高中化學(xué) 專題4 化學(xué)科學(xué)與人類文明 第一單元 化學(xué)是認(rèn)識和創(chuàng)造物質(zhì)的科學(xué)課件4 蘇教版必修2-蘇教版高一必修2化學(xué)課件

1、專題4 化學(xué)科學(xué)與人類文明第一單元 化學(xué)是認(rèn)識和創(chuàng)造物質(zhì)的科學(xué)在社會可持續(xù)發(fā)展的歷史進程中，一切都離不開在社會可持續(xù)發(fā)展的歷史進程中，一切都離不開化學(xué)，日常生活中我們每天都在接觸形形色色的化學(xué)，日常生活中我們每天都在接觸形形色色的化學(xué)制品，化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙，擁有了化學(xué)制品，化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙，擁有了這把鑰匙能進入五彩斑斕的物質(zhì)世界。這把鑰匙能進入五彩斑斕的物質(zhì)世界。 一、化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙一、化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙化化學(xué)學(xué)科科學(xué)學(xué)發(fā)發(fā)展展史史人類逐步深入認(rèn)識物質(zhì)組成、結(jié)人類逐步深入認(rèn)識物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、變化的歷史構(gòu)、變化的歷史人類合成、創(chuàng)造更多新物質(zhì)，推動社會人類合成、創(chuàng)造

2、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)展的歷史經(jīng)濟發(fā)展和促進人類文明發(fā)展的歷史你知道嗎？你知道嗎？（一）人類對金屬的開發(fā)和利用（一）人類對金屬的開發(fā)和利用請思考，在圖中可能發(fā)生的反應(yīng)是什么？請思考，在圖中可能發(fā)生的反應(yīng)是什么？ 材料材料11煉丹術(shù)與汞的制備：煉丹術(shù)與汞的制備：丹砂燒之成水銀。丹砂燒之成水銀。 葛洪葛洪抱樸子抱樸子HgS = Hg + SHgS = Hg + S 【材料材料2 2】濕法煉銅濕法煉銅請寫出這句話對應(yīng)的化學(xué)方程式。請寫出這句話對應(yīng)的化學(xué)方程式。西漢古籍記載：曾青得鐵則化為銅。西漢古籍記載：曾青得鐵則化為銅。CuSOCuSO4 4 + Fe = FeSO + Fe

3、 = FeSO4 4 + Cu + Cu我國古代的煉鐵技術(shù)在世界上是遙遙我國古代的煉鐵技術(shù)在世界上是遙遙領(lǐng)先的，比歐洲要早一千多年。早期領(lǐng)先的，比歐洲要早一千多年。早期的煉鐵是將鐵礦石和木炭一層夾一層的煉鐵是將鐵礦石和木炭一層夾一層地放在煉爐中，在地放在煉爐中，在650 650 10001000的火上焙燒，利用木炭的不完全燃燒的火上焙燒，利用木炭的不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳使鐵礦石中的氧化鐵產(chǎn)生的一氧化碳使鐵礦石中的氧化鐵還原成鐵。還原成鐵?！静牧喜牧? 3】古代煉鐵古代煉鐵請用化學(xué)反應(yīng)式表示古代煉鐵的主要反應(yīng)原理。請用化學(xué)反應(yīng)式表示古代煉鐵的主要反應(yīng)原理。FeFe2 2O O3 3 + 3CO

4、 = 2Fe +3CO + 3CO = 2Fe +3CO2 2 高溫高溫【材料材料4 4】電解法冶煉金屬電解法冶煉金屬鈉的制取鈉的制取 鋁的制取鋁的制取1919世紀(jì)初，英國化學(xué)家戴維將世紀(jì)初，英國化學(xué)家戴維將250250個電池串聯(lián)起來，個電池串聯(lián)起來，對多種熔融物進行電解，先后制得了鈉、鋁等金屬。對多種熔融物進行電解，先后制得了鈉、鋁等金屬。金金銅銅鐵鐵鋁鋁物理法物理法電解法電解法 “曾青得鐵，則化為銅，外化而內(nèi)不變曾青得鐵，則化為銅，外化而內(nèi)不變 ” （【西漢西漢】淮南萬畢術(shù)淮南萬畢術(shù)記載記載）“日照澄州江霧開，淘金女伴滿江隈，美人首飾侯王日照澄州江霧開，淘金女伴滿江隈，美人首飾侯王印，盡是

