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2019-2020年高中化學(xué) 《緒言》教案 舊人教版必修1 教學(xué)目的： 1．使學(xué)生了解化學(xué)在人類進(jìn)步中的作用。 2．使學(xué)生明確在高中階段為什么要繼續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)。 3．激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，了解高中化學(xué)的學(xué)習(xí)方法。 4．通過(guò)了解我國(guó)在化學(xué)方面的成就，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義精神。 引言： 在高中，化學(xué)仍是一門必修課?！盎瘜W(xué)……人類進(jìn)步的關(guān)鍵”這句話引自美國(guó)著名化學(xué)家諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者……西博格教授在1979年美國(guó)化學(xué)會(huì)成立100周年大會(huì)上的講話。 縱觀化學(xué)發(fā)展的歷史，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)：化學(xué)對(duì)社會(huì)的發(fā)展和人類的進(jìn)步產(chǎn)生了多么巨人的作用。西博格（ Glenn Theodore Seabory，1912－xx）是美國(guó)核化學(xué)家。1940年他與麥克米倫（E。 MMcmillan）等人共同發(fā)觀了94號(hào)元素钚。 在第二次世界大戰(zhàn)期間，他領(lǐng)導(dǎo)的芝加哥大學(xué)冶金實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)立了生產(chǎn)原子彈材料钚的化學(xué)流程，這是核武器研制成功的一個(gè)關(guān)鍵步驟。1944年，他提出了錒系元素概念與它們的電子結(jié)構(gòu)，這不僅使元素周期表趨于完整，而且為后來(lái)合成超鈾元素指明了方向。他和麥克米倫共同獲得1951年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 投影：運(yùn)用納米技術(shù)拍出的“中國(guó)”照片 1．由原子組成的最小漢字“中國(guó)”的說(shuō)明： 中國(guó)科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室的研究人員于1993年底至1994年初，以超真空掃描隧道顯微鏡（STM）為手段，在Si表面上開(kāi)展了原子操縱的研究，取得了世界水平的成果。他們?cè)谑覝叵?，用STM的針尖，并通過(guò)針尖與樣品之間的相互作用，把硅晶體表面的原子撥出，從而在表面上形成一定規(guī)則的圖形，如“中國(guó)”等字樣，這些溝槽的線寬平均為2 nm（1 nm ＝110－9 m）是目前在室溫時(shí)，人們?cè)赟i表面“寫”出的最小漢字。凹陷的地方是原子被撥出后顯下的深黑色溝槽，凸起的亮點(diǎn)是散落的原子形成的，顯白色。 2．掃描隧道顯微鏡： 掃描隧道顯微鏡（ scanning tunneling microscope，簡(jiǎn)稱STM）是1982年德國(guó)科學(xué)家賓尼（Gerd Binnig，1947－）與其同事共同研制成功的世界第一臺(tái)新型的表面分析儀器。STM的研制成功為人類認(rèn)識(shí)微觀世界的奧秘又提供了一個(gè)十分有用的工具，使人們第一次能夠直接觀察到原子在物質(zhì)表面的排列狀態(tài)和與表面電子行為有關(guān)的物理化學(xué)性質(zhì)，對(duì)表面科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)和微電子技術(shù)的研究有著重要的意義。為此，他們與電子顯微鏡的發(fā)明家魯斯卡（Emst Ruska）一起榮獲1986年諾貝爾物理獎(jiǎng)。 STM具有原子級(jí)分辨率，可分辨出單個(gè)原子；還具有直接觀測(cè)的性能，STM的基本原理是基于量子的隧道效應(yīng)。將原子線度的極細(xì)針尖和被研究物質(zhì)的表面作為兩個(gè)電極，當(dāng)針尖與樣品的距離非常接近時(shí)（通常小于1 nm），在外加電場(chǎng)的作用下，電子會(huì)穿過(guò)兩個(gè)電極之間的絕緣層流向另一電極，這種現(xiàn)象叫做隧道效應(yīng)，產(chǎn)生的電流就稱為隧道電流。隧道電流的強(qiáng)度對(duì)針尖與樣品表面之間的距離非常敏感。通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制針尖在樣品表面掃描。把針尖在樣品表面掃描時(shí)運(yùn)動(dòng)的軌跡直接在熒光屏或記錄紙上顯示出來(lái)，也就是說(shuō)，STM是通過(guò)在針尖掃描時(shí)，控制針尖與樣品間的距離恒定不變，從而使針尖隨樣品表面的起伏而起伏。針尖運(yùn)動(dòng)的軌跡就表現(xiàn)了樣品表面的形貌。 3．關(guān)于化學(xué)發(fā)展史的分期問(wèn)題： 化學(xué)究竟從什么時(shí)候開(kāi)始進(jìn)入了她的近代化學(xué)時(shí)期？