1、第一节 化学让世界更美好（共 2 课时） 教学目标 1了解化学研究的对象，知道化学对社会生活的帮助。 2理解物理性质和化学性质的概念，理解物理变化和化学变化的概念及它们的 本质区别 3能运用概念判断一些易分辨的典型的物理变化和化学变化 4能运用概念判断一些物理性质和易分辨的典型的化学性质 第一课时 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 一、化学 式怎样一 门科学 大洋深处的“ 可燃冰” 金刚石内部结构 用空气中的氮气生产氮肥 开发石油、煤为原料制造合成纤维 讲解化学研究物质有些什么性 质，能发生哪些变化，有些什么用 途。还要探究物质性质和发生变化 的原因，也就需要探究物质组成和 结
2、构的奥秘。 讲解化学研究物质的组成、结 构、性质、变化及应用的科学。化 学是研制新物质的科学，是信息科 学、材料科学、能源科学、环境科 学、海洋科学、生命科学和空间技 术等研究的重要基础。 学习教师介 绍的材料， 如果学生能 补充一些就 更好。 二、化学 的起源和 发展 设问我们的祖先创造了古代杰 出的化学工艺，同学们是否有所耳 闻？ 介绍酿酒；制陶瓷；烧石灰； 学生和教师 一同讨论回 答： 四大发明中 了解我国古 代的早期化 学成就，让 学生感悟祖 早在商代就会制精美的青铜器，是 早期炼铜；春秋晚期炼铁，铁制工 具大大提高了农业、手工业生产的 效率。造纸发明之后，纸的广泛使 用促进了文化的传
3、播和发展。 的制火药、 造纸、烧瓷 器。 先的聪明才 智。 三、化学 是创造美 好生活的 帮手 设问化学化工在人们生活的衣 食住行各方面作出了哪些重要的贡 献？ 介绍19 世纪，低成本的钢铁冶 炼方法的发明，使钢铁产量猛增， 钢铁成为当今的主要结构材料；铝 轻盈美观，不易生锈，铝合金有可 与钢铁媲美的强度和硬度，使金属 铝成为生活中金属制品的主角；化 工合成的塑料可以制造各种日用品， 还可以建造管道、房屋，有的塑料 可以制成人工骨骼、人造关节为病 人带来福音，塑料的用途越来越广； 新型材料的开发和利用更离不开化 学，电脑的产生得益于化学半导体 材料和硅芯片技术的突破，化学提 供的以玻璃、石英、
4、塑料等为材质 的光导纤维大大提高了信息传送容 量；化学合成的各种药物为治疗疾 病作出贡献。所以说，化学是创造 美好生活的帮手 学生讨论回 答： 让学生先说 说，他们也 许能谈谈， 让学生初次 体会到化学 对社会的进 步和发展作 出了重大的 贡献，激发 学生学习化 学的兴趣。 四、趋利 避害，用 好化学 讲解化学学科的发展和现代的 生活方式给了我们更多的使用各种 各样物质的机会，但随着工业的发 学生回答： 气候变暖， 酸雨、臭氧 环境问题学 生是感兴趣 的，也是知 展全球性的环境问题伴随而来。 设问我们知道有哪些环境问题？ 设问造成这些环境问题的原因 是什么？ 设问怎样趋利避害，用好化学 呢？
5、层空洞等等。 工业生产中 的废气、废 水、废渣的 随意排放； 塑料制品的 随意丢弃等 等。 晓一点的， 所以尽可能 由学生讨论 谈及。 白色污染，变废为宝，保护环境 讲解随意丢弃的塑料制品我们 称之为“白色污染 ”，现在化学家研 制可降解塑料解决“ 白色污染 ”问题。 从化学的角度“ 垃圾” 不是废物，变 废为宝是化学的另一神奇之处，是 化学应用于保护环境造福人类的新 的重大贡献。所以我们要努力学好 化学，为社会的进步作出贡献。 四、趋利 避害，用 好化学 课的结束 小结化学研究物质？化学对社 会发展有哪些重大贡献？我们为什 么要学习化学？我们如何学好化学？ 教师与学生 共同讨论完 成。 第二
