现代化学发展及其对中学化学影响学习教案.pptx

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1、现代化学发展现代化学发展(fzhn)及其对中学化学影响及其对中学化学影响第一页，共45页。本课程(kchng)的主要内容现代化学发展对中学化学的影响现代化学发展对中学化学的影响化学与健康化学与健康化学与环境化学与环境化学与能源化学与能源(nngyun)化学与材料化学与材料化学与生产和生活的联系化学与生产和生活的联系中学化学疑难问题解析中学化学疑难问题解析第1页/共45页第二页，共45页。本课程的学习(xux)要求自觉、主动、积极参与自觉、主动、积极参与收集收集(shuj)、阅读相关资料、阅读相关资料认真完成作业认真完成作业研究性学习研究性学习考核方法考核方法第2页/共45页第三页，共45页。第

2、一第一(dy)讲现代化学发展及其讲现代化学发展及其对中学化学课程的影响对中学化学课程的影响第3页/共45页第四页，共45页。一、化学一、化学一、化学一、化学(huxu)(huxu)学科的成就和地位学科的成就和地位学科的成就和地位学科的成就和地位1.1.化学学科的地位化学学科的地位化学学科的地位化学学科的地位早在早在早在早在19851985年，美国学者年，美国学者年，美国学者年，美国学者G.C.G.C.皮门特尔指出：皮门特尔指出：皮门特尔指出：皮门特尔指出：“化学是一门化学是一门化学是一门化学是一门(y mn)(y mn)中心科学，中心科学，中心科学，中心科学，它与社会多方面的需要有关。化学的基

3、础研究则将有助于我们的后代赖以满它与社会多方面的需要有关。化学的基础研究则将有助于我们的后代赖以满它与社会多方面的需要有关。化学的基础研究则将有助于我们的后代赖以满它与社会多方面的需要有关。化学的基础研究则将有助于我们的后代赖以满足演化中的需要，赖以解决许多难以预期的问题。足演化中的需要，赖以解决许多难以预期的问题。足演化中的需要，赖以解决许多难以预期的问题。足演化中的需要，赖以解决许多难以预期的问题。”（1 1）化学是一门）化学是一门）化学是一门）化学是一门(y mn)(y mn)承上启下的中心科学。科学可按照它的研究对象由承上启下的中心科学。科学可按照它的研究对象由承上启下的中心科学。科学

4、可按照它的研究对象由承上启下的中心科学。科学可按照它的研究对象由简单到复杂的程度分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游，化学是中简单到复杂的程度分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游，化学是中简单到复杂的程度分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游，化学是中简单到复杂的程度分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游，化学是中游，生命、材料、环境等朝阳科学是下游。化学是中心科学，是从上游到下游，生命、材料、环境等朝阳科学是下游。化学是中心科学，是从上游到下游，生命、材料、环境等朝阳科学是下游。化学是中心科学，是从上游到下游，生命、材料、环境等朝阳科学是下游。化学是中心科学，是从上游到下游的必经

5、之地。游的必经之地。游的必经之地。游的必经之地。第4页/共45页第五页，共45页。(2)(2)化学又是一门社会迫切需要的中心科学，与我们的衣、食、住（建材、家具）化学又是一门社会迫切需要的中心科学，与我们的衣、食、住（建材、家具）化学又是一门社会迫切需要的中心科学，与我们的衣、食、住（建材、家具）化学又是一门社会迫切需要的中心科学，与我们的衣、食、住（建材、家具）、行（汽车、道路）都有非常、行（汽车、道路）都有非常、行（汽车、道路）都有非常、行（汽车、道路）都有非常(fichng)(fichng)紧密的联系。紧密的联系。紧密的联系。紧密的联系。(3)(3)化学是与信息、生命、材料、环境、能源、

