第一单元　化学是认识和创造物质的科学教学内容

《化学是人类认识和创造物质的科学》教学设计

教学目标：

1.

能用化学发展史说明并体会人类对物质及其变化的认识是逐步发展和深入的，认识化学学科的研究内容，了解化学学科的发展前景。

2.

通过金属活动性与金属冶炼方法的对比，了解化学发展的必然规律。

3.

以人类的对金属的冶炼为例，不断深化对物质世界的认识，使学生认识到科学探索的艰辛与征途的漫长。

4.

通过把1900——2003十三年内从天然产物中分离和人工合成的化合物种类统计数据的比较，及从化肥和农药的制造、药物合成及其应用方面，认识化学在创造新物质上的贡献。

5.

通过对哈伯对人类的贡献和恶行分析，让学生认识到科学技术可以造福社会也可以危害社会，使学生学会用辩证的方法看待问题。

教学重点：金属活动性与金属冶炼方法的对比，酯化反应

教学难点：阿司匹林的合成原理

教学过程

【引入】播放视频《强国之路

不可无“芯”》

【讲述】最近中美贸易争端引起了全世界的关注。可是中兴的芯片遭禁，让我国在中美博弈中处于了劣势，引起了国内舆论的强烈反响。纷纷呼吁要通过自主研发以及科技创新制造出强大的中国“芯”。为什么这么一个小小的芯片会起到如此大的作用，下面我们通过另一短篇来了解一下。

【课件】播放视频《从沙子到芯片》

【问题】那么从沙子变成芯片的过程中经历了哪些化学反应呢？

【板书】一、单质的制备

1.晶体硅的制备

【回答】（学生回答，教师总结）。沙子主要成分是二氧化硅，工业上用焦炭在高温下还原二氧化硅制得含少量杂质的粗硅，将粗硅在高温下与氯气反应生成四氯化硅，四氯化硅经提纯后，再用氢气还原，就可以得到高纯度的硅。

【讲述】

用作芯片的硅单质，其纯度必须在99.99999999%以上才行。而这个纯度只有我们化学家才做得到。

【过渡】我们化学家们在历史的发展过程中帮助人类认识了物质，并且又通过化学合成创造了许多新的物质。下面我们跟随历史脚步回到以前，来看看有哪些物质被认识和创造。

【课件】展示四段材料，让学生根据材料内容写出有关金属制备的化学方程式。

【板书】2.金属单质的制备

【讲述】（学生板书反应，教师讲解分析）材料一中涉及了黄金的制取，主要是物理方法——淘洗；材料二中涉及了水银汞的制取，用热分解法；材料三中涉及了铜的制备，用铁作还原剂进行还原，所以是还原剂还原法；材料四涉及了铁的制备，用的是一氧化碳作还原剂进行还原，也是用还原剂还原法。

【讲述】古代炼铁的产量少，质量也不高，经过长时间的发展和改进，现代炼铁技术可以得到高纯度，高质量的生铁。现代炼铁采用了与古代炼铁相同的原理，只是把反应放在了高炉中进行。

【问题】请大家回顾现代炼铁过程中涉及的三个问题：

1.

用到的原料有哪些？

2.

涉及到的反应有哪些？

3.

造渣的目的是什么？

【回答】高炉炼铁的原料有铁矿石、空气、焦炭、石灰石等。涉及三个反应。其中石灰石的作用就是与二氧化硅反应生成炉渣，目的是除去二氧化硅。

【过渡】除了前面四种金属，我们还学过钠和镁的制取。请写出相关方程式。

【回答】钠和镁都是通过电解相关的熔融盐得到的。

【问题】从前面五个材料中所涉及的金属制备和冶炼方法，请大家归纳金属冶炼方法与金属活动性的关系？

【回答】从钾到铝，金属很活泼，只能采用电解法；从锌到铜，金属较活泼，采用还原剂还原法进行冶炼；较不活泼的汞和银，采用的是热分解法；很不活泼的铂和金，采用的是物理方法。因此，活泼性不同的金属，所采用的冶炼方法也不同。

【过渡】冶炼方法的选择与金属活动性有关。而金属活泼性不同，我们人类开发、利用的时间也不同。钠和镁，大概在200年前被利用，因为用的是电解法，然而电流的发现也才300年左右；铁的使用最早在2500年前的春秋战国时期，而铜的使用在6000年前的新石器时代，制备水银的原料丹砂，是一种红色颜料，最早在旧石器时代的洞穴装饰中被使用。而黄金被利用的时间则更早。

