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第1节 走进化学科学
第1章 认识化学科学
一、化学科学的形成与发展
二、化学科学的主要特征
三、化学科学的探索空间
学习目标
01
认识化学是在原子、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，其特征是认识物质和创造物质；了解化学科学的发展历程及其趋势。（宏观辨识与微观探析）
02
能列举化学科学发展的重要事件，说明其对推动社会发展的贡献，能说出其中的创新点。（科学态度与社会责任）
重点：知道化学科学形成与发展过程中的杰出成就，掌握化学科学的主要特征
难点：从宏观和微观的角度理解化学科学的主要特征
导入
2023年诺贝尔化学奖表彰在发现和合成量子点方面所作出的贡献，未来它们可以用于更薄的太阳能电池和加密量子通信等领域。
量子点的应用体现了化学科学的什么特点？
学习任务一：化学科学的形成与发展
1.古代的化学实践活动
学习任务一：化学科学的形成与发展
1.古代的化学实践活动
取火和保存火种
烧制陶瓷
造纸
火药
炼丹
酿酒、冶金
思考：取火是否有物质的转化？
学习任务一：化学科学的形成与发展
2.近代化学体系的形成
学习任务一：化学科学的形成与发展
2.近代化学体系的形成
1661年英国化学家波义耳提出化学元素的概念，标志着近代化学的诞生。
1774年法国化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说，使近代化学取得了革命性的进展。
1803年英国科学家道尔顿提出了原子学说，为近代化学的发展奠定了坚实的基础。
1811年，意大利科学家阿伏伽德罗提出分子学说，系统的解决了在物质组成和原子量测定方面存在的混乱问题。
1869年俄国化学家门捷列夫发现元素周期律，把化学元素及其化合物纳入一个统一的理论体系。
物质世界的认识：由宏观到微观、由定性到定量、由静态到动态
学习任务一：化学科学的形成与发展
3.现代化学的发展
阅读课本P3-4，回答下列问题：
现代化学发展中取得的重大成就
现代化学发展带动的相关学科的发展
我国科学家在化学研究中的重要成果
化学科学和化学工业的发展的意义
学习任务一：化学科学的形成与发展
3.现代化学的发展
（1）现代化学发展中取得的重大成就
放射性元素的发现；
现代量子化学理论的建立；
化学热力学与动力学的开创性研究；
创造新分子的合成化学的崛起；
高分子化学的创立以及化学工业的快速发展等。
学习任务一：化学科学的形成与发展
3.现代化学的发展
（2）现代化学发展带动的相关学科的发展
生命科学
1965年我国科学家成功合成结晶牛胰岛素
合成氨工业
氮肥促进粮食增产
材料科学
硅是信息技术的关键材料
医药研究
屠呦呦首先从中药青蒿中发现抗疟疾有效成分并成功提取
【思考】我国首次人工合成的蛋白质，对物质世界有了怎样的认识？
标志着人类在认识生命、探索生命的奥秘的征途上迈出了关键一步
→从宏观到微观
学习任务一：化学科学的形成与发展
3.现代化学的发展
（3）我国科学家在化学研究中的重要成果（20世纪以来）
我国首次用化学方法
合成结晶牛胰岛素
侯德榜发明“侯氏制碱法”
屠呦呦发现、提取青蒿素
资料在线阅读：研究领域与化学相关的国家最高科学技术奖获得者
学习任务一：化学科学的形成与发展
3.现代化学的发展
（4）化学科学和化学工业的发展的意义
化学科学和化工工业的发展，对于人类文明的进步发挥了巨大的推动作用。试想:
如果没有合成氨的化工技术，如何制造出能促进粮食增产的大量氮肥，使成千上万的人免除饥饿的威胁呢
如果没有新药物的成功研制，如何战胜那些危及人类生命的疾病呢
如果没有功能各异的合成高分子材料的研制和生产，没有以硅及其化合物为原料制造出的芯片和光导纤维，人们的生活怎么会像现在这样丰富多彩呢
今后，化学科学与化学工业的发展将为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
学习任务一：化学科学的形成与发展
核心要点·归纳
化学科学的发展简史
古代
取火、保存火种
烧制陶瓷、冶金、酿酒
造纸、火药、炼丹
近代
波义耳—元素概念
拉瓦锡—氧化学说
道尔顿—原子论
阿伏伽德罗—分子学说
门捷列夫—元素周期律
现代
发现放射性元素
建立现代量子化学理论
化学热力学与动力学的开创性研究
创造新分子的合成化学的崛起
创立高分子化学
化学工业的快速发展
学习任务一：化学科学的形成与发展
学习诊断
判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)远古人类的取火和保存火种，是“化学活动”。 ( )
(2)道尔顿的分子学说，为近代化学的发展奠定了坚实的基础。 ( )
(3)拉瓦锡提出的氧化学说，标志着近代化学的诞生。 ( )
(4)屠呦呦是首先从中药青蒿中发现抗疟有效成分并成功提取的药学家。( )
√
×
√
×
原子论
波义耳提出化学元素的概念
学习任务一：化学科学的形成与发展
学习诊断
1.下列关于著名科学家的国籍、名字与主要贡献对应关系正确的是(　　)
①英国——道尔顿——提出氧化学说
②英国——波义耳——提出化学元素的概念
③英国——拉瓦锡——提出原子论
④俄国——门捷列夫——发现元素周期律
