第1節(jié)走進化學(xué)科學(xué)1化學(xué)科學(xué)的含義化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化、制備和應(yīng)用的自然科學(xué)。其中，性質(zhì)包括物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)；變化包括物理變化和化學(xué)變化。在理解化學(xué)科學(xué)的含義時應(yīng)注意以下幾點：化學(xué)是一門自然科學(xué)，而不是社會科學(xué)或人文科學(xué)。化學(xué)研究的對象是由原子、分子、離子等微觀粒子構(gòu)成的物質(zhì)。化學(xué)研究的內(nèi)容是物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化、制備和應(yīng)用。化學(xué)研究的最主要手段是化學(xué)實驗。化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是原子的重新組合，生成新物質(zhì)，在反應(yīng)中原子種類并沒有發(fā)生改變，所以，原子彈、氫彈爆炸等原子核發(fā)生了改變的反應(yīng)屬于核反應(yīng)，而不屬于化學(xué)反應(yīng)，也不是化學(xué)研究的對象。辨誤區(qū) 原子是最小的微粒嗎原子是物質(zhì)化學(xué)變化中最小粒子的含義是指原子在化學(xué)變化中不能再分，而不是指微粒的大小，原子是由質(zhì)子、中子、電子構(gòu)成的，故不是最小微粒?！纠?】 1998年諾貝爾化學(xué)獎授予科恩(美)和波普爾(英)，以表彰他們在理論化學(xué)領(lǐng)域做出的重大貢獻。他們的工作使實驗和理論共同協(xié)力探討分子體系的發(fā)生，引起整個化學(xué)領(lǐng)域經(jīng)歷了一場革命性的變化。下列說法正確的是()A化學(xué)不再是純實驗科學(xué)B化學(xué)不再需要實驗C化學(xué)不做實驗，就什么都不知道D未來化學(xué)的發(fā)展方向還是經(jīng)驗化解析：本題考查化學(xué)的概念?；瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，化學(xué)理論對現(xiàn)代化學(xué)的精確化起了重要作用?；瘜W(xué)需要實驗，但不再是純實驗科學(xué)。21世紀(jì)的化學(xué)將是一門實驗與理論互相推動、相互促進的科學(xué)。答案：A2化學(xué)科學(xué)的創(chuàng)造性和實用性(1)化學(xué)科學(xué)的創(chuàng)造性化學(xué)科學(xué)的特征是認(rèn)識分子和制造分子。發(fā)現(xiàn)物質(zhì)：從礦物、巖石以及生物體中發(fā)現(xiàn)有用物質(zhì)，并能進行提取。創(chuàng)造物質(zhì)：能夠根據(jù)需要，運用物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論、化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律和現(xiàn)代技術(shù)，設(shè)計具有特殊性質(zhì)或功能的新分子，創(chuàng)造出自然界中不存在的物質(zhì)?？茖W(xué)家合成化合物的速度是驚人的，至1990年合成的物質(zhì)剛剛突破1 000萬種大關(guān)，21年后的今天，已超過3 700萬種。(2)化學(xué)科學(xué)的實用性合成氨技術(shù)的應(yīng)用，解決了饑餓對人類的威脅；醫(yī)藥的合成，使人的壽命大大提高；芯片和光導(dǎo)纖維，引導(dǎo)人們進入信息時代；食品添加劑、化妝品、塑料、橡膠、纖維的合成，使我們的生活豐富多彩；新型信息材料、低毒副作用的藥物、高效催化劑等的合成，將進一步提高人類的生活質(zhì)量，促進社會的可持續(xù)發(fā)展。因此，化學(xué)又是一門在人類生產(chǎn)和生活中有重要作用的實用科學(xué)。【例2】 下列不能說明化學(xué)具有創(chuàng)造性和實用性的是()A化學(xué)家哈伯用催化法合成氨后，德國就能生產(chǎn)硝酸B科學(xué)家們合成碳納米管，用作分子導(dǎo)線和超小型的電子器件C俄國科學(xué)家門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律D諾貝爾用硝化甘油制成了炸藥，并用于工業(yè)生產(chǎn)解析：提出一種新理論不能說明化學(xué)的創(chuàng)造性和實用性。合成氨、制炸藥、合成碳納米管都體現(xiàn)出化學(xué)的創(chuàng)造性，它們應(yīng)用于生產(chǎn)和生活，則體現(xiàn)出化學(xué)的實用性。答案：C3.