高一化學(xué)學(xué)案：第二單元化學(xué)是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精皰工巧解牛知識?巧學(xué)一、化學(xué)促進(jìn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展1.七大技術(shù)發(fā)明20世紀(jì)的七大技術(shù)發(fā)明:①信息技術(shù)，②生物技術(shù)，③核科學(xué)和核武器技術(shù)，④航空航天和導(dǎo)彈技術(shù)，⑤激光技術(shù)，⑥納米技術(shù)，⑦化學(xué)合成和分離技術(shù)?；瘜W(xué)合成和分離技術(shù)是其他六大技術(shù)發(fā)明的基礎(chǔ).2。印刷電路板的制造在塑料板上鍍一層銅，在銅層上面畫出要保留的線路，在線路上覆漆形成保護(hù)層，然后將電路板放在FeCl3(aq)中，裸露的銅被腐蝕，線路因覆漆而受到了保護(hù)。3.單晶硅的制取石英砂的主要成分是SiO2，高溫下與C發(fā)生下列反應(yīng)SiO2+CSi+2CO↑此時(shí)石英砂中的雜質(zhì)往往還存在于生成物Si中。使粗Si與Cl2在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)，可得到液態(tài)SiCl4,蒸餾使SiCl4分離出來，除去雜質(zhì)。Si+2Cl2SiCl4用H2還原SiCl4，可得到純Si：SiCl4+2H2Si+4HCl知識拓展超導(dǎo)合金、形狀記憶合金、合成橡膠、納米材料、導(dǎo)電塑料簡介組成應(yīng)用制備超導(dǎo)合金金屬，如：①鍺超導(dǎo)合金的組成為鈮、鍺；②銅—鈮—鈦超導(dǎo)合金的組成為銅、鈮、鈦……超導(dǎo)發(fā)電、輸電和儲能；超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)天線、超導(dǎo)微波器件等；超導(dǎo)磁懸浮列車和超導(dǎo)熱核聚變反應(yīng)堆等將金屬按一定比例混合后熔制而成形狀記憶合金金屬，如鎳鈦合金,銅鋅、金鎘、鎳鋁等約20種合金,其中“記憶力"最好的是NT合金應(yīng)用范圍廣泛，可用于溫度控制裝置、集成電路引線、汽車零件與機(jī)械零件，可用于骨折部位的固定、人造心臟零件、牙齒矯正等醫(yī)用材料將金屬按一定比例混合后熔制而成合成橡膠有機(jī)物高分子，含碳、氫等元素，如：①丁苯橡膠，只含碳、氫2種元素;②順丁橡膠，只含碳、氫2種元素；③氯丁橡膠，含碳、氫、氯3種元素；④聚硫橡膠;⑤硅橡膠……橡膠是制造飛機(jī)、軍艦、汽車、拖拉機(jī)、收割機(jī)、水利排灌機(jī)械、醫(yī)療器械等所必需的材料在一定條件下，用一到多種單體發(fā)生聚合反應(yīng)納米材料多種多樣納米電子學(xué)、光電子學(xué)和磁學(xué)，納米醫(yī)學(xué)和生物學(xué)等把合適的材料制成納米級(1-100nm）導(dǎo)電塑料有機(jī)物高分子和鹽類的混合物輸電等乙炔發(fā)生聚合反應(yīng)4.化學(xué)發(fā)展展望(1）使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工廠化:在充分了解光合作用、固氮作用機(jī)理和催化理論的基礎(chǔ)上，人類可模擬植物，使糧食和蛋白質(zhì)生產(chǎn)工廠化，使人類生活質(zhì)量大大提高.（2)開發(fā)具有特殊功能的材料淡化海水,解決人類生存最嚴(yán)重的挑戰(zhàn)—-淡水資源緊缺問題。(3）合成出高效、穩(wěn)定、廉價(jià)的太陽能光電轉(zhuǎn)化材料,解決人類面臨的能源危機(jī)以及化石能源造成的環(huán)境污染問題.(4)使人類由直接使用天然材料邁向使用具有特定性能的合成材料。(5）為其他科學(xué)技術(shù)（如激光、航空、航天、導(dǎo)彈)和納米技術(shù)提供所需要的材料，促進(jìn)其他科學(xué)技術(shù)的發(fā)展.二、解決環(huán)境問題需要化學(xué)科學(xué)1。環(huán)境污染的類型2。SO2造成的環(huán)境污染(1)直接危害人體健康：空氣中SO2含量的增多,能引發(fā)人的呼吸道疾病，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使人死亡。（2）形成酸雨:空氣中硫氧化物和氮氧化物隨雨水降下就會(huì)形成酸雨。酸雨是pH＜5.6的雨水。正常雨水的pH約為5.6，是由于溶解了CO2的緣故。