第第章章 開啟化學之門開啟化學之門 打開化學課本打開化學課本,我一定想知道我一定想知道:化學與我們的生化學與我們的生活有關(guān)系嗎活有關(guān)系嗎?化學研究些什么化學研究些什么?化學有趣嗎化學有趣嗎?怎樣才怎樣才能學好化學能學好化學? 這一章這一章,就是要和你一起討論這些問題就是要和你一起討論這些問題,幫助你幫助你: 認識化學與人類生活、社會發(fā)展的關(guān)系認識化學與人類生活、社會發(fā)展的關(guān)系; ; 知道化學研究的內(nèi)容知道化學研究的內(nèi)容; ; 了解學習化學的方法了解學習化學的方法. . 1、 2、 3、 氫動汽車 第一節(jié)第一節(jié) 化學給我們帶來什么化學給我們帶來什么 化學化學(chemistry)是造福人類的科學。是造福人類的科學。歷史證明，社會的文明和進步離不開化歷史證明，社會的文明和進步離不開化學。學。 在古代，一些文明古國的化學工藝就在古代，一些文明古國的化學工藝就已有相當?shù)某删汀＠?，我國青銅器的已有相當?shù)某删汀＠?，我國青銅器的制造、鐵和鋼的冶煉與應(yīng)用、火藥的發(fā)制造、鐵和鋼的冶煉與應(yīng)用、火藥的發(fā)明、瓷器的燒制都是舉世聞名的。明、瓷器的燒制都是舉世聞名的。 我國青銅器的制造我國青銅器的制造、 鐵和鋼的冶煉與應(yīng)用鐵和鋼的冶煉與應(yīng)用 火藥的發(fā)明、火藥的發(fā)明、 瓷器的燒制瓷器的燒制 造紙造紙 都是舉世聞名的都是舉世聞名的 近代以來，化學科學的迅速發(fā)近代以來，化學科學的迅速發(fā)展，對促進社會生產(chǎn)發(fā)展起了重展，對促進社會生產(chǎn)發(fā)展起了重要作用。例如，為工業(yè)的發(fā)展提要作用。例如，為工業(yè)的發(fā)展提供了更多的原材料和動力；為農(nóng)供了更多的原材料和動力；為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了高效的農(nóng)藥和化肥；業(yè)生產(chǎn)提供了高效的農(nóng)藥和化肥；為人類戰(zhàn)勝疾病提供了藥物保證。為人類戰(zhàn)勝疾病提供了藥物保證。 當前人類面臨著諸多問題，如當前人類面臨著諸多問題，如人體健康、資源的保護與合理利人體健康、資源的保護與合理利用、節(jié)能與清潔能源的開發(fā)、人用、節(jié)能與清潔能源的開發(fā)、人類與生態(tài)環(huán)境的和諧共處等，這類與生態(tài)環(huán)境的和諧共處等，這些問題的解決都有賴于化學科學些問題的解決都有賴于化學科學的發(fā)展。的發(fā)展。 一一 化學幫助我們正確認識物質(zhì)化學幫助我們正確認識物質(zhì) 我們生活在多姿多彩的我們生活在多姿多彩的物質(zhì)世界里。每天，我們都物質(zhì)世界里。每天，我們都在與多種多樣的物質(zhì)打交道。在與多種多樣的物質(zhì)打交道。從古到今，人類的生存，離從古到今，人類的生存，離不開空氣、水和食物；為了不開空氣、水和食物；為了御寒，人類需要燃料和衣物。御寒，人類需要燃料和衣物?，F(xiàn)代科學的發(fā)展，提供給人現(xiàn)代科學的發(fā)展，提供給人類更多的新物質(zhì)，如塑料、類更多的新物質(zhì)，如塑料、橡膠和其他各種各樣的合成橡膠和其他各種各樣的合成材料。這些物質(zhì)的使用大大材料。這些物質(zhì)的使用大大提高了人類的生活質(zhì)量。提高了人類的生活質(zhì)量。 當你每天面對這些熟悉的物質(zhì)時，不知你是否當你每天面對這些熟悉的物質(zhì)時，不知你是否想過：這些物質(zhì)是怎樣得來的？想過：這些物質(zhì)是怎樣得來的？ 例如，例如， 空氣為什么可供人呼吸？空氣為什么可供人呼吸？ 水為什么是人和生物必必需的物質(zhì)？水為什么是人和生物必必需的物質(zhì)？ 某些綠色植物是如何將水、二氧化碳轉(zhuǎn)變成淀某些綠色植物是如何將水、二氧化碳轉(zhuǎn)變成淀粉的？粉的？ 淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪在人體內(nèi)發(fā)生怎樣的變化？淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪在人體內(nèi)發(fā)生怎樣的變化？ 我們吃的食鹽和食醋中含有什么成分？我們吃的食鹽和食醋中含有什么成分？ 這許許多多的“為什么”，你學了化學就能得這許許多多的“為什么”，你學了化學就能得到解答。到解答。 有些人由于缺乏起碼的化學常識，聽有些人由于缺乏起碼的化學常識，聽信“水變油”的騙術(shù)，吃了大虧；信“水變油”的騙術(shù)，吃了大虧； 有些人，不懂得農(nóng)藥、化肥的性質(zhì)和有些人，不懂得農(nóng)藥、化肥的性質(zhì)和正確的使用方法，或毀了莊稼、畜生?；蛘_的使用方法，或毀了莊稼、畜生?；蛟斐芍卸臼鹿剩辉斐芍卸臼鹿?； 有些人不了解煙草燃燒毀產(chǎn)生有害的有些人不了解煙草燃燒毀產(chǎn)生有害的物質(zhì)，下不了戒煙的決心，損害了自己與物質(zhì)，下不了戒煙的決心，損害了自己與他人的健康。他人的健康。 學習了化學，能幫助你更文明、更健學習了化學，能幫助你更文明、更健康地生活?？档厣?。 有一個南方農(nóng)村的小倉庫有一個南方農(nóng)村的小倉庫里，堆放了一批袋裝的化里，堆放了一批袋裝的化肥碳酸氫氨。過了一個肥碳酸氫氨。過了一個 夏天，管理員發(fā)現(xiàn)倉庫里這種化肥所特有的刺激夏天，管理員發(fā)現(xiàn)倉庫里這種化肥所特有的刺激性氣味變得濃烈了，有些化肥袋里得碳酸氫氨變性氣味變得濃烈了，有些化肥袋里得碳酸氫氨變少了。檢查發(fā)現(xiàn)，變少得化肥包裝袋沒有密封。少了。檢查發(fā)現(xiàn)，變少得化肥包裝袋沒有密封?？墒菂s沒有發(fā)現(xiàn)化肥灑落在地上，也沒有人進倉可是卻沒有發(fā)現(xiàn)化肥灑落在地上，也沒有人進倉庫開袋取用。庫開袋取用。 觀察下面得實驗，通過聯(lián)想、推理，你能說觀察下面得實驗，通過聯(lián)想、推理，你能說出這些碳酸氫氨消失的原因嗎？出這些碳酸氫氨消失的原因嗎？ 取少量碳酸氫氨固體粉末放入蒸發(fā)皿中，將蒸取少量碳酸氫氨固體粉末放入蒸發(fā)皿中，將蒸發(fā)皿放在酒精燈上加熱，你能觀察到什么現(xiàn)象？發(fā)皿放在酒精燈上加熱，你能觀察到什么現(xiàn)象？你認為保存碳酸氫氨化肥要注意什么？你認為保存碳酸氫氨化肥要注意什么？ 學習化學知識，了解物質(zhì)的性學習化學知識，了解物質(zhì)的性質(zhì)和變化規(guī)律，你就拿到了打開質(zhì)和變化規(guī)律，你就拿到了打開物質(zhì)世界大門的鑰匙。由此你會物質(zhì)世界大門的鑰匙。由此你會感到豁然開朗，大開眼界。原來，感到豁然開朗，大開眼界。原來，物質(zhì)世界物質(zhì)世界真奇妙，真精彩。真奇妙，真精彩。 關(guān)于物質(zhì)的“為什么”，你關(guān)于物質(zhì)的“為什么”，你還知道哪些？還知道哪些？ 二、化學指導人類合理利用資源二、化學指導人類合理利用資源 人們對物質(zhì)的認識深入人們對物質(zhì)的認識深入,就越能充分、合理地利用物質(zhì)為人就越能充分、合理地利用物質(zhì)為人類服務(wù)。類服務(wù)。 隨著人們對地球上可利用水資源的了解進一步深入，合理隨著人們對地球上可利用水資源的了解進一步深入，合理利用和保護水資源的意識越來越被人們所接受。利用和保護水資源的意識越來越被人們所接受。 水可以溶解許多物質(zhì)，這是水的重要特征之一。水可以溶解許多物質(zhì)，這是水的重要特征之一。 溶解了其他物質(zhì)的水，即使外觀看不出有什么變化，也已溶解了其他物質(zhì)的水，即使外觀看不出有什么變化，也已經(jīng)不再是純凈的水。經(jīng)不再是純凈的水。 任意排除放生產(chǎn)和生活廢水，可能把有害物質(zhì)帶入水體，任意排除放生產(chǎn)和生活廢水，可能把有害物質(zhì)帶入水體，污染水源和環(huán)境。污染水源和環(huán)境。 