⑤意大利——阿伏加德罗——提出分子学说
A.①②④　 B.②③⑤　 C.②④⑤　 D.②③④
C
原子论
氧化学说
学习任务一：化学科学的形成与发展
学习诊断
2.(2024·清华附中高一检测)我国科学家的科技创新成果斐然，下列成果中获得诺贝尔奖的是(　　)
A.侯德榜联合制碱法
B.钮经义等在1965年合成结晶牛胰岛素
C.屠呦呦发现抗疟新药青蒿素
D.徐光宪建立稀土串级萃取理论
C
【补偿训练】(2023·南宁高一检测)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
学习任务一：化学科学的形成与发展
学习诊断
C
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。
学习任务二：化学科学的主要特征
1969年，屠呦呦研究小组发现中药青蒿具有抗疟效果，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，经过努力最终获得抗疟新药“青蒿素”。1973年，青蒿素分子结构的测定工作启动，化学工作者利用高分辨率质谱仪测得了青蒿素的相对分子质量，再结合碳氢分析数据确定了青蒿素的分子式为C15H22O5。但是，进一步确定青蒿素分子中42个原子的空间排布成为一个难题。
学习任务二：化学科学的主要特征
思考讨论
(1)有同学认为化学工作者从宏观和微观两个角度研究了“青蒿素”。你是否同意该同学的观点
(2)屠呦呦提取“青蒿素”利用了“青蒿素”的什么性质 此过程是物理变化还是化学变化
(3)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
学习任务二：化学科学的主要特征
1969年，屠呦呦研究小组发现中药青蒿具有抗疟效果，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，经过努力最终获得抗疟新药“青蒿素”。1973年，青蒿素分子结构的测定工作启动，化学工作者利用高分辨率质谱仪测得了青蒿素的相对分子质量，再结合碳氢分析数据确定了青蒿素的分子式为C15H22O5。但是，进一步确定青蒿素分子中42个原子的空间排布成为一个难题。
(1)有同学认为化学工作者从宏观和微观两个角度研究了“青蒿素”。你是否同意该同学的观点
宏观：提取青蒿素
微观：确定分子质量、分子式及原子的空间排布
学习任务二：化学科学的主要特征
1969年，屠呦呦研究小组发现中药青蒿具有抗疟效果，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，经过努力最终获得抗疟新药“青蒿素”。1973年，青蒿素分子结构的测定工作启动，化学工作者利用高分辨率质谱仪测得了青蒿素的相对分子质量，再结合碳氢分析数据确定了青蒿素的分子式为C15H22O5。但是，进一步确定青蒿素分子中42个原子的空间排布成为一个难题。
(2)屠呦呦提取“青蒿素”利用了“青蒿素”的什么性质 此过程是物理变化还是化学变化 （课本P7)
利用了“青蒿素”在低温下易溶于有机溶剂的性质。
此过程属于物理变化。
学习任务二：化学科学的主要特征
1969年，屠呦呦研究小组发现中药青蒿具有抗疟效果，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，经过努力最终获得抗疟新药“青蒿素”。1973年，青蒿素分子结构的测定工作启动，化学工作者利用高分辨率质谱仪测得了青蒿素的相对分子质量，再结合碳氢分析数据确定了青蒿素的分子式为C15H22O5。但是，进一步确定青蒿素分子中42个原子的空间排布成为一个难题。
(3)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
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。
学习任务二：化学科学的主要特征
阅读课本P5-6，回答下列问题：
化学科学的主要特征
化学科学的创造性
现代化学科学的研究方法
学习任务二：化学科学的主要特征
1.化学科学的主要特征
研究层次：原子和分子
研究对象：物质的组成、结构、性质、转化及其应用
化学的特征：
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。
概念：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。
学习任务二：化学科学的主要特征
2.化学科学的创造性
发现并提取自然界中已经存在的物质
制造自然界中已经存在的物质
根据需要创造出自然界中原本不存在的、具有特殊性质或功能的新物质
学习任务二：化学科学的主要特征
3.现代化学科学的研究方法
实验与理论并重
实验仪器、手段的不断升级优化
各种分析和测试物质结构、跟踪化学反应过程的技术如波谱、色谱、X射线衍射、飞秒化学、原子示踪等
理论计算辅以计算机模拟
理论计算辅以计算机模拟来研究物质的结构、预测物质的反应活性、研究反应的微观过程等，成为现代化学研究的热点。
学习任务二：化学科学的主要特征
学习诊断
1.(2024·三明高一检测)下列事实中，不能说明化学是具有实用性的科学的是(　　)
A.制造化学肥料，提高粮食产量
B.研制药物，治疗疾病
