普通高中教科书·化学必修 第一册.pdf

责任编辑：刘宗寅 孙 婷 杨春苗 李康群 刘 楠封面设计：魏 然版权所有请勿擅自用本书制作各类出版物违者必究如对教材内容有意见、建议或发现印装质量问题，请与山东科学技术出版社联系电话：0531-82098030电子邮箱：欢迎同学们进入高中化学课程的学习！依据普通高中化学课程标准（2017 年版），化学课程分为必修课程、选择性必修课程和选修课程三大类。其中，必修课程是普通高中学生发展的共同基础，努力体现化学基本观念与发展趋势，促进同学们化学学科核心素养的发展，以适应未来社会发展需求，是全体同学必须修习的课程。选择性必修课程包括“化学反应原理”“物质结构与性质”“有机化学基础”三个模块，培养同学们深入学习与探索化学的志向，引导同学们更加深入地认识化学科学、了解化学研究的内容与方法、提升化学学科核心素养的水平，是同学们根据个人需求与升学考试要求选择修习的课程。选修课程包括“实验化学”“化学与社会”“发展中的化学科学”三个系列，面向对化学学科有不同兴趣和不同需要的同学，拓展化学视野，深化对化学科学及其价值的认识，是同学们自主选择修习的课程。依据普通高中化学课程标准（2017 年版）的理念和要求，我们编写了本套教材，力求选取最具化学学科核心素养发展价值的知识内容和学习素材，按照科学、合理、有效的学习进阶，安排学习内容，设计学习活动，引导同学们学习最为核心的基础知识和基本技能，掌握最有价值的科学方法和思想方法，形成正确的思想观念和科学态度，达成“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”等方面化学学科核心素养的发展目标。为了便于同学们学习，我们将必修课程教材分成两册编写。在学习这两册教材的过程中，同学们将通过观察辨析一定条件下的物质形态及变化的宏观现象，初步掌握物质及其变化的分类方法，能够运用有关符号表征物质及其变化；从微观层面理解物质的组成、结构与性质的联系，形成“结构决定性质，性质决定应用”的观念，学会根据物质的微观结构推论元素及其化合物在特定条件下可能具有的性质和发生的变化；掌握探究物质性质的主要方法和基本程序，关注化学反应中的物质变化和能量变化，能够预测在一定条件下某种物质可能发生的化学反应，增强变化观念和平衡思想；初步学会收集各种证据，掌握对物质的性质及物质的变化提出可能的假设并予以验证的方法；发现和提出有研究价值的化学问题，独立或合作依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，对观察记录进行信息致同学们致同学们1第1章认识化学科学第 1 节 走进化学科学第 2 节研究物质性质的方法和程序 第 3 节化学中常用的物理量 物质的量 微项目探秘膨松剂体会研究物质性质的方法和程序的实用价值本章自我评价 第 2 章 元素与物质世界 4041Chemistry变 等第2章元素与物质世界第 1 节 元素与物质分类第 2 节电解质的电离 离子反应 第 3 节氧化还原反应微项目科学使用含氯消毒剂运用氧化还原反应原理解决实际问题本章自我评价第 1 节 铁的多样性 第 2 节硫的转化 第 3 节氮的循环 微项目论证重污染天气“汽车限行”的合理性探讨社会性科学议题本章自我评价 第3章物质的性质与转化加工、获得实验结论并提出进一步探究的设想，培养独立思考、敢于质疑、勇于创新的精神；关注与化学有关的社会问题，深刻理解化学、技术、社会和环境之间的关系，认识化学科学的独特魅力及对人类社会发展的重大贡献，强化社会责任意识。本必修课程教材在呈现形式上具有一系列独具匠心的设计：每节开始设置“联想质疑”栏目，铺设情境，提出问题，为同学们的探究学习做好铺垫；通过“观察思考”“活动探究”“交流研讨”“迁移应用”等活动性栏目组织同学们进行自主探究和开展合作学习，并利用“方法导引”栏目对有关活动进行有效的指导；利用“资料在线”“拓展视野”“身边的化学”“化学与技术”等资料性栏目丰富同学们的知识，拓展同学们的视野；每节的“练习与活动”及每章的自我评价设置“学习理解”“应用实践”“迁移创新”三个层次，提供精选习题和有关活动，以提升同学们理论联系实际的迁移应用能力以及发现问题、分析问题和解决问题的能力；每章在“本章自我评价”中列出化学学科核心素养的发展重点和学业要求，以便同学们据此检查自己的学习情况；每章设置一个微项目，开展项目式学习，引导同学们面对实际的化学问题，学以致用，实现所学知识向关键能力和核心素养的转化。