被污染的水用于農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)生產(chǎn)，也會造成危害。被污染的水用于農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)生產(chǎn)，也會造成危害。 反之，利用化學方法，可以將海水淡化，還能把反之，利用化學方法，可以將海水淡化，還能把污染的水凈化后重新使用，解決人類面臨的淡水資污染的水凈化后重新使用，解決人類面臨的淡水資源緊缺問題。用電能或太陽能分解水，還可以制得源緊缺問題。用電能或太陽能分解水，還可以制得氫氣，獲得清潔的能源。利用水與一些物質(zhì)的化學氫氣，獲得清潔的能源。利用水與一些物質(zhì)的化學變化，可以合成新物質(zhì)。變化，可以合成新物質(zhì)。 等待灌溉的土壤等待灌溉的土壤 豐富的海水資源豐富的海水資源 一名男子乘船經(jīng)過一一名男子乘船經(jīng)過一條浮滿垃圾的運河條浮滿垃圾的運河 污水處理污水處理 鋼鐵的使用十分普遍。可惜世界上每年有將近總產(chǎn)鋼鐵的使用十分普遍?？上澜缟厦磕暧袑⒔偖a(chǎn)量十分之一的鋼鐵因銹蝕而損失。化學工作者不僅研量十分之一的鋼鐵因銹蝕而損失。化學工作者不僅研究如何防止或延緩鋼鐵腐蝕，還研制出各種性能優(yōu)異究如何防止或延緩鋼鐵腐蝕，還研制出各種性能優(yōu)異的不銹鋼，延長了鋼鐵制品的使用壽命，擴大了這些的不銹鋼，延長了鋼鐵制品的使用壽命，擴大了這些制品的使用范圍。制品的使用范圍。 取一塊廢舊的鐵絲石棉網(wǎng)，取一塊廢舊的鐵絲石棉網(wǎng)，將鐵絲網(wǎng)剪成幾小片，用稀將鐵絲網(wǎng)剪成幾小片，用稀鹽酸除去鐵銹，放入錐形瓶鹽酸除去鐵銹，放入錐形瓶中，如圖中，如圖19裝置裝置 所示。向錐形瓶中加入所示。向錐形瓶中加入3ml4ml濃食鹽水潤濕鐵絲，濃食鹽水潤濕鐵絲，塞緊帶導管的單孔塞，導管的另一端伸入紅色的水塞緊帶導管的單孔塞，導管的另一端伸入紅色的水中，幾分鐘后，觀察實驗現(xiàn)象。你能解釋這個現(xiàn)象中，幾分鐘后，觀察實驗現(xiàn)象。你能解釋這個現(xiàn)象嗎？嗎？ 現(xiàn)代社會，廉價、耐用的塑料制品使用廣泛?，F(xiàn)代社會，廉價、耐用的塑料制品使用廣泛。塑料的抗腐蝕能力強，不易腐爛，曾受到人們的塑料的抗腐蝕能力強，不易腐爛，曾受到人們的欣賞。欣賞。 塑料的應(yīng)用帶來的負面影響塑料的應(yīng)用帶來的負面影響“白色污染”白色污染”（廢棄塑料的增加，帶來的環(huán)境污染）（廢棄塑料的增加，帶來的環(huán)境污染） 為解決廢棄塑料產(chǎn)品產(chǎn)生的“白色污染”問題，化學家們?yōu)榻鉀Q廢棄塑料產(chǎn)品產(chǎn)生的“白色污染”問題，化學家們有研制了可自行分解的新型塑料。有研制了可自行分解的新型塑料。 以礦產(chǎn)資源和農(nóng)產(chǎn)品為原料，用以礦產(chǎn)資源和農(nóng)產(chǎn)品為原料，用化學化學原理原理進行生產(chǎn)的化學工業(yè)，幫助人們更合理、更進行生產(chǎn)的化學工業(yè)，幫助人們更合理、更有效地使用自然資源，為滿足人們在衣、食、有效地使用自然資源，為滿足人們在衣、食、住、行各方面的需要發(fā)揮了巨大的作用。所住、行各方面的需要發(fā)揮了巨大的作用。所以，以，化學化學工業(yè)是每個國家國民經(jīng)濟的重要部工業(yè)是每個國家國民經(jīng)濟的重要部門。門。 隨著人類對自身和自然認識的加深，人們越隨著人類對自身和自然認識的加深，人們越來越意識到應(yīng)當與自然和諧共處，以保證社來越意識到應(yīng)當與自然和諧共處，以保證社會的可持續(xù)發(fā)展。在這方面，會的可持續(xù)發(fā)展。在這方面，化學科學化學科學的貢的貢獻是引人注目的，化學家們正為此而作出不獻是引人注目的，化學家們正為此而作出不懈的努力。懈的努力。 為了社會的可持續(xù)發(fā)展，人類必須重視為了社會的可持續(xù)發(fā)展，人類必須重視環(huán)境保護問題。環(huán)境保護問題?