高中化学 专题4 化学科学与人类文明 第1单元 化学是认识和创造物质的科学学案 苏教版必修2

第一单元 化学是认识和创造物质的科学

学习目标：1.能用化学发展史说明并体会人类对物质及其变化的认识是逐步发展和深入的。2.了解化学科学在人类认识物质世界方面的重要作用。3.了解化学在合成新物质、提高人类生活质量方面的重要作用。4.了解金属活动性与金属冶炼方法的联系，知道金属冶炼的本质。(重点)

[自 主 预 习·探 新 知]

一、化学是打开物质世界的钥匙 1．金属的冶炼 (1)金属使用的发展历程

(2)写出金属Fe、Cu、Al、Na的冶炼所涉及的化学方程式 高温①Fe：Fe2O3＋3CO――→2Fe＋3CO2，

高温

Fe2O3＋2Al――→2Fe＋Al2O3。

②Cu：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4。 通电

③Al：2Al2O3=====4Al＋3O2↑。

熔融通电

④Na：2NaCl=====2Na＋Cl2↑。

熔融2．化学科学理论的建立与发展 (1)19世纪时的化学科学理论

①以道尔顿原子论、分子结构和原子价键理论为中心内容的经典原子分子论的建立。 ②1869年门捷列夫发现了元素周期律。

③质量作用定律的提出奠定了化学反应的动力学基础。 ④尿素的合成，彻底动摇了“生命力论”。 (2)20世纪时的化学科学理论

①化学家鲍林提出了氢键理论和蛋白质分子的螺旋结构模型，为DNA分子双螺旋结构模型的提出奠定了基础。

②扫描隧道显微镜的使用，实现了对原子或分子的操纵。 3．人类对酸、碱理论认识的发展

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(1)阿伦尼乌斯电离学说

(2)酸、碱质子理论

二、化学是人类创造新物质的工具

1．惰性电极电解熔融NaCl与电解NaCl水溶液的比较

存在离子 电极反应式 电解产物 电解方程式 2.合成氨 电解熔融NaCl Na＋、Cl－ 阳极：2Cl－2e=== Cl2↑ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na Na、Cl2 通电2NaCl=====2Na＋Cl2↑ －－电解NaCl水溶液 Na＋、Cl－、OH－、H＋ 阳极：2Cl－2e===Cl2↑ 阴极：2H＋＋2e－=== H2↑ H2、Cl2、NaOH 通电2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ －－(1)反应原理：。

(2)合成氨技术对人类的贡献：哈伯等人于20世纪初发明的合成氨技术，使世界粮食产量增长近一倍。

3．合成农药

(1)DDT：残留毒性，对环境危害大。

(2)发展方向：研制高效、低残毒、能够被生物降解的新型农药。 4．合成医药 (1)阿司匹林

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[基础自测]

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)化合态的金属元素被还原时，一定得到相应的金属单质。( ) (2)金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原。( ) (3)据酸碱质子理论知(NH4)2CO3是酸碱两性物质。( )

(4)化学真正成为一门科学并较快发展，始于质量守恒定律的发展。( ) 【答案】 (1)× (2)× (3)√ (4)×

2．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法不正确的是( )

A．合金的性质与其组成金属的性质不完全相同 B．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融氯化物制得的 C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子 D．越活泼的金属越难冶炼

B [合金的性质与其组成金属的性质不完全相同，如硬度、强度更大，熔点更低等，A项正确；因为AlCl3为共价化合物，熔融时不导电，冶炼铝应用电解Al2O3(熔融)的方法，B项错误；金属冶炼的本质就是把金属阳离子还原为金属原子，越活泼的金属，其阳离子的氧化性越弱，越难被还原，C、D项正确。]

3．根据酸、碱质子理论，凡能给出质子的分子或离子都是酸，凡是能结合质子的分子或离子都是碱。按照这个理论，下列微粒属于两性物质的是( )

－－

①HS－ ②CO23 ③H2PO4 ④NH3 ⑤H2S

⑥CH3COOH ⑦OH－ ⑧NO－3 A．①④⑤ C．①②③

B．③⑥⑦ D．①③

＋D [HS－、H2PO－又可以接受质子，它们属于两性物质。] 4既可以发生电离给出质子(H)，

[合 作 探 究·攻 重 难]

[背景材料] 选择合适的金属冶炼方法 3

从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限。

[思考交流]

(1)什么是金属的冶炼？金属冶炼的实质是什么？

【提示】 将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼。冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。

(2)金属冶炼的方法有哪些？怎样选择合适的金属冶炼方法？

【提示】 根据金属的活泼性选择金属冶炼方法。很活泼的金属一般用电解法(如Na、Mg、Al等)，一般活泼的金属用热还原法(如Fe、Cu等)，不活泼金属用热分解法(如Hg等)。

金属冶炼的常用方法

(1)电解法

活泼金属(从K～Al)较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。例如：

金属 Na Mg 电解方程式 通电2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑ 通电MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑ 通电2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑ 冰晶石关键提醒 不是电解饱和食盐水 不采用电解熔融MgO，MgO熔点高，耗能大 不是电解AlCl3，AlCl3为共价化合物，不能电解 Al (2)热还原法 在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属(一般从Zn～Cu)，通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属Al等)将金属从其化合物中还原出来。例如：

高温

高炉炼铁：3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2 湿法炼铜：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4

高温

铝热法炼铁：2Al＋Fe2O3=====2Fe＋Al2O3(可以应用于焊接钢轨) (3)热分解法

对于不活泼金属(Hg、Ag等)，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来。例如：

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