第一节 化学让世界更美好公开课教案

第一节

化学让世界更美好（共2课时）

教学目标

1．了解化学研究的对象，知道化学对社会生活的帮助。

2．理解物理性质和化学性质的概念，理解物理变化和化学变化的概念及它们的本质区别

3．能运用概念判断一些易分辨的典型的物理变化和化学变化

4．能运用概念判断一些物理性质和易分辨的典型的化学性质

第一课时

教学过程

教学内容

教师活动

学生活动

学习教师介

绍的材料，如

果学生能补

充一些就更

设计意图

一、化学式大洋深处的“可燃冰”

怎样一门金刚石内部结构

科学

用空气中的氮气生产氮肥

开发石油、煤为原料制造合成纤维

［讲解］化学研究物质有些什么性好。

质，能发生哪些变化，有些什么用途。还要探究物质性质和发生变化的原因，也就需要探究物质组成和结构的奥秘。

［讲解］化学研究物质的组成、结构、性质、变化及应用的科学。化学是研制新物质的科学，是信息科学、材料科学、能源科学、环境科学、海洋科学、生命科学和空间技术等研究的重要基础。

二、化学的［设问］我们的祖先创造了古代杰出学生和教师了解我国古起源和发的化学工艺，同学们是否有所耳闻？

一同讨论回代的早期化展

［介绍］酿酒；制陶瓷；烧石灰；早答：

学成就，让学在商代就会制精美的青铜器，是早期四大发明中生感悟祖先

炼铜；春秋晚期炼铁，铁制工具大大的制火药、造的聪明才智。

提高了农业、手工业生产的效率。造纸、烧瓷器。

纸发明之后，纸的广泛使用促进了文化的传播和发展。

三、化学是［设问］化学化工在人们生活的衣食学生讨论回让学生先说创造美好住行各方面作出了哪些重要的贡答：

生活的帮献？

手

［介绍］19世纪，低成本的钢铁冶炼方法的发明，使钢铁产量猛增，钢铁成为当今的主要结构材料；铝轻盈美观，不易生锈，铝合金有可与钢铁媲美的强度和硬度，使金属铝成为生活中金属制品的主角；化工合成的塑料可以制造各种日用品，还可以建造管道、房屋，有的塑料可以制成人工骨骼、人造关节为病人带来福音，塑料的用途越来越广；新型材料的开发和利用更离不开化学，电脑的产生得益于化学半导体材料和硅芯片技术的突破，化学提供的以玻璃、石英、塑料等为材质的光导纤维大大提高了信息传送容量；化学合成的各种药物为治疗疾病作出贡献。所以说，化学是创造美好生活的帮手

四、趋利避［讲解］化学学科的发展和现代的生学生回答：气环境问题学害，用好化活方式给了我们更多的使用各种各候变暖，酸生是感兴趣学

样物质的机会，但随着工业的发展全雨、臭氧层空的，也是知晓球性的环境问题伴随而来。

洞等等。

一点的，所以说，他们也许能谈谈，让学生初次体会到化学对社会的进步和发展作出了重大的贡献，激发学生学习化学的兴趣。

［设问］我们知道有哪些环境问题？

工业生产中尽可能由学

［设问］造成这些环境问题的原因是的废气、废生讨论谈及。

什么？

水、废渣的随

［设问］怎样趋利避害，用好化学意排放；塑料

呢？

制品的随意

丢弃等等。

四、趋利避白色污染，变废为宝，保护环境

害，用好化［讲解］随意丢弃的塑料制品我们称学

课的结束

第二课时

教学内容

教师活动

之为“白色污染”，现在化学家研制可降解塑料解决“白色污染”问题。从化学的角度“垃圾”不是废物，变废为宝是化学的另一神奇之处，是化学应用于保护环境造福人类的新的重大贡献。所以我们要努力学好化学，为社会的进步作出贡献。