6、课时 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 学习主题 的引入 课题引入神奇的茶壶：一只空 茶壶，三只小烧杯，一号烧杯是滴 有酚酞试液的水，二号烧杯是滴有 观看图片后 推测属于物 理学研究对 虽然学生今 天是第一次 接触化学， 几滴氢氧化钠溶液的水，三号烧杯 是稀盐酸，将一号和二号烧杯中的 液体倒入茶壶，再倒回一号和二号 烧杯，变出红色液体，然后三只烧 杯中的液体都倒进茶壶，再倒出来， 又变回无色，这个茶壶真神奇，其 实很简单，只要你们学习了化学之 后是很容易解释的。自然科学 物理学、化学、生物学等等都是用 不同的方式来描述与研究物质运动 的。播放图片请学生先说说，来分 辨自然科学研究对象。
7、讲解点评学生的推测，多加鼓 励和表扬，引发学习化学热情。 象是：汽车 和摩托车行 驶中的加速、 风力发电， 生物学研究 的对象有： 山羊和绵羊 的 DNA 杂 交，化学研 究的对象是： 生铁炼成钢、 钢铁的生锈、 蜡烛在空气 中的燃烧和 在二氧化碳 中熄灭。 但已在六七 年级学习过 科学，学生 完全能推测 这些简单的 自然学科研 究的范畴。 化学变化 讲解钢铁生锈属于化学研究的 范畴是因为铁变成了铁锈，铁锈和 铁是两种不同物质，钢铁生锈的变 化过程是从原来的物质铁变成了新 的物质铁锈。化学研究的范畴之一 是一种或多种物质变成与原来不同 的新物质的运动，这就是物质的化 学变化。 设问同学们是否能
8、像老师那样 简单说明为何蜡烛燃烧是化学研究 的范畴？ 说明蜡烛燃 烧的变化过 程是原来的 物质蜡烛变 成了二氧化 碳和水，二 氧化碳和水 是变出来的 新物质，它 们不能再燃 烧，所以是 化学研究的 范畴。 从学生熟悉 的生活情景 发掘化学变 化的例子更 容易被学生 接受，更容 易使学生理 解化学变化 的概念。 设问联系我们的日常生活，是 否列举一些变化，也是一种或多种 物质变成与原来不同的新物质的变 化。 尝试列举。 设问什么叫做化学变化？ 讲解化学变化又叫化学反应。 学生回答： 有其他物质 生成的变化 叫做化学变 化。 设问纸一撕为二、米磨成粉、 铁锭拉成铁丝有什么有没有新物质 生成？这些变
9、化过程有什么共同特 征？ 设问冰变成水，水变成水蒸气 有没有新物质生成？这些变化过程 有什么共同特征？ 设问纸一撕为二、冰变成水， 这样的变化是不是化学变化？ 学生回答： 没有新物质 生成，只是 物质的形状 发生改变。 学生回答： 没有新物质 生成，只是 物质的状态 发生改变。 学生回答： 不是化学变 化。 讲解没有其他物质生成，只是 形状、状态（气态、液体、固体） 发生变化，这样的变化叫做物理变 化。 物理变化 设问联系我们的日常生活，是 否列举一些变化，属于物理变化。 尝试列举。 同样从学生 熟悉的生活 情景发掘物 理变化的例 子更容易被 学生接受， 更容易使学 生理解物理 变化的概念。
10、课堂实验 讲解我们发现生活中有许多生 学生观察和 第一次引导 动的物理变化和化学变化的实例， 接下来我们通过专业的化学实验来 体验化学变化。 实验一：把酸滴在大理石上。 取一个试管，放入少量大理石碎块， 逐滴加入盐酸溶液。 结论：大理石（碳酸钙）跟盐酸作 用产生二氧化碳气体，以及水、氯 化钙。 文字表达式： 碳酸钙盐酸氯化钙水二氧 化碳 CaCO3 HCl CaCl 2 H2O CO2 灰白色固体 无色 气体 记录实验： 大理石碎块 是灰白色固 体，盐酸溶 液是无色液 体， 观察到的现 象：产生大 量的气泡。 学生如何观 察、如何记 录化学实验。 实验二：向澄清的石灰水吹气。 在洁净的试管中，
11、加入少量澄清石 灰水， 通过玻璃管向石灰水吹气， 结论：二氧化碳和石灰水（氢氧化 钙）发生化学反应生成碳酸钙和水。 文字表达式： 氢氧化钙二氧化碳碳酸钙水 Ca(OH)2 CO2 CaCO3 H2O 无色液体 无色气体 白色沉淀 学生观察和 记录实验： 澄清石灰水 是无色液体， 吹入的是二 氧化碳气体， 观察到的现 象：澄清的 石灰水变浑 浊。 体验化学 变化 实验三：镁带燃烧。 取一小段镁带，用砂纸擦亮，用坩 埚钳夹住，放在酒精灯火焰上点燃， 学生观察和 记录实验： 镁带用砂纸 观察现象。 结论：镁带燃烧生成氧化镁。 文字表达式： 镁 氧气 氧化镁 Mg O2 MgO 银白色金属 无色气体
