第一单元　化学是认识和创造物质的科学ppt配套的教案及板书设计

专题4 化学科学与人类文明

第一单元

化学是认识和创造物质的科学

新知导学

一、化学是打开物质世界的钥匙

1．人类开发、利用金属的历程

(1)人类开发、利用金属的特点

金属越活泼，人类开发、利用的越晚。

(2)金属冶炼原理与实质

①原理：将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。

②实质：用还原剂使化合态的金属得到电子变成金属单质。

(3)金属冶炼方法

①常用方法

②其他方法

(4)金属的活泼性与冶炼方法的关系

金属单质还原性、失电子能力依次减弱

金属阳离子氧化性、得电子能力依次增强

2．化学科学理论建立与发展

(1)19世纪：

①化学科学建立了以道尔顿原子论、分子结构和原子价键理论为中心内容的经典原子分子论。

②1869年门捷列夫发现了元素周期律。

③质量作用定律的提出，奠定了化学反应的动力学基础。④尿素的人工合成，彻底动摇了“生命力论”，使有机化学得到迅猛发展。

(2)20世纪：

①化学家鲍林提出了氢键理论和蛋白质分子的螺旋结构模型，为DNA分子双螺旋结构模型的提出奠定了基础。

②人们借助扫描隧道显微镜，实现了对原子或分子的操纵。

3．人类对酸碱认识的发展

(1)认识发展过程

无定义阶段―→波义耳酸碱理论―→拉瓦锡酸碱理论―→酸碱电离理论―→

酸碱质子理论

(2)阿伦尼乌斯酸碱理论：

①电解质电离时产生的阳离子全是氢离子的化合物是酸。

②电解质电离时产生的阴离子全是氢氧根离子的化合物是碱。

(3)酸碱质子理论：

①凡能给出质子(H)的物质都是酸。

②凡能接受质子的物质都是碱。

③若某物质既能给出质子又能接受质子，可称为酸碱两性物质。

(4)NaHCO3===Na＋HCO3，HCO3＋H===H2O＋CO2↑，HCO3＋OH===H2O＋CO3，故根据酸碱质子理论可知HCO3可以被称为酸碱两性物质。

例1

下列说法不正确的是(

) A．有些活泼金属如铝可作热还原法的还原剂

B．用电解熔融NaCl的方法来冶炼金属钠

C．可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝

D．回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物

答案

C －＋－－＋－－2－＋

高温解析

铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如2Al＋Fe2O3=====2Fe＋Al2O3；金属钠是用电解熔融的NaCl的方法制取；铝是活泼金属，很难用还原剂把它还原出来；回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物。

例2

根据酸碱质子理论，下列说法不正确的是(

) A．所有的弱酸根都是碱

B．弱酸酸式酸根既是酸又是碱

C．一种物质不可能既是酸又是碱

D．氢氧根是碱

答案

C 解析

弱酸的电离是可逆的，其逆反应就是弱酸根或酸式酸根与H结合生成弱酸的反应，所以它们都是碱，A正确；弱酸酸式酸根能进一步电离出H，所以又是酸，B正确；既能电离出质子又能接受质子的物质既是酸又是碱，C错误；OH＋H===H2O，D正确。

二、化学是人类创造新物质的工具

1．电解熔融的氯化钠与电解饱和食盐水

存在离子

电极反应式

电解产物

电解方程式

2.合成氨

(1)反应原理：N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3。

电解熔融的氯化钠

Na、Cl

阳极：2Cl－2e=== Cl2↑

阴极：2Na＋2e===2Na Na、Cl2

通电2NaCl=====2Na＋Cl2↑

＋－－－＋－－＋＋＋电解饱和食盐水

Na、Cl、OH、H

阳极：2Cl－2e===Cl2↑

阴极：2H＋2e=== H2↑

H2、Cl2、NaOH 通电2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

＋－－－＋－－＋(2)合成氨技术对人类的贡献：哈伯等人于20世纪初发明的合成氨技术，使世界粮食产量增长近一倍。

3．合成农药

(1)DDT：残留毒性较强，对环境危害大。

(2)发展方向：研制高效、低残毒、能够被生物降解的农药。

4．合成药物

合成医药：抗生素和新药物的合成，提高了人类控制和治疗疾病的能力。

归纳总结

化学对人类的重要性

(1)人类不仅要不断开发利用自然资源，还要制造、合成有特定性能的新物质，而化学则是人类创造新物质的工具。

(2)化学科学发展在化学合成技术上所取得的巨大成就，使化学科研工作人工合成或从自然界分离出了更多的物质，以满足人类的需要，这是化学对人类文明的重大贡献之一。

例3

(2017·梅州高一检测)早在1807年化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔通电融)=====4Na＋O2↑＋2H2O↑；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠，反应原高温理为3Fe＋4NaOH(熔融)=====Fe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是(