酸雨的危害很大，能直接破壞農(nóng)作物、森林和草原，使土壤、湖泊酸化，使水生動(dòng)植物死亡.酸雨還能加速建筑物、工業(yè)設(shè)備的腐蝕，加速通訊設(shè)備的老化。3。SO2的減少或消除(1）固硫：在化石燃料特別是煤中摻入熟石灰，這樣煤燃燒產(chǎn)生的SO2最終將轉(zhuǎn)化為CaSO4，可以減少SO2向大氣中的排放。(2）脫硫：在化石燃料特別是石油及其產(chǎn)品生產(chǎn)過程中除去其中的硫,這樣化石產(chǎn)品特別是石油及其產(chǎn)品燃燒時(shí)就不會(huì)產(chǎn)生SO2，或減少SO2的產(chǎn)生。（3）尾氣吸收：使工廠排出的含SO2濃度較大的廢氣通過堿性物質(zhì)或弱酸鹽,即可將廢氣中的SO2吸收，減少SO2向大氣中的排放。4。消除汽車尾氣對環(huán)境的污染燃油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的尾氣中有害成分及清除:尾氣中有害成分消除方法一消除方法二SO2石油煉制過程中進(jìn)行脫硫處理使用C2H5OH、CH4、H2等清潔燃料，推廣電瓶車等CO、NO、NO22CO+2NO2CO2+N24CO+2NO24CO2+N2碳?xì)浠衔锔牧及l(fā)動(dòng)機(jī),如發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)二次燃燒等顆粒物（主要是碳顆粒）含鉛化合物禁用含鉛汽油5.回收二氧化碳用CO2和作用可生成可降解高聚物:6.綠色化學(xué)綠色化學(xué)要求利用化學(xué)反應(yīng)原理從源頭消除污染，期望在化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)工業(yè)過程中充分利用參與反應(yīng)的原料，所有原料、中間產(chǎn)物都在內(nèi)部循環(huán)、利用，實(shí)現(xiàn)零排放。甲基丙烯酸甲酯的兩種合成方法方法一：（CH3）2C==O+HCN（CH3)2C(CH3)2C(OH）CN+CH3OH+H2SO4+NH4HSO4方法二：CH3C≡CH+CO+CH3OH上述3個(gè)反應(yīng)中，第一個(gè)反應(yīng)和第三個(gè)反應(yīng)的原子利用率為100%，屬于綠色化學(xué)；第二個(gè)反應(yīng)則不是，因?yàn)槠湓蠜]有完全轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物。問題?探究問題1你認(rèn)為當(dāng)前化學(xué)與社會(huì)的能源、環(huán)境、健康等方面有哪些熱點(diǎn)問題?探究：能源方面:煤、石油資源是有限的，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們對能源需求的增加，開發(fā)和利用新能源的問題受到人們的高度重視，如核能、太陽能、地?zé)?、潮汐能、風(fēng)能等的利用等。環(huán)境方面：環(huán)境問題是當(dāng)今社會(huì)熱點(diǎn)問題之一，主要有以下一些方面：溫室效應(yīng)、臭氧層破壞、酸雨、光化學(xué)煙霧、放射性污染、有機(jī)致癌物質(zhì)、農(nóng)藥污染、白色污染、水污染等.健康方面：環(huán)境污染對人類身體健康造成的影響和危害，如污染物對人體的直接傷害，像SO2、NO2、重金屬等，還包括通過食物鏈中有害物質(zhì)的富集對人類造成的間接傷害等.另外，醫(yī)藥、衛(wèi)生保健等方面也是相關(guān)熱點(diǎn)問題。問題2應(yīng)如何理解綠色化學(xué)的含義?綠色化學(xué)要研究的問題有哪些？探究：由于當(dāng)今世界主要的環(huán)境問題大部分直接與化學(xué)反應(yīng)、化工生產(chǎn)過程及它們的產(chǎn)物有關(guān)，因此綠色化學(xué)便自然而然地成為綠色科技的重要組成部分。綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)，與其相對應(yīng)的技術(shù)稱為綠色技術(shù)、環(huán)境友好技術(shù).理想的綠色技術(shù)應(yīng)采用具有一定轉(zhuǎn)化率的高選擇性化學(xué)反應(yīng)來生產(chǎn)目的產(chǎn)品,不生成或很少生成副產(chǎn)品或廢物，實(shí)現(xiàn)或接近廢物的“零排放”過程.化學(xué)工藝過程中使用無毒無害原料、溶劑和催化劑。