12、白色粉 末 擦亮后是银 白色金属， 观察到的现 象：发出耀 眼的白光， 放出大量的 热量，生成 白色粉末。 设问物质发生化学变化时，除 了生成新物质生，还常伴有哪些现 象？ 讲解化学变化时伴随的现象有 助于我们判断是否发生了化学变化。 但是判断是否属于化学变化并非看 伴随现象，如电灯的发光发热难道 也是化学变化？那么如何区别化学 变化和物理变化呢？再观察一个实 验。 学生讨论和 回答：常表 现为颜色改 变、放出气 体、生成沉 淀等，还伴 随能量变化， 如吸热、放 热、发光等。 化学变化 和物理变 化的本质 区别和关 系 观察实验：蜡烛燃烧 1、实验前物质的外观、颜色、状态 等 2、变化过程中有
13、哪些现象产生 3、实验后物质的外观、颜色、状态 等 4、比较实验前后的变化，判断这些 变化分别属于物理还是化学变化。 设问化学变化和物理变化的本 质区别是什么？ 学生回答： 蜡烛燃烧是 化学变化， 同时还有蜡 烛融化属于 物理变化。 学生再回答： 化学变化和 物理变化的 本质区别是 有新物质生 通过蜡烛燃 烧这一很熟 悉的生活中 的化学实验 比较化学变 化和物理变 化的本质区 别以及它们 的关系。 成，它们的 关系是化学 变化中伴有 物理变化。 化学性质 讲解物质在变化中表现出各自 的性质，如蜡烛、镁带能燃烧，我 们将物质在化学变化中表现出来的 性质叫做化学性质。 设问请同学们举一些日常生活
14、中物质的化学性质的例子。 学生列举： 蜡烛（纸张、 木材等）能 燃烧；铁在 潮湿的空气 里易生锈， 物理性质 讲解 。物质不需要发生化学变化 就表现出来的性质叫做物理性质。 这里不需要发生化学变化有两层含 义：一是不需要变化就表现出来的 性质；二是在物理变化中表现出来 的性质。例如，颜色属于物质的物 理性质。 设问请同学们再举一些日常生 活中物质如铜、银、汽油等的物理 性质的例子，归纳出物理性质有哪 些？。 学生列举： 例如，颜色、 状态、气味、 熔点、沸点、 密度、硬度、 挥发性、溶 解性等都属 于物质的物 理性质。 让学生列举 再熟悉不过 的水的物理 性质来归纳 出物理性质 有哪些？ 物质
15、的性 质决定物 质的性质 设问根据铜的性质，它有些什 么用途？根据汽油的性质，它有些 什么用途？ 讲解物质的各种各样性质决定 了物质的各种各样用途。 学生回答： 铜能导电所 以做电线， 汽油能燃烧 所以作燃料。 课的结束 小结物质的变化有哪些？物质 学生和教师 的性质有哪些？ 共同回顾讨 论完成小节。 相关链接 金刚石参考资料： 金刚石的化学成分是纯碳，石墨的化学成分也是纯碳，金刚石坚硬无 比，而石墨质地非常软。这是因为石墨中的碳原子是成层排列的，原子间 的结合力很小，金刚石中的碳原子则是交错整齐地排列成正四面体结构， 每个碳原子都紧密地与其它 4 个碳原子直接连接，构成一个牢固的结晶体。 要
16、使碳原子形成这样的结构，需要 2 千摄氏度高温和 5 万个大气压。人们 现在已经能够利用高温高压制造出人造金刚石 生物固氮作用（biological nitrogen fixatio）：大气中的氮被原还为氨的过程。 生物固氮只发生在少数的细菌和藻类中。估计全球每年生物固氮作用所固 定的氮（N 2）约达 17500 万吨，其中耕地土壤约有 4400 万吨，超过了每年 施入土壤 4000 万吨肥料氮素（工业固氮）的量（Burris，1977） 。因此，生 物固氮作用有很大潜力。固氮微生物种类：到 1982 年固氮微生物达 70 多 个属，大多数是原核微生物（细、放、蓝细菌） ，也有真菌。根据固氮微