5、沙中浪底來印，盡是沙中浪底來” ” （【唐唐】 劉禹錫）劉禹錫）還原劑還原法還原劑還原法一定條件下一定條件下，M Mn+ n+ 得電子，被還原為得電子，被還原為M M汞汞熱分解法熱分解法銅銅約約60006000年前年前鐵鐵約約25002500年前年前鋁鋁約約200200年前年前金金人類使用金屬的先后與金屬的活動性以及金屬人類使用金屬的先后與金屬的活動性以及金屬冶煉的難易有什么聯(lián)系？冶煉的難易有什么聯(lián)系？更早更早K Ca Na Mg AlK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgHg Ag Pt AuPt Au電電解解法法熱

6、熱還還原原法法熱熱分分解解法法物物理理法法冶金的一般方法冶金的一般方法可見，越活潑的金屬越難冶煉，人們使用得越晚可見，越活潑的金屬越難冶煉，人們使用得越晚人類對金屬的使用人類對金屬的使用純金屬純金屬金銀首飾、銅芯電線金銀首飾、銅芯電線合金合金青銅、不銹鋼、鋁合金、鈦合金青銅、不銹鋼、鋁合金、鈦合金 （二）化學(xué)理論指導(dǎo)人們認(rèn)識物質(zhì)世界（二）化學(xué)理論指導(dǎo)人們認(rèn)識物質(zhì)世界(1)(1)古代化學(xué)古代化學(xué)冶金、陶瓷、釀造、冶金、陶瓷、釀造、火藥、造紙、醫(yī)藥火藥、造紙、醫(yī)藥近代化學(xué)近代化學(xué)原子原子- -分子論分子論現(xiàn)代化學(xué)現(xiàn)代化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論(2)(2)微觀結(jié)構(gòu)觀測儀器。微觀結(jié)構(gòu)觀測儀器。光學(xué)顯

7、微鏡光學(xué)顯微鏡電子顯微鏡電子顯微鏡古代化學(xué)階段古代化學(xué)階段 自從有了人類，化學(xué)便與人類結(jié)下了不解之緣。鉆木自從有了人類，化學(xué)便與人類結(jié)下了不解之緣。鉆木取火，用火燒煮食物，燒制陶器，冶煉青銅器和鐵取火，用火燒煮食物，燒制陶器，冶煉青銅器和鐵器，都是化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。正是這些應(yīng)用，極大地促器，都是化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。正是這些應(yīng)用，極大地促進了當(dāng)時社會生產(chǎn)力的發(fā)展，成為人類進步的標(biāo)志。進了當(dāng)時社會生產(chǎn)力的發(fā)展，成為人類進步的標(biāo)志。 鉆鉆木木取取火火人面魚紋陶盆人面魚紋陶盆越王勾踐青銅劍越王勾踐青銅劍近代化學(xué)階段近代化學(xué)階段 創(chuàng)立了原子創(chuàng)立了原子- -分子學(xué)說分子學(xué)說近代化學(xué)建立的標(biāo)志近代化學(xué)建立的標(biāo)志

