第1講走進(jìn)化學(xué)世界 物質(zhì)的變化和性質(zhì)

1、第1講 走進(jìn)化學(xué)世界 物質(zhì)的變化和性質(zhì)一、趣味化學(xué)神奇的化學(xué)世界化學(xué)是一門神奇的科學(xué)！化學(xué)給了人類認(rèn)識(shí)世界的火眼金睛，化學(xué)為我們展示了物質(zhì)變化的無(wú)窮魅力。究竟化學(xué)是什么呢？一講到化學(xué)，你們會(huì)想到什么呢？我們身邊總是在發(fā)生著不同的變化，比如我們家中的廚房就有著各種變化在發(fā)生。開水沸騰、洗菜淘米、烹飪食物、菜刀生銹這些變化究竟有什么本質(zhì)區(qū)別呢？你們會(huì)區(qū)分嗎？二、新知學(xué)習(xí)（一）什么是化學(xué)？化學(xué)研究的對(duì)象是什么？同學(xué)們，從今天開始，我們開始學(xué)習(xí)一門新的學(xué)科化學(xué)。你的腦海是否有這樣的想法：什么是化學(xué)？化學(xué)有什么用？其實(shí)，化學(xué)就在我們身邊，人類的衣、食、住、行都離不開化學(xué)：圖1 在我們生活的物質(zhì)世界里，不

2、僅存在著形形色色的物質(zhì)，而且物質(zhì)還在不斷地變化著?；瘜W(xué)就是要研究物質(zhì)及其變化，它不僅要研究自然界已經(jīng)存在的物質(zhì)，還要研究和創(chuàng)造自然界原本不存在的新物質(zhì)。例如，研究新型的半導(dǎo)體材料，電阻幾乎為零的超導(dǎo)體，有記憶能力的新材料，等等。 化學(xué)在保證人類的生存并不斷提高人類的生活質(zhì)量方面起著重要的作用。例如，利用化學(xué)生產(chǎn)化肥和農(nóng)藥，以增加糧食的產(chǎn)量；利用化學(xué)合成藥物，以抵制細(xì)菌和病毒，保障人體健康；利用化學(xué)開發(fā)新能源和新材料，以改善人類的生存條件；利用化學(xué)綜合應(yīng)用自然資源和保護(hù)環(huán)境，以使人類生活得更加美好。圖4 研制新藥圖5處理工廠排放的廢氣圖6水分子結(jié)構(gòu) 化學(xué)核心知識(shí)已經(jīng)應(yīng)用于自然科學(xué)的方方面面，與其

3、它學(xué)科相輔相成，構(gòu)成了創(chuàng)造自然、改造自然的強(qiáng)大力量?；瘜W(xué)是在分子、原子層次上研究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)與變化規(guī)律的科學(xué)。其研究思路如下：決定反映決定決定研究物質(zhì) 性質(zhì) 變化規(guī)律組成結(jié)構(gòu)化學(xué)是如此奇妙，在沒有學(xué)習(xí)化學(xué)前，你可能只知道食鹽不過(guò)是一種調(diào)味品，可當(dāng)你學(xué)習(xí)化學(xué)后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)食鹽的用途可多啦！除了可用作調(diào)味品外，食鹽還是一種重要的化工原料。利用食鹽的水溶液可用制造氫氧化鈉、氯氣和氫氣，并進(jìn)而生產(chǎn)鹽酸、漂白粉、塑料、肥皂和農(nóng)藥等。學(xué)習(xí)化學(xué)后，你不但能知道物質(zhì)的性質(zhì)和用途，還會(huì)進(jìn)一步知道它們的內(nèi)部組成、結(jié)構(gòu)以及變化規(guī)律，知道如何利用它們來(lái)制造新的產(chǎn)品，以及人類認(rèn)識(shí)化學(xué)、利用化學(xué)和發(fā)展化學(xué)的歷史和

4、方法?！镜湫屠}】1、下列各項(xiàng)研究中，屬于化學(xué)學(xué)科研究的內(nèi)容是 （ ） A培育新的花卉品種，增加觀賞價(jià)值 B設(shè)計(jì)新程序，開發(fā)信息技術(shù) C開發(fā)新能源 D研究先進(jìn)的交通網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)更多的地區(qū)2、許多大城市家庭中常用煤氣燒水做飯：煤氣可以作為燃料；煤氣可以燃燒；煤氣燃燒后生成二氧化碳和水；煤氣的重要成分是一氧化碳和氫氣。 化學(xué)是研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及變化規(guī)律的科學(xué)。上述關(guān)于煤氣的敘述中，關(guān)于組成的是（填序號(hào)，下同）_，關(guān)于煤氣的性質(zhì)的是_，關(guān)于煤氣變化的是_，關(guān)于煤氣的用途的是_。（二）化學(xué)發(fā)展史最早的化學(xué)據(jù)說(shuō)是來(lái)源于古代術(shù)士煉金和煉制長(zhǎng)生不老仙丹?？偟膩?lái)說(shuō)經(jīng)歷了古代化學(xué)、近代化學(xué)和現(xiàn)代化學(xué)。歷

