子質量，再結合碳氫分析數據確定了青蒿素的分子式為C15H22O5。但是，進一步確定青蒿素分子中42個原子的空間排布成為一個難題。
(2)屠呦呦提取“青蒿素”利用了“青蒿素”的什么性質 此過程是物理變化還是化學變化 （課本P7)
利用了“青蒿素”在低溫下易溶于有機溶劑的性質。
此過程屬于物理變化。
學習任務二：化學科學的主要特征
1969年，屠呦呦研究小組發現中藥青蒿具有抗瘧效果，受到古代文獻《肘后備急方·治寒熱諸瘧方》中“青蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之”絞取方法的啟發，經過努力最終獲得抗瘧新藥“青蒿素”。1973年，青蒿素分子結構的測定工作啟動，化學工作者利用高分辨率質譜儀測得了青蒿素的相對分子質量，再結合碳氫分析數據確定了青蒿素的分子式為C15H22O5。但是，進一步確定青蒿素分子中42個原子的空間排布成為一個難題。
(3)通過對青蒿素的發現、研究與應用過程的了解，你對科學家的科學態度和社會責任產生了哪些新的認識
認識到科學家不怕挫折、敬業奉獻的精神和優良品質;
樹立從小事做起、持之以恒、主動迎接挑戰的意志品質。
學習任務二：化學科學的主要特征
閱讀課本P5-6，回答下列問題：
化學科學的主要特征
化學科學的創造性
現代化學科學的研究方法
學習任務二：化學科學的主要特征
1.化學科學的主要特征
研究層次：原子和分子
研究對象：物質的組成、結構、性質、轉化及其應用
化學的特征：
①從宏觀和微觀兩個角度認識物質；
②以符號形式表征物質；
③在不同層面上創造物質。
概念：化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質、轉化及其應用的一門基礎學科。
學習任務二：化學科學的主要特征
2.化學科學的創造性
發現并提取自然界中已經存在的物質
制造自然界中已經存在的物質
根據需要創造出自然界中原本不存在的、具有特殊性質或功能的新物質
學習任務二：化學科學的主要特征
3.現代化學科學的研究方法
實驗與理論并重
實驗儀器、手段的不斷升級優化
各種分析和測試物質結構、跟蹤化學反應過程的技術如波譜、色譜、X射線衍射、飛秒化學、原子示蹤等
理論計算輔以計算機模擬
理論計算輔以計算機模擬來研究物質的結構、預測物質的反應活性、研究反應的微觀過程等，成為現代化學研究的熱點。
學習任務二：化學科學的主要特征
學習診斷
1.(2024·三明高一檢測)下列事實中，不能說明化學是具有實用性的科學的是(　　)
A.制造化學肥料，提高糧食產量
B.研制藥物，治療疾病
C.合成食品添加劑
D.提出更完善的化學理論
D
學習任務二：化學科學的主要特征
學習診斷
2.(2024·重慶高一檢測)我國科學家在國際上首次以CO2和H2為原料，在構筑的納米“蓄水”膜反應器中實現了二氧化碳在溫和條件下一步轉化為乙醇的反應，該反應微觀示意圖如下。有關說法錯誤的是(　　)
A.反應前后分子種類改變，原子種類不變
B.納米“蓄水”膜反應器中發生化學變化
C.示意圖中從宏觀的角度展示了化學變化中物質的變化
D.該反應能吸收CO2，緩解溫室效應，還能將其轉化成燃料
C
學習任務三：化學科學的探索空間
現代化學具有龐大的學科體系，在原有的有機化學、無機化學、物理化學、分析化學和高分子化學等學科的基礎上，又發展出許多不同層次的新興分支學科，并與材料、能源、生態、環境、醫藥、生命、國防、信息技術等領域形成很強的交叉融合，在促進人類社會發展和文明進步的過程中作出了巨大貢獻。
學習任務三：化學科學的探索空間
1.化學科學的探索空間
（1）微觀層面上：操縱分子和原子組裝分子材料、分子器件和分子機器等
（2）能源和資源方面：人類能更好地處理能源和資源以及生態環境保護之間的關系
（3）材料科學方面：使各種新型材料的制造成為可能，進一步豐富人類的物質世界
（4）解決環境問題方面：為解決環境問題提供有力保障，減少人類活動對環境的影響