8、阿伏加德羅，阿伏加德羅，A.A.道爾頓，道爾頓，J.J.鮑林鮑林第一次揭示了化學(xué)鍵的本質(zhì)第一次揭示了化學(xué)鍵的本質(zhì)電子的相互作用電子的相互作用相互作用有三種形式相互作用有三種形式共價鍵共價鍵離子鍵離子鍵金屬鍵金屬鍵建立了原子價鍵理論建立了原子價鍵理論近代化學(xué)發(fā)展的里程碑近代化學(xué)發(fā)展的里程碑 發(fā)現(xiàn)了大量元素，同時揭發(fā)現(xiàn)了大量元素，同時揭示了物質(zhì)世界的根本性規(guī)律示了物質(zhì)世界的根本性規(guī)律元素周期律元素周期律 人工合成出了尿素，徹底動搖了人工合成出了尿素，徹底動搖了“生命力論生命力論”。 歷史上曾經(jīng)有人認(rèn)為，有機化歷史上曾經(jīng)有人認(rèn)為，有機化合物只能由生物的細(xì)胞在一種特殊力合物只能由生物的細(xì)胞在一種特殊力

9、量量生命力的作用下產(chǎn)生，人工合生命力的作用下產(chǎn)生，人工合成有機物是不可能的。成有機物是不可能的。18281828年，德國年，德國化學(xué)家維勒通過蒸發(fā)氰酸銨（化學(xué)家維勒通過蒸發(fā)氰酸銨（NHNH4 4CNOCNO，一種無機化合物，由氯化一種無機化合物，由氯化銨和氰酸銀反應(yīng)制得）水溶液得到了銨和氰酸銀反應(yīng)制得）水溶液得到了尿素尿素CO(NHCO(NH2 2) )2 2 。尿素的人工合成，。尿素的人工合成，拉開了人工合成有機物的序幕。拉開了人工合成有機物的序幕。用用STMSTM技術(shù)寫成的字母技術(shù)寫成的字母“IBMIBM”現(xiàn)代化學(xué)階段現(xiàn)代化學(xué)階段 利用利用STMSTM技術(shù)實現(xiàn)了對分子或原子的操縱技術(shù)實現(xiàn)了

10、對分子或原子的操縱 用硅原子組成的兩個漢字用硅原子組成的兩個漢字“中國中國”1717世紀(jì)以前，人們憑感覺判斷酸堿：世紀(jì)以前，人們憑感覺判斷酸堿： 一切有酸味的物質(zhì)都是酸；一切有酸味的物質(zhì)都是酸； 一切有澀味而溶液有滑膩感的物質(zhì)就是堿。一切有澀味而溶液有滑膩感的物質(zhì)就是堿。（三）人類對酸、堿認(rèn)識的發(fā)展（三）人類對酸、堿認(rèn)識的發(fā)展波義耳酸、堿理論：波義耳酸、堿理論：水溶液能溶解某些金屬，跟堿接水溶液能溶解某些金屬，跟堿接觸會失去原有特性，且能使石蕊觸會失去原有特性，且能使石蕊試劑變紅的物質(zhì)是酸；試劑變紅的物質(zhì)是酸；水溶液有苦澀味，能腐蝕皮膚水溶液有苦澀味，能腐蝕皮膚, ,跟酸接觸會失去原有特性跟酸

11、接觸會失去原有特性, ,且能且能使石蕊試劑變藍(lán)的物質(zhì)是堿。使石蕊試劑變藍(lán)的物質(zhì)是堿。拉瓦錫酸、堿理論：拉瓦錫酸、堿理論：一切非金屬氧化物溶于一切非金屬氧化物溶于水后生成的物質(zhì)是酸；水后生成的物質(zhì)是酸；一切金屬氧化物溶于水一切金屬氧化物溶于水后生成的物質(zhì)是堿。后生成的物質(zhì)是堿。阿倫尼烏斯酸、堿理論阿倫尼烏斯酸、堿理論- -酸、堿酸、堿電離理論：電離理論：3 3歲開始認(rèn)字。歲開始認(rèn)字。1717歲上大學(xué)。歲上大學(xué)。2424歲提出電離理論，并因此而歲提出電離理論，并因此而獲得獲得19031903年首屆諾貝爾化學(xué)獎。年首屆諾貝爾化學(xué)獎。 陽離子全部是陽離子全部是H H陰離子全部是陰離子全部是OHOH化合