【问题】请大家分析一下，金属的活动性与人类开发、利用这些金属的时间先后有什么关系？

【回答】越活泼的金属越晚被使用。

【总结】可见，越活泼的金属越难冶炼，所以人们也越晚使用。

【过渡】前面我们主要介绍了单质的制备，其实在人类的发展史上，化合物的合成起到更加关键的作用。我们首先来了解无机物的合成。

【板书】二、无机合成

【课件】展示“乌干达饥儿之手”图片

【讲述】画面拍摄的是非洲黑人病孩枯瘦如柴的小手。画面上两只手的对比反差，强烈地表达出了作者同情灾民，揭示了人与人之间的不平等关系。也从另外一个角度反映出了一些贫困国家灾民的温饱问题。在保证粮食供应上做出伟大贡献的化学家，我们不得不提利用空气制造面包的哈伯。

【讲述】20世纪的粮食危机遍布全球，哈伯攻克了合成氨工艺的难题，解决了粮食生产过程中肥料不足的问题，使粮食大量增产，让许多人免于挨饿。所以有人说哈伯是天使，他将空气变成了面包，他也因此获得了1918年的诺贝尔化学奖。但是，也有人说哈伯是魔鬼，对于他的获奖也存在着很大争议，原因是在第一次世界大战中，哈伯是德国实行毒气战的科学负责人。从这个事例中我们要知道，每一位科学家所作出的贡献我们都要用辩证的方法去分析，要肯定他在推动人类文明进步方面的贡献，但是也不能忽视他在战争中所做的恶行。

【过渡】相对于无机合成，有机合成俯拾皆是。有机合成的序幕是由一个叫维勒的化学家拉开的。他成功的利用无机物氰酸铵合成了尿素，打破了认为只有有机体才能产生有机物的“生命力论”。

【板书】三、有机合成

【讲述】从维勒开始，化学家对于合成有机化合物的热情一发不可收，不断创造出满足人类各种需求的有机化合物。有一个数据统计，从1900年开始到2003年，人工合成化合物的种类不断增加，而且增速也越来越快。现在已知的化合物种类已经达到了8000多万种。

【过渡】在有机合成领域，药物合成占据了重要地位。而作为三大经典药物之一的阿司匹林，经历了近一个世纪的应用，至今仍是应用最广的解热、镇痛、抗炎药。

【讲述】阿司匹林的发现追溯到1763年，一位牧师在伦敦皇家学会宣读了“关于柳树皮治寒战病的报告”。几乎一个世纪以后，一位苏格兰医生发现这种柳树皮提取物是一种强效的止痛、退热和抗炎消肿药。此后不久，有机化学家分离鉴定了其中的活性成分，称之为水杨酸。随后，此化合物便用化学方法大规模生产。然而在使用过程中，人们发现其酸性成为该

药的致命缺陷。它严重刺激口腔、食道和胃黏膜。化学家尝试改用酸性较小的水杨酸钠，但仅获得部分成功。并且，水杨酸钠的味道并不好，大多数病人不愿服用。化学家后来发明了可行的乙酰水杨酸合成路线，它与水杨酸钠有相同的医疗效果，又没有怪味，刺激性小，这就是阿司匹林。

【问题】请大家仔细观察阿司匹林和水杨酸的结构，思考阿司匹林是由水杨酸和什么物质反应得到的？发生的反应类型是什么？

【回答】（适当提示，让学生注意两个分子结构中官能团的变化）阿司匹林是由水杨酸和乙酸通过酯化反应得到的。

【问题】不仅在医药、粮食等方面有涉及化学合成，在你们身边也有很多东西是化学合成的。你能举例说明吗？

【回答】衣服上的合成纤维，一次性碗用的是聚乙烯都是通过化学合成的。

【讲述】通过化学合成还能将尼龙改造成比钢索还牢固的尼龙绳，可以合成隔热材料，可以合成人造心脏，甚至还可以把纤维变成防弹头盔。

【总结】伍德沃德说“化学家在旧的自然界旁边又建立了一个新的自然界”。通过化学家们的共同努力一定会利用好化学合成这个工具，为我们人类创建更美好的生活！

板书设计

化学是人类认识和创造物质的科学

一．单质的制备

1.

晶体硅的制备

2.

金属单质的冶炼

二．无机合成

氨气的合成

三．有机合成

阿司匹林的合成

教学反思

本节教材内容比较繁琐，没有特别明确的知识点，这就使得教学有充分的自由度和弹性，教师可以根据总体教学目标，自己组织教学素材。但素材的选择比较难以把握，应选择学生较熟悉的、感兴趣的内容，上课时也不能泛泛而谈、空洞说教，应该充分利用学生已学过的能体现化学学科核心素养的有关内容以主题的形式，通过分析、思考、交流、讨论等形式组织学习活动，让学生成为课堂的主角。

本节教学设计主线为物质的制备，先利用最近的中美贸易摩擦中“中兴芯片遭禁”事件为引导，引出硅单质的制备，从而过渡到金属单质的制备，并把无机物制备和有机物制备也贯穿其中，设计新颖，重点突出。只是这样设计之后会有一些内容的缺失，但是也不影响最终的教学效果。