) A．电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生的电极反应为2OH－2e===H2↑＋O2↑

B．戴维用电解熔融氢氧化钠法制钠(如图)，电解槽中可以用石墨为阳极，铁为阴极

－－

C．盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强

D．若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数也相同

答案

B 解析

电解熔融氢氧化钠的阳极反应为4OH－4e===2H2O↑＋O2↑，A错误；活泼金属铁作电解池阳极，易被氧化，故选用石墨作阳极，B正确；铁的还原性比钠弱是事实，而盖·吕萨克法制钠原理是一个可逆反应，产物钠、氢气作为气体脱离反应体系，使反应得以向生成钠的方向移动，C错误；电解熔融NaOH法制得4 mol Na，则转移4 mol电子，盖·吕萨克法制得4 mol Na，则转移8 mol电子，D错误。

例4 下列化工生产原理错误的是(

) ①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠

②可以将钠加入到氯化镁饱和溶液中制取镁

③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝

④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热 A．②③ B．①③ C．①②③ D．②③④

答案

D 解析

钠可以和氯化镁饱和溶液中的水反应，故不能将镁置换出来；电解法冶炼铝所用的高温原料为氧化铝；炼铁高炉中所发生的反应CO2＋C=====2CO属于吸热反应。

知识拓展

△高温高温高炉炼铁所涉及的主要反应为C＋O2=====CO2，CO2＋C=====2CO,3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2，反应过程中真正还原Fe2O3的是CO而不是C，反应过程中既被氧化又被还原的元素是碳。

－－

学习小结

达标测试

1．(2017·金华十校期末调研)如图为原子结构模型的演变图，其中①为道尔顿原子模型，④为近代量子力学原子模型。下列排列符合历史演变顺序的一组是(

)

A．①③②⑤④

C．①⑤③②④

答案

A 解析

①表示实心球模型，为道尔顿原子模型，于1803年提出；③为葡萄干面包式结构，于1904年由汤姆生提出；②为卢瑟福原子模型，卢瑟福于1911年提出；⑤为玻尔的轨道模型，于1913年提出；④为近代量子力学原子模型，也即电子云模型，因此按照时间的先后顺序排列的一组是①③②⑤④，答案选A。

2．(2018·台州中学高一期末)美国科学家用某有机分子和球形笼状分子C60制成了“纳米车”(如图所示)，每辆“纳米车”是由一个有机分子和4个C60分子构成。“纳米车”可以用来运输单个的有机分子。下列说法正确的是(

) B．①②③④⑤

D．①③⑤④②

A．人们用肉眼可以清晰看到“纳米车”的运动

B．“纳米车”诞生说明人类操纵分子的技术进入了一个新阶段

C．C60是一种新型的化合物

D．C60与C是同位素

答案

B 解析

因纳米车很小，我们不能直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动，A错误；“纳米车”的诞生，说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段，B正确；由不同种元素形

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成的纯净物是化合物，C60是一种单质，C错误；质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同核素互称为同位素，C60是单质，不是核素，D错误。

3．氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼，下列说法不正确的是(

) A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化

B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应

C．用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol e

D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化

答案

C 解析

C项，应转移8 mol e。

4．根据酸碱电离理论，判断下列化合物属于酸的是(

) ①HCl

②NaHSO4

③CH3COOH ④Na2CO3 ⑤Al(OH)3

⑥NaOH

A．①②③ B．④⑤⑥ C．①③ D．②③

答案

C 解析

酸碱电离理论认为电解质电离时产生的阳离子全部是H的化合物是酸。

5．(1)下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是________。

△A．2HgO=====2Hg＋O2↑

高温B．Fe3O4＋4CO=====3Fe＋4CO2

通电C．2MgO=====2Mg＋O2↑

△D．2Ag2O=====4Ag＋O2↑

(2)简要说明不符合工业实际的原因：_____________________________________。

答案

(1)C

＋－－