12、物化合物酸酸堿堿電離電離水中水中路易斯酸、堿理論路易斯酸、堿理論- -酸、堿質(zhì)子理論酸、堿質(zhì)子理論酸酸堿堿兩性兩性物物質(zhì)質(zhì)給出質(zhì)子（給出質(zhì)子（H H）接受質(zhì)子（接受質(zhì)子（H H）問題問題2 2：二、化學(xué)是人類創(chuàng)造新物質(zhì)的工具二、化學(xué)是人類創(chuàng)造新物質(zhì)的工具電解飽和食鹽水原理電解飽和食鹽水原理兩極的產(chǎn)物分別是什么？用化學(xué)兩極的產(chǎn)物分別是什么？用化學(xué)方程式及電極反應(yīng)式表示出來。方程式及電極反應(yīng)式表示出來。在在U U形管中滴入酚酞試液，哪形管中滴入酚酞試液，哪一極出現(xiàn)紅色？一極出現(xiàn)紅色？問題問題1 1：提示：陰極提示：陰極:2H:2H+ + + 2e + 2e- - = H = H2 2 陽極陽極:2

13、Cl:2Cl- - - 2e - 2e- - = Cl = Cl2 2提示：陰極提示：陰極【想一想想一想】氯氣易與氫氧化鈉反應(yīng)，使氯氣易與氫氧化鈉反應(yīng)，使得氯氣與氫氧化鈉的產(chǎn)量均得氯氣與氫氧化鈉的產(chǎn)量均降低。如何解決這一問題？降低。如何解決這一問題？【想一想想一想】 為了提高氯氣及氫氧化鈉的產(chǎn)量，對為了提高氯氣及氫氧化鈉的產(chǎn)量，對電解槽進行了如下改進：電解槽進行了如下改進：陽離子交換膜電解槽陽離子交換膜電解槽電解熔融狀態(tài)的氯化鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉電解法制取金屬鈉電解法制取金屬鈉電解氯化鈉的產(chǎn)品及應(yīng)用：電解氯化鈉的產(chǎn)品及應(yīng)用： NaClNaCl熔融電解熔融電解水溶液電解水溶液電解ClCl2 2

14、( (陽極產(chǎn)物陽極產(chǎn)物) )H H2 2( (陰極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物) )NaNa( (陰極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物) )制取制取CHClCHCl3 3、CClCCl4 4、聚氯乙烯、聚氯乙烯、漂白劑、藥物、顏料等漂白劑、藥物、顏料等冶金冶金( (如如K K、Ti)Ti)、NaNa2 2O O2 2等等制取制取HClHCl、NHNH3 3、冶金等、冶金等制取肥皂、造紙、漂白液等制取肥皂、造紙、漂白液等用途用途用途用途用途用途用途用途NaOHNaOH( (陰極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物) )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)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)19001900年統(tǒng)計數(shù)年統(tǒng)計數(shù)1945194

15、5年統(tǒng)計數(shù)年統(tǒng)計數(shù)19701970年統(tǒng)計數(shù)年統(tǒng)計數(shù)19991999年統(tǒng)計數(shù)年統(tǒng)計數(shù)20032003年統(tǒng)計數(shù)年統(tǒng)計數(shù)5555萬種萬種110110萬種萬種236.7236.7萬種萬種2 3402 340萬種萬種4 5004 500萬種萬種糧食危機糧食危機提示：既要增加食物產(chǎn)量，保證人類生存；又要保提示：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。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。如何形成天下糧倉？如何形成天下糧倉？【思考與交流思考與交流】 合成氨和尿素工廠合成氨和