本册教材是必修第一册，共 3 章，每章各有3 节和 1 个微项目，主要是引导同学们走进化学世界，认识元素与物质的关系以及物质的分类与各类别物质的一般性质，掌握研究物质性质的主要方法和基本程序以及预测物质性质的视角和依据，了解化学反应及其分类并表征有关类型的化学反应，了解钠、铁、氯、氮、硫及其重要化合物的主要性质和实际应用，开展以化学实验为主的科学探究活动，认识物质转化的有关规律以及在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值，在学习过程中发展同学们的化学学科核心素养。相信本套教材能够成为同学们认识化学科学、学习化学学科的好帮手，为同学们在学校的组织和老师的指导下发展化学学科核心素养、提高学业水平，打下坚实的基础，开辟广阔的空间。2目 录CONTENTS第 1 章认识化学科学第 1 节 走进化学科学 /2第 2 节 研究物质性质的方法和程序 /9第 3 节 化学中常用的物理量 物质的量 /21微项目 探秘膨松剂 体会研究物质性质的方法和程序的实用价值 /32本章自我评价 /36第 2 章元素与物质世界第 1 节 元素与物质分类 /42第 2 节 电解质的电离 离子反应 /51第 3 节 氧化还原反应 /63微项目 科学使用含氯消毒剂 运用氧化还原反应原理解决实际问题 /73本章自我评价 /76第 3 章物质的性质与转化第 1 节 铁的多样性 /82第 2 节 硫的转化 /93第 3 节 氮的循环 /105微项目 论证重污染天气“汽车限行”的合理性 探讨社会性科学议题 /120本章自我评价 /1261.各章节中的主要术语与物质名称 /1312.本册教材中主要的实验内容 /1333.常见元素中英文名称对照表 /1344.部分酸、碱和盐的溶解性表（室温）/135附录第1章认识化学科学第 1 节 走进化学科学第 2 节研究物质性质的方法和程序 第 3 节化学中常用的物理量 物质的量 微项目探秘膨松剂体会研究物质性质的方法和程序的实用价值本章自我评价 2第 1 节 走进化学科学人类赖以生存与发展的物质世界是极其丰富的。面对五彩缤纷的物质世界，人们从远古时代开始就一直在思索与探究：物质究竟是什么？物质是由什么组成的？物质为什么会发生变化，又是如何发生变化的？怎样有目的地实现物质转化、创造物质，更好地为人类的生存与发展服务？在漫长的思索与探究过程中，人们对物质世界的认识越来越深刻，并建立起化学科学。那么，化学科学是如何逐步形成与发展的？它有什么特征，又具有怎样的探索空间呢？一、化学科学的形成与发展 图 1-1-1 自然界的杰作 山水美 图 1-1-2 人类社会的创造 复兴号早在远古时代，我们的祖先就知道了如何取火和保存火种。可以说，从那时起人类就开始了“化学活动”。在长期的生产和生活实践中，人们学会了烧制陶瓷、冶炼金属、酿造酒类。有一些被称为炼丹家或炼金士的人，甚至试图用一些物质炼制出能使人长生不老的丹药，或把一些廉价的金属炼制成贵重的金属金。进入近代，化学科学体系逐渐形成。在实践活动的基础上，化学家经过不断的努力，建立起科学的元素观，提出了氧化学说、原子论和分子学说，发现了元素周期律，等等。这些成就成为近代化学发展的里程碑。图 1-1-3 我国古代劳动人民的 智慧结晶陶瓷人面鱼纹彩陶盆元青花瓷器变第 1 节 走进化学科学等3化学理论的创立或对有关化学规律的揭示，对于化学科学的发展有着极其重要的作用。请选择上述某一理论或规律，讨论其对于化学科学发展的贡献以及对于人们理解物质及其变化的作用。