［小结］化学研究物质？化学对社会教师与学生

发展有哪些重大贡献？我们为什么共同讨论完

要学习化学？我们如何学好化学？

成。

学生活动

设计意图

学习主题［课题引入］神奇的茶壶：一只空茶观看图片后虽然学生今的引入

壶，三只小烧杯，一号烧杯是滴有酚推测属于物天是第一次酞试液的水，二号烧杯是滴有几滴氢理学研究对接触化学，但氧化钠溶液的水，三号烧杯是稀盐象是：汽车和已在六七年酸，将一号和二号烧杯中的液体倒入摩托车行驶级学习过科

茶壶，再倒回一号和二号烧杯，变出中的加速、风学，学生完全红色液体，然后三只烧杯中的液体都力发电，生物能推测这些倒进茶壶，再倒出来，又变回无色，学研究的对简单的自然这个茶壶真神奇，其实很简单，只要象有：山羊和学科研究的你们学习了化学之后是很容易解释绵羊的DNA范畴。

的。自然科学——物理学、化学、生杂交，化学研

物学等等都是用不同的方式来描述究的对象是：

与研究物质运动的。播放图片请学生生铁炼成钢、

先说说，来分辨自然科学研究对象。

钢铁的生锈、

［讲解］点评学生的推测，多加鼓励蜡烛在空气

和表扬，引发学习化学热情。

中的燃烧和

在二氧化碳

中熄灭。

化学变化

［讲解］钢铁生锈属于化学研究的范说明蜡烛燃从学生熟悉畴是因为铁变成了铁锈，铁锈和铁是烧的变化过的生活情景两种不同物质，钢铁生锈的变化过程程是原来的发掘化学变是从原来的物质铁变成了新的物质物质蜡烛变化的例子更铁锈。化学研究的范畴之一是一种或成了二氧化容易被学生多种物质变成与原来不同的新物质碳和水，二氧接受，更容易的运动，这就是物质的化学变化。

