《化学是认识和创造物质的科学》课件.ppt

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1、专题专题4 4 化学科学与人类文明化学科学与人类文明第一单元第一单元 化学是认识和创造物质的科学化学是认识和创造物质的科学化学是打开物质世界的钥匙化学是打开物质世界的钥匙化学科学发展史化学科学发展史人类逐步深入认识物质组人类逐步深入认识物质组成、结构、变化的历史成、结构、变化的历史人类合成、创造更多新物人类合成、创造更多新物质的历史质的历史你知道吗？你知道吗？一、人类对金属的开发和利用一、人类对金属的开发和利用请你思考，在图请你思考，在图4-14-1中可能发生了什么反应？中可能发生了什么反应？材料材料11炼丹术与汞的制备：炼丹术与汞的制备：图4-1丹砂烧之成水银。丹砂烧之成水银。葛洪抱朴子葛洪

2、抱朴子成分：成分：HgSHgS 材料材料22湿法炼铜湿法炼铜西汉古籍记载：曾青得铁则化为铜。西汉古籍记载：曾青得铁则化为铜。材料材料33古代炼铁古代炼铁我国古代的炼铁技术在世我国古代的炼铁技术在世界上是遥遥领先的，比欧界上是遥遥领先的，比欧洲要早一千多年。早期的洲要早一千多年。早期的炼铁是将铁矿石和木炭一炼铁是将铁矿石和木炭一层夹一层的放在炼炉中，层夹一层的放在炼炉中，在在65010006501000的火上焙烧，的火上焙烧，利用木炭的不完全燃烧产利用木炭的不完全燃烧产生的一氧化碳使铁矿石中生的一氧化碳使铁矿石中的氧化铁还原成铁。的氧化铁还原成铁。请用化学反应式表示古代炼铁的原理？请用化学反应式

3、表示古代炼铁的原理？材料材料44电解法冶炼金属电解法冶炼金属1919世纪初，英国化学家戴维将世纪初，英国化学家戴维将250250个电池个电池串联起来，对多种熔融物进行电解，先后串联起来，对多种熔融物进行电解，先后制得了钠、铝等金属。制得了钠、铝等金属。钠的制取钠的制取 铝的制取铝的制取小结：小结：Ag Hg Cu H Pb Sn Fe Zn Al Mg Na Ca KAg Hg Cu H Pb Sn Fe Zn Al Mg Na Ca K加热法加热法热还原法热还原法电解法电解法二、化学科学理论与测定技术二、化学科学理论与测定技术(1)(1)古代化学古代化学冶金、陶瓷、酿造、冶金、陶瓷、酿造、火

4、药、造纸、医药火药、造纸、医药近代化学近代化学原子原子-分子论分子论现代化学现代化学物质结构理论物质结构理论(2)微观结构观测仪器：微观结构观测仪器：光学显微镜光学显微镜光学显微镜光学显微镜电子显微镜电子显微镜电子显微镜电子显微镜扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜近代化学阶段近代化学阶段 创立了创立了原子原子-分子学说分子学说近代化学建立的标志近代化学建立的标志 近代化学阶段近代化学阶段 建立了建立了原子价键理论原子价键理论近代化学发展的里程碑近代化学发展的里程碑 鲍林鲍林第一次揭示了化学键的本质第一次揭示了化学键的本质电子的相互作用电子的相互作用相互作用有三种形式相互作

5、用有三种形式共价键共价键离子键离子键金属键金属键近代化学阶段近代化学阶段 发现了大量元素，同时发现了大量元素，同时揭示了物质世界揭示了物质世界的根本性规律的根本性规律元素周期律元素周期律。元素周期表近代化学阶段近代化学阶段 人工合成出了尿素，彻底动摇了人工合成出了尿素，彻底动摇了“生命力论生命力论”。历史上曾经有人认为，有机化合物只历史上曾经有人认为，有机化合物只能由生物的细胞在一种特殊力量能由生物的细胞在一种特殊力量 生命力的作用下产生，人工合成有机生命力的作用下产生，人工合成有机物是不可能的。物是不可能的。1828年，德国化学年，德国化学家家维勒维勒通过通过蒸发氰酸铵蒸发氰酸铵（NH4CN

6、O，一种无机化合物，由氯化铵和氰酸银一种无机化合物，由氯化铵和氰酸银反应制得）反应制得）水溶液得到了尿素水溶液得到了尿素CO(NH2)2。尿素的人工合成尿素的人工合成，揭示了，揭示了人工合成有人工合成有机物的序幕。机物的序幕。用硅原子组成的两个汉字用硅原子组成的两个汉字“中国中国”用用STM技术写成的字技术写成的字“IBM”现代化学阶段现代化学阶段 二、化学发展史与测定技术二、化学发展史与测定技术(1)(1)古代化学古代化学冶金、陶瓷、酿造、冶金、陶瓷、酿造、火药、造纸、医药火药、造纸、医药近代化学近代化学原子原子-分子论分子论现代化学现代化学物质结构理论物质结构理论(2)(2)微观结构观测仪