5、史上比較出名的化學(xué)發(fā)展史主要有以下幾個(gè)部分：1、萌芽階段（古代）我國(guó)古代勞動(dòng)人民發(fā)明的陶瓷、濕法煉銅、煉鐵、煉鋼、造紙、火藥、釀酒、釀醋、染料等，都屬于化學(xué)研究的范圍，具有不可替代的歷史意義。圖7 陜西半坡出土的人面魚紋彩陶盆圖8 東漢“釀酒”畫像磚拓片 圖9 越王勾踐青銅劍 圖10 宋代鷺鳥紋蠟染摺裙 圖11 戰(zhàn)國(guó)前期彩漆鴛鴦形盒圖13 掃描隧道顯微鏡2、近代化學(xué)圖12 道爾頓與阿伏伽德羅到了近代，道爾頓和阿伏加德羅等科學(xué)家的研究，得出了一個(gè)重要的結(jié)論：物質(zhì)是由原子和分子構(gòu)成的，分子中原子的重新組合是化學(xué)變化的基礎(chǔ)。這些觀點(diǎn)是認(rèn)識(shí)和分析化學(xué)現(xiàn)象及其本質(zhì)的基礎(chǔ)。原子論和分子學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立，奠定了近

6、代化學(xué)的基礎(chǔ)。3、門捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律，并編制出元素周期表，使化學(xué)學(xué)習(xí)和研究變得有規(guī)律可循4、現(xiàn)代，先進(jìn)儀器和分析技術(shù)的應(yīng)用，使化學(xué)的研究進(jìn)入微觀階段 納米技術(shù)，也稱毫微技術(shù)，是研究結(jié)構(gòu)尺寸在0.1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用。是直接以原子或分子來(lái)構(gòu)造，產(chǎn)品通常具有很多奇特的功能。目前納米布料、服裝已批量生產(chǎn)，像電腦工作裝、無(wú)靜電服、防紫外線服等納米服裝都已問(wèn)世。合成材料，隨著化學(xué)不斷的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)和合成的物質(zhì)已有幾千萬(wàn)種，這極大的改善了人類的生存和發(fā)展條件。圖15 用隔水透氣的高分子薄膜做的鳥籠圖14 納米銅圖16 單晶硅為信息技術(shù)和新能源開發(fā)提供了基礎(chǔ)材料圖17 用玻璃鋼制成的

7、船體 5、綠色化學(xué)（環(huán)境友好化學(xué)）傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)給環(huán)境帶來(lái)的污染已十分嚴(yán)重，目前全世界每年產(chǎn)生的有害物達(dá)34噸，給環(huán)境造成危害，并威脅著人類的生存?；瘜W(xué)工業(yè)能否生產(chǎn)出對(duì)環(huán)境無(wú)害的化學(xué)品？甚至開發(fā)出不產(chǎn)生廢物的工藝？有識(shí)之士提出了綠色化學(xué)的號(hào)召，并立即得到了全世界的積極響應(yīng)。綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué)，它的主要特點(diǎn)是：（1）充分利用資源和能源，采用無(wú)毒、無(wú)害的原料； （2）在無(wú)毒、無(wú)害的條件下進(jìn)行反應(yīng)，以減少向環(huán)境排放廢物； （3）提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納，實(shí)現(xiàn)“零排放”； （4）生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護(hù)、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。綠色化學(xué)給化學(xué)家提出了一項(xiàng)新

8、的挑戰(zhàn)，其核心就是要利用化學(xué)原理從源頭消除污染，國(guó)際上對(duì)此十分重視。1996年，美國(guó)設(shè)立了“綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”，以表彰那些在綠色化學(xué)領(lǐng)域中作出杰出貢獻(xiàn)的企業(yè)和科學(xué)家。綠色化學(xué)將使化學(xué)工業(yè)改變面貌，為子孫后代造福。【典型例題】3、發(fā)現(xiàn)元素周期律和元素周期表的科學(xué)家是 （   ） A道爾頓B阿伏加德羅C門捷列夫  D拉瓦錫4、我國(guó)古代聞名于世界的化學(xué)工藝是 （） A燒陶瓷、指南針、造紙 B燒陶瓷、冶金、地動(dòng)儀C燒陶瓷、造紙、冶金、制火藥 D制火藥、指南針、造紙、印刷5、綠色化學(xué)是指 （ ） A顏色為綠色的無(wú)害化工產(chǎn)品 B采用無(wú)毒、無(wú)害的原料，生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護(hù)的產(chǎn)品C