化碳和水是使学生理解［设问］同学们是否能像老师那样简变出来的新化学变化的单说明为何蜡烛燃烧是化学研究的物质，它们不概念。

范畴？

能再燃烧，所

以是化学研

究的范畴。

［设问］联系我们的日常生活，是否尝试列举。

列举一些变化，也是一种或多种物质变成与原来不同的新物质的变化。

［设问］什么叫做化学变化？

［讲解］化学变化又叫化学反应。

学生回答：有

其他物质生

成的变化叫

做化学变化。

物理变化

［设问］纸一撕为二、米磨成粉、铁学生回答：没同样从学生锭拉成铁丝有什么有没有新物质生有新物质生熟悉的生活成？这些变化过程有什么共同特成，只是物质情景发掘物征？

的形状发生理变化的例子更容易被［设问］冰变成水，水变成水蒸气有改变。

没有新物质生成？这些变化过程有学生回答：没学生接受，更什么共同特征？

有新物质生容易使学生［设问］纸一撕为二、冰变成水，这成，只是物质理解物理变样的变化是不是化学变化？

的状态发生化的概念。

改变。

学生回答：不

是化学变化。

［讲解］没有其他物质生成，只是形

状、状态（气态、液体、固体）发生变化，这样的变化叫做物理变化。

［设问］联系我们的日常生活，是否尝试列举。

列举一些变化，属于物理变化。

课堂实验［讲解］我们发现生活中有许多生动学生观察和第一次引导体验化学的物理变化和化学变化的实例，接下记录实验：

变化

学生如何观来我们通过专业的化学实验来体验大理石碎块察、如何记录化学变化。

实验一：把酸滴在大理石上。

是灰白色固化学实验。

体，盐酸溶液

取一个试管，放入少量大理石碎块，是无色液体，

逐滴加入盐酸溶液。

观察到的现

结论：大理石（碳酸钙）跟盐酸作用象：产生大量

产生二氧化碳气体，以及水、氯化钙。

的气泡。

文字表达式：

碳酸钙＋盐酸→氯化钙＋水＋二氧化碳

CaCO3

HCl

CaCl 2

H2O

CO2

灰白色固体

无色气体

实验二：向澄清的石灰水吹气。

学生观察和

在洁净的试管中，加入少量澄清石灰记录实验：澄

水，

通过玻璃管向石灰水吹气，

清石灰水是

无色液体，吹

结论：二氧化碳和石灰水（氢氧化钙）入的是二氧

发生化学反应生成碳酸钙和水。

文字表达式：

氢氧化钙＋二氧化碳→碳酸钙＋水

Ca(OH)2

CO2

CaCO3

H2O 无色液体

无色气体

白色沉淀

实验三：镁带燃烧。

学生观察和

化碳气体，

观察到的现

象：澄清的石

灰水变浑浊。

取一小段镁带，用砂纸擦亮，用坩埚记录实验：

钳夹住，放在酒精灯火焰上点燃，观镁带用砂纸

察现象。

结论：镁带燃烧生成氧化镁。

文字表达式：

镁

＋

氧气

→

氧化镁

Mg

O2

MgO 擦亮后是银

白色金属，

观察到的现

象：发出耀眼

的白光，放出

银白色金属

无色气体

白色粉大量的热量，

末

生成白色粉

末。

［设问］物质发生化学变化时，除了学生讨论和

生成新物质生，还常伴有哪些现象？

回答：常表现

［讲解］化学变化时伴随的现象有助为颜色改变、

于我们判断是否发生了化学变化。但放出气体、生

是判断是否属于化学变化并非看伴成沉淀等，还

随现象，如电灯的发光发热难道也是伴随能量变

化学变化？那么如何区别化学变化化，如吸热、

和物理变化呢？再观察一个实验。

放热、发光

等。

化学变化观察实验：蜡烛燃烧

学生回答：蜡通过蜡烛燃和物理变1、实验前物质的外观、颜色、状态烛燃烧是化烧这一很熟化的本质等

区别和关2、变化过程中有哪些现象产生

系

学变化，同时悉的生活中还有蜡烛融的化学实验3、实验后物质的外观、颜色、状态化属于物理比较化学变等

变化。

化和物理变4、比较实验前后的变化，判断这些学生再回答：化的本质区变化分别属于物理还是化学变化。

化学变化和别以及它们［设问］化学变化和物理变化的本质物理变化的的关系。

区别是什么？

本质区别是

有新物质生

成，它们的关

系是化学变

化中伴有物

理变化。

化学性质

［讲解］物质在变化中表现出各自的学生列举：蜡

性质，如蜡烛、镁带能燃烧，我们将烛（纸张、木

物质在化学变化中表现出来的性质材等）能燃

叫做化学性质。

烧；铁在潮湿

物理性质

［设问］请同学们举一些日常生活中的空气里易

物质的化学性质的例子。

生锈，

［讲解］。物质不需要发生化学变化学生列举：例让学生列举就表现出来的性质叫做物理性质。这如，颜色、状再熟悉不过里不需要发生化学变化有两层含义：态、气味、熔的水的物理一是不需要变化就表现出来的性质；点、沸点、密性质来归纳二是在物理变化中表现出来的性质。度、硬度、挥出物理性质例如，颜色属于物质的物理性质。

发性、溶解性有哪些？

［设问］请同学们再举一些日常生活等都属于物

中物质如铜、银、汽油等的物理性质质的物理性

的例子，归纳出物理性质有哪些？。

质。

物质的性［设问］根据铜的性质，它有些什么学生回答：铜

质决定物用途？根据汽油的性质，它有些什么能导电所以

质的性质

课的结束

用途？

做电线，汽油

［讲解］物质的各种各样性质决定了能燃烧所以

物质的各种各样用途。

作燃料。

［小结］物质的变化有哪些？物质的学生和教师

性质有哪些？

共同回顾讨论完成小节。

相关链接



金刚石参考资料：

金刚石的化学成分是纯碳，石墨的化学成分也是纯碳，金刚石坚硬无比，而石墨质地非常软。这是因为石墨中的碳原子是成层排列的，原子间的结合力很小，金刚石中的碳原子则是交错整齐地排列成正四面体结构，每个碳原子都紧密地与其它4个碳原子直接连接，构成一个牢固的结晶体。要使碳原子形成这样的结构，需要2千摄氏度高温和5万个大气压。人们现在已经能够利用高温高压制造出人造金刚石