C.合成食品添加剂
D.提出更完善的化学理论
D
学习任务二：化学科学的主要特征
学习诊断
2.(2024·重庆高一检测)我国科学家在国际上首次以CO2和H2为原料，在构筑的纳米“蓄水”膜反应器中实现了二氧化碳在温和条件下一步转化为乙醇的反应，该反应微观示意图如下。有关说法错误的是(　　)
A.反应前后分子种类改变，原子种类不变
B.纳米“蓄水”膜反应器中发生化学变化
C.示意图中从宏观的角度展示了化学变化中物质的变化
D.该反应能吸收CO2，缓解温室效应，还能将其转化成燃料
C
学习任务三：化学科学的探索空间
现代化学具有庞大的学科体系，在原有的有机化学、无机化学、物理化学、分析化学和高分子化学等学科的基础上，又发展出许多不同层次的新兴分支学科，并与材料、能源、生态、环境、医药、生命、国防、信息技术等领域形成很强的交叉融合，在促进人类社会发展和文明进步的过程中作出了巨大贡献。
学习任务三：化学科学的探索空间
1.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）解决环境问题方面：为解决环境问题提供有力保障，减少人类活动对环境的影响
（5）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
（6）信息科学方面
【思考】废水处理与化学没有关系，你同意这种观点吗？
不同意。废水中有毒物质需要用化学方法除去。
学习任务三：化学科学的探索空间
2.现代化学作为一门“中心科学”
现代化学作为一门“中心科学”，正在以崭新的姿态与人类经济社会的各个领域保持着密切的联系，在促进人类文明可持续发展的过程中发挥着重要的作用。
【思考】有人认为学习化学没有前途，这种观点你怎么看
这种观点是错误的。
化学在升学深造、职业发展、社会生活等方面有着广泛的前景。
学习任务三：化学科学的探索空间
学习诊断
判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)化学科学只在微观领域探索。 ( )
(2)化学家已能在微观层面上操纵分子和原子，组装分子材料、分子机器等。( )
(3)化学科学有助于解决环境污染问题。 ( )
(4)现代化学是一门“中心科学”。 ( )
×
√
√
×
学习任务三：化学科学的探索空间
学习诊断
1.下列与化学关联不大的职业是(　　)
A.机械工程师
B.水质检验员
C.营养师
D.环境保护工程师
A
学习任务三：化学科学的探索空间
学习诊断
2.为改善人类的生存环境，促进社会可持续发展，节能和寻找清洁的新能源成为人类的必然选择。下列有关能源开发、环境保护、资源利用、新能源等说法错误的是(　　)
A.燃料燃烧阶段，可通过改进锅炉的炉型、燃料空气比等提高燃料的燃烧效率
B.风力发电、火力发电、太阳能发电，都是将化学能转化为电能
C.发展低碳经济、循环经济，可开发利用太阳能、风能、地热能、海洋能等新能源
D.在能量利用阶段，可将发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产，有效提高能源利用率
B
不涉及化学能
课堂总结
1.古代化学
陶瓷、冶炼金属、酿酒、火药、炼丹
2.近代化学
波义耳——元素概念
拉瓦锡——氧化学说
道尔顿——原子论
阿伏伽德罗——分子学说
门捷列夫——元素周期律
3.现代化学
侯德榜发明侯氏制碱法
我国科学家成功合成结晶牛胰岛素
屠呦呦发现提取青蒿素，获得诺贝尔奖
4.化学的发展：
由宏观到微观、由定性到定量、由静态到动态
5.化学科学的主要特征：
从宏观和微观两个角度认识物质、以符号表征物质、在不同层面上创造物质
课堂总结
易错分析
化学变化有新物质生成
人造新元素、新原子的过程不是化学变化
原子是化学变化中的最小微粒，一旦原子发生变化就不属于化学变化
青蒿素的提取利用了青蒿素的溶解性和沸点在低温下易溶于有机溶剂
利用X射线衍射技术确定分子中各原子的空间位置
学情检测
1.(2024·日照高一检测)晋朝葛洪的《肘后备急方》中记载:“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之……”受此启发为人类做出巨大贡献的科学家是(　　)
A.屠呦呦　 B.钟南山　
C.侯德榜　 D.张青莲
A
学情检测
2.(2023·泰安高一检测)下列有关化学科学的成果，描述正确的是(　　)
A.阿伏加德罗提出分子学说，为近代化学发展奠定了基础
B.波义耳提出了氧化学说，使近代化学取得了革命性的进展
C.拉瓦锡最早发现了元素周期律
D.中国首次实现人工合成蛋白质——结晶牛胰岛素
D
道尔顿提出原子论
拉瓦锡
门捷列夫
学情检测
3.化学作为一门“中心科学”，在促进人类文明可持续发展的过程中发挥着重要作用。下列有关说法错误的是(　　)
A.人们可以利用先进的技术和设备通过化学变化制造出新的原子和新的分子
B.人们利用制造出的84消毒液杀菌消毒，说明化学具有创造性和实用性
C.制造航天服的材料强度大、质软、耐高温等，说明化学科学与材料科学紧密相连
D.北斗三号卫星搭载了精密计时的铷原子钟，说明化学工作者能从微观层面探究物质的结构与性质
A
人造新元素、新原子的过程不是化学变化
本课结束

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