16、尿素工廠葉片干枯卷曲是由于缺鉀所致葉片干枯卷曲是由于缺鉀所致增產(chǎn)糧食增產(chǎn)糧食問題：在糧食增產(chǎn)上科學(xué)家提出哪些不同的建議？問題：在糧食增產(chǎn)上科學(xué)家提出哪些不同的建議？德國化學(xué)家哈伯因發(fā)明合成氨技術(shù)獲德國化學(xué)家哈伯因發(fā)明合成氨技術(shù)獲19181918年諾貝爾化學(xué)獎年諾貝爾化學(xué)獎瑞士化學(xué)家米勒因發(fā)明殺蟲劑瑞士化學(xué)家米勒因發(fā)明殺蟲劑DDTDDT獲獲19481948年諾貝爾化學(xué)獎年諾貝爾化學(xué)獎 研究光合作用的機制研究光合作用的機制研制殺蟲劑、除草劑研制殺蟲劑、除草劑生產(chǎn)化肥生產(chǎn)化肥利用基因工程育種利用基因工程育種【思考與交流思考與交流】 提示：提示：（一）生產(chǎn)化肥，使糧食大量增產(chǎn)（一）生產(chǎn)化肥，使糧食大量

17、增產(chǎn)此圖為此圖為2020世紀(jì)初世界聞名的德世紀(jì)初世界聞名的德國物理化學(xué)家，合成氨的發(fā)明國物理化學(xué)家，合成氨的發(fā)明者弗里茨者弗里茨哈伯。贊揚哈伯的哈伯。贊揚哈伯的人說：他是天使，為人類帶來人說：他是天使，為人類帶來豐收和喜悅，是用空氣制造面豐收和喜悅，是用空氣制造面包的圣人。包的圣人。N N2 2 + 3H+ 3H2 2 2NH 2NH3 3 高溫、高壓高溫、高壓催化劑催化劑請從化學(xué)角度說明合成氨反應(yīng)的原理請從化學(xué)角度說明合成氨反應(yīng)的原理, ,了解工業(yè)合成氨了解工業(yè)合成氨的條件。的條件。600 600 和和2 210107 7PaPa5 510107 7PaPa壓力下進行反應(yīng)，大約壓力下進行反應(yīng)

18、，大約可以生成可以生成8%8%的氨的氨作物遭蟲害作物遭蟲害( (二）殺蟲劑、除草劑的使用二）殺蟲劑、除草劑的使用瑞士化學(xué)家米勒首先發(fā)現(xiàn)瑞士化學(xué)家米勒首先發(fā)現(xiàn)DDTDDT具有殺蟲性能，具有殺蟲性能，19441944年后年后DDTDDT被廣泛用作殺蟲劑，有效地控制了蟲害。米勒因此被廣泛用作殺蟲劑，有效地控制了蟲害。米勒因此于于19481948年獲得諾貝爾獎。年獲得諾貝爾獎。DDTDDT這一歷史上著名的殺蟲劑僅僅使用了這一歷史上著名的殺蟲劑僅僅使用了2020年，便逐年，便逐漸在全球內(nèi)遭到禁用，有人甚至認(rèn)為這是一個發(fā)漸在全球內(nèi)遭到禁用，有人甚至認(rèn)為這是一個發(fā)“錯錯”了的諾貝爾獎。了的諾貝爾獎。DDTD

19、DT的故事的故事（三）研究光合作用的機制（三）研究光合作用的機制 6CO 6CO2 2 + 6H + 6H2 2O O C C6 6H H1212O O6 6 + 6O + 6O2 2光光 葉綠素葉綠素植物的光合作用是地球上規(guī)模最大的化學(xué)反應(yīng)，能植物的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，能量傳遞效率為把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，能量傳遞效率為90909898。 （四）利用基因工程育種（四）利用基因工程育種將固氮基因轉(zhuǎn)移到非豆科糧將固氮基因轉(zhuǎn)移到非豆科糧食作物的細(xì)胞內(nèi)，在固氮基食作物的細(xì)胞內(nèi)，在固氮基因的調(diào)控下，讓非豆科糧食因的調(diào)控下，讓非豆科糧食作物也具有固氮能力。這一作物也具有