生物固氮作用（biological nitrogen fixatio）：大气中的氮被原还为氨的过程。生物固氮只发生在少数的细菌和藻类中。估计全球每年生物固氮作用所固定的氮（N2）约达17500万吨，其中耕地土壤约有4400万吨，超过了每年施入土壤4000万吨肥料氮素（工业固氮）的量（Burris，1977）。因此，生物固氮作用有很大潜力。固氮微生物种类：到1982年固氮微生物达70多个属，大多数是原核微生物（细、放、蓝细菌），也有真菌。根据固氮微生物与高等植物以及其他生物关系，分为二个类型。1．自生固氮微生物──在土壤中或培养基中，独自生活时能固定氨态氮。在进行固氮作用时对植物或其它生物没有明显的依存关系。有好气性、厌气性、兼厌气性有化能自养异养，光能自养、异养型生固氮微生物。2．共生固氮微生物──二种微生物紧密地生长在一起时，由固氮的共生菌进行分子态氮的还原作用。



人造血管：北京理工大学研发成功直径6毫米以下的“人造血管”，并且正在一条狗身上进行实验，将进一步应用于人类临床实验。这项技术填补了国际空白，有助于心脏病的治疗。

据北京理工大学材料科学与工程学院副院长杨荣杰教授介绍，理工大学成功研发出直径6毫米以下的小口径血管后，首先由阜外医院在一条狗身上进行实验，22个月未发现堵塞现象。到目前为止，共进行了9例狗动脉植入试验，除手术致死进行病理分析以外，其余全部存活。根据国家相关标准，在一定数量动物身上进行实验并成功后，这项技术就可以进行人类临床实验。

据了解，全球每年有超过60万人需要进行血管重建手术。其中大于6

毫米的“人造血管”已经实现了商品化，而小于6毫米的小口径血管制备则成为一个国际性的难题。北京理工大学材料科学与工程学院采用丝素蛋白为基本原料，制备出了3～5厘米抗凝血材料及小口径血管样品。

杨教授表示，下一步，这项技术将走出实验室，尝试产业化，由现在的人工生产转为机械化生产，放大到公斤级制备。实现产业化后，这种“人造血管”的成本至少能降低50％，使更多患者能够接受。



可燃冰参考资料：

1. 什么是可燃冰

谈到能源，人们立即想到的是能燃烧的煤、石油或天然气，而很少想到晶莹剔透的“冰”。然而，自

20 世纪

60 年代以来，人们陆续在冻土带和海洋深处发现了一种可以燃烧的“冰”。这种“可燃冰”在地质上称之为天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate），又称“笼形包合物”（Clathrate），分子结构式为：CH4·H2O。

天然气水合物是一种白色固体物质，外形像冰，有极强的燃烧力，可作为上等能源。它主要由水分子和烃类气体分子（主要是甲烷）组成，所以也称它为甲烷水合物。天然气水合物是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、pH等）下，由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质。

一旦温度升高或压力降低，甲烷气则会逸出，固体水合物便趋于崩解。（1立方米的可燃冰可在常温常压下释放164立方米的天然气及0.8立方米的淡水）所以固体状的天然气水合物往往分布于水深大于

300 米

以上的海底沉积物或寒冷的永久冻土中。海底天然气水合物依赖巨厚水层的压力来维持其固体状态，其分布可以从海底到海底之下

1000 米

的范围以内，再往深处则由于地温升高其固体状态遭到破坏而难以存在。

从物理性质来看，天然气水合物的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系数、电解常数和热传导率均低于冰。天然气水合物的声波传播速度明显高于含气沉积物和饱和水沉积物，中子孔隙度低于饱和水沉积物，这些差别是物探方法识别天然气水合物的理论基础。此外，天然气水合物的毛细管孔隙压力较高。

