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1.1认识化学科学
化学是如何影响我们的生活的?
从刀耕火种的原始社会到日新月异的现代社会,人类文明的每一次重大进步,社会的每一次重要变革,化学都起到重要的推动作用。化学是一门怎样的科学?为什么具有如此重要的作用?从现在起,我们将逐渐揭开化学神秘的面纱。
?目标预览?能通过简单的实例认识化学学科的神奇魅力:能以化学史为载体初步认识化学学科的形成和发展,以及我国古代杰出的化学成就:能感悟化学作为中心科学的意义,体会化学对促进社会可持续发展的重要价值。
一、有趣而神奇的化学化学研究物质的组成、结构、性质、转化及应用,与物理和生物学一样,都属于自然科学。化学常通过实验来探究和揭示自然界的规律,有着独特的魅力。
1.在一个烧杯中加入3小勺小苏打,再加入少量白醋,观察现象。2.向上述烧杯中再加入一小把红豆,加入适量白醋,观察现象。你能描述和解释观察到的实验现象吗?图1-1会“跳舞”的红豆
图1-1会“跳舞”的红豆1.观察到烧杯中有大量气泡产生。2.观察到红豆在烧杯中上下翻滚。原因:小苏打和白醋混合后生成了新物质——二氧化碳气体,持续生成的二氧化碳推动红豆在液体中上下翻滚,十分有趣。
实验中可以观察到烧杯中有大量的气体产生。这是小苏打和白醋混合后生成的新的物质——二氧化碳气体。持续产生的二氧化碳能推动红豆在液体中上下翻滚,十分有趣。图1-1会“跳舞”的红豆
燃烧是生活中常见的现象,而在我们的印象中,可燃物一般都需要点燃后才能燃烧。那么,不直接点燃,物质能燃烧吗?
如图1-2所示,在一个玻璃筒里放一小团蘸有少量乙醚的棉花,把活塞迅速地向下压,棉花能燃烧,你能解释实验现象吗?图1-2花燃烧实验实验中棉花能燃烧,实质上是由乙醚的性质和实验操作所引发的变化,乙醚先发生燃烧,再引发棉花燃烧。
图1-2花燃烧实验实验中棉花能燃烧,实质上是由乙醚的性质和实验操作所引发的变化,乙醚先发生燃烧,再引发棉花燃烧。所以,燃烧现象比较复杂,不能只看表面现象而是要分析燃烧产生的原因。
将20mL95%的酒精溶液和10m水混合。将一块棉布手帕浸入混合液中,浸透后取出,轻轻拧至半干。如图1-3所示,用坩埚钳夹持手帕,在酒精灯上点燃,并轻轻抖动手帕。火焰熄灭后,可以观察到手帕并没有被烧坏。你能解释原因吗?图1-3烧不坏的手帕
图1-3烧不坏的手帕酒精燃烧时,其火焰的温度会使水分蒸发,水分蒸发吸收大量的热,从而降低了手帕的温度,所以手帕不会被烧坏。
图1-3烧不坏的手帕以上实验似乎都给我们留下了一些“悬念”,这其实都和我们要学习的化学知识有关。这些奇特的实验现象背后蕴含着丰富的化学知识,通过学习化学就能揭开其中的奥秘。
基于实验观察展开思考神奇的化学实验现象,可以激发我们的思考力和想象力。通过分析实验操作、实验条件和实验中出现的各种现象,我们可以展开思考,证实以前的一些猜想,或者发现未知的知识。
根据过去科学学习的经历和积累的生活经验,我们对物质构成的微观粒子已有初步的认识。我们可以通过下面的实验,对微观粒子的特性进行研究。
【实验1】向烧杯A中加入20mL蒸馏水,滴入2~3滴酚酞溶液,得到甲溶液。向甲溶液中滴加1~2滴浓氨水,观察实验现象。这一实验现象说明了什么?实验1图1-4探究微观粒子运动的实验
观察到甲溶液变红色,说明氨水能使无色的酚酞溶液变红。实验1图1-4探究微观粒子运动的实验
【实验2】在烧杯B中重新配制5mL甲溶液,在烧杯C中加入3~5mL浓氨水,用一个大烧杯把两个烧杯罩在一起,观察实验现象。你如何解释产生的现象?实验2图1-4探究微观粒子运动的实验观察到烧杯B中的甲溶液变红色。说明浓氨水中挥发出来的氨分子不断运动,并进入滴有酚酞的蒸馏水中,使溶液变红。
通过对实验现象进行对比、分析,并对产生现象的原因进行思考,我们可以得出一些合理的结论。上述实验说明:浓氨水中挥发出来的氨分子不断运动,并进人滴有酚酞的蒸馏水中,使溶液变红。当我们走近鲜花盛开的花园时会闻到花的香味;当我们打开酒精瓶时,会嗅到酒精的气味。这些都说明构成物质的微观粒子是在不停地运动的。
化学更神奇之处是可以创造出性能各异的各种新材料,如生活中随处可见的用途广泛的塑料等。在工业生产和高新技术领域,化学都作出了巨大的贡献。例如,2013年我国科研人员利用碳纳米管和石墨烯制备出一种世界上最轻的材料——称为“碳海绵”的全碳气凝胶。100cm3大小的“碳海绵”放在花蕊上,花蕊几乎没有被压弯(图1-5)。这种材料还具有很好的隔热效能,可广泛应用于建筑、航空航天等领域。
图1-5全碳气凝胶
2018年10月,被称为“现代世界新七大奇迹”之一的我国港珠澳大桥(图1-6)正式开通。图1-6港珠澳大桥
这项“超级工程”全长55km,是目前全球
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