17、生 物与高等植物以及其他生物关系，分为二个类型。1自生固氮微生物 在土壤中或培养基中，独自生活时能固定氨态氮。在进行固氮作用时对植 物或其它生物没有明显的依存关系。有好气性、厌气性、兼厌气性有化能 自养异养，光能自养、异养型生固氮微生物。2共生固氮微生物二种 微生物紧密地生长在一起时，由固氮的共生菌进行分子态氮的还原作用。 人造血管：北京理工大学研发成功直径 6 毫米以下的“人造血管” ，并且正 在一条狗身上进行实验，将进一步应用于人类临床实验。这项技术填补了 国际空白，有助于心脏病的治疗。 据北京理工大学材料科学与工程学院副院长杨荣杰教授介绍，理工大 学成功研发出直径 6 毫米以下的小口径血
18、管后，首先由阜外医院在一条狗 身上进行实验，22 个月未发现堵塞现象。到目前为止，共进行了 9 例狗动 脉植入试验，除手术致死进行病理分析以外，其余全部存活。根据国家相 关标准，在一定数量动物身上进行实验并成功后，这项技术就可以进行人 类临床实验。 据了解，全球每年有超过 60 万人需要进行血管重建手术。其中大于 6 毫米的“人造血管 ”已经实现了商品化，而小于 6 毫米的小口径血管制备则 成为一个国际性的难题。北京理工大学材料科学与工程学院采用丝素蛋白 为基本原料，制备出了 35 厘米抗凝血材料及小口径血管样品。 杨教授表示，下一步，这项技术将走出实验室，尝试产业化，由现在 的人工生产转为机
19、械化生产，放大到公斤级制备。实现产业化后，这种“人 造血管”的成本至少能降低 50，使更多患者能够接受。 可燃冰参考资料： 1. 什么是可燃冰 谈到能源，人们立即想到的是能燃烧的煤、石油或天然气，而很少想 到晶莹剔透的“ 冰” 。然而，自 20 世纪 60 年代以来，人们陆续在冻土带 和海洋深处发现了一种可以燃烧的“冰” 。这种“可燃冰”在地质上称之为天然 气水合物（Natural Gas Hydrate，简称 Gas Hydrate） ，又称“笼形包合物” （Clathrate） ，分子结构式为：CH 4H2O。 天然气水合物是一种白色固体物质，外形像冰，有极强的燃烧力，可 作为上等能源。它
20、主要由水分子和烃类气体分子（主要是甲烷）组成，所 以也称它为甲烷水合物。天然气水合物是在一定条件（合适的温度、压力、 气体饱和度、水的盐度、pH 等）下，由气体或挥发性液体与水相互作用过 程中形成的白色固态结晶物质。 一旦温度升高或压力降低，甲烷气则会逸 出，固体水合物便趋于崩解。 （1 立方米的可燃冰可在常温常压下释放 164 立方米的天然气及 0.8 立方米的淡水）所以固体状的天然气水合物往往分 布于水深大于 300 米 以上的海底沉积物或寒冷的永久冻土中。海底天然 气水合物依赖巨厚水层的压力来维持其固体状态，其分布可以从海底到海 底之下 1000 米 的范围以内，再往深处则由于地温升高其
21、固体状态遭到破 坏而难以存在。 从物理性质来看，天然气水合物的密度接近并稍低于冰的密度，剪切 系数、电解常数和热传导率均低于冰。天然气水合物的声波传播速度明显 高于含气沉积物和饱和水沉积物，中子孔隙度低于饱和水沉积物，这些差 别是物探方法识别天然气水合物的理论基础。此外，天然气水合物的毛细 管孔隙压力较高。 2. 可燃冰的成因 可燃冰是天然气分子（烷类）被包进水分子中，在海底低温与压力下 结晶形成的。形成可燃冰有三个基本条件：温度、压力和原材料。首先， 可燃冰可在 0以上生成，但超过 20便会分解。而海底温度一般保持在 24左右；其次，可燃冰在 0时，只需 30 个大气压即可生成，而以海 洋的
