1.1《化学让世界更美好》教案.doc

第一节化学让世界更美好教学目标了解化学研究的对象知道化学对社会生活的帮助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播和发展学生和教师一同讨论回答四大发明中的制火药造纸烧瓷器了解我国古代的早期化学成就让学生感悟祖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以玻璃石英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学生回答气候变暖酸雨臭氧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环境问题学生是感兴趣的也是知晓一点的所以尽可能由学生讨论谈及四趋利避害用好化学课的结束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观看图片后推测属于物理学研究对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杂交化学研究的对象是生铁炼成钢钢铁的生锈虽然学生今天是第一次接触化学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讲解点评学生的推测多加鼓励和表扬引发学习化学热情蜡烛在空气中的燃烧和在二氧化碳中熄灭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物理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课堂实验体验化学变化讲解我们发现生活中有许多生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学生观察和记录实验大理石碎块是灰白色固体盐酸溶液是无第一次引导学生如何观察如何记录化学实验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灰白色固体无色气体色液体观察到的现象产生大量的气泡实验二向澄清的石灰水吹气在洁净的试管中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无色液体无色气体白色沉淀来源学科网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银白色金属无色气体白色粉末学生观察和记录实验镁带用砂纸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实验前物质的外观颜色状态等变化过程中有哪些现象产生实验后物质的外观颜色状态等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区别是有新物质生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的性质有哪些学生和教师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个碳原子直接连接构成一个牢固的结晶体要使碳原子形成这样的结构需要千摄氏度高温和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约达万吨其中耕地土壤约有万吨超过了每年施入土壤万吨肥料氮素工业固氮的量因此生物固氮作用有很大潜力固氮微生物种类到年固氮微生物达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生物与高等植物以及其他生物关系分为二个类型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毫米以下的小口径血管后首先由阜外医院在一条狗身上进行实验个月未发现堵塞现象到目前为止共进行了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万人需要进行血管重建手术其中大于毫米的人造血管已经实现了商品化而小于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使更多患者能够接受可燃冰参考资料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世纪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简称又称笼形包合物分子结构式为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立方米的可燃冰可在常温常压下释放立方米的天然气及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米的范围以内再往深处则由于地温升高其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以上生成但超过便会分解而海底温度一般保持在左右其次可燃冰在时只需个大气压即可生成而以海洋的深度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亿亿立方米约合万亿吨如此数量巨大的能源是人类未来动力的希望是世纪具有良好前景的后续能源可燃冰被西方学者称为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年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的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年我国已从油气输出国转变为净进口国年进口石油多万吨年进口石油近万吨预计石油缺口可达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