化學(xué)科學(xué)的形成和發(fā)展化學(xué)發(fā)展簡史時代古代實用技術(shù)近代化學(xué)現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論主要成就冶金、制藥、造紙、燒制陶瓷原子分子學(xué)說現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論實踐銅、鐵合金冶煉；釀酒等化石燃料的開采利用；藥物化學(xué)的興起；冶金化學(xué)的探索等微觀粒子的研究；物質(zhì)的合成；化學(xué)與其他學(xué)科的滲透等理論沒有科學(xué)理論做指導(dǎo)原子分子學(xué)說的建立、元素周期律的發(fā)現(xiàn)等現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論特點用其物不知其理用其物知其理知其理造其物說明：(1)早期的化學(xué)只是一門實用技術(shù)。(2)在對藥物化學(xué)和冶金化學(xué)的廣泛探究基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了原子分子學(xué)說，使化學(xué)從實用技術(shù)跨入了科學(xué)之門。在這一理論的指導(dǎo)下，人們發(fā)現(xiàn)了大量元素，同時揭示了物質(zhì)世界的根本性規(guī)律元素周期律。(3)近代化學(xué)科學(xué)發(fā)展的四個里程碑：1661年，英國科學(xué)家波義耳提出化學(xué)元素的概念，標(biāo)志著近代化學(xué)的誕生；1771年，法國科學(xué)家拉瓦錫建立燃燒現(xiàn)象的氧化學(xué)說，使近代化學(xué)取得了革命性進展；1803年，英國科學(xué)家道爾頓提出了原子學(xué)說，為近代化學(xué)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)；1869年，俄國科學(xué)家門捷列夫，在前人工作的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)元素周期律，把化學(xué)元素及其化合物納入了一個統(tǒng)一的理論體系。(4)現(xiàn)代化學(xué)科學(xué)的發(fā)展：現(xiàn)代化學(xué)的重大成就：放射性元素的發(fā)展、現(xiàn)代量子化學(xué)理論的建立、創(chuàng)造新分子的合成化學(xué)的崛起、高分子化學(xué)的創(chuàng)立、化學(xué)熱力學(xué)與動力學(xué)的開創(chuàng)性研究以及化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展等，都是現(xiàn)代化學(xué)的重大成就，都充分體現(xiàn)了現(xiàn)代化學(xué)“從宏觀到微觀，從感性到理性，從實踐到理論，又從理論到實踐”的發(fā)展過程；現(xiàn)代化學(xué)研究的重要手段：X射線、原子吸收光譜、紫外和紅外光譜、色譜、質(zhì)譜、核磁共振、交叉分子束技術(shù)、晶體管和掃描隧道顯微鏡等，這些手段對測定微觀粒子和物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)揮了重要作用，有力地促進了現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展。相關(guān)參考：我國 化學(xué)發(fā)展史上的業(yè)績古代：冶金、陶瓷、釀酒、造紙、火藥等等。近現(xiàn)代：1965年，人工合成的牛胰島素是世界上第一次用人工方法合成的具有生命活性的蛋白質(zhì)，為人類探索生命的奧秘邁出了第一步；1981年，人工合成的酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸，是世界上首次人工合成的核糖核酸，這項研究帶動了多種核酸類藥物，包括抗腫瘤藥物、抗病毒藥物的研制和應(yīng)用?！纠?】 在科學(xué)史上，中國有許多重大的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)，為現(xiàn)代物質(zhì)文明奠定了基礎(chǔ)。以下發(fā)明或發(fā)現(xiàn)屬于化學(xué)史上中國對世界做出重大貢獻的是()造紙印刷技術(shù)火藥指南針煉銅、煉鐵合成有機高分子材料人工合成牛胰島素提出原子分子學(xué)說A BC D解析：造紙、印刷技術(shù)、火藥、指南針、煉銅、煉鐵、人工合成牛胰島素等都屬于中國重大的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)，但印刷技術(shù)、指南針與化學(xué)關(guān)聯(lián)不大。答案：B4化學(xué)科學(xué)的探索空間(1)展望未來，化學(xué)科學(xué)有十分廣闊的探索空間在化學(xué)科學(xué)領(lǐng)域，化學(xué)家可以在微觀層面上操縱分子和原子，進行分子擴展，以及組裝分子材料、分子器件和分子機器(如碳納米管分子導(dǎo)線、分子開關(guān)、分子磁體、分子電路、分子計算機)等。