專題4化學(xué)科學(xué)與人類文明

第一單元化學(xué)是認識和創(chuàng)造物質(zhì)的科學(xué)數(shù)學(xué)老師說：數(shù)學(xué)是自然科學(xué)的皇后物理老師說：物理是整個自然科學(xué)的基石你知道嗎隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，化學(xué)與其他學(xué)科齊頭并進，迅速發(fā)展，成為21世紀自然學(xué)科的中心學(xué)科。化學(xué)科學(xué)發(fā)展的歷史，是一部人類逐步深入認識物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、變化的歷史，也是一部合成、創(chuàng)造更多新物質(zhì)，推動社會經(jīng)濟發(fā)展和促進人類文明發(fā)展的歷史。下面以三項事實來說明人類對物質(zhì)及其變化認識的發(fā)展和在生產(chǎn)發(fā)展、社會生活中的價值。化學(xué)發(fā)展史：古代化學(xué)（實用技術(shù)，如：冶金、火藥、造紙）

近代化學(xué)（原子-分子論）

現(xiàn)代化學(xué)（物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論）我國的四大發(fā)明有兩項是化學(xué)成就我國的燒瓷技術(shù)世界聞名精美的青銅制品世上罕見即化學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了：和等不同時期。古代、近代現(xiàn)代古代化學(xué)成就的代表:火燒陶瓷、煉丹術(shù)、造紙術(shù)近代化學(xué)的里程碑:原子、分子學(xué)說的建立一、化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙“蔡侯紙”的發(fā)明者——蔡倫中國古代四大發(fā)明火藥——萬戶飛天模型指南針模型活字印刷

沙漏計時器指南針的鼻祖火，可以說是人類文明進步的分界線唐三彩騎馬俑唐三彩-馬俑chemistry—化學(xué)起源于alchemy—煉金術(shù)金銀銅鐵錫一、化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙人類對金屬的開發(fā)和利用一、化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙人類最早開發(fā)和利用的金屬：金、銀、銅這是什么原因呢？Cu2(OH)2CO3===2CuO+H2O+CO2↑

C+2CuO===CO2+2Cu高溫銅是人類第一種大量使用的金屬，結(jié)束了漫長的“石器時代”

在公元前6000年到7000年左右，人類開始邁進了象征古代文明開端的“銅器時代”。銅鏡漢武帝時銅幣先秦刀幣一、化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙金屬的開發(fā)和利用一、化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙金屬的開發(fā)和利用黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦2、泡沫合金：含有泡沫氣孔的特種金屬。如:向熔融的鋁合金中通入空氣，然后加入發(fā)泡劑如氫化鈦可形成泡沫鋁合金。它有質(zhì)輕、隔熱、吸音的效能。3、儲氫合金：Ti－Fe和La－Ni合金能大量吸收H2。為推動H2作為能源的實際應(yīng)用起到重要作用1、記憶合金：Ni－Ti等合金，在較低溫度下受力發(fā)生變形后，當加熱某溫度時，形狀會恢復(fù)到受力前的形狀。

我國古代煉鐵工業(yè)長期領(lǐng)先于世界，我們在西漢初時已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領(lǐng)先歐洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國直到500年后（相當于清朝乾隆末年），才掌握這一技術(shù)。中國古代勞動人民用木炭煉鐵金屬的開發(fā)和利用：煉鐵一、化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙金屬的開發(fā)和利用“金屬的冶煉”的實質(zhì)是什么？

冶煉金屬的實質(zhì)是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。

將金屬從其化合物中還原出來用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料的過程在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。Mn++ne-→M知識點1金屬材料交流與討論下圖表示金屬活動性順序表中銅、錫、鐵和鋁被人類大規(guī)模開發(fā)、利用的大致年限。KNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgAu約200年前約2500年前約6000年前約6000年前（1）根據(jù)以上數(shù)據(jù)和有關(guān)化學(xué)知識，你能否說明這些金屬的活動性與人類開發(fā)、利用這些金屬的時間先后的關(guān)系？（2）根據(jù)已有的化學(xué)知識選出2~3種金屬單質(zhì)，說明它們的制備方法，并寫出有關(guān)化學(xué)方程式。若是氧化還原反應(yīng)，請指出反應(yīng)中的還原劑、電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。知識點1金屬材料復(fù)習(xí)鞏固（1）金屬制備方法熱分解法熱還原法電解法適用范圍金屬活動性順序表H以后的不活潑金屬Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等中等活潑的金屬金屬活動性順序表Al之前的活潑金屬實例2HgO==2Hg+O2↑△Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫2NaCl=2Na+Cl2↑通電（2）合金是由兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)一、化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙金屬的開發(fā)和利用金屬活動性順序與金屬的冶煉金屬活動順序金屬失電子能力