9、絕對(duì)不含任何化學(xué)元素 D只能使用不可再生的化學(xué)原料（三）化學(xué)的語(yǔ)言元素符號(hào)化學(xué)研究的對(duì)象是物質(zhì)，物質(zhì)的種類非常多，已知的就有2000多萬(wàn)種，如何用化學(xué)的語(yǔ)言來(lái)表示這些物質(zhì)，并且國(guó)際通用？這就要用到我們化學(xué)里面特有的“字母”元素符號(hào)。外國(guó)人不認(rèn)識(shí)中文表2 一些常見元素的名稱及其符號(hào)元素名稱元素符號(hào)元素名稱元素符號(hào)元素名稱元素符號(hào)元素名稱元素符號(hào)氫H鈉Na氬Ar銀Ag氦He鎂Mg鉀K鋇Ba碳C鋁Al鈣Ca鉑Pt氮N硅Si錳Mn金Au氧O磷P鐵Fe汞Hg氟F硫S銅Cu碘I氖Ne氯Cl鋅Zn你能否從表2找出元素中文名稱的造字規(guī)律和元素符號(hào)的書寫規(guī)律？請(qǐng)?jiān)囋嚳础?、元素名稱的造字規(guī)律 從它們的偏旁就可以

10、知道它們屬于哪一類元素： 有“钅”字旁的是金屬元素；有“石”字旁的是固態(tài)非金屬元素； 有“氣”字頭的是氣態(tài)非金屬元素； 有“氵”字旁的是液態(tài)非金屬元素。只有汞例外，通常狀況下它是液態(tài)金屬元素。2、元素符號(hào)的書寫規(guī)律（1）由一個(gè)字母表示的元素符號(hào)要大寫，如H、O、C、S、P、I、K等；（2）由兩個(gè)字母表示的元素符號(hào)，第一個(gè)字母大寫，第二個(gè)字母小寫，如Na、Mg、Al、Zn、Si等。關(guān)于元素符號(hào)更多的意義、知識(shí)請(qǐng)期待第七講的學(xué)習(xí)?。ㄋ模┪镔|(zhì)的變化我們知道，水在一定條件下可以變成水蒸氣或冰，鋼鐵制品在潮濕的地方會(huì)生銹，煤、木材和柴草可以在空氣中燃燒而發(fā)光放熱，等等。從化學(xué)的角度看，物質(zhì)的這些變化有什

11、么本質(zhì)區(qū)別呢？活動(dòng)與探究一：（1）把盛有少量水的試管斜夾在鐵架臺(tái)上（如圖18）。在試管底部小心加熱到水沸騰。把一塊潔凈的玻璃片移近試管口，觀察并記錄發(fā)生的現(xiàn)象。（2）取少量硫酸銅晶體（俗稱膽礬或藍(lán)礬）放在研缽內(nèi)，用研杵把膽礬研碎。觀察并記錄膽礬發(fā)生的變化。（3）在2支試管中分別放入少量研碎前、后的膽礬，并加入少量水，振蕩得到澄清的硫酸銅溶液。再向2支試管中分別滴加適量氫氧化鈉溶液，觀察并記錄試管中發(fā)生的現(xiàn)象。（4）如圖20所示，在盛有少量石灰石的試管里加入適量稀鹽酸。注意觀察并記錄試管和燒杯中發(fā)生的變化。圖18 圖19 圖20實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)序號(hào)變化前的物質(zhì)變化時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象變化后的物質(zhì)變化后有無(wú)新

12、物質(zhì)生成（1）液態(tài)的水液態(tài)的水（2）塊狀的膽礬藍(lán)色粉末狀的膽礬（3）藍(lán)色的硫酸銅溶液藍(lán)色的氫氧化銅沉淀（4）顆粒狀石灰石二氧化碳?xì)怏w等在（1）和（2）中，雖然水和膽礬發(fā)生了形態(tài)的變化，但并沒有生成其他物質(zhì)。這種沒有生成其他物質(zhì)的變化叫做物理變化。在（3）和（4）中，膽礬和石灰石在變化中都生成了其他物質(zhì)。這種生成其他物質(zhì)的變化叫做化學(xué)變化，又叫做化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)變化的基本特征是有其他物質(zhì)生成，常表現(xiàn)為顏色改變、放出氣體、生成沉淀等。化學(xué)變化不但生成其他物質(zhì)，而且還伴隨著能量的變化，這種能量變化常表現(xiàn)為吸熱、放熱、發(fā)光等。上述可觀察到的現(xiàn)象，常常可以幫助我們判斷物質(zhì)是否發(fā)生了化學(xué)變化（如圖21）。在