6、地球、空间和核科学等八大朝阳化学是与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等八大朝阳化学是与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等八大朝阳化学是与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等八大朝阳科学（科学（科学（科学（sun-rise sciences)sun-rise sciences)都有紧密的联系、交叉和渗透的中心科学。都有紧密的联系、交叉和渗透的中心科学。都有紧密的联系、交叉和渗透的中心科学。都有紧密的联系、交叉和渗透的中心科学。今天，在人类社会发展过程中迫切需要解决的几个重大问题：环境、粮食、能今天，在人类社会发展过程中迫切需要解决的几个重大问题：环境

7、、粮食、能今天，在人类社会发展过程中迫切需要解决的几个重大问题：环境、粮食、能今天，在人类社会发展过程中迫切需要解决的几个重大问题：环境、粮食、能源、生命进化等，都需要化学的参与。源、生命进化等，都需要化学的参与。源、生命进化等，都需要化学的参与。源、生命进化等，都需要化学的参与。第5页/共45页第六页，共45页。2.20 2.20世纪世纪(shj)(shj)化学的重大成就化学的重大成就在在2020世纪的世纪的100100年中，化学与化工取得了空年中，化学与化工取得了空前辉煌前辉煌(huhung)(huhung)的成就。的成就。“空前辉煌空前辉煌(huhung)”(huhung)”数字（数字（

8、37713771万，万，20012001）。）。19001900年在年在Chemical Abstracts(CA)Chemical Abstracts(CA)上登录上登录的从天然产物中分离出来的和人工合成的已的从天然产物中分离出来的和人工合成的已知化合物只有知化合物只有5555万种。化学是以指数函数的万种。化学是以指数函数的形式向前发展的。形式向前发展的。第6页/共45页第七页，共45页。新分子和新材料新分子和新材料(cilio)的飞速增长的飞速增长年份年份已知化合物数目（万）已知化合物数目（万）1900 551945 110（大约（大约45年加倍）年加倍）1970 236.7（大约（大约2

9、5年加倍）年加倍）1975 414.81980 593（大约（大约10年加倍）年加倍）1985 7851990 1057.6（大约（大约10年加倍）年加倍）1999 20002001 3771第7页/共45页第八页，共45页。但但“化学家太谦虚化学家太谦虚”（这句话是（这句话是NatureNature杂志杂志在在20012001年的评论中说的），不会向社会宣传年的评论中说的），不会向社会宣传化学与化工对社会的重要贡献。因此化学与化工对社会的重要贡献。因此2020世纪世纪化学取得的辉煌成就，并未获得社会应有的化学取得的辉煌成就，并未获得社会应有的认可。认可。生物化学生物化学分子生物学分子生物学固

10、体化学固体化学凝聚态物理凝聚态物理中心中心(zhngxn)(zhngxn)科学？科学？“伴娘科学伴娘科学”？第8页/共45页第九页，共45页。2.202.20世纪世纪(shj)(shj)化学的重大成就化学的重大成就报刊上常说报刊上常说20世纪发明了六大技术世纪发明了六大技术:1.包括无线电、半导体、芯片包括无线电、半导体、芯片(xn pin)、集成电路、计算机、通讯和网络等的信息技集成电路、计算机、通讯和网络等的信息技术；术；2.基因重组、克隆和生物芯片基因重组、克隆和生物芯片(xn pin)等等生物技术；生物技术；3.核科学和核武器技术；核科学和核武器技术；4.航空航天和导弹技术；航空航天和

11、导弹技术；5.激光技术；激光技术；6.纳米技术。纳米技术。第9页/共45页第十页，共45页。但却很少有人提到包括新药物、新材料、高分子、化肥和农药的化学合成（包括分但却很少有人提到包括新药物、新材料、高分子、化肥和农药的化学合成（包括分但却很少有人提到包括新药物、新材料、高分子、化肥和农药的化学合成（包括分但却很少有人提到包括新药物、新材料、高分子、化肥和农药的化学合成（包括分离）技术。离）技术。离）技术。离）技术。上述六大技术如果缺少一两个，人类照样生存。但如果没有上述六大技术如果缺少一两个，人类照样生存。但如果没有上述六大技术如果缺少一两个，人类照样生存。但如果没有上述六大技术如果缺少一两