7、器：微观结构观测仪器：光学显微镜光学显微镜光学显微镜光学显微镜电子显微镜电子显微镜电子显微镜电子显微镜扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜三、酸、碱理论三、酸、碱理论波义耳酸、碱理论：波义耳酸、碱理论：水溶液能溶解某些金属，跟水溶液能溶解某些金属，跟碱接触会失去原有特性，且碱接触会失去原有特性，且能使石蕊试剂变红的物质是能使石蕊试剂变红的物质是酸酸；水溶液有苦涩味，能腐蚀皮水溶液有苦涩味，能腐蚀皮肤，跟酸接触会失去原有特肤，跟酸接触会失去原有特性，且能使石蕊试剂变蓝的性，且能使石蕊试剂变蓝的物质是物质是碱碱。拉瓦锡酸、碱理论：拉瓦锡酸、碱理论：一切非金属氧化物溶于水后一切非

8、金属氧化物溶于水后生成的物质是生成的物质是酸酸；一切金属氧化物溶于水后生一切金属氧化物溶于水后生成的物质是成的物质是碱碱。阿伦尼乌斯酸、碱理论阿伦尼乌斯酸、碱理论-酸、碱电离理论：酸、碱电离理论：在水溶液中在水溶液中在水溶液中在水溶液中电离时产生的阳电离时产生的阳离子全是氢离子的化合物是离子全是氢离子的化合物是酸酸；在水溶液中在水溶液中在水溶液中在水溶液中电离时产生的阴电离时产生的阴离子全是氢氧根离子的化合离子全是氢氧根离子的化合物是物是碱碱。路易斯酸、碱理论路易斯酸、碱理论-酸、碱质子理论：酸、碱质子理论：凡能给出质子（凡能给出质子（H+）的物质）的物质是是酸酸；凡能接受质子（凡能接受质子（

9、H+）的物质）的物质是是碱碱。若某物质既能给出质子又能接若某物质既能给出质子又能接受质子，称之为两性物质。受质子，称之为两性物质。写出写出NaHCONaHCO3 3在水溶液中的电离方程式，在水溶液中的电离方程式，NaHCONaHCO3 3溶液与盐酸、溶液与盐酸、NaOHNaOH溶液反应的离溶液反应的离子方程式。子方程式。依据酸碱质子理论，依据酸碱质子理论，HCOHCO3 3-是否可称为是否可称为酸碱两性物质？酸碱两性物质？酸、碱质子理论：酸、碱质子理论：凡能接受质子凡能接受质子（H H+）的物质是的物质是碱碱。凡能给出质子（凡能给出质子（H H+）的物质是）的物质是酸酸；化化学学实实验验化化学

10、学理理论论物物质质世世界界 建立建立解释解释指导认识指导认识总总 结结从天然产物中分离与人工合成的从天然产物中分离与人工合成的化合物种类统计数据化合物种类统计数据5555万种万种110110万种万种236.7236.7万种万种23402340万种万种4545年增年增加加1 1倍倍2525年增年增加加1 1倍倍2929年增年增加加1010倍倍化学是人类创造新物质的工具化学是人类创造新物质的工具纺纶纤维织成纺纶纤维织成的防弹衣腈纶的防弹衣腈纶搜狐首页 国际 天士力特约报道-美伊战争 图片新闻 图文：一英军士兵头部中图文：一英军士兵头部中4 4弹未死弹未死NEWS.SOHU.COM2003年03月2

11、8日14:39新华网 原来，是他那顶结实的头盔救原来，是他那顶结实的头盔救了他的命。了他的命。沃尔德曼所戴的沃尔德曼所戴的头盔是这次英军专门为战争打头盔是这次英军专门为战争打造的，其外层和普通头盔没什造的，其外层和普通头盔没什么区别，里料则采用的是一种么区别，里料则采用的是一种名叫名叫“凯夫拉尔凯夫拉尔”的特制纤维。的特制纤维。该纤维含有高分子聚合塑料，该纤维含有高分子聚合塑料，硬度比普通钢铁高硬度比普通钢铁高40%40%。质地。质地如此坚硬，能够刀枪不入也就如此坚硬，能够刀枪不入也就不足为奇了。不足为奇了。英军头盔用隔水透气的高分子薄膜做的用隔水透气的高分子薄膜做的鸟笼 1.熔融氯化熔融氯化

