【专题四】(二)化学是社会可持续发展的基础

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第二单元

化学是社会可持续发展的基础

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目标大浏览知识与技能目标1.能运用具体事例说明化学为其他科学技术的发展提供了物质基础和技术支 持。 2.认识化学在帮助人们认识并克服人类活动对环境产生的负面影响。能运用 实例说明化学是环境保护事业的强大支柱。了解绿色化学对社会可持续发展 的重要意义。

过程与方法目标培养学生善于用事例，搜集资料等手段解决实际问题的能力。

情感、 情感、态度与价值观认识化学的巨大作用，培养学习化学的兴趣。

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要点大思考1.化学科学的发展，将帮助人们解决工农业生产中的许多技术问题，提供所 特定性能 需要的具有_________的材料，开发高效的洁净能源。 天然材料 2.化学帮助人类从直接利用_________迈向创造和合成有特定性能的材料。 3.环境问题是人类社会发展面临的重大问题之一。化学工业曾经对环境和生 监测、治理 态造成了一定的影响，但是化学科学也为分析、__________环境污染提供了 有效、快捷的方法与技术。 4.随着人类物质生活水平的提高，汽车数量激增，发动机燃油排放的尾气中 CO、NO、NO2 _____________、碳氢化合物、颗粒物造成的空气污染，破坏了生态循环。 5.化学家研究发现可将二氧化碳固定为全降解塑料。例如：用二氧化碳和环 氧丙烷在催化剂(由戊二酸锌和稀土化合物添加剂组成)作用下可以形成一种 —O—CHCH2—O—CO—n [ ] CH3 可降解高聚物____________________,其合成反应方程式为 n CH3CH—CH2 + n CO2 —O—CHCH2—O—CO—n [ ] O CH3 ________________________________________________________。催化剂

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学点大清仓

学点1 学点1交流研讨

现代科学技术离不开化学

问题1:化学与生命、材料、能源、环境息息相关，化学有什么作用呢？ 我们生活在一个缤纷多彩、形形色色的世界， 我们生活在一个缤纷多彩、形形色色的世界，而存在于这个世界中的种类繁多 的生物构成了这个美妙世界的动感美。难以想象没有花儿、 的生物构成了这个美妙世界的动感美。难以想象没有花儿、鸟儿的世界会是怎 样的荒芜一片。因此研究生命现象便成了作为自然主人——人类的必然责任。 人类的必然责任。 样的荒芜一片。因此研究生命现象便成了作为自然主人 人类的必然责任 纵观历史在人类文明和人类社会进步发展过程， 纵观历史在人类文明和人类社会进步发展过程，化学作为一门古老的基础的科 其贡献是巨大的，是不可替代的。 学，其贡献是巨大的，是不可替代的。由最初的宏观生命现象的研究到近来蓬 勃发展的分子生物学、基因科学均与化学的研究密不可分。在越来越前沿的、 勃发展的分子生物

学、基因科学均与化学的研究密不可分。在越来越前沿的、 边缘的科学技术中，它始终充满活力而且扮演的角色越来越重要。 边缘的科学技术中，它始终充满活力而且扮演的角色越来越重要。而这一切皆 基于世界的物质观，细胞和组织都是物质的、运动的。 基于世界的物质观，细胞和组织都是物质的、运动的。而化学恰恰是在分子水 平研究物质运动的科学。生命运动的基础是生物内物质分子的化学运动， 平研究物质运动的科学。生命运动的基础是生物内物质分子的化学运动，揭示 生命运动必以认识生物体内的物质分子及其运动为前提。 生命运动必以认识生物体内的物质分子及其运动为前提。因此化学的本质注定 是解决生物问题的必然手段。 是解决生物问题的必然手段。

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材料是当今社会的三大支柱产业之一，也是人类赖以生存和发展的物质基础， 材料是当今社会的三大支柱产业之一，也是人类赖以生存和发展的物质基础， 是人类进步的一个重要标志，化学合成了高温结构陶瓷、光导纤维、 是人类进步的一个重要标志，化学合成了高温结构陶瓷、光导纤维、C60等新型 无机非金属材料；化学合成了合金等金属材料，功能高分子材料、 无机非金属材料；化学合成了合金等金属材料，功能高分子材料、复合高分子 材料等新型有机高分子材料。 材料等新型有机高分子材料。 能源也是现代能量的主要来源之一。随着人类经济活动的日益增大， 能源也是现代能量的主要来源之一。随着人类经济活动的日益增大，人们对能 源的需求急剧增加，化学反应释放的能量是现代能量的主要来源之一， 源的需求急剧增加，化学反应释放的能量是现代能量的主要来源之一，研究化 学反应中能量变化具有非常现实的意义。 学反应中能量变化具有非常现实的意义。 总之化学促进了现代科学技术的发展，是社会持续发展的基础。 总之化学促进了现代科学技术的发展，是社会持续发展的基础。 归纳总结: 归纳总结 1.化学与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等新兴学科有紧 1. 密联系。化学与这些学科交叉渗透，还产生了许多交叉学科。 2.化学科学的发展将帮助人们解决工农业生产中的许多技术问题，提供特定性能的 材料，开发高效的清洁能源，如实现农业工业化，在工厂中生产粮食和蛋白质， 海水淡化技术解决淡水资源紧缺，合成高效、稳定的太阳能光电材料，合成特定 性能材料，分子马达、分子导线、分子计算机、分子芯片、分子晶体管等得到广 泛使用。