12、个，人类照样生存。但如果没有(mi yu)(mi yu)(mi yu)(mi yu)发明合成氨、发明合成氨、发明合成氨、发明合成氨、合成尿素和合成新农药的技术，世界粮食产量至少要减半，合成尿素和合成新农药的技术，世界粮食产量至少要减半，合成尿素和合成新农药的技术，世界粮食产量至少要减半，合成尿素和合成新农药的技术，世界粮食产量至少要减半，60606060亿人口中的亿人口中的亿人口中的亿人口中的30303030亿就会亿就会亿就会亿就会饿死。没有饿死。没有饿死。没有饿死。没有(mi yu)(mi yu)(mi yu)(mi yu)发明合成各种抗生素和大量新药物的技术，人类平均寿命要缩发明合成各种抗

13、生素和大量新药物的技术，人类平均寿命要缩发明合成各种抗生素和大量新药物的技术，人类平均寿命要缩发明合成各种抗生素和大量新药物的技术，人类平均寿命要缩短短短短25252525年。没有年。没有年。没有年。没有(mi yu)(mi yu)(mi yu)(mi yu)发明合成纤维、合成橡胶、合成塑料的技术，人类生活要受发明合成纤维、合成橡胶、合成塑料的技术，人类生活要受发明合成纤维、合成橡胶、合成塑料的技术，人类生活要受发明合成纤维、合成橡胶、合成塑料的技术，人类生活要受到很大影响。没有到很大影响。没有到很大影响。没有到很大影响。没有(mi yu)(mi yu)(mi yu)(mi yu)合成大量新分

14、子和新材料的化学工业技术，上述六大技合成大量新分子和新材料的化学工业技术，上述六大技合成大量新分子和新材料的化学工业技术，上述六大技合成大量新分子和新材料的化学工业技术，上述六大技术根本无法实现。术根本无法实现。术根本无法实现。术根本无法实现。第10页/共45页第十一页，共45页。二、现代化学发展的趋势二、现代化学发展的趋势(qsh)(qsh)分析分析1.新世纪的化学科学主要研究的物质层次新世纪的化学科学主要研究的物质层次化学是什么？化学是什么？化学的传统定义：研究物质的组成、结构、化学的传统定义：研究物质的组成、结构、性能和变化规律性能和变化规律(gul)的科学。或者：化的科学。或者：化学是

15、研究分子的科学。学是研究分子的科学。现代化学定义：研究原子、分子片、分子、现代化学定义：研究原子、分子片、分子、超分子、生物大分子到分子的各种不同尺度超分子、生物大分子到分子的各种不同尺度和不同复杂程度的聚集态的合成反应、分离和不同复杂程度的聚集态的合成反应、分离和分析、结构形态、物理性能和生物活性及和分析、结构形态、物理性能和生物活性及其规律其规律(gul)和应用的科学。和应用的科学。第11页/共45页第十二页，共45页。新世纪化学主要新世纪化学主要(zhyo)(zhyo)研究的物质层次研究的物质层次（1 1）原子层次的化学：核化学、放射化学、同位）原子层次的化学：核化学、放射化学、同位素化

16、学、元素化学、单原子操纵和检测化学等。素化学、元素化学、单原子操纵和检测化学等。（2 2）分子片层次的化学：原子只有一百多种，但）分子片层次的化学：原子只有一百多种，但是分子数已达三千多万种，因此，在原子和分子之是分子数已达三千多万种，因此，在原子和分子之间引入一个间引入一个(y)(y)新层次新层次“分子片分子片”。（3 3）分子层次的化学：三千多多万种化合物（分）分子层次的化学：三千多多万种化合物（分子），通常分为无机、有机和高分子化合物，但是子），通常分为无机、有机和高分子化合物，但是近些年合成的金属有机化合物、元素近些年合成的金属有机化合物、元素第12页/共45页第十三页，共45页。有机

