第十六讲 化学科学与人类文明,一,二,三,四,五,一、化学理论的建立和发展与人类认识世界的关系 1.人类对金属使用的发展过程 (1)人类对金属使用的发展历程。 铜在约6 000年前被人类利用,铁在约2 500年前被人类利用,而铝的使用仅有200年左右,这与金属的活动性有关。,一,二,三,四,五,(2)金属的活动性与金属冶炼的关系。,冶炼实质:金属离子 金属原子; 冶炼依据:金属的活动性不同,冶炼方法不同; 冶炼方法:电解法、热还原法、热分解法。,一,二,三,四,五,2.化学科学理论的建立与发展 (1)19世纪: 建立了以道尔顿原子论、分子结构和原子价键理论为中心内容的经典原子分子论; 1869年门捷列夫提出了元素周期律; 质量作用定律,奠定了化学反应的动力学基础; 人工合成尿素,彻底动摇了“生命力论”,使有机化学迅猛发展。 (2)20世纪: 化学家鲍林提出氢键理论和蛋白质分子的螺旋结构模型,为DNA分子双螺旋结构模型的提出奠定了基础。 光学显微镜、电子显微镜、扫描隧道显微镜(实现了对原子或分子的操纵)先后用于物质微观结构的研究。,一,二,三,四,五,3.人类对酸碱认识的发展 (1)酸碱电离理论。 酸:电解质电离时产生的阳离子全是氢离子(H+)的化合物,如HCl、H2SO4等。 碱:电解质电离时产生的阴离子全是氢氧根离子(OH-)的化合物,如NaOH等。 (2)酸碱质子理论。 酸:凡能给出质子(即H+)的物质,如HNO3、CH3COOH等。 碱:凡能接受质子的物质,如OH-、CH3COO-等。 酸碱两性物质:既能给出质子又能接受质子的物质,如H2O、 等。,一,二,三,四,五,典例1根据酸碱质子理论,下列说法正确的是( ) A.所有的弱酸根都是酸 B.酸式弱酸根既是酸又是碱 C.H2O既不是酸又不是碱 D.OH-也能是酸,答案,解析,一,二,三,四,五,二、化学科学的研究内容和发展前景 1.化学科学的研究内容 化学是一门在原子、分子或离子层次上研究物质的组成、结构、性质、变化及其内在联系和外界变化条件的科学。 2.化学科学的发展前景 纳米科技、材料科学(功能材料和结构材料,特别是功能材料)、能源和生命科学是当今世界各国都特别重视的领域,化学科学的各个分支学科的主要研究也与这些方面密切相关,新的交叉学科不断涌现。,一,二,三,四,五,三、化学在合成新物质、提高人类生活质量方面的重要作用 1.电解原理及电解技术。,2.合成氨原理:3H2+N2 2NH3(条件为高温、高压、催化剂)。 合成氨技术对人类的贡献:哈伯等人于20世纪初发明的合成氨技术,使世界粮食产量增长近一倍。,一,二,三,四,五,3.DDT在1944年后被广泛用作杀虫剂,米勒因此获得诺贝尔奖,而后来发现其高毒、高残留,现被禁止使用,现在人们正在研制高效、低毒、低残留的农药。 4.合成医药。 抗生素和新药物的合成,提高了人类控制和治疗疾病的能力。 5.光合作用是地球上规模最大的化学反应,人们正在设法弄清楚光合作用的原理。,一,二,三,四,五,典例2下列有关化学技术的描述不正确的是( ) A.用电解饱和氯化钠溶液的方法制取金属钠 B.合成氨工业实现了人工固氮 C.若能人工模拟光合作用,将会更加深入对太阳能的利用 D.光导纤维的使用大大提升了信息传输能力,答案,解析,一,二,三,四,五,四、化学与人类生活及其他学科的关系 1.化学与人类的密切关系 (1)化学与人们的生活有着密切的联系。 (2)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密切联系。 (3)化学合成与分离技术为其他技术的发明和发展提供了不可缺少的物质基础。,一,二,三,四,五,2.化学科学发展的贡献 (1)解决工农业生产中的技术问题,如:制作印刷电路板的反应原理为Cu+2FeCl3 CuCl2+2FeCl2。 (2)创造和合成具有特定性能的材料,如以石英砂为原料制备高纯硅的反应原理为:,(3)开发高效的洁净能源。 (4)合成高新材料。,一,二,三,四,五,五、化学科学与环境保护 1.工业三废:废气、废液和废渣。 2.化学对环境保护的贡献: (1)燃煤烟气的脱硫。,通过以上过程,在消除烟气中SO2的同时还可以得到副产品石膏和化肥硫酸铵。,一,二,三,四,五,(2)消除汽车尾气对环境的污染。 汽车尾气的成分:CO、NO、NO2、碳氢化合物、颗粒物等。 汽车尾气的消除。 a.石油脱硫; b.安装尾气处理装置; c.用无害汽油添加剂; d.使用酒精、天然气等清洁燃料代替部分或全部汽油; e.使用燃料电池。 (3)回收二氧化碳:如制造全降解塑料。,一,二,三,四,五,(4)绿色化学。 要求:利用化学原理从源头上消除污染。 期望:在化学反应和化学工业过程中充分利用参与反应的原料。 结果:使所有物质原料、中间产物都在内部循环、利用,实现零排放。,一,二,三,四,五,典例3如图甲,X河流经某工业城市Y市,其中a处在上游,d处在下游。,某校研究性学习小组的学生对X河不同河段的河水进行取样,然后送市环保局监测站检测,根据X河河水质量检测结果,绘制出图乙。请据图回答下列问题:,一,二,三,四,五,(1)造成X河污染的主要污染源最可能分布在 。 A.ab段 B.bc段 C.cd段 D.bd段 (2)列举造成X河污染的三种可能的污染源: 、 、 。 (3)对c处水样进行检测,发现其中含有Cu2+等重金属离子,若要把铜离子变为单质铜回收,请写出两种回收方法: 方法: 。 方法: 。,答案,解析,