（5）生命科學方面：使研究人員在分子水平上了解疾病的病理，尋求有效防治措施
（6）信息科學方面
【思考】廢水處理與化學沒有關系，你同意這種觀點嗎？
不同意。廢水中有毒物質需要用化學方法除去。
學習任務三：化學科學的探索空間
2.現代化學作為一門“中心科學”
現代化學作為一門“中心科學”，正在以嶄新的姿態與人類經濟社會的各個領域保持著密切的聯系，在促進人類文明可持續發展的過程中發揮著重要的作用。
【思考】有人認為學習化學沒有前途，這種觀點你怎么看
這種觀點是錯誤的。
化學在升學深造、職業發展、社會生活等方面有著廣泛的前景。
學習任務三：化學科學的探索空間
學習診斷
判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)化學科學只在微觀領域探索。 ( )
(2)化學家已能在微觀層面上操縱分子和原子，組裝分子材料、分子機器等。( )
(3)化學科學有助于解決環境污染問題。 ( )
(4)現代化學是一門“中心科學”。 ( )
×
√
√
×
學習任務三：化學科學的探索空間
學習診斷
1.下列與化學關聯不大的職業是(　　)
A.機械工程師
B.水質檢驗員
C.營養師
D.環境保護工程師
A
學習任務三：化學科學的探索空間
學習診斷
2.為改善人類的生存環境，促進社會可持續發展，節能和尋找清潔的新能源成為人類的必然選擇。下列有關能源開發、環境保護、資源利用、新能源等說法錯誤的是(　　)
A.燃料燃燒階段，可通過改進鍋爐的爐型、燃料空氣比等提高燃料的燃燒效率
B.風力發電、火力發電、太陽能發電，都是將化學能轉化為電能
C.發展低碳經濟、循環經濟，可開發利用太陽能、風能、地熱能、海洋能等新能源
D.在能量利用階段，可將發電廠、鋼鐵廠余熱與城市供熱聯產，有效提高能源利用率
B
不涉及化學能
課堂總結
1.古代化學
陶瓷、冶煉金屬、釀酒、火藥、煉丹
2.近代化學
波義耳——元素概念
拉瓦錫——氧化學說
道爾頓——原子論
阿伏伽德羅——分子學說
門捷列夫——元素周期律
3.現代化學
侯德榜發明侯氏制堿法
我國科學家成功合成結晶牛胰島素
屠呦呦發現提取青蒿素，獲得諾貝爾獎
4.化學的發展：
由宏觀到微觀、由定性到定量、由靜態到動態
5.化學科學的主要特征：
從宏觀和微觀兩個角度認識物質、以符號表征物質、在不同層面上創造物質
課堂總結
易錯分析
化學變化有新物質生成
人造新元素、新原子的過程不是化學變化
原子是化學變化中的最小微粒，一旦原子發生變化就不屬于化學變化
青蒿素的提取利用了青蒿素的溶解性和沸點在低溫下易溶于有機溶劑
利用X射線衍射技術確定分子中各原子的空間位置
學情檢測
1.(2024·日照高一檢測)晉朝葛洪的《肘后備急方》中記載:“青蒿一握,以水二升漬,絞取汁,盡服之……”受此啟發為人類做出巨大貢獻的科學家是(　　)
A.屠呦呦　 B.鐘南山　
C.侯德榜　 D.張青蓮
A
學情檢測
2.(2023·泰安高一檢測)下列有關化學科學的成果，描述正確的是(　　)
A.阿伏加德羅提出分子學說，為近代化學發展奠定了基礎
B.波義耳提出了氧化學說，使近代化學取得了革命性的進展
C.拉瓦錫最早發現了元素周期律
D.中國首次實現人工合成蛋白質——結晶牛胰島素
D
道爾頓提出原子論
拉瓦錫
門捷列夫
學情檢測
3.化學作為一門“中心科學”，在促進人類文明可持續發展的過程中發揮著重要作用。下列有關說法錯誤的是(　　)
A.人們可以利用先進的技術和設備通過化學變化制造出新的原子和新的分子
B.人們利用制造出的84消毒液殺菌消毒，說明化學具有創造性和實用性
C.制造航天服的材料強度大、質軟、耐高溫等，說明化學科學與材料科學緊密相連
D.北斗三號衛星搭載了精密計時的銣原子鐘，說明化學工作者能從微觀層面探究物質的結構與性質
A
人造新元素、新原子的過程不是化學變化
本課結束

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