12、钠与氯化钠钠与氯化钠水溶液的电水溶液的电解解阴极：阴极：Na+2e-=Na阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl22NaCl=2Na+Cl2电解阴极：阴极：2H+2e-=H2 阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl22NaCl +2H2O=2NaOH+Cl2+H2电解 海水综合利用联合工业体系一例回首往事：回首往事：u海水中海水中海水中海水中-NaClNaCl、MgClMgCl2 2 Cl Cl2 2、BrBr2 2、I I2 2u矿物中矿物中矿物中矿物中-AlAl2 2OO3 3；铝、铁、铜；铝、铁、铜；铝、铁、铜；铝、铁、铜 硫酸、农药；硫酸、农药；硫酸、农药；硫酸、农药；u大气中大气中大气中大气中-

13、SO-SO2 2、NONOx x；硝酸、氮肥、炸药等；硝酸、氮肥、炸药等；硝酸、氮肥、炸药等；硝酸、氮肥、炸药等；制取这些物质的化学方制取这些物质的化学方制取这些物质的化学方制取这些物质的化学方程式你知道吗程式你知道吗程式你知道吗程式你知道吗?主要涉及主要涉及主要涉及主要涉及哪些反应类型？哪些反应类型？哪些反应类型？哪些反应类型？增产粮食增产粮食2.增产粮食的不同解决方案增产粮食的不同解决方案生产化肥，使粮食大量增产生产化肥，使粮食大量增产 本世纪初世界闻本世纪初世界闻名的德国物理化学名的德国物理化学家、合成氨的发明家、合成氨的发明者者弗里茨弗里茨哈伯哈伯。赞扬哈伯的人说：赞扬哈伯的人说：他是

14、天使，为人类他是天使，为人类带来丰收和喜悦，带来丰收和喜悦，是用空气制造面包是用空气制造面包的圣人。的圣人。改良品种改良品种2001200120012001年年年年2 2 2 2月月月月19191919日，袁隆平被被授予日，袁隆平被被授予日，袁隆平被被授予日，袁隆平被被授予2000200020002000年度中国国家最高科学技术奖。这位杂交水稻年度中国国家最高科学技术奖。这位杂交水稻年度中国国家最高科学技术奖。这位杂交水稻年度中国国家最高科学技术奖。这位杂交水稻专家的研究成果，不仅使中国率先在世界上实现专家的研究成果，不仅使中国率先在世界上实现专家的研究成果，不仅使中国率先在世界上实现专家的研

15、究成果，不仅使中国率先在世界上实现“超级稻超级稻超级稻超级稻”目标，还对解决中国乃至全世界的粮食问目标，还对解决中国乃至全世界的粮食问目标，还对解决中国乃至全世界的粮食问目标，还对解决中国乃至全世界的粮食问题具有重大意义题具有重大意义题具有重大意义题具有重大意义。70707070年代初，年代初，年代初，年代初，袁隆平袁隆平袁隆平袁隆平发表了水稻有杂发表了水稻有杂发表了水稻有杂发表了水稻有杂交优势的观点，打破了世界性的自交优势的观点，打破了世界性的自交优势的观点，打破了世界性的自交优势的观点，打破了世界性的自花授粉作物育种的禁区。国际上的花授粉作物育种的禁区。国际上的花授粉作物育种的禁区。国际上

16、的花授粉作物育种的禁区。国际上的同行们称袁隆平为同行们称袁隆平为同行们称袁隆平为同行们称袁隆平为“世界杂交水稻世界杂交水稻世界杂交水稻世界杂交水稻之父之父之父之父”。DDTDDT的故事的故事第二次大战开始后，作为杀虫剂的除虫菊酯第二次大战开始后，作为杀虫剂的除虫菊酯由于东南亚被日本占领而断了供应来源。曾由于东南亚被日本占领而断了供应来源。曾经也可以用来制备杀虫剂的砷、铅和铜的化经也可以用来制备杀虫剂的砷、铅和铜的化合物，也因为军备和其他军事需要而短缺。合物，也因为军备和其他军事需要而短缺。但当时英美两国深感杀虫剂的需要。但当时英美两国深感杀虫剂的需要。瑞士化学家米勒首先发现具有杀虫性能，瑞士化