1777 年，拉瓦锡提出氧化学说，使近代化学取得了革命性的进展1811年，阿伏加德罗提出分子学说，系统地解决了在物质组成和原子量（现称相对原子质量）测定方面存在的混乱问题英国科学家 波义耳（R.Boyle，16271691）法国科学家 拉瓦锡（A.L.Lavoisier，17431794）意大利科学家 阿伏加德罗（A.Avogadro，17761856）1661 年，波义耳提出化学元素的概念，标志着近代化学的诞生1869 年，门捷列夫发现元素周期律，把化学元素及其化合物纳入一个统一的理论体系俄国科学家 门捷列夫（D.I.Mendeleev，18341907）图 1-1-4 近代化学的里程碑进入 20 世纪后，随着人们对物质世界的认识由宏观向微观、由定性向定量、由静态向动态的不断深入，化学科学迅速发展，进入了辉煌的现代化学时代。放射性元素的发现、现代量子化学理论的建立、化学热力学与动力学的开创性研究、创造新分子的合成化学的崛起、高分子化学的创立以及化学工业的快速发展等，都是现代化学发展中取得的重大成就。现代化学的发展不仅使化学科学体系自身不断完善，也带动了相关科学的发展。例如，化学家对蛋白质结构的测定和对蛋白质合成的研究，使人们对生命过程有了更加深刻的认识，促进了生命科学的发展。1965 年，我国科学家成功地合成了结晶牛胰岛素，在世界上首次实现了蛋白质的人工合成，交流研讨1803 年，道尔顿提出原子论，为近代化学的发展奠定了坚实的基础英国科学家 道尔顿（J.Dalton，17661844）图 1-1-5 成功合成结晶牛胰岛素的我国 科学家Chemistry 第 1 章 认识化学科学 4资 料 在 线研究领域与化学相关的国家最高科学技术奖获得者国家最高科学技术奖于 2000 年正式设立，每年评审一次，是我国五个国家科学技术奖（另外四个是国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科学技术进步奖和中华人民共和国国际科学技术合作奖）中等级最高的奖项，由国家主席亲自签署、颁发荣誉证书和奖金。获奖者中许多科学家的研究领域都与化学密切相关，例如：2007 年度：闵恩泽（19242016），石油化工催化剂专家。2008 年度：徐光宪（19202015），量子化学、配位化学、萃取化学、稀土化学及化学教育专家。2010 年度：师昌绪（19182014），我国高温合金研究的奠基人，材料腐蚀领域的开拓者。2013 年度：张存浩（1928），我国高能化学激光研究的奠基人，分子反应动力学的奠基人之一。2016 年度：屠呦呦（1930），首先从中药青蒿中发现抗疟有效成分并成功提取的药学家；赵忠贤（1941），我国高温超导研究的奠基人之一。2017 年度：王泽山（1935），火炸药专家，含能材料专家。标志着人类在认识生命、探索生命奥秘的征途上迈出了关键的一步。再如，化学科学促进了生态学的发展。以研究生物之间化学联系及其机制为目标的化学生态学于 20 世纪50 年代末诞生，为病虫害的治理、生物多样性的保护、生物资源的合理利用等方面的研究提供了科学模式和理论依据。化学科学和化学工业的发展，对于人类文明的进步发挥了巨大的推动作用。试想：如果没有合成氨的化工技术，如何制造出能促进粮食增产的大量氮肥，使成千上万的人免除饥饿的威胁呢？如果没有新药物的成功研制，如何战胜那些危及人类生命的疾病呢？如果没有功能各异的合成高分子材料的研制和生产，没有以硅及其化合物为原料制造出的芯片和光导纤维，人们的生活怎么会像现在这样丰富多彩呢？今后，化学科学与化学工业的发展将为人类社会的可持续发展作出更大的贡献。图 1-1-6 氮肥促进粮食增产氮肥 图 1-1-7 硅是信息技术的关键材料单晶硅变第 1 节 走进化学科学等5二、化学科学的主要特征化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科，其特征是从宏观和微观两个角度认识物质、以符号形式表征物质、在不同层面上创造物质。利用化学方法，人们不仅从矿物和动植物体中发现了很多有用的物质，并把它们提取出来或利用已有的物质