2. 可燃冰的成因

可燃冰是天然气分子（烷类）被包进水分子中，在海底低温与压力下结晶形成的。形成可燃冰有三个基本条件：温度、压力和原材料。首先，可燃冰可在0℃以上生成，但超过20℃便会分解。而海底温度一般保持在2～4℃左右；其次，可燃冰在0℃时，只需30个大气压即可生成，而以海洋的深度，30个大气压很容易保证，并且气压越大，水合物就越不容易分解。最后，海底的有机物沉淀，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。海底的地层是多孔介质，在温度、压力、气源三者都具备的条件下，可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。

3. 可燃冰的资源量

世界上绝大部分的天然气水合物分布在海洋里，据估算，海洋里天然气水合物的资源量是陆地上的

100 倍以上。据最保守的统计，全世界海底天然气水合物中贮存的甲烷总量约为

1.8 亿亿立方米

(18000×1012m3 ) ，约合

1.1 万亿吨

(11×1012t) ，如此数量巨大的能源是人类未来动力的希望，是

21 世纪具有良好前景的后续能源。

可燃冰被西方学者称为“21世纪能源”或“未来新能源”。迄今为止，在世界各地的海洋及大陆地层中，已探明的“可燃冰”储量已相当于全球传统化石能源（煤、石油、天然气、油页岩等）储量的两倍以上，其中海底可燃冰的储量够人类使用1000年。

4. 可燃冰的缺点

天然气水合物在给人类带来新的能源前景的同时，对人类生存环境也提出了严峻的挑战。天然气水合物中的甲烷，其温室效应为

CO2

的

20 倍，温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生存。全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的

3000 倍，若有不慎，让海底天然气水合物中的甲烷气逃逸到大气中去，将产生无法想象的后果。而且固结在海底沉积物中的水合物，一旦条件变化使甲烷气从水合物中释出，还会改变沉积物的物理性质，极大地降低海底沉积物的工程力学特性，使海底软化，出现大规模的海底滑坡，毁坏海底工程设施，如：海底输电或通讯电缆和海洋石油钻井平台等。

5. 海底宝贝来之不易

可燃冰是天然气和水结合在一起的固体化合物，外形与冰相似。由于含有大量甲烷等可燃气体，因此极易燃烧。同等条件下，可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍，而且燃烧后不产生任何残渣和废气，避免了最让人们头疼的污染问题。科学家们如获至宝，把可燃冰称作“属于未来的能源”。

可燃冰这种宝贝可是来之不易，它的诞生至少要满足三个条件：第一是温度不能太高，如果温度高于20℃，它就会“烟消云散”，所以，海底的温度最适合可燃冰的形成；第二是压力要足够大，海底越深压力就越大，可燃冰也就越稳定；第三是要有甲烷气源，海底古生物尸体的沉积物，被细菌分解后会产生甲烷。所以，可燃冰在世界各大洋中均有分布。

6. 可燃冰在中国的状况

作为世界上最大的发展中的海洋大国，我国能源短缺十分突出。目前我国的油气资源供需差距很大，1993 年我国已从油气输出国转变为净进口国，1999年进口石油

4000 多万吨，2000年进口石油近7000 万吨，预计2010石油缺口可达2亿吨。因此急需开发新能源以满足中国经济的高速发展。海底天然气水合物资源丰富，其上游的勘探开采技术可借鉴常规油气，下游的天然气运输、使用等技术都很成熟。因此，加强天然气水合物调查评价是贯彻实施党中央、国务院确定的可持续发展战略的重要措施，也是开发我国二十一世纪新能源、改善能源结构、增强综合国力及国际竞争力、保证经济安全的重要途径。

我国对海底天然气水合物的研究与勘查已取得一定进展，在南海西沙海槽等海区已相继发现存在天然气水合物的地球物理标志BSR ，这表明中国海域也分布有天然气水合物资源，值得我们开展进一步的工作；同时青岛海洋地质研究所已建立有自主知识产权的天然气水合物实验室并成功点燃天然气水合物。