；瘜W科學化學科學在這方面可以發(fā)揮在這方面可以發(fā)揮重要的作用。重要的作用。 例如，大氣污染、全球氣候變暖、南極上例如，大氣污染、全球氣候變暖、南極上空臭氧空洞的出現(xiàn)，向人們提出了減少二氧空臭氧空洞的出現(xiàn)，向人們提出了減少二氧化碳排放、消除大氣污染物等課題。化碳排放、消除大氣污染物等課題。用化學用化學方法方法對發(fā)起進行檢測和污染防治，對生產(chǎn)、對發(fā)起進行檢測和污染防治，對生產(chǎn)、生活中產(chǎn)生的大量垃圾進行回收處理，變廢生活中產(chǎn)生的大量垃圾進行回收處理，變廢為寶是化學工作者的重要任務(wù)。為寶是化學工作者的重要任務(wù)。 1、汽車排放的尾氣中含有多種空氣污染物。檢測城、汽車排放的尾氣中含有多種空氣污染物。檢測城市的大氣狀況；研究用于消除汽車排放的有害尾市的大氣狀況；研究用于消除汽車排放的有害尾氣的化學反應(yīng)和化學物質(zhì)，也是化學工作者刻不氣的化學反應(yīng)和化學物質(zhì)，也是化學工作者刻不容緩的任務(wù)。容緩的任務(wù)。 2、生活垃圾的處理，已經(jīng)成為人們生活中的大事。、生活垃圾的處理，已經(jīng)成為人們生活中的大事。為了保護環(huán)境，變害為利，包括化學家在內(nèi)的各為了保護環(huán)境，變害為利，包括化學家在內(nèi)的各國科學工作者都在努力研究利用垃圾生產(chǎn)沼氣、國科學工作者都在努力研究利用垃圾生產(chǎn)沼氣、發(fā)電或制造其他用品的方法。發(fā)電或制造其他用品的方法。 化學促成科學技術(shù)的發(fā)展化學促成科學技術(shù)的發(fā)展 化學科學化學科學的發(fā)展，使人們對參與生命活動的發(fā)展，使人們對參與生命活動的各種物質(zhì)的性質(zhì)和變化有了更清楚的認識，的各種物質(zhì)的性質(zhì)和變化有了更清楚的認識，保健和醫(yī)療事業(yè)因此也有了長足的進步。無保健和醫(yī)療事業(yè)因此也有了長足的進步。無論過去、現(xiàn)在，還是未來，論過去、現(xiàn)在，還是未來，化學科學在合成化學科學在合成各種化學藥物、消滅傳染病、治療疾病和延各種化學藥物、消滅傳染病、治療疾病和延長壽命諸方面發(fā)揮著巨大作用長壽命諸方面發(fā)揮著巨大作用。如青霉素的。如青霉素的發(fā)現(xiàn)、合成和應(yīng)用，挽救了許多垂危病人的發(fā)現(xiàn)、合成和應(yīng)用，挽救了許多垂危病人的生命。生命。 脫氧核糖核酸（脫氧核糖核酸（DNA）結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，打開了）結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，打開了分子生物學的大門。分子生物學的大門。化學與生命科學組結(jié)合，化學與生命科學組結(jié)合，促進了基因工程的發(fā)展，產(chǎn)生了生物克隆技促進了基因工程的發(fā)展，產(chǎn)生了生物克隆技術(shù)。術(shù)。 材料是生產(chǎn)、生活的物質(zhì)基礎(chǔ)。石材、陶瓷、材料是生產(chǎn)、生活的物質(zhì)基礎(chǔ)。石材、陶瓷、銅、鐵、鋼、玻璃、水泥、塑料等都是常見銅、鐵、鋼、玻璃、水泥、塑料等都是常見的材料。許多性能優(yōu)異的材料都是根據(jù)相關(guān)的材料。許多性能優(yōu)異的材料都是根據(jù)相關(guān)的化學反應(yīng)原理制成的。的化學反應(yīng)原理制成的。高新科學技術(shù)需要高新科學技術(shù)需要各種有特殊性能的材料各種有特殊性能的材料，這要靠化學家來研，這要靠化學家來研究開發(fā)。究開發(fā)。 玻璃是人們熟悉的材料。隨玻璃是人們熟悉的材料。