17、学家米勒首先发现具有杀虫性能，19441944年后年后DDTDDT被广泛用作杀虫剂，有效的被广泛用作杀虫剂，有效的控制了虫害。米勒因此于控制了虫害。米勒因此于19481948年获得诺年获得诺贝尔奖。贝尔奖。昆虫激素昆虫激素保幼激素保幼激素是幼虫始终处于幼虫阶段。是幼虫始终处于幼虫阶段。不育激素不育激素可以使害虫断子绝孙。可以使害虫断子绝孙。性激素性激素引诱害虫聚集到一起，引诱害虫聚集到一起，然后聚而歼之。然后聚而歼之。作物套种，便于光合作用作物套种，便于光合作用 6CO2 2 +6H2 2O C6 6H1212O6 6 +6O2 2光照光照光照光照 叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素资料：资料：作物套种

18、，作物套种，便于光合作用便于光合作用6CO2 2 +6H2 2O C6 6H1212O6 6 +6O2 2光照光照 叶绿素叶绿素增产粮食增产粮食生产化肥生产化肥利用基因工程育种利用基因工程育种研制杀虫剂、除草剂研制杀虫剂、除草剂研究光合作用的机制研究光合作用的机制 医学史上的三大医学史上的三大经典药物经典药物-阿司匹林阿司匹林、青霉素、安定、青霉素、安定资资 料料1 1、17631763年，牧师年，牧师Edward Stone Edward Stone 在伦敦皇家在伦敦皇家学会宣读学会宣读“关于柳树皮制寒战病的报告关于柳树皮制寒战病的报告”。几乎一个世纪以后，一位苏格兰医生发现这几乎一个世纪以

19、后，一位苏格兰医生发现这种种柳树皮提取物柳树皮提取物是一种强效的是一种强效的止痛、退热和止痛、退热和抗炎消肿药。抗炎消肿药。2 2、此后不久，有机化学家分离鉴定了其中的、此后不久，有机化学家分离鉴定了其中的活性成分，称之为活性成分，称之为水杨酸水杨酸。随后，此化合物。随后，此化合物便用化学方法大规模生产。便用化学方法大规模生产。COOHOH用途：用途：解热镇痛、防止心脏病发作、解热镇痛、防止心脏病发作、减缓老人视力衰退、提高免疫力减缓老人视力衰退、提高免疫力3 3、然而在使用过程中，人们发现其、然而在使用过程中，人们发现其酸性成为该药的缺陷酸性成为该药的缺陷:它严重刺激口它严重刺激口腔、食道和

20、胃黏膜。腔、食道和胃黏膜。（副反应（副反应:头痛、头痛、眩晕、恶心、耳鸣）眩晕、恶心、耳鸣）4 4、化学家尝试改用酸性较小的、化学家尝试改用酸性较小的水水杨酸钠杨酸钠，但仅获得部分成功。而，但仅获得部分成功。而且，水杨酸钠有一种极不愉快的味且，水杨酸钠有一种极不愉快的味道，大多数病人不愿服用。道，大多数病人不愿服用。COONaOH水杨酸钠水杨酸钠5 5、化学家后来发明了可行的乙酰水、化学家后来发明了可行的乙酰水杨酸合成路线，它与水杨酸钠有相杨酸合成路线，它与水杨酸钠有相同的医疗效果，又没有怪味，刺激同的医疗效果，又没有怪味，刺激性小，这就是性小，这就是阿司匹林阿司匹林。COOHOOCCH3阿司

21、匹林阿司匹林COOHOH青霉素青霉素俗名：盘尼西林俗名：盘尼西林青霉素的副作用：青霉素的副作用：过敏性休克过敏性休克预防：皮试预防：皮试属于抗生素属于抗生素 抵抗致病微生物的药物抵抗致病微生物的药物1929年，弗莱明年，弗莱明(Flemming)发发现了一种蓝绿色霉菌现了一种蓝绿色霉菌青霉青霉菌，菌，1940年分离得到纯品，测年分离得到纯品，测定了它的化学结构，并投入工定了它的化学结构，并投入工业化合成生产。业化合成生产。专家指出，安定片具有较好的抗焦虑和镇静专家指出，安定片具有较好的抗焦虑和镇静催眠作用，但连续服用也会有头昏、嗜睡、乏催眠作用，但连续服用也会有头昏、嗜睡、乏力、幻觉等不良反应，服久了会发生依赖性，力、幻觉等不良反应，服久了会发生依赖性，一旦停药，还会出现失眠、焦虑、激动、震颤一旦停药，还会出现失眠、焦虑、激动、震颤等症状，个别严重的会有惊厥、高热等，甚至等症状，个别严重的会有惊厥、高热等，甚至危及生命。危及生命。安定是世界上最有名的镇静剂安定是世界上最有名的镇静剂发明者发明者:克罗地亚裔的化学家斯特伯奇克罗地亚裔的化学家斯特伯奇 原料原料合成技术合成技术分离技术分离技术检测技术检测技术材料材料化肥化肥农药农药材料材料用途用途化化学学新新物物质质总总 结结