13、物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的過(guò)程中，會(huì)同時(shí)發(fā)生物理變化。例如，點(diǎn)燃蠟燭時(shí)，石蠟受熱熔化是物理變化，而石蠟燃燒生成水和二氧化碳卻是化學(xué)變化。圖21 化學(xué)反應(yīng)中伴隨發(fā)生的一些現(xiàn)象【典型例題】6、生活中發(fā)生的變化屬于化學(xué)變化的是 （ ）A石蠟熔化 B黃瓜榨汁 C菜刀生銹 D玻璃破碎7、下列變化本質(zhì)上與“冰融化成水”這一變化相同的是（ ）A汽油燃燒 B蔗糖溶解 C鋼鐵生銹 D光合作用（五）物質(zhì)的性質(zhì)我們將物質(zhì)在化學(xué)變化中表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)叫做化學(xué)性質(zhì)。例如，鐵在潮濕的空氣中易生銹，銅在潮濕的空氣中易生成銅綠，碳在空氣中燃燒會(huì)生成二氧化碳并發(fā)光、放熱，硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液反應(yīng)會(huì)生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀等。 物質(zhì)不需要

14、發(fā)生化學(xué)變化就表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)叫做物理性質(zhì)。物質(zhì)的顏色、狀態(tài)、氣味、硬度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度等都屬于它的物質(zhì)性質(zhì)。如通常狀態(tài)下，氧氣是一種無(wú)色、無(wú)味的氣體，水是一種無(wú)色透明的液體，膽礬是一種藍(lán)色的固體。了解物質(zhì)的物理性質(zhì)，對(duì)于研究它們的組成、結(jié)構(gòu)和變化也非常重要。當(dāng)外界條件改變時(shí)，物質(zhì)的性質(zhì)也會(huì)隨著變化，因此，描述物質(zhì)性質(zhì)時(shí)往往要注明條件。表1 一些常見物質(zhì)的物理性質(zhì)（大氣壓強(qiáng)為101kPa）物質(zhì)顏色和狀態(tài)（通常狀況）熔點(diǎn)/沸點(diǎn)/水無(wú)色液體0100鐵銀白色固體15352750鋁銀白色固體660.372467氧氣無(wú)色氣體-218.4-182.9【典型例題】8、物質(zhì)的性質(zhì)決定用途。下列用途主要是利用其

15、化學(xué)性質(zhì)的是 （ ） A生鐵制成鐵鍋 B金剛石作裝飾品 C銅絲作導(dǎo)線 D氫氣作高能燃料9、下列性質(zhì)屬于物質(zhì)物理性質(zhì)的是 （ ） 酒精的揮發(fā)性 木炭的可燃性 磁鐵的磁性 二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁 A B C D三、課堂練習(xí)10、化學(xué)研究的對(duì)象是物質(zhì)。下列屬于化學(xué)學(xué)習(xí)中常見的物質(zhì)的是 （ ）A食鹽、生石灰、酒精 B洗衣機(jī)、桌子、電視機(jī) C太陽(yáng)、宇宙、太空 D精神、意識(shí)、力量11、下列選項(xiàng)中不屬于化學(xué)研究領(lǐng)域的是 （ ）A合成新藥物 B防治環(huán)境污染 C制作模型 D開發(fā)新能源12、化學(xué)使世界變得更加絢麗多彩，社會(huì)的文明和進(jìn)步離不開化學(xué)。下列事實(shí)中與化學(xué)無(wú)關(guān)的是（ ）A食物、衣料和日常用品的豐富&#

16、160;     B指南針的發(fā)明與應(yīng)用C新型高分子化合物的合成            D藥物和保健品的研制13、人類使用材料的歷史，就是人類利用物質(zhì)的進(jìn)步史。制造下列用品所需的材料不是通過(guò)化學(xué)研究獲取的是（ ） A木器   B青銅器   C鐵器   D塑料器具14、20世紀(jì)90年代，國(guó)際上提出了“預(yù)防污染”的根本手段，它的目標(biāo)是研究和尋找能充分利用的無(wú)毒害原