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了許多著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了許多性能玻璃更優(yōu)異、透明的易性能玻璃更優(yōu)異、透明的易加工成型的材料，加工成型的材料， 如：可以制成標牌、燈箱、工藝品盒的有機玻璃；如：可以制成標牌、燈箱、工藝品盒的有機玻璃；制造飲料瓶的聚酯材料；制造牙刷柄的聚苯乙制造飲料瓶的聚酯材料；制造牙刷柄的聚苯乙烯材料等等。你了解這些材料的性質(zhì)有什么不烯材料等等。你了解這些材料的性質(zhì)有什么不同嗎？同嗎？ 收集幾種常見的、用透明材料做成的物品收集幾種常見的、用透明材料做成的物品碎片，進行下列實驗：碎片，進行下列實驗： 1 1、取各種樣品一片投入水中，哪些材料、取各種樣品一片投入水中，哪些材料能浮在水面上？能浮在水面上？ 2 2、試一試哪種材料容易破碎、斷裂？、試一試哪種材料容易破碎、斷裂？ 3 3、用小刀在樣品上刻劃或切割，它們的、用小刀在樣品上刻劃或切割，它們的硬度有什么不同？硬度有什么不同？ 4 4、用坩鍋分別夾持各種樣品在酒精燈火、用坩鍋分別夾持各種樣品在酒精燈火焰上的灼燒，各產(chǎn)生什么現(xiàn)象？焰上的灼燒，各產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ 發(fā)射衛(wèi)星、宇宙飛船的火發(fā)射衛(wèi)星、宇宙飛船的火箭靠什么燃料提供動力？箭靠什么燃料提供動力？ 計算機的芯片是用什計算機的芯片是用什么材料制成的？么材料制成的？ 光信息的長距離輸送使用的光信息的長距離輸送使用的光導纖維是用什么制造的？光導纖維是用什么制造的？ 儲氫汽車是用什么材料來儲備儲氫汽車是用什么材料來儲備氫氣？氫氣？ 航天飛機的材料是用什么航天飛機的材料是用什么金屬？可以輕而耐腐蝕？金屬？可以輕而耐腐蝕？耐高溫？耐高溫？ 怎樣利用太陽能發(fā)電？用什么方怎樣利用太陽能發(fā)電？用什么方法開發(fā)氫能源？怎樣研制法開發(fā)氫能源？怎樣研制2121世紀的世紀的“材料之星”納米材料？解決這些“材料之星”納米材料？解決這些問題都離不開問題都離不開化學家和化學專業(yè)人員化學家和化學專業(yè)人員的研究和工作。的研究和工作。 宇航業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、開發(fā)潔凈能宇航業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、開發(fā)潔凈能源，這些以高科技為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)野需源，這些以高科技為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)野需要要化學化學的支持。的支持。 總之，化學科學是極富魅力總之，化學科學是極富魅力的科學，它研制的內(nèi)容十分的科學，它研制的內(nèi)容十分豐富，為人類社會的可持續(xù)豐富，為人類社會的可持續(xù)發(fā)展擔負著重要的使命。發(fā)展擔負著重要的使命。 現(xiàn)代人們的生活水平不斷提高，現(xiàn)代人們的生活水平不斷提高，在在許多方面得益于化學科學許多方面得益于化學科學的的發(fā)展。請你從日常生活中的衣、食、發(fā)展。請你從日常生活中的衣、食、住、行各方面列舉事例證明這一點。住、行各方面列舉事例證明這一點。 1、綠色植物在晴天時，通常每平方米葉片每天約、綠色植物在晴天時，通常每平方米葉片每天約需要吸收需要吸收5g二氧化碳進行光合作用。試計算總二氧化碳進行光合作用。試計算總表面積為表面積為1.76m2的葉片，在的葉片，在10天內(nèi)能吸收多少天內(nèi)能吸收多少克二氧化碳？克二氧化碳？ 2、談?wù)勀闼赖奈廴经h(huán)境的事例。、談?wù)勀闼赖奈廴经h(huán)境的事例。 3、人類只有一個地球，為了社會的可持續(xù)發(fā)展，、人類只有一個地球，為了社會的可持續(xù)發(fā)展，必須解決環(huán)境保護問題，化學在這方必須解決環(huán)境保護問題，化學在這方 面可以發(fā)面可以發(fā)揮重要的作用。請列舉你知道的事例加以說明。揮重要的作用。請列舉你知道的事例加以說明。