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3.①电路板中化学原理：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2 ②高纯硅制取SiO2+2C SiCl4+2H2△

高温

2CO↑+Si,Si+2Cl2

高温

SiCl4,

Si+4HCl

③形状记忆合金是在20世纪60年代初期发现的，它是一种特殊的合金，有一 种不可思议的性质，即使把它达到一定温度，它便能在瞬间恢复到原来的形 状。由镍和钛组成的合金具有记忆能力，称为NT合金。 ④1970年的一天，日本筑波大学的白川教授在指导学生做用乙炔气制取聚乙 炔的实验时，学生误把比实际需要量多1000倍的催化剂加入试剂中，结果得 到的不是应得的含有碳基长链的黑色聚乙炔粉末，而是一种银光闪闪的塑料 薄膜。白川后来在与两个美国人研究这种塑料薄膜时发现，往薄膜中掺入碘 后居然能导电，而且导电率增加了3000万倍(尽管如此，它的导电率只相当 于金属铅，或者说是铜和银的百分之一)。这就是导电塑料：CH2=CH2n

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学点2 学点2交流研讨

解决环境问题需要化学科学

问题2:化学和环境有什么辩证关系？ 化学在推动科技进步、经济发展、 化学在推动科技进步、经济发展、提高人类生活质量的同时也给人类的生活空 间带来了一些负面的影响。例如，臭氧层空洞、温室效应、 间带来了一些负面的影响。例如，臭氧层空洞、温室效应、酸雨等都是由化学 物质造成的。但是自从发现臭氧层空洞以来，人类一直在对此做积极地研究， 物质造成的。但是自从发现臭氧层空洞以来，人类一直在对此做积极地研究， 希望能找到办法解决。 希望能找到办法解决。目前普遍认为全卤化氯氟烃及溴氟烷是造成臭氧层破坏 的主要祸首，因此化学工业正积极研究各种替代品。 的主要祸首，因此化学工业正积极研究各种替代品。还有过去在农业上广泛使 用的六六六粉，也已经被低残留、低污染的新型农药所代替。 用的六六六粉，也已经被低残留、低污染的新型农药所代替。利用化学方法还 解决了曾一度困扰人们的白色污染问题，如乳酸基塑料， 解决了曾一度困扰人们的白色污染问题，如乳酸基塑料，是以土豆等副食品废 料为原料的，这些废料中多糖的含量很高，经过处理后，多糖先转换为葡萄糖， 料为原料的，这些废料中多糖的含量很高，经过处理后，多糖先转换为葡萄糖， 最后变成乳酸，乳酸再经聚合便可制得乳酸基塑料。 最后变成乳酸，乳酸再经聚合便可制得乳酸基塑料。这种塑料不但成本低而且 很容易处理，如可以烧掉(不产生有毒气体)或加以回收再利用 或加以回收再利用(不会对循环制 很容易处理，如可以烧掉(不产生有毒气体 或加以回收再利用 不会对循环制 品造成任何污染),当然，若废弃，也很容易被微生物分解。虽然， 品造成任何污染 ，当然，若废弃，也很容

易被微生物分解。虽然，由化学品造 成的污染问题不能马上被解决，但是化学工作者正在努力研究各种解决办法， 成的污染问题不能马上被解决，但是化学工作者正在努力研究各种解决办法， 力争做到减少化学品对环境的污染。目前广泛推行的“绿色化学”运动， 力争做到减少化学品对环境的污染。目前广泛推行的“绿色化学”运动，就是 从解决化学品对环境污染问题的角度出发，做到零排放或零污染。 从解决化学品对环境污染问题的角度出发，做到零排放或零污染。

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归纳总结: 归纳总结 1.消除汽车尾气污染 化学家进行了一系列的研究：石油炼制中进行石油的脱硫处理；发明了汽车尾 气处理装置，使尾气中的有害成分在催化剂作用下转化为N2、CO2和水蒸气排 出；用新的无害的汽油添加剂代替能产生污染的四乙基铅抗震剂；使用酒精、 天然气部分或全部代替燃油；用氢作汽车燃料、用燃料电池作动力，合成廉价 的、可再生的储氢材料和能量转换材料，使汽车全部成为“零排放”的电动汽 车，也是科学家所期望的。 2.煤烟气脱硫 (1)石灰—石膏法 SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O 2CaSO3+O2=2CaSO4 (2)氨水法 SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3 SO2+H2O+NH3=NH4HSO3 2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4 3.回收CO2 合成降解塑料：n CH3CH—CH2 + n CO2 O催化剂