17、化合物、原子簇化合物、金属酶、金属硫蛋白等有机化合物、原子簇化合物、金属酶、金属硫蛋白等有机化合物、原子簇化合物、金属酶、金属硫蛋白等有机化合物、原子簇化合物、金属酶、金属硫蛋白等等等等等(dn dn)(dn dn)，已不能适应传统非分类方法，新世纪，已不能适应传统非分类方法，新世纪，已不能适应传统非分类方法，新世纪，已不能适应传统非分类方法，新世纪将研究分子结构类型和结构方式。将研究分子结构类型和结构方式。将研究分子结构类型和结构方式。将研究分子结构类型和结构方式。（4 4）超分子层次的化学：受体和给体的化学、锁和钥）超分子层次的化学：受体和给体的化学、锁和钥）超分子层次的化学：受体和给体的

18、化学、锁和钥）超分子层次的化学：受体和给体的化学、锁和钥匙的化学、分子间的非共价作用力、范德华引力、各匙的化学、分子间的非共价作用力、范德华引力、各匙的化学、分子间的非共价作用力、范德华引力、各匙的化学、分子间的非共价作用力、范德华引力、各种不同类型的氢键、亲水与疏水基团及其相互作用、种不同类型的氢键、亲水与疏水基团及其相互作用、种不同类型的氢键、亲水与疏水基团及其相互作用、种不同类型的氢键、亲水与疏水基团及其相互作用、分子的堆积、组装、位阻及包括各种空间效应等。分子的堆积、组装、位阻及包括各种空间效应等。分子的堆积、组装、位阻及包括各种空间效应等。分子的堆积、组装、位阻及包括各种空间效应等。

19、第13页/共45页第十四页，共45页。（5 5）生物分子层次的化学：生物化学、分子生物学、化学生物学、酶化学、）生物分子层次的化学：生物化学、分子生物学、化学生物学、酶化学、脑化学、神经化学、基团化学、生命调控化学、药物化学、手性化学、环境脑化学、神经化学、基团化学、生命调控化学、药物化学、手性化学、环境化学、生命起源认知化学等。化学、生命起源认知化学等。（6 6）宏观聚集态化学：固体化学、晶体化学、非晶体化学、流体和溶液）宏观聚集态化学：固体化学、晶体化学、非晶体化学、流体和溶液(rngy)(rngy)化学、等离子体化学、胶体化学和界面化学等。化学、等离子体化学、胶体化学和界面化学等。（7

20、7）介观聚集态化学：纳米化学、软物质化学、胶体化学（胶团胶束化）介观聚集态化学：纳米化学、软物质化学、胶体化学（胶团胶束化学和气溶胶化学）等。学和气溶胶化学）等。第14页/共45页第十五页，共45页。2.2.新世纪化学科学的主要新世纪化学科学的主要(zhyo)(zhyo)研究领域研究领域（1 1）环境）环境）环境）环境(hunjng)(hunjng)相容性化学绿色化学相容性化学绿色化学相容性化学绿色化学相容性化学绿色化学研究的核心问题：研究的核心问题：研究的核心问题：研究的核心问题：绿色合成技术方法和过程绿色合成技术方法和过程绿色合成技术方法和过程绿色合成技术方法和过程可再生资源的利用和转化中

21、存在的一系列问题的研究。可再生资源的利用和转化中存在的一系列问题的研究。可再生资源的利用和转化中存在的一系列问题的研究。可再生资源的利用和转化中存在的一系列问题的研究。矿物质资源高效利用中存在的关键科学问题的研究。矿物质资源高效利用中存在的关键科学问题的研究。矿物质资源高效利用中存在的关键科学问题的研究。矿物质资源高效利用中存在的关键科学问题的研究。第15页/共45页第十六页，共45页。（2 2）新材料）新材料）新材料）新材料(cilio)(cilio)化学科学化学科学化学科学化学科学新材料新材料(cilio)的研究主要有以下几个方的研究主要有以下几个方面：面：复合型材料复合型材料(cilio

