第1节走进化学科学[目标导航] 1.知道化学是在原子和分子的基础上认识物质和制备物质的一门科学。
2.了解化学科学的形成和发展，了解20世纪化学发展的基本特征和21世纪化学发展的趋势。
3.认识化学科学对提高人类生活质量和促进社会发展的重要作用。
一、化学科学的创造性和实用性1．化学科学的含义化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的自然科学。
2．化学科学的创造性(1)化学的特征就是认识分子和制造分子。
(2)创造性的体现①发现并提取自然界中已经存在的物质。
②制造自然界中已经存在的物质。
③根据需要创造自然界中不存在的具有特殊性质或功能的新物质。
3．化学科学的实用性(1)农业——合成氨的化工技术解决了人类面临饥饿的问题。
(2)医药——新药物的成功研制，使人类能对抗多种疾病。
(3)信息——以硅及其化合物为原料制成的芯片和光导纤维使人们的生活丰富多彩。
4．物理变化和化学变化的区别和联系请完成下列表格。
物理变化化学变化概念无新物质生成的变化有新物质生成的变化特征化学性质不变化学性质发生了变化，生成了新物质，变化前后原子的种类和数目不变现象形状、状态等变化常伴有发光、放热、变色，产生气体、沉淀等现象联系物质发生化学变化时一定有物理变化发生，而物质发生物理变化时不一定有化学变化发生二、化学科学的形成和发展1．古代的化学实践活动主要有：烧制陶瓷、冶炼金属、酿造酒类、炼制“仙丹”等。
2．近代化学发展的里程碑3．现代化学的发展(1)现代化学科学的重大成就例如：放射性元素的发现、现代量子化学理论的建立、创造新分子的合成化学的崛起、高分子化学的创立、化学热力学与动力学的开创性研究以及化学工业的迅速发展等。
(2)现代化学研究的重要手段例如：X射线、原子吸收光谱、紫外线和红外线、色谱、质谱、核磁共振等。
4．化学科学形成和发展经历了三个阶段，请完成下列表格(1)化学科学形成和发展经历的几个阶段。
三、化学科学的探索空间1．在化学科学领域：在微观层面上操纵分子和原子，组装分子材料、分子器件和分子机器等。
2．在能源和资源方面：有了化学科学，人类能够合理开发和安全利用能源和资源。
3．在材料科学方面：化学将推动材料科学的发展，使各种新型功能材料的生产成为可能。
4．在环境保护方面：化学为环境问题的解决提供有力保障。
5．在生命科学方面：在分子水平上了解疾病的病理，寻求有效防治措施。
【议一议】1．2011年3月14日，日本福岛核电站发生的爆炸事故引起了全世界人们的高度关注，你认为原子的核变化是化学变化吗？答案不属于化学变化，因为化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的一门自然科学。
即发生化学变化时，原子核不发生变化，因而原子核的变化不属于化学变化。
2．我国化学家在化学研究中的重要成果有哪些？答案(1)在基础研究方面，对配位场理论的研究和对分子轨道图形理论方法及其应用的研究取得了重大突破。
(2)1965年人工全合成的牛胰岛素，是世界上第一个人工合成的、具有生理活性的蛋白质，胰岛素人工合成的成功为我国蛋白质的基础研究和实际应用开辟了广阔的前景。
(3)1981年人工全合成的酵母丙氨酸转移核糖核酸，是世界上首次人工合成的核糖核酸，这项研究带动了多种核酸类药物包括抗肿瘤药物、抗病毒药物的研制和应用。
(4)20世纪50年代初对抗生素药物的研究与开发，结束了我国不能自己生产青霉素、链霉素类抗生素药物的历史。