—O—CHCH2—O—CO—n [ ] CH3

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4.化学在环保中的贡献 (1)对环境情况进行监测：对污染物的存在形态、含量进行分析和鉴定。 (2)治理三废：对生产过程中产生的废气、废水和废渣进行处理，减少环境污 染，实现资源的回收利用。 (3)寻找源头治理环境污染的生产工艺，实施清洁生产——绿色化学。 绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。 按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期 望的最终产物，这是原子利用率为100%。

题型一

化学与科学技术

【例1】据2000年4月出版的《参考消息》报道：美国硅谷已成功开发出分子计 算机，其中主要器件为分子开关和分子导线。美国Gokel教授研制了氧化还原型 电控分子开关——蒽醌套索醚电控开关。它是通过电化学还原使冠醚“胳膊” 阴离子化，从而加强对流动阳离子的束缚力，达到“关”的作用；再借助氧化 反应使其恢复到原来的“开启”状态，使阳离子顺利流动：

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还原 (1)在括号中填写反应类型(填“氧化反应” 或“还原反应”):a______反应， 氧化 b______反应。 开启 (2)若分子计算机中分子开关处于A状态，则计算机处于______状态；若分子计 关闭 算机中分子开关处于B状态，则计算机处于______状态(填“开启”或“关 闭”)。

1.

瑞典皇家科学院2004年10月宣布，将2004年诺贝尔化学奖授予两名以色 列科学家和一名美国科学家。他们突破性地发现人类细胞如何控制某种蛋白 质的过程，具体地说，就是人类细胞对无用蛋白质的“废物处理”过程，也 就是说对无用蛋白质进行降解。从化学角度分析，蛋白质发生了 (A ) A.水解反应 B.酯化反应 C.加聚反应 D.缩聚反应

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题型二 化学与环保 【例2】Na2SO3可以治理工业SO2尾气污染，这是一种治理SO2尾气污染比较新 颖的方法。具体操作是： ①将含有SO2气体的工厂尾气通入到Na2SO3溶液中，使其吸收含有尾气中的SO2 气体 ②将富集有SO2气体的溶液加热，即可使其中的SO2气体逸出 这些SO2气体可以应用于制取H2SO4。该方法中Na2SO3可以循环使用，符合绿色 化学的基本原则。 (1)写出①②两步的化学方程式 Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3 ①__________________________________________; 2NaHSO3 Na2SO3+SO2↑+H2O ②__________________________________________。 (2)今有10 m3的0.1 mol·L-1的Na2SO3溶液，每次吸收标准状况下的含有SO2 气体的尾气89.6 m3后，即达到了饱和状态。试求该工厂产生的尾气中SO2气体 的体积分数是多少？ 【解析】(2)设每次吸收的SO2的物质的量为x Na2SO3 + SO2+H2O = 2NaHSO3 1 1 0.1 mol·L-1×10×103 L x 所以,x=0.1 mol·L-1×10×103 L=1000 mol,故该工厂产生的尾气中的SO2气体 的体积分数是：(1000 mol×22.4 L·mol-1)/89.6×103 L×100%=25%。△

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2.对工业“三废”的处理如果不当，则会严重的污染周围环境。工业“三废”指的是 废气 废水(液) 废渣 ______、_________和______。化学在工业“三废”治理方面发挥了重要的作用， 减少环境污染 资源回收利用 若对工业“三废”处理得当，可起到____________和_____________的双重作用， 如用石灰乳处理氯碱工业中的废气，则既可以减少____(填气体的化学式)气 Cl2 Ca(ClO)2 体对环境的污染，又可以得到漂白粉(有效成分是___________)。 题型三 化学与生活

【例3】化学不仅在书本中，还在生活中。比如厨房里常用小苏打或苏打粉去除 砧板上的鱼腥味，而残留的小苏打或苏打粉可用下列哪种物品除去( A ) A.陈醋 B.食盐 C.味精 D.花生油 能与小苏打、 【解析】陈醋中含有CH3COOH,其酸性比 2CO3强，能与小苏打、苏打反应以 解析】陈醋中含有 ，其酸性比H 除去其异味： 除去其异味： NaHCO3+CH3COOH=CH3COONa+CO2↑+H2O Na2CO3+2CH3COOH=2CH3COONa+CO2↑+H2O 故选A。 故选 。

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3.“厨房化学”是指利用家庭生活用品来进行化学实验，从而对化学进行了 学习和探究的活动。下列实验能在“厨房化学”中完成的是 、( ) A、D A.二氧化碳气体不能支持蜡烛燃烧 B.检验食盐中是否含碘元素 C.检验自来

水中是否含有ClD.检验鸡蛋壳可否溶于酸 【解析】检验食盐中碘元素需将KIO3中碘还原为 2,检验 -用AgNO3溶液，所需 中碘还原为I 检验Cl 溶液， 解析】检验食盐中碘元素需将 试剂不属于家庭厨房中常用试剂。 试剂不属于家庭厨房中常用试剂。

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