20、固氮能力。這一途徑叫做固氮基因工程。途徑叫做固氮基因工程。生物固氮研究的前景生物固氮研究的前景豆科植物與根瘤菌共生豆科植物與根瘤菌共生改良品種改良品種 20 20世紀(jì)世紀(jì)7070年代初，年代初，袁隆平發(fā)表了水稻有雜袁隆平發(fā)表了水稻有雜交優(yōu)勢的觀點，打破了交優(yōu)勢的觀點，打破了世界性的自花授粉作物世界性的自花授粉作物育種的禁區(qū)。國際上的育種的禁區(qū)。國際上的同行們稱袁隆平為同行們稱袁隆平為“世世界雜交水稻之父界雜交水稻之父”。 生活與化學(xué)生活與化學(xué) 紡織品紡織品 在你的身邊，哪些地方用到了化學(xué)？聯(lián)系在你的身邊，哪些地方用到了化學(xué)？聯(lián)系生活中的實例，談?wù)勀愕南敕?。生活中的實例，談?wù)勀愕南敕?。材料與化學(xué)

21、材料與化學(xué)隔熱材料隔熱材料直徑直徑6 6 cmcm的尼龍繩的尼龍繩能吊起能吊起2 2 t t的汽車的汽車第一顆人造心臟第一顆人造心臟碳纖維碳纖維碳纖維及其制品碳纖維及其制品碳纖維離心罐碳纖維離心罐碳纖維電加熱板碳纖維電加熱板高科技與化學(xué)高科技與化學(xué)納米技術(shù)納米技術(shù)納米碳管模型納米碳管模型納米銅具有超塑延展性，銅納米結(jié)晶體納米銅具有超塑延展性，銅納米結(jié)晶體機械特性驚人機械特性驚人 納米碳管有著不可思議的強度與韌性，納米碳管有著不可思議的強度與韌性，重量卻極輕，導(dǎo)電性極強，兼有金屬和重量卻極輕，導(dǎo)電性極強，兼有金屬和半導(dǎo)體的性能半導(dǎo)體的性能; ;把納米管組合起來，比同把納米管組合起來，比同體積的鋼

22、強度高體積的鋼強度高100100倍，重量卻只有倍，重量卻只有1/6 1/6 硅硅芯芯片片光光導(dǎo)導(dǎo)纖纖維維液液晶晶屏屏幕幕觸觸摸摸屏屏幕幕信息與化學(xué)信息與化學(xué)太陽能太陽能氫能汽車氫能汽車能源與化學(xué)能源與化學(xué)導(dǎo)導(dǎo)彈彈航航天天飛飛機機航天與化學(xué)航天與化學(xué)化學(xué)理論指導(dǎo)人們認(rèn)識物質(zhì)世界化學(xué)理論指導(dǎo)人們認(rèn)識物質(zhì)世界人類對金屬的開發(fā)和利用人類對金屬的開發(fā)和利用 化學(xué)是打開物化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙質(zhì)世界的鑰匙生產(chǎn)化肥生產(chǎn)化肥殺蟲劑、除草劑的使用殺蟲劑、除草劑的使用化學(xué)運用化學(xué)運用糧食問題糧食問題 化學(xué)是人類創(chuàng)造化學(xué)是人類創(chuàng)造新物質(zhì)的工具新物質(zhì)的工具人類對酸、堿認(rèn)識的發(fā)展人類對酸、堿認(rèn)識的發(fā)展研究光合作用的機制研究光合作用的機制基因工程育種基因工程育種1.1.下列事實得出的結(jié)論錯誤的是（下列事實得出的結(jié)論錯誤的是（ ）A.A.維勒用無機物合成了尿素，突破了無機物與有機物維勒用無機物合成了尿素，突破了無機物與有機物的界限的界限B.B.門捷列夫在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了元素周期律，表明門捷列夫在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了元素周期律，表明科學(xué)研究既要繼承又要創(chuàng)新科學(xué)研究既要繼承又要創(chuàng)新C.CC.C