(5)20世纪70年代初，对花生四烯酸的氧化代谢物(前列腺素等)和昆虫信息素的合成研究取得创造性进展。
(6)20世纪80年代，开展了对新一代抗疟药——青蒿素的全合成研究。
(7)20世纪90年代末，树脂糖苷的全合成和具有高抗癌活性的甾体皂甙的合成达到国际领先水平。
(8)关于配合物中多重键的反应性研究达到了世界领先的水平，获得了2006年国家自然科学一等奖。
3．请你判断下列做法能引起环境污染的有哪些？(1)化石燃料燃烧；(2)含磷洗衣粉(液)流入河水中；(3)汽车尾气排放；(4)废旧蓄电池丢至田间；(5)塑料膜埋在土壤中。
答案全部一、化学科学的创造性和实用性1．化学反应的本质是原子的重新组合。
2．化学反应前后元素的种类不变，原子的种类和数目不变，而分子种类发生变化。
3．原子是化学变化中最小的微粒，分子是保持原物质化学性质的一种微粒。
4．创造新物质可以是指创造新分子，而不是指创造新原子或新元素。
5．目前可以制造出新元素，但不能通过化学方法制造新元素，创造新元素不能说成是创造新物质。
拓展命题利用化学反应制造出一种新元素。
不正确，化学反应前后元素的种类不变。
【例1】化学在生产和生活中有着重要作用。
下列叙述中，与化学科学的实用性无关的是()A．高效化肥的研制使粮食大面积增产，人类逐渐摆脱了饥饿的威胁B．新型药品的成功研制使人类的寿命得到延长C．台风登陆，给陆地带来了大量的降水，有利于植物的生长D．消毒剂的使用对杀灭禽流感病毒起到了很大作用解析A、B、D三项中分别体现了化学科学在高效化肥研制、医药研制、消毒剂制备中的实际应用，C项内容与化学无关。
答案 C变式训练1下列不能说明化学具有创造性和实用性的是()A．化学家哈伯用催化法合成氨后，就能生产硝酸铵B．化学家合成碳纳米管，用作分子导线和超小型电子器件C．俄国科学家门捷列夫发现元素周期律D．诺贝尔用硝化甘油制成了炸药，并用于工业生产答案 C解析提出一种新的化学理论不能说明化学的创造性和实用性。
合成氨、合成碳纳米管、制炸药都体现了化学的创造性，它们应用于生产和生活，则体现了化学的实用性。
二、化学科学的形成和发展化学的发展经历了以下时期【例2】下列著名科学家的名字、国籍及主要贡献的对应关系中，错误的是() A．波义耳——英国——提出化学元素的概念B．道尔顿——英国——提出原子学说C．拉瓦锡——意大利——提出带核的原子结构模型D．门捷列夫——俄国——发现元素周期律解析A正确，波义耳，英国化学家、物理学家，于1661年提出化学元素的概念，标志着近代化学的诞生；B正确，道尔顿，英国化学家、物理学家，于1803年提出原子学说，为近代化学的发展奠定了坚实的基础；C不正确，拉瓦锡，法国化学家，于1771年建立燃烧现象的氧化学说，推翻了“燃素说”，使近代化学取得了革命性的进展；D正确，门捷列夫，俄国化学家，于1869年发现元素周期律，把化学元素及其化合物纳入一个统一的理论体系。
答案 C变式训练2法国化学家拉瓦锡对近代化学的最大贡献是()A．最早使用天平研究化学B．最早提出空气是由O2和N2组成的结论C．建立燃烧现象的氧化学说D．能用加热HgO的方法制取O2答案 C解析法国化学家拉瓦锡对近代化学的最大贡献是利用定量分析的实验手段，提出物质燃烧现象的氧化学说从而否定了之前错误的“燃素说”。
三、化学科学的探索空间现代化学涉及微观世界、能源开发、材料研制、环境保护、生命科学等诸多领域。
【例3】化学在人类社会发展中起着重要作用，展望未来，化学科学具有十分广阔的探索空间。