17、材料，最大限度地節(jié)約能源，在化工生產(chǎn)各環(huán)節(jié)都能實(shí)現(xiàn)凈化和無(wú)污染的反應(yīng)途徑，下列各項(xiàng)屬于“綠色化學(xué)”的是（ ） A處理廢棄物B治理污染點(diǎn)C減少有毒物D杜絕污染源15、下列變化過(guò)程中，屬于化學(xué)變化的是 （ ） A百煉成鋼 B風(fēng)吹草動(dòng) C玉石摔碎 D滴水成冰16、下列是生活中常見的一些變化，其中有一種變化與其他三種變化有著本質(zhì)不同，這種變化是（ ）A放在衣柜里的樟腦球逐漸變小B把墨汁滴入到水中，水變黑C在晾干的咸菜表面出現(xiàn)食鹽晶體D被雨淋濕的自行車車圈上出現(xiàn)銹漬17、下列物質(zhì)的用途主要利用其化學(xué)性質(zhì)的是 （ ）A石墨棒作干電池電極 B天然氣用作燃料C干冰用于人工降雨 D銅用于制造導(dǎo)線18、“垃圾是放

18、錯(cuò)地方的資源”。請(qǐng)你將下列生活垃圾按要求填在橫線上。 魚骨；果皮；碎玻璃；廢電池；廢舊金屬制品；廢報(bào)紙（1）回收后可進(jìn)行填埋處理的是（填寫序號(hào)，下同）_；（2）回收后可再利用的是_。19、下列是有關(guān)水的一些描述： a常溫下水是一種無(wú)色無(wú)味的液體；b在101kPa下，水會(huì)在0時(shí)結(jié)冰，在100沸騰；c4時(shí)水的密度為1g/cm3；d水蒸發(fā)時(shí)能吸收大量的熱；e在一定條件下，水會(huì)分解成氫氣和氧氣；f水能溶解食鹽、糖等許多物質(zhì)；g少量水潑到灼熱的炭火上，水能與炭反應(yīng)生成可燃性氣體。 仔細(xì)閱讀上述內(nèi)容，用序號(hào)完成下列填空：（1）描述水的物理性質(zhì)的語(yǔ)句是_；（2）描述水的化學(xué)性質(zhì)的語(yǔ)句是_；20、下列變化過(guò)程

19、中既有物理變化又有化學(xué)變化的是 （ ） A酒精揮發(fā) B蠟燭燃燒 C鐵制品露置在空氣中銹蝕D點(diǎn)亮電燈21、化學(xué)上把“生成新物質(zhì)的變化叫做化學(xué)變化”，下面對(duì)化學(xué)變化中“新物質(zhì)”的解釋，正確的是（ ）A“新物質(zhì)”就是自然界中不存在的物質(zhì)B“新物質(zhì)”就是與變化前的物質(zhì)在顏色、狀態(tài)等方面有所不同的物質(zhì)C“新物質(zhì)”就是與變化前的物質(zhì)在元素組成上不同的物質(zhì)D“新物質(zhì)”就是與變化前的物質(zhì)在組成或結(jié)構(gòu)上不同的物質(zhì)22、納米材料被譽(yù)為21世紀(jì)最有前途的新型材料，許多材料達(dá)到納米（1納米10-9米）級(jí)的大小時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多讓你料想不到、奇特的光、電、磁、熱、力和化學(xué)等方面的性質(zhì)。如：將金屬制成納米粉末后就變成了黑色，且

20、不導(dǎo)電，機(jī)械強(qiáng)度也大幅度提高。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ） A納米碳雖然質(zhì)地柔軟，但強(qiáng)度卻很大 B納米氧化鋅能吸收電磁波 C金黃色的金粉應(yīng)該屬于納米材料 D在空氣中能自燃的鐵粉應(yīng)該屬于納米材料 23、生活處處離不開化學(xué)，下列物質(zhì)對(duì)人類利大于弊的是_。加碘食鹽 鋁制炊具 含鐵醬油 含磷洗衣粉 含鈣麥片 氟利昂制冷劑24、選用“物理變化、化學(xué)變化、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)”填寫下列空白： （1）鎂帶燃燒，屬于_；（2）鎂帶能燃燒，屬于_；（3）鎂帶是銀白色金屬，屬于_；（4）鎂帶表面用砂紙打光，屬于_；四、課后演練30、把某種金屬用小刀輕輕切下一小塊放入盛水的燒杯中，觀察到該金屬能與水劇烈反應(yīng)，并放出熱，本身熔化成銀白色的小圓球，浮在水面上，根據(jù)以上敘述，推斷該金屬的物理性質(zhì)有：（1）硬度_；（2）熔點(diǎn)_；（3）密度_；（4）顏色_。31、綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué)，其