在能源和資源方面：有了化學(xué)科學(xué)，人類能夠合理開發(fā)和安全應(yīng)用能源和資源，既能得到充足的能源和資源，又能處理好能源和資源的開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護之間的關(guān)系。在材料科學(xué)方面：化學(xué)將推動材料科學(xué)的發(fā)展，使各種新型功能材料的生產(chǎn)成為可能。在環(huán)境方面：化學(xué)為解決環(huán)境問題提供了有力保障，使人類能夠使用無害的化妝品和生活用品，既優(yōu)化了環(huán)境，又提高了生活質(zhì)量。(2)現(xiàn)代化學(xué)研究的主要手段并非所有的化學(xué)實驗都是在試管、燒杯等簡單的化學(xué)儀器中完成的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)實驗室中出現(xiàn)了許多先進的儀器。例如：利用色譜儀可以把某種物質(zhì)從混合物中分離出來，而X射線儀、質(zhì)譜儀、核磁共振儀等則可以幫助人們測定化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，還可以跟蹤化學(xué)反應(yīng)的過程。計算機技術(shù)的興起為化學(xué)實驗研究開辟了一個新領(lǐng)域計算化學(xué)，使化學(xué)達到了一個新的層次。【例4】 下列不符合當(dāng)今化學(xué)研究方向的是()A發(fā)現(xiàn)新物質(zhì)B合成新材料C研究化學(xué)反應(yīng)的微觀過程D研究化學(xué)反應(yīng)中的原子守恒關(guān)系解析：化學(xué)反應(yīng)中的原子守恒關(guān)系，即質(zhì)量守恒定律，從科學(xué)的層面來說，人們對它早已完全掌握并能熟練地應(yīng)用了，因此它不屬于當(dāng)今化學(xué)研究的方向。通過化學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)新物質(zhì)，合成新材料，能滿足人類日益增長的物質(zhì)需求；研究化學(xué)反應(yīng)的微觀過程，能為化學(xué)科學(xué)的發(fā)展提供必要的理論支持。答案：D解技巧 對化學(xué)的認(rèn)識和理解：要從化學(xué)科學(xué)的研究領(lǐng)域、研究范疇、研究方法及實用價值等方面的學(xué)習(xí)中，深刻理解化學(xué)科學(xué)的含義，認(rèn)識化學(xué)是在原子、分子層次上認(rèn)識物質(zhì)和制備新物質(zhì)的一門科學(xué)。5物理變化和化學(xué)變化的區(qū)別與聯(lián)系物理變化化學(xué)變化概念無新物質(zhì)生成的變化有新物質(zhì)生成的變化特征化學(xué)性質(zhì)不變化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，生成了新物質(zhì)現(xiàn)象形狀、狀態(tài)等變化常伴有發(fā)光、放熱、變色、產(chǎn)生氣體、沉淀等聯(lián)系物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時一定有物理變化發(fā)生【例5】 在下列變化過程中，只發(fā)生物理變化的是()A荔枝釀酒B酸雨侵蝕建筑物C空氣液化制取氮氣D生石灰遇水成為熟石灰解析：物理變化主要與物質(zhì)的三態(tài)變化等有關(guān)，實質(zhì)是無新物質(zhì)生成，而化學(xué)變化的實質(zhì)是有新物質(zhì)生成，荔枝釀酒是由糖變?yōu)榇迹嵊昵治g建筑物是H2SO3和H2SO4與建筑物中的金屬等發(fā)生反應(yīng)，生石灰遇水生成熟石灰有新物質(zhì)生成，因此A、B、D三項中均發(fā)生了化學(xué)變化。故正確答案為C。答案：C6高中化學(xué)學(xué)習(xí)與初中化學(xué)學(xué)習(xí)的不同(1)學(xué)習(xí)目的不同高中化學(xué)課程，目的是使同學(xué)們主動構(gòu)建自身發(fā)展所需的化學(xué)基礎(chǔ)知識和基本技能，增進對物質(zhì)世界的認(rèn)識，進一步了解化學(xué)學(xué)科的特點；有利于同學(xué)們體驗科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的基本方法，加深對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識，發(fā)展創(chuàng)新精神和實踐能力；有利于同學(xué)們形成科學(xué)的自然觀和嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度，更深刻地認(rèn)識科學(xué)、技術(shù)和社會之間的相互關(guān)系，樹立可持續(xù)發(fā)展的思想。