下列四个选项中，不正确的是()A．塑料降解技术与化学科学无关B．新能源——可燃冰(CH4·8H2O)的利用与化学关系密切C．化学科学将在防治酸雨方面大有作为D．随着化学科学的发展，合成橡胶的品种将越来越多解析塑料是有机化合物，它的降解过程实际上是化学变化过程，与化学密切相关。
答案 A变式训练3化学在人类社会发展中起着重要作用，展望未来，化学科学具有十分广阔的探索空间。
下列四个选项中，不正确的是()A．塑料降解技术与化学科学无关B．新能源——可燃冰(CH4·8H2O)的利用与化学关系密切C．化学科学将在防治酸雨方面大有作为D．随着化学科学的发展，合成橡胶的品种将越来越多答案 C解析现代化学和人们的生活息息相关，涉及资源开发、材料研制、环境保护、生命科学等诸多方面。
而空间形式和数量关系不属于化学研究的范畴。
1．与近代化学科学的诞生无关的是()A．化学元素的概念B．英国化学家、物理学家波义耳C．著名物理学家爱因斯坦D．古代的化学实践活动答案 C解析英国科学家波义耳在前人工作的基础上提出化学元素的概念，标志着近代化学的诞生。
爱因斯坦是19世纪的物理学家，他出生时，近代化学已诞生两个世纪。
2．下列变化不属于化学科学研究范畴的是()A．电解水生成氢气和氧气B．合成有机高分子材料C．原子弹爆炸D．生产合成纤维和合成橡胶答案 C解析在化学变化过程中，元素的种类，原子的种类、数目不发生变化，原子之间重新组合生成新物质，所以A、B、D正确；而C项中原子弹爆炸是核反应，不属于化学变化，因而不属于化学科学研究的范畴。
3．当前我国农业地区产生的大量农作物秸秆将作如何处理的问题备受关注。
化学科学将在能源和资源的合理开发、安全应用方面大显身手。
下列处理农作物秸秆的方法中不正确的是()A．出售给工厂作工业原料B．就地焚烧制成草木灰作植物的钾肥C．应用有关化学原理制取沼气和有机肥料D．应用有关化学原理制成优质牲畜饲料答案 B解析在农田里焚烧农作物秸秆有很多危害，主要表现是污染空气、引发火灾、浪费资源等。
其他处理方法均正确。
4．安全生产近年来已成为社会的热点问题，三鹿奶粉事件、鞭炮爆炸、小煤窑问题等都轰动社会。
重庆开县天然气井泄漏事故共夺去了两百多人的生命。
气井喷出的气体主要是甲烷，另外还含有大量的硫化氢。
硫化氢(H2S)是一种有臭鸡蛋气味、剧毒的无色气体，密度比空气大，能溶于水，其水溶液叫氢硫酸。
(1)据报道，人员伤亡多是因缺乏自救防御常识造成的。
下列自救措施合理的是________(填字母)。
A．逃生时应往地势高处逆风跑B．逃生时应往地势低处顺风跑C．立即用浸过水或弱碱性溶液的毛巾捂住口鼻(2)为降低危害程度，人们将喷出的硫化氢点燃，燃烧时生成了两种氧化物，其中一种是最常见的空气污染物，它是________。
为减轻该气体对环境的污染，事故处理人员不断向空气中喷洒一种溶液，你认为该溶液可能是一种________(填“酸”或“碱”)性溶液。
(3)违反操作规程或安全设施不完备是引发事故的常见原因。
请结合某具体的化学实验，说出避免实验事故应注意的一个问题_____________________________。
答案(1)AC(2)二氧化硫(或SO2)碱(3)一氧化碳还原氧化铜时，先通一会儿一氧化碳再加热(其他合理答案均可)解析(1)气井喷出的气体会沿风势流动，故逃生时应往地势高处逆风跑。
由题意知，硫化氢能溶于水，其水溶液是氢硫酸，显酸性，自救时用浸过水或弱碱性溶液的毛巾捂住口鼻，尽可能减少吸入的气体。
(2)硫化氢气体被点燃，燃烧时生成两种氧化物，其中一种是最常见的空气污染物，即SO2。