22、)新型能源材料新型能源材料(cilio)可生物降解高分子材料可生物降解高分子材料(cilio)有机物体系膜分离及膜材料有机物体系膜分离及膜材料(cilio)的研的研究究生物材料生物材料(cilio)化学化学第16页/共45页第十七页，共45页。（3 3）化学）化学）化学）化学(huxu)(huxu)中的生命科学中的生命科学中的生命科学中的生命科学生物超分子功能的研究生物超分子功能的研究模拟生物体系的自由基化学和物理有机化学模拟生物体系的自由基化学和物理有机化学研究研究无机化合物药用的研究无机药物的手性无机化合物药用的研究无机药物的手性选择问题、抗癌配合物的研究、利用微量金选择问题、抗癌配合物的

23、研究、利用微量金属离子有效地预防属离子有效地预防(yfng)疾病、对无机疾病、对无机药物跨膜运送机制、无机药物载体和靶向药药物跨膜运送机制、无机药物载体和靶向药物的研究、核药物及中药复方中使用矿物的物的研究、核药物及中药复方中使用矿物的问题。问题。第17页/共45页第十八页，共45页。（4 4）化学工程）化学工程）化学工程）化学工程(hu xu n chn)(hu xu n chn)技术技术技术技术从液滴反应器的尺度范围从液滴反应器的尺度范围内对化学转化影响下的某些内对化学转化影响下的某些重要的物理现象进行研究就重要的物理现象进行研究就形成了化学工程形成了化学工程(hu xu n chn)。具

24、有经济、环境优化性的化具有经济、环境优化性的化学过程集成智能方法学过程集成智能方法化学反应的原子经济化学反应的原子经济飞秒激光控制化学反应飞秒激光控制化学反应微系统（微系统（MEMS）的新型活）的新型活性加工技术及微流量系统的性加工技术及微流量系统的研究。研究。第18页/共45页第十九页，共45页。（5 5）农业化学）农业化学）农业化学）农业化学(nn y hu xu)(nn y hu xu)科学科学科学科学粮食问题的解决，除了粮食问题的解决，除了(ch le)不断发展其不断发展其他领域的农业（如海洋蓝色农业、微生物白他领域的农业（如海洋蓝色农业、微生物白色农业等）之外，化肥工业是支撑农业发展

25、色农业等）之外，化肥工业是支撑农业发展不可动摇的基石不可动摇的基石重要研究内容：固氮工程、光合作用、长效重要研究内容：固氮工程、光合作用、长效缓释化肥等缓释化肥等其他重点研究领域：植物激素及生长调节物其他重点研究领域：植物激素及生长调节物质、昆虫激素及生长调节物质、昆虫信息素、质、昆虫激素及生长调节物质、昆虫信息素、生物活性发展的分离和鉴定等。生物活性发展的分离和鉴定等。第19页/共45页第二十页，共45页。（6 6）催化）催化）催化）催化(cu hu)(cu hu)化学化学化学化学新世纪的催化化学是以消除有害物质为目的新世纪的催化化学是以消除有害物质为目的的新的能源环保为特征的催化化学的新的

26、能源环保为特征的催化化学研究各种形式的催化过程，如化学催化、生研究各种形式的催化过程，如化学催化、生物催化、择形催化、电催化、光催化等在绿物催化、择形催化、电催化、光催化等在绿色合成中的作用。色合成中的作用。研制开发家电用环保催化剂、烹调器用自净研制开发家电用环保催化剂、烹调器用自净化化(jnghu)催化剂、光催化空气净化催化剂、光催化空气净化(jnghu)剂、催化燃料电池、汽车尾气净剂、催化燃料电池、汽车尾气净化化(jnghu)剂等。剂等。第20页/共45页第二十一页，共45页。（7 7）计算机化学）计算机化学）计算机化学）计算机化学(huxu)(huxu)科学科学科学科学一方面电子信息产业

