第一单元　化学是认识和创造物质的科学教学实录与评析

化学是人类创造新物质的工具

教学设计

一、学习目标

1.了解化学在合成新物质、提高人类生活质量方面的重要作用；能用具体实例说明合成新物质对人类生活的影响；

2.了解化学原理及技术发展在创造新物质中的指导作用。

3.认识化学在帮助人类利用资源、促进生产发展和提高生活质量方面的重要价值，体验化学的学科魅力；

4．通过合成氨工业发展史学习，了解新物质合成过程的艰辛，提升化学科学素养。

二、教学重点与难点

认识化学创造新物质的方法与意义；通过合成氨工业发展史学习，了解新物质合成过程的艰辛与物质合成的一般思路，提升化学科学素养。

三、设计思路

本节课设计的基本思路：

在内容上主要安排了两个活动，首先通过氯化钠电解一例，了解化学合成所采用的科学方法与实际价值，在知识方面复习了反应的产物及用途，对反应的原理未作过多的强调与深化；同时结合三大经典药物，让学生对纷繁的化学合成能有大致的总体了解。其次，通过对合成氨工业发展史的学习，让学生体会到化学合成对人类生存与发展所起的关键作用，在讨论中要把握以化学知识与化学方法

为主要载体，以体现化学的学科特点。

四、教学过程

[导入] 大家接触化学这门学科将近一年的时间，喜欢化学吗？答案不一。本节课老师和同学们一起了解化学的魅力所在，希望学完本节课，大家都能爱上化学。

同学们经过必修一、必修二的学习，能不能告诉老师：化学的研究对象是什么？

【学生讨论】请2-3位同学谈谈想法。

【师】总结：科学家对化学的定义：化学是在原子、分子层面上，研究物质组成、结构、性质及变化规律，创造新物质的学科。迄今为止人类通过从天然产物中分离与人工合成创造了数千万种的物质，ppt展示一组数据。难怪著名有机化学家、诺贝尔化学奖获得者伍德沃特﹙R﹒B﹒Woodward﹚说：“化学家在老的自然界旁边又建立一个新的自然界。”

【过渡】这些化学合成的新物质对人类的生产、生活都产生了哪些影响呢？大家不要以为化学离我们很遥远，它其实就渗透在我们生活中的点点滴滴。

【学生讨论】化学品带给我们生活的变化。请2-3位同学各举一生活实例。

【师】总结：接下来我们从以下四个方面逐一讨论：

一、衣

ppt展示各种各样面料、颜色的时装。

合成纤维的制备成功，实现了我们追求多姿多彩美衣的梦想。

二、日用化学品

洗衣粉、肥皂、洗洁精、漂渍液等化学品。漂渍液主要成分是次氯酸钠，它是如何得到的呢？氯气又是如何制备的呢？

[阅读]教材第95页“资料卡”：熔融氯化钠与氯化钠水溶液的电解。

电解熔融氯化钠与氯化钠水溶液时，在电解槽的阴阳两极分别能得到哪些产品，根据你学过的知识，你觉得利用这些产品又能生产哪些新物质？

[资料]电解氯化钠的产品及应用：

熔融电解

相关工业

Na (阴极) Cl2

(阳极) 水溶液电解

H2

(阴极) NaOH 冶金(如K、Ti)、Na2O2等

CHCl3、CCl4、聚氯乙烯、

漂白剂、药物、颜料等

HCl、NH3、冶金等

肥皂、造纸、漂白液等

NaCl

[评价]以氯化钠为原料电解可以得到钠、氯气、氢气和氢氧化钠，这些物质本身既是用途广泛的化学品，同时又是宝贵的化工原料，利用它们又可以制造很多的新物质。就像鸡能生很多的蛋，而蛋又可以变为鸡，由此我们能等到一系列的产品。而这种氯化钠电解为基础的化工又被称为“氯碱工业”。

三、健康

从中国古代皇帝为求长生不老，召集江湖术士炼丹，到现代医药工业发展，人类对健康长寿的追求永无止境。多亏了医药的发展，人类减轻了许多病痛的折磨。以史上三大经典医药为例，我们来了解一下药物的发展。

阿司匹林

学名：乙酰水杨酸

功效：是一种广谱的解热镇痛、抗风湿类药，用以治疗用于治感冒、发热、头痛、牙痛、关节痛、风湿病，还能抑制血小板聚集，用于预防和治疗缺血性心脏病、心绞痛、心肺梗塞、脑血栓形成，也可提高植物的出芽率，应用于血管形成术及旁路移植术也有效。