(2)學(xué)習(xí)內(nèi)容不同為了達到上述高中化學(xué)學(xué)習(xí)的目的，高中化學(xué)課程安排了8個模塊供同學(xué)們學(xué)習(xí)，其中包括必修“化學(xué)1”和“化學(xué)2”，這是所有的高中生必須學(xué)習(xí)的模塊，主要內(nèi)容是“認(rèn)識化學(xué)科學(xué)、化學(xué)實驗基礎(chǔ)、常見無機物及其應(yīng)用、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)與能量、化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展等”。這些模塊從不同的層面和視角構(gòu)建同學(xué)們所學(xué)的知識體系，有關(guān)實驗技能、科學(xué)探究能力和情感態(tài)度與價值觀等方面的目的在各模塊中都得到了體現(xiàn)。(3)學(xué)習(xí)方法不同運用探究方法進行學(xué)習(xí)對于化學(xué)知識、化學(xué)原理、實驗技能盡量采用探究學(xué)習(xí)的方法，同學(xué)們在學(xué)習(xí)的過程中經(jīng)歷對化學(xué)物質(zhì)及其變化進行探究的過程，進一步理解科學(xué)探究的意義，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法，提高自己的科學(xué)探究能力。樹立問題意識進行學(xué)習(xí)在高中化學(xué)的學(xué)習(xí)中，同學(xué)們必須具有較強的問題意識，通過發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的化學(xué)問題來學(xué)習(xí)化學(xué)；敢于質(zhì)疑，勤于思索，逐步形成獨立思考問題的能力；學(xué)習(xí)中要善于與他人合作，培養(yǎng)自己的團隊精神。通過課外實驗、調(diào)查進行學(xué)習(xí)新課標(biāo)形勢下的學(xué)習(xí)，課堂可以延伸到實驗室、街道、廠礦、家庭等環(huán)境，為了便于這種廣義上的學(xué)習(xí)，希望同學(xué)們能夠建立自己的家庭實驗室：如自制酒精燈，利用廚房中的筷子(代替玻璃棒)、杯子(代替集氣瓶、燒杯等)等，收集生活廢棄物品(如飲料罐、塑料瓶等)來做化學(xué)實驗，這些收集的物品都可以構(gòu)成你實驗室中的儀器?！纠?1】 下列廣告語在科學(xué)上沒有錯誤的是()A這種飲料不含任何化學(xué)物質(zhì)B這種口服液含豐富的氮、磷、鋅等微量元素C這種“神奇液體”加入水中，可以“以水代油”作發(fā)動機的燃料D沒有水就沒有生命解析：在市面上一些廣告中，出現(xiàn)了一些違背化學(xué)基本常識的語言，這說明了某些廣告制作人的化學(xué)知識貧乏，他們誤導(dǎo)了廣大消費者。對于這些錯誤，中學(xué)生應(yīng)該能作出判斷。A項，飲料中“不含任何化學(xué)物質(zhì)”，這顯然與常識相悖，水就是化學(xué)物質(zhì)，該廣告原意可能想說，不含任何人工合成的化學(xué)制品；B項，氮、磷都不是微量元素；C項中，違背了化學(xué)反應(yīng)中各種元素的原子種類和數(shù)目不變的規(guī)律；D項是正確的，水是生命之源，沒有水就沒有生命。答案：D【例62】 酸、堿指示劑遇酸或堿溶液會發(fā)生顏色變化，以此確定溶液的酸堿性。某課外活動小組做了一個化學(xué)實驗：在一試管中滴入23滴酚酞，再加入5 mL NaOH溶液，溶液變?yōu)榧t色，然后又加5 mL HNO3溶液，溶液紅色退去。一位同學(xué)提出問題：紅色退去是因為溶液由堿性變?yōu)樗嵝裕€是HNO3將酚酞徹底破壞掉？一部分同學(xué)認(rèn)為是因為溶液顯酸性，另一部分同學(xué)認(rèn)為是酚酞被破壞，爭論不休，如何確定退色原因？解析：如果退色原因是溶液由堿性變?yōu)樗嵝?，那么溶液中的酚酞仍然存在，此時再向退色后的溶液中加過量堿，應(yīng)變紅；若退色是因為稀HNO3將酚酞徹底破壞掉，那么溶液中就不存在酚酞了，此時再向退色后的溶液中加過量的堿，也不變紅。答案：加足量堿，若變紅色，則溶液紅色退去的原因是溶液由堿性變成酸性；若不變紅色，則溶液紅色退去的原因是酚酞被HNO3破壞掉?！纠?3】 化學(xué)科學(xué)將在能源和資源的合理開發(fā)、安全應(yīng)用方面大顯身手。當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)地區(qū)大量的植物秸稈如何處理的問題備受關(guān)注。下列提出的幾種植物秸稈處理方法中，不正確的是()A出售給工廠作工業(yè)原料B應(yīng)用化學(xué)科學(xué)的有關(guān)原理和方法制成優(yōu)質(zhì)的牲畜飼料C就地焚燒成草木灰，作植物的鉀肥D應(yīng)用化學(xué)科學(xué)的有關(guān)原理和方法制成甲烷作燃料解析：就地焚燒植物秸稈，不但可能引起火災(zāi)，還會因為焚燒過程中產(chǎn)生許多有害氣體及濃煙而污染空氣。與其燃燒生成的鉀肥相比，是弊大于利。答案：C