金屬離子得電子能力主要冶煉方法K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、(H)、CuHg、Ag強————————————→弱弱————————————→強電解法熱還原法熱分解法Pt、Au物理提取可見，越活潑的金屬越難冶煉知識點2化學(xué)發(fā)展史與測定技術(shù)交流與討論(1)古代化學(xué)冶金、陶瓷、釀造、火藥、造紙、醫(yī)藥近代化學(xué)原子-分子論現(xiàn)代化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論(2)微觀結(jié)構(gòu)觀測儀器：光學(xué)顯微鏡電子顯微鏡掃描隧道顯微鏡1、道爾頓原子模型2、湯姆森原子模型3、盧瑟福原子模型...4、玻爾原子模型5、電子云模型原子結(jié)構(gòu)模型的演變知識點2化學(xué)發(fā)展史與測定技術(shù)近代化學(xué)階段發(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——

元素周期律知識點2化學(xué)發(fā)展史與測定技術(shù)近代化學(xué)階段提出了質(zhì)量作用定律，奠定了化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)基礎(chǔ)。古德貝格瓦格提出提出化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物的有效質(zhì)量成正比。其中的有效質(zhì)量實際是指濃度。化學(xué)中的物理定律，成為化學(xué)反應(yīng)速率理論和化學(xué)平衡理論的核心。知識點2化學(xué)發(fā)展史與測定技術(shù)近代化學(xué)階段人工合成出了尿素，徹底動搖了“生命力論”。歷史上曾經(jīng)有人認為，有機化合物只能由生物的細胞在一種特殊力量

生命力的作用下產(chǎn)生，人工合成有機物是不可能的。1828年，德國化學(xué)家維勒通過蒸發(fā)氰酸銨（NH4CNO，一種無機化合物，由氯化銨和氰酸銀反應(yīng)制得）水溶液得到了尿素[CO(NH2)2]。尿素的人工合成，揭示了人工合成有機物的序幕。知識點2化學(xué)發(fā)展史與測定技術(shù)現(xiàn)代化學(xué)階段建立了物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論-量子化學(xué)用硅原子組成的兩個漢字“中國”用STM技術(shù)寫成的字母“IBM”知識點3酸、堿理論交流與討論波義耳酸、堿理論：水溶液能溶解某些金屬，跟堿接觸會失去原有特性，且能使石蕊試劑變紅的物質(zhì)是酸；水溶液有苦澀味，能腐蝕皮膚，跟酸接觸會失去原有特性，且能使石蕊試劑變藍的物質(zhì)是堿。知識點3酸、堿理論交流與討論拉瓦錫酸、堿理論：一切非金屬氧化物溶于水后生成的物質(zhì)是酸；一切金屬氧化物溶于水后生成的物質(zhì)是堿。知識點3酸、堿理論交流與討論阿倫尼烏斯酸、堿理論-酸、堿電離理論：在水溶液中電離時產(chǎn)生的陽離子全是氫離子的化合物是酸；在水溶液中電離時產(chǎn)生的陰離子全是氫氧根離子的化合物是堿。知識點3酸、堿理論交流與討論路易斯酸、堿理論-酸、堿質(zhì)子理論：凡能給出質(zhì)子（H+）的物質(zhì)是酸；凡能接受質(zhì)子（H+）的物質(zhì)是堿。若某物質(zhì)既能給出質(zhì)子又能接受質(zhì)子，稱之為兩性物質(zhì)。化學(xué)科學(xué)發(fā)展史人類逐步深入認識物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、變化的歷史人類合成、創(chuàng)造更多新物質(zhì)的歷史

海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例從天然產(chǎn)物中分離與人工合成的化合物種類統(tǒng)計數(shù)據(jù)1900年統(tǒng)計數(shù)1945年統(tǒng)計數(shù)1970年統(tǒng)計數(shù)1999年統(tǒng)計數(shù)2003所統(tǒng)計數(shù)55萬種110萬種236.7萬種2340萬種45年增加1倍25年增加1倍29年增加10倍4500萬種4年增加1倍20世紀化學(xué)的回顧(1)基礎(chǔ)研究的重大突破:

放射性和鈾裂變的發(fā)明；化學(xué)鍵和現(xiàn)代量子化學(xué)理論；創(chuàng)造新分子、新結(jié)構(gòu)—合成化學(xué)；高分子科學(xué)和材料；化學(xué)動力學(xué)與分子反應(yīng)動態(tài)學(xué)。

(2)化學(xué)工業(yè)的大發(fā)展①石油化工②三大合成材料(塑料、纖維、橡膠)③合成氨工業(yè)④醫(yī)藥工業(yè)

未來化學(xué)的作用和地位

(1)化學(xué)仍是解決食物短缺問題的主要學(xué)科之一

(2)化學(xué)在能源和資源的合理開發(fā)和高效安全利用中起關(guān)鍵作用

(3)化學(xué)繼續(xù)推動材料科學(xué)發(fā)展

(4)化學(xué)是提高人類生存質(zhì)量和生存安全的有效保障化學(xué)與材料材料化學(xué)組成使用功能非金屬材料（如陶瓷）金屬材料（如合金）有機高分子材料（如橡膠）復(fù)合材料（如多功能）高功能材料（如超導(dǎo)）結(jié)構(gòu)材料（如耐高溫）信息材料（如液晶）材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，一直是人類進步的重要里程碑。石器時代、青銅器時代、鐵器時代都是以材料作標志。沒有半導(dǎo)體材料就沒有計算機技術(shù)；沒有耐高溫、高強度的特殊材料就沒有航天技術(shù)；沒有光導(dǎo)纖維就不會有現(xiàn)代通訊；沒有合成材料，今天的生活還會這么豐富多彩嗎？化學(xué)與材料鈦的記憶合金合成橡膠超導(dǎo)合金納米材料導(dǎo)電塑料現(xiàn)代高科技——納米技術(shù)掃描隧道顯微鏡納米碳管模型足球烯C60分子納米銅具有超塑延展性銅納米結(jié)晶體機械特性驚人