青霉素

学名：青霉烷酸盐酸盐

功效：青霉素是一种高效、低毒、临床应用广泛的重要抗生素它的研制成功大大增强了人类抵抗细菌性感染的能力，带动了抗生素家族的诞生。它的出现开创了用抗生素治疗疾病的新纪元。通过数十年的完善，青霉素针剂和口服青霉素已能分别治疗肺炎、肺结核、脑膜炎、心内膜炎、白喉、炭疽等病。继青霉素之后，链霉素、氯霉素、土霉素、四环素等抗生素不断产生，增强了人类治疗传染性疾病的能力。

青霉素在二战末期横空出世，迅速扭转了盟国的战局。战后，青霉素更得到了广泛应用，拯救了数以千万人的生命。到1944年，药物的供应已经足够治疗

第二次世界大战期间所有参战的盟军士兵。因这项伟大发明，1945年，弗莱明、弗洛里和钱恩因“发现青霉素及其临床效用”而共同荣获了诺贝尔生理学或医学奖。

安定：适应症：1.主要用于焦虑、镇静催眠，还可用于抗癫痫和抗惊厥；2.缓解炎症引起的反射性肌肉痉挛等；3.用于治疗惊恐症；4.肌紧张性头痛；5.可治疗家族性、老年性和特发性震颤。6.可用于麻醉前给药。

同学们如果对有机物合成感兴趣，可以在选修课《有机化学基础》继续学习。

【过渡】“民以食为天”，最后我们一起来了解人工合成新物质对粮食生产的重大作用。

20世纪初，由于人口激增，粮食出现危机，如何使粮食增产便成了一大问题。

【讨论】粮食增产的途径有哪些？

生产化肥 利用基因工程育种

增产粮食 研制杀虫剂、除草剂 研究光合作用的机制

德国化学家哈伯因发明合成氨技术获1918年诺贝尔化学奖,米勒因发明杀虫剂DDT获1948年诺贝尔化学奖. 【化学史话】

N2+3H2=2NH3

瑞士化学家合成氨的化学原理，写出来，不过这样一个方程式；但就是这样一个简单的化学方程式，从实验室研究到最终成功、实现工业生产，却经历了约 150 年的艰难探索。在此期间，曾有不少著名的化学家踏上了合成氨的研究之路，但他们的最终结局却都是无功而返。

1795 年，曾有人试图在常压下进行氨合成，后来又有人在 50 个大气压下试验，结果都失败了。19 世纪下半叶，物理化学的巨大进展，使人们认识到由氮、氢合成氨的反应是可逆的，增加压力将使反应推向生成氨的方向，提高温度会将反应移向相反的方向，然而温度过低又使反应速度过小；催化剂对反应将产

生重要影响。这实际上就为合成氨的试验提供了理论指导。

1900 年，法国化学家勒沙特列(Henri Le Chatelier)在研究平衡移动的基础上通过理论计算，认为氮气和氢气在高压条件下可以直接化合生成氨。接着，他用实验来验证，但在实验过程中发生了爆炸。他没有调查事故发生的原因，而是觉得这个实验有危险，于是放开了这项研究工作，他的合成氨实验就这样夭折了。后来才查明实验失败的原因，是他所用混合气体中含有氧气。

稍后，德国物理化学家能斯特（Walter Nernst）通过理论计算，竟然认为合成氨是不能进行的。由于能斯特在物理化学领域的权威性，人工合氨的研究又惨遭厄运。后来才发现，他在计算时误用一个热力学数据，以致得到错误的结论。

1909年,德国物理化学家F.哈伯用锇催化剂将氮气与氢气在17.5～20 MPa和 500～600℃下直接合成，他的装置可每小时合成氨80g。 巴登苯胺纯碱公司于1912年用2500种不同的催化剂进行了6500次试验，并终于研制成功含有钾、铝氧化物作助催化剂的价廉易得的铁催化剂。 不久日产30t合成氨的装置建成投产，人类终于摆脱了饥饿的煎熬。 【讨论】从以上合成氨发展历史中，你有什么感想，请用一句话谈谈你的感受。

【课堂小结】

合成新物质的一般思路：1、化学反应原理的设计和研究（选修教材《化学反应原理》）；2、技术创新使物质合成走向工业化生产（选修教材《化学与技术》）。

【课堂练习】