史家都稱1774年拉瓦錫（A．L．Lavoisier）提出元素概念結(jié)束燃素論不久，道爾頓（J．Dation）于1803年提出原子學(xué)說(shuō)，使化學(xué)進(jìn)入了這個(gè)持續(xù)至今以原子論為主線的新時(shí)期。實(shí)際上，化學(xué)進(jìn)入近代化學(xué)時(shí)期后，勢(shì)如破竹的發(fā)展所依據(jù)的最基本的理論始終是原子－－分子理論，簡(jiǎn)稱原子理論。它指明：不同元素代表不同原子；分子是由原子在空間按一定方式或結(jié)構(gòu)結(jié)合而成的；分子的結(jié)構(gòu)直接決定其性能；分子進(jìn)一步聚集成物體。 原子理論結(jié)束了持續(xù)幾個(gè)世紀(jì)煉金和煉丹家的盲目實(shí)踐。有人認(rèn)為，煉金家之所以長(zhǎng)時(shí)期與硫黃和重金屬打交道，是基于他們的一個(gè)信念：只要把硫黃的亮黃色和重金屬的高密度這兩個(gè)性質(zhì)摻和在一起就可煉出黃金來(lái)。歷史已經(jīng)證明，在近代化學(xué)時(shí)期之前，化學(xué)并沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)像物理學(xué)發(fā)展進(jìn)程中出現(xiàn)過(guò)的那個(gè)經(jīng)典物理學(xué)時(shí)期（或牛頓力學(xué)）。到近代物理兩個(gè)時(shí)期。同此．我們要有一個(gè)共識(shí)，一般說(shuō)來(lái)，化學(xué)就是指近代化學(xué)。 板書(shū)： 實(shí)用技術(shù) …… 近代化學(xué) …… 現(xiàn)代化學(xué) （冶金、火藥、造紙） （原子－分子學(xué)說(shuō)） （物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論） 展示： 橡膠、合成纖維、半導(dǎo)體材料、光導(dǎo)纖維（這些物質(zhì)稱之為材料） 板書(shū)： 使用功能 材料 非金屬材料（如：陶瓷） 化學(xué)組成 金屬材料 （合金） 有機(jī)高分子（橡膠） 復(fù)合材料 （多功能） 高功能材料（超導(dǎo)） 結(jié)構(gòu)材料 （耐高溫） 信息材料 （液晶） 4．材料和材料科學(xué) 材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，一直是人類進(jìn)步的一個(gè)重要里程碑。例如，歷史上的石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代都是以材料作為時(shí)代主要標(biāo)志的。一種新型材料的研制成功，可以引起人類文化和生活的新的變化。石器、陶瓷、銅、鐵、玻璃、水泥、有機(jī)高分子（如塑料等）、單晶材料等的發(fā)明，為人類進(jìn)步提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。沒(méi)有半導(dǎo)體材料，便不可能有目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)；沒(méi)有耐高溫、高強(qiáng)度的特殊結(jié)構(gòu)材料，便沒(méi)有今天的宇航工業(yè)；沒(méi)有低損耗的光導(dǎo)纖維，便不會(huì)出現(xiàn)光信息的長(zhǎng)距離傳輸，也就沒(méi)有現(xiàn)代的光通訊；沒(méi)有有機(jī)高分子材料，人們的生活也不可能像今天這樣豐富多彩。相反，有很多新技術(shù)，因材料不過(guò)關(guān)，很難實(shí)現(xiàn)。例如，長(zhǎng)距離輸電，中途損耗很大，以致造成我國(guó)全國(guó)電力分布不均。如果在室溫工作的、價(jià)廉的超導(dǎo)材料研制成功，就會(huì)出現(xiàn)新的局面。又如，太陽(yáng)能是取之不盡、用之不竭，而又沒(méi)有污染的一種能源，但我們目前還沒(méi)有價(jià)廉、壽命長(zhǎng)、光電轉(zhuǎn)換效率很高的材料，把光能變?yōu)殡娔埽蚨?yáng)能現(xiàn)在還沒(méi)有成為世界上的主要能源。因此，在一定意義上講，材料是科學(xué)技術(shù)的先導(dǎo)，沒(méi)有新材料的發(fā)展，不可能使新的科學(xué)技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力。例如，新型材料的合成與制造往往與許多極端條件技術(shù)，如超高溫、超高壓、超高真空、超高速、超高純、微重力和極低溫等相聯(lián)系。 問(wèn)題： 除了合成材料外，人類社會(huì)還有哪些問(wèn)題需要化學(xué)解決呢？ ①．化石能源有限，開(kāi)發(fā)新能源。 ②．環(huán)境保護(hù)。 ③．提高農(nóng)作物產(chǎn)量，解決吃飯問(wèn)題。 ④．維護(hù)人體健康（藥）。 書(shū)圖： P4圖5，運(yùn)用化學(xué)知識(shí)研究實(shí)際問(wèn)題。 光 葉綠素 板書(shū)： 自然界存在光能轉(zhuǎn)換：6 CO2＋6 H2O C6H12O6＋6 O2↑ 構(gòu)想： 2 N2＋6 H2O……4 NH3＋3 O2 2 CO2＋4 H2O……2 CH3OH＋3 O2 CO2＋2 H2O……CH4＋2 O2