22、深度，30 个大气压很容易保证，并且气压越大，水合物就越不容易分 解。最后，海底的有机物沉淀，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足 的气源。海底的地层是多孔介质，在温度、压力、气源三者都具备的条件 下，可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。 3. 可燃冰的资源量 世界上绝大部分的天然气水合物分布在海洋里，据估算，海洋里天然 气水合物的资源量是陆地上的 100 倍以上。据最保守的统计，全世界海底 天然气水合物中贮存的甲烷总量约为 1.8 亿亿立方米 (180001012m3 ) ， 约合 1.1 万亿吨 (111012t) ，如此数量巨大的能源是人类未来动力的希望， 是 21 世纪具有良好前景的后
23、续能源。 可燃冰被西方学者称为“21 世纪能源” 或“未来新能源”。迄今为止， 在世界各地的海洋及大陆地层中，已探明的“可燃冰” 储量已相当于全球传 统化石能源（煤、石油、天然气、油页岩等）储量的两倍以上，其中海底 可燃冰的储量够人类使用 1000 年。 4. 可燃冰的缺点 天然气水合物在给人类带来新的能源前景的同时，对人类生存环境也 提出了严峻的挑战。天然气水合物中的甲烷，其温室效应为 CO2 的 20 倍， 温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生存。全球海底天然 气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的 3000 倍，若有不慎， 让海底天然气水合物中的甲烷气逃逸到大气中去，将
24、产生无法想象的后果。 而且固结在海底沉积物中的水合物，一旦条件变化使甲烷气从水合物中释 出，还会改变沉积物的物理性质，极大地降低海底沉积物的工程力学特性， 使海底软化，出现大规模的海底滑坡，毁坏海底工程设施，如：海底输电 或通讯电缆和海洋石油钻井平台等。 5. 海底宝贝来之不易 可燃冰是天然气和水结合在一起的固体化合物，外形与冰相似。由于 含有大量甲烷等可燃气体，因此极易燃烧。同等条件下，可燃冰燃烧产生 的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍，而且燃烧后不产生任何残渣和 废气，避免了最让人们头疼的污染问题。科学家们如获至宝，把可燃冰称 作“属于未来的能源 ”。 可燃冰这种宝贝可是来之不易，它的诞
25、生至少要满足三个条件：第一 是温度不能太高，如果温度高于 20，它就会“烟消云散” ，所以，海底的 温度最适合可燃冰的形成；第二是压力要足够大，海底越深压力就越大， 可燃冰也就越稳定；第三是要有甲烷气源，海底古生物尸体的沉积物，被 细菌分解后会产生甲烷。所以，可燃冰在世界各大洋中均有分布。 6. 可燃冰在中国的状况 作为世界上最大的发展中的海洋大国，我国能源短缺十分突出。目前 我国的油气资源供需差距很大，1993 年我国已从油气输出国转变为净进口 国，1999 年进口石油 4000 多万吨，2000 年进口石油近 7000 万吨，预计 2010 石油缺口可达 2 亿吨。因此急需开发新能源以满足中国经济的高速发 展。海底天然气水合物资源丰富，其上游的勘探开采技术可借鉴常规油气， 下游的天然气运输、使用等技术都很成熟。因此，加强天然气水合物调查 评价是贯彻实施党中央、国务院确定的可持续发展战略的重要措施，也是 开发我国二十一世纪新能源、改善能源结构、增强综合国力及国际竞争力、 保证经济安全的重要途径。 我国对海底天然气水合物的研究与勘查已取得一定进展，在南海西沙 海槽等海区已相继发现存在天然气水合物的地球物理标志 BSR ，这表明中 国海域也分布有天然气水合物资源，值得我们开展进一步的工作；同时青 岛海洋地质研究所已建立有自主知识产权的天然气水合物实验室并成功点 燃天然气水合物。