27、需要大量的化工原料，其中有基材、光刻胶、掺杂剂、封一方面电子信息产业需要大量的化工原料，其中有基材、光刻胶、掺杂剂、封一方面电子信息产业需要大量的化工原料，其中有基材、光刻胶、掺杂剂、封一方面电子信息产业需要大量的化工原料，其中有基材、光刻胶、掺杂剂、封装材料及专用清洗剂等。装材料及专用清洗剂等。装材料及专用清洗剂等。装材料及专用清洗剂等。另一方面，随着分子生物学的不断兴起和发展，人们发现在生物大分子之间遵另一方面，随着分子生物学的不断兴起和发展，人们发现在生物大分子之间遵另一方面，随着分子生物学的不断兴起和发展，人们发现在生物大分子之间遵另一方面，随着分子生物学的不断兴起和发展，人们发现在生

28、物大分子之间遵循化学和生理规律发生相互作用过程中，能形成具有类似于计算机的信息传输循化学和生理规律发生相互作用过程中，能形成具有类似于计算机的信息传输循化学和生理规律发生相互作用过程中，能形成具有类似于计算机的信息传输循化学和生理规律发生相互作用过程中，能形成具有类似于计算机的信息传输和处理、甚至逻辑运算功能的和处理、甚至逻辑运算功能的和处理、甚至逻辑运算功能的和处理、甚至逻辑运算功能的“生物电路生物电路生物电路生物电路”，从而诞生了生物计算。，从而诞生了生物计算。，从而诞生了生物计算。，从而诞生了生物计算。计算机化学科学的另一领域是发展理论化学计算及微观计算机化学科学的另一领域是发展理论化学

29、计算及微观计算机化学科学的另一领域是发展理论化学计算及微观计算机化学科学的另一领域是发展理论化学计算及微观(wigun)(wigun)过程模型的软过程模型的软过程模型的软过程模型的软件。件。件。件。第21页/共45页第二十二页，共45页。3.213.21世纪化学科学的四大世纪化学科学的四大(s d)(s d)难题难题（1）化学反应理论）化学反应理论建立严格的微观化学反应理论，既要从初始建立严格的微观化学反应理论，既要从初始原理出发，又要巧妙地采取近似方法，使之原理出发，又要巧妙地采取近似方法，使之能解决实际问题，包括决定能解决实际问题，包括决定(judng)某两某两个或几个分子之间能否发生化学

30、反应？能否个或几个分子之间能否发生化学反应？能否生成预期的分子？需要什么催化剂才能在温生成预期的分子？需要什么催化剂才能在温和条件下进行反应？如何在理论指导下控制和条件下进行反应？如何在理论指导下控制化学反应？如何计算化学反应的速率？如何化学反应？如何计算化学反应的速率？如何确定化学反应的途径等。确定化学反应的途径等。第22页/共45页第二十三页，共45页。（2 2）结构和性能的定量）结构和性能的定量）结构和性能的定量）结构和性能的定量(dngling)(dngling)关系关系关系关系理论上说，一个分子的电子云密度可以决定它的所有性质，但实际计算很困难。理论上说，一个分子的电子云密度可以决定

31、它的所有性质，但实际计算很困难。理论上说，一个分子的电子云密度可以决定它的所有性质，但实际计算很困难。理论上说，一个分子的电子云密度可以决定它的所有性质，但实际计算很困难。要优先研究的课题：分子和分子间的非共价键的相互作用的本质和规律；超分子结要优先研究的课题：分子和分子间的非共价键的相互作用的本质和规律；超分子结要优先研究的课题：分子和分子间的非共价键的相互作用的本质和规律；超分子结要优先研究的课题：分子和分子间的非共价键的相互作用的本质和规律；超分子结构构构构(fn z ji u)(fn z ji u)的类型、生成和调控的规律；给体受体作用原理；生物大分子的类型、生成和调控的规律；给体受体