綠色化學(xué)又可定義為以綠色意識為指導(dǎo)，研究和設(shè)計(jì)對環(huán)境副作用盡可能少，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上可行的化學(xué)和化工生產(chǎn)過程.綠色化學(xué)的最大特點(diǎn)在于它是在始端就采用實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段，因而過程和終端均為零排放或零污染。顯然，綠色化學(xué)技術(shù)不是去對終端或生產(chǎn)過程的污染進(jìn)行控制或處理。所以綠色化學(xué)技術(shù)根本區(qū)別于“三廢處理"，后者是終端污染控制而不是始端污染的預(yù)防。典題?熱題例1綠色化學(xué)對化學(xué)反應(yīng)提出了“原子經(jīng)濟(jì)性"(原子節(jié)約）的新概念及要求。理想的原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)是原料分子中的原子全部轉(zhuǎn)變成所需產(chǎn)物，不產(chǎn)生副產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)零排放.以下反應(yīng)中符合綠色化學(xué)原理的是(）A。乙烯與氧氣在銀催化作用下生成環(huán)氧乙烷（)B。乙烷與氯氣制備氯乙烷C.苯和乙醇為原料，在一定條件下生產(chǎn)乙苯D。乙醇與濃硫酸共熱制備乙烯解析：寫出反應(yīng)方程式,根據(jù)題給信息：“全部轉(zhuǎn)變"“零排放”“不產(chǎn)生副產(chǎn)物"等做出判斷。A.2CH2==CH2+O2B。CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HClD.CH3CH2OHCH2==CH2↑+H2OB、C、D中都有副產(chǎn)物，不可選。答案:A深化升華以綠色化學(xué)工藝為情境考查學(xué)生知識遷移的能力。1991年美國著名有機(jī)化學(xué)家特勞斯特提出原子經(jīng)濟(jì)性概念，認(rèn)為高效的有機(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子，使反應(yīng)達(dá)到零排放.原子經(jīng)濟(jì)性可以用原子利用率來衡量：原子利用率(%）=×100%.例2有機(jī)玻璃的主要成分是化合物A，其結(jié)構(gòu)簡式為，它是由單體甲基丙烯酸甲酯在一定條件下發(fā)生聚合反應(yīng)得到的。化合物A的學(xué)名為___________，合成它的單體的結(jié)構(gòu)簡式為___________。解析：由乙烯和聚乙烯的關(guān)系，可知甲基丙烯酸和化合物A的關(guān)系,A的名稱為聚甲基丙烯酸甲酯。由高聚物求單體可用彎箭頭法:答案：聚甲基丙烯酸甲酯深化升華首先判斷單體中所含的特征基團(tuán)及可能發(fā)生的反應(yīng)類型,若分子中含不飽和的雙鍵或三鍵，則容易發(fā)生加聚反應(yīng)生成高分子；若分子中含特征基團(tuán),則容易發(fā)生縮聚反應(yīng)。例3葉綠素在光的作用下可將CO2和H2O轉(zhuǎn)化為葡萄糖(C6H12O6)和O2,6CO2+6H2OC6H12O6+6O2，葡萄糖可進(jìn)一步合成淀粉〔（C6H10O5）n〕.科學(xué)家預(yù)言，在不久的將來，人類將模擬在生物體內(nèi)的這一變化過程，從工廠中由CO2和H2O直接生產(chǎn)出淀粉.因此，合成優(yōu)質(zhì)葉綠素非常重要。葉綠素有a、b兩種，已知葉綠素a(或b）中僅含有C、H、O、N、Mg五種元素，且知葉綠素a中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是：w(C)=73.99%w（H）=8。072%w(O）=8.969％w（N)=6。278%w（Mg）=2.691%經(jīng)測定葉綠素a的相對分子質(zhì)量小于1000，試確定葉綠素a的分子式。解析：（設(shè)1法)由于葉綠素a中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小，因此可設(shè)葉綠素a分子中只有1個(gè)Mg原子。則：M（葉綠素a）×2.691%=24M（葉綠素a）=891。9若葉綠素a分子中有2個(gè)Mg原子，則葉綠素a的相對分子質(zhì)量是1783.6，大于1000，不合題意?？梢娙~綠素a分子中只