現(xiàn)代化學(xué)材料碳纖維（復(fù)合材料）及其制品玻璃纖維增強塑料高分子薄膜的透氣鳥籠隔熱材料直徑6cm尼龍繩能吊起2t的汽車信息與化學(xué)硅芯片光導(dǎo)纖維液晶屏幕能源與化學(xué)太陽能氫能汽車農(nóng)業(yè)與化學(xué)化學(xué)與生活-紡織品航天與化學(xué)導(dǎo)彈航天飛機宇航員服裝航天服由服裝、頭盔、手套和航天靴等組成。其中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的服裝由14層組成：最里層是液冷通風(fēng)服的襯里；襯里外是液冷通風(fēng)服，這種服裝是由尼龍彈性纖維和穿在上面的許多輸送冷卻液的塑料細管制成；這種航天服屬艙內(nèi)航天服，除了頭盔和膠皮手套，整個航天服是用一種特殊的高強度滌綸做成的.為了防止膨脹，宇航服上特制了各種環(huán)、拉鏈、縫紉線以及襯料等。同時，保溫、吸汗散濕、防細菌、防幅射等功能也體現(xiàn)在其中。

航天與化學(xué)交流與討論應(yīng)對糧食危機?

既要增加食物產(chǎn)量，保證人類生存；又要保證質(zhì)量以保證人類安全；還要保護耕地、草原，改善農(nóng)牧業(yè)生態(tài)環(huán)境，以保持農(nóng)牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。問題：在糧食增產(chǎn)上科學(xué)家提出了哪些不同的建議？生產(chǎn)化肥，使糧食大量增產(chǎn)

本世紀初世界聞名的德國物理化學(xué)家、合成氨的發(fā)明者弗里茨·哈伯。贊揚哈伯的人說：他是天使，為人類帶來豐收和喜悅，是用空氣制造面包的圣人。N2+3H22NH3

高溫、高壓催化劑請從化學(xué)角度說明合成氨反應(yīng)原理,了解工業(yè)合成氨的條件600℃和2～5×107Pa壓力下進行反應(yīng)，大約可以生成8%的氨改良品種

2001年2月19日，袁隆平被被授予2000年度中國國家最高科學(xué)技術(shù)獎。這位雜交水稻專家的研究成果，不僅使中國率先在世界上實現(xiàn)“超級稻”目標，還對解決中國乃至全世界的糧食問題具有重大意義。

70年代初，袁隆平發(fā)表了水稻有雜交優(yōu)勢的觀點，打破了世界性的自花授粉作物育種的禁區(qū)。國際上的同行們稱袁隆平為“世界雜交水稻之父”。

DDT的故事第二次大戰(zhàn)開始后，作為殺蟲劑的除蟲菊酯由于東南亞被日本占領(lǐng)而斷了供應(yīng)來源。曾經(jīng)也可以用來制備殺蟲劑的砷、鉛和銅的化合物，也因為軍備和其他軍事需要而短缺。但當時英美兩國深感殺蟲劑的需要。瑞士化學(xué)家米勒首先發(fā)現(xiàn)具有殺蟲性能，1944年后DDT被廣泛用作殺蟲劑，有效的控制了蟲害。米勒因此于1948年獲得諾貝爾獎。殺蟲劑、除草劑的使用農(nóng)藥的更新?lián)Q代又說明什么問題？思考說明生產(chǎn)農(nóng)藥要考慮高效、低殘留且能被降解，無毒副作用。昆蟲激素保幼激素——是幼蟲始終處于幼蟲階段。不育激素——可以使害蟲斷子絕孫。性激素——引誘害蟲聚集到一起，然后聚而殲之。作物套種，便于光合作用6CO2+6H2OC6H12O6+6O2光照

葉綠素植物光合作用是地球上規(guī)模最大的化學(xué)反應(yīng)，能把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的能量傳遞效率為90％～98％。增產(chǎn)糧食生產(chǎn)化肥利用基因工程育種研制殺蟲劑、除草劑研究光合作用的機制醫(yī)學(xué)史上的三大經(jīng)典藥物----

阿司匹林、青霉素、安定資料1、1763年，牧師EdwardStone在倫敦皇家學(xué)會宣讀“關(guān)于柳樹皮制寒戰(zhàn)病的報告”。幾乎一個世紀以后，一位蘇格蘭醫(yī)生發(fā)現(xiàn)這種柳樹皮提取物是一種強效的止痛、退熱和抗炎消腫藥。2、此后不久，有機化學(xué)家分離鑒定了其中