32、作用原理；生物大分子的类型、生成和调控的规律；给体受体作用原理；生物大分子的类型、生成和调控的规律；给体受体作用原理；生物大分子的结构以及与生物和生理活性的关系；分子自由基的稳定性和结构的关系；掺杂晶的结构以及与生物和生理活性的关系；分子自由基的稳定性和结构的关系；掺杂晶的结构以及与生物和生理活性的关系；分子自由基的稳定性和结构的关系；掺杂晶的结构以及与生物和生理活性的关系；分子自由基的稳定性和结构的关系；掺杂晶体的结构和性能的关系；如何设计合成具有人们期望的某种性能的材料？如何使宏体的结构和性能的关系；如何设计合成具有人们期望的某种性能的材料？如何使宏体的结构和性能的关系；如何设计合成具有人

33、们期望的某种性能的材料？如何使宏体的结构和性能的关系；如何设计合成具有人们期望的某种性能的材料？如何使宏观材料达到微观化学键的强度？观材料达到微观化学键的强度？观材料达到微观化学键的强度？观材料达到微观化学键的强度？第23页/共45页第二十四页，共45页。（3 3）生命现象的化学机理）生命现象的化学机理）生命现象的化学机理）生命现象的化学机理研究配体小分子研究配体小分子(fnz)和受体生物大分子和受体生物大分子(fnz)相互作用的机理，这是药物设计的相互作用的机理，这是药物设计的基础。基础。搞清楚光合作用、生物固氮作用，牛羊等食搞清楚光合作用、生物固氮作用，牛羊等食草动物胃内酶分子草动物胃内酶

34、分子(fnz)如何把植物纤维如何把植物纤维分解为小分子分解为小分子(fnz)的反应机理。的反应机理。人类的大脑是用人类的大脑是用“泛分子泛分子(fnz)”组装成组装成的最精巧的计算机，彻底了解大脑的结构和的最精巧的计算机，彻底了解大脑的结构和功能，是多学科共同面对的难题。功能，是多学科共同面对的难题。第24页/共45页第二十五页，共45页。了解活体内信息分子的运动规律了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理。和生理调控的化学机理。如何实现从生物分子到分子生命如何实现从生物分子到分子生命的飞跃？如何制造活的分子，跨的飞跃？如何制造活的分子，跨越从化学进化到生物进化的鸿沟越从化学进化到生物

35、进化的鸿沟？研究复杂研究复杂(fz)、开放、非平衡、开放、非平衡的生命系统的热力学，耗散和混的生命系统的热力学，耗散和混沌状态，分形现象等非线性问题沌状态，分形现象等非线性问题第25页/共45页第二十六页，共45页。（4 4）纳米）纳米）纳米）纳米(n m)(n m)尺度的基本规律尺度的基本规律尺度的基本规律尺度的基本规律尺度尺度尺度尺度(chd)(chd)的不同，常常引起主要相互作用力的不同的不同，常常引起主要相互作用力的不同的不同，常常引起主要相互作用力的不同的不同，常常引起主要相互作用力的不同导致物质性能及其运动规律和原理的质的区别导致物质性能及其运动规律和原理的质的区别导致物质性能及其

36、运动规律和原理的质的区别导致物质性能及其运动规律和原理的质的区别纳米尺度纳米尺度纳米尺度纳米尺度(chd)(chd)的热力学性质如金的熔点的热力学性质如金的熔点的热力学性质如金的熔点的热力学性质如金的熔点10631063，纳米金（，纳米金（，纳米金（，纳米金（5 510nm10nm）的熔化温度为）的熔化温度为）的熔化温度为）的熔化温度为330 330 。银的熔点为。银的熔点为。银的熔点为。银的熔点为960.3 960.3 ，而纳米银（，而纳米银（，而纳米银（，而纳米银（5 510nm10nm）为）为）为）为100 100 。纳米磁性量子隧穿效应、量子相干效应等纳米磁性量子隧穿效应、量子相干效应

37、等纳米磁性量子隧穿效应、量子相干效应等纳米磁性量子隧穿效应、量子相干效应等纳米粒子比表面很大，由此引起性质的不同。例如，纳米铂黑催化剂可纳米粒子比表面很大，由此引起性质的不同。例如，纳米铂黑催化剂可纳米粒子比表面很大，由此引起性质的不同。例如，纳米铂黑催化剂可纳米粒子比表面很大，由此引起性质的不同。例如，纳米铂黑催化剂可使乙烯催化反应的温度从使乙烯催化反应的温度从使乙烯催化反应的温度从使乙烯催化反应的温度从6000 6000 降至室温。降至室温。降至室温。降至室温。第26页/共45页第二十七页，共45页。三、高中化学课程三、高中化学课程三、高中化学课程三、高中化学课程(kchng)(kchng

38、)中的现代化学内容中的现代化学内容中的现代化学内容中的现代化学内容1.物质结构知识物质结构知识化学化学1知道化学是在分子层面上认识知道化学是在分子层面上认识物质和合成新物质的一门科学物质和合成新物质的一门科学物质结构与性质了解晶格能的应用物质结构与性质了解晶格能的应用(yngyng)，知道晶格能的大小可以衡量，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱；举例说明分子间离子晶体中离子键的强弱；举例说明分子间作用力对物质状态等方面的影响；列举含有作用力对物质状态等方面的影响；列举含有氢键的物质，知道氢键的存在对物质性质的氢键的物质，知道氢键的存在对物质性质的影响。影响。第27页/共45页第二十

39、八页，共45页。2.2.化学与环境化学与环境化学与环境化学与环境(hunjng)(hunjng)科学科学科学科学化学化学1通过实验认识氯、氮、硫、硅通过实验认识氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物在生产中的应用和等非金属及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。对生态环境的影响。化学化学2以酸雨的防治和无磷洗涤剂的以酸雨的防治和无磷洗涤剂的使用为例，体会化学对环境保护的意义；能使用为例，体会化学对环境保护的意义；能说明合成新物质说明合成新物质(wzh)对人类生活的影响，对人类生活的影响，讨论在化工生产中遵循讨论在化工生产中遵循“绿色化学思想绿色化学思想”的重的重要性。要性。实验化学树立绿

40、色化学思想，形成环实验化学树立绿色化学思想，形成环境保护的意识。境保护的意识。第28页/共45页第二十九页，共45页。化学与生活评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量化学与生活评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量化学与生活评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量化学与生活评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量(hun jn zh lin)(hun jn zh lin)的影响；通过典型的水污染实例认识水污染造成的影响；通过典型的水污染实例认识水污染造成的影响；通过典型的水污染实例认识水污染造成的影响；通过典型的水污染实例认识水污染造成的危害，能说出污水处理中主要的化学方法

41、和原理；知道大气主要污染的危害，能说出污水处理中主要的化学方法和原理；知道大气主要污染的危害，能说出污水处理中主要的化学方法和原理；知道大气主要污染的危害，能说出污水处理中主要的化学方法和原理；知道大气主要污染物，能说出减少大气污染物的一种及方法；认识物，能说出减少大气污染物的一种及方法；认识物，能说出减少大气污染物的一种及方法；认识物，能说出减少大气污染物的一种及方法；认识“白色污染白色污染白色污染白色污染”的危害和防的危害和防的危害和防的危害和防治方法；根据防治土壤污染、保护环境的要求，举例说明废水处理、垃治方法；根据防治土壤污染、保护环境的要求，举例说明废水处理、垃治方法；根据防治土壤污

42、染、保护环境的要求，举例说明废水处理、垃治方法；根据防治土壤污染、保护环境的要求，举例说明废水处理、垃圾和其他生活废弃物的处置方法。圾和其他生活废弃物的处置方法。圾和其他生活废弃物的处置方法。圾和其他生活废弃物的处置方法。化学与技术以废旧塑料的再生利用为例，认识化学对废旧物资再化学与技术以废旧塑料的再生利用为例，认识化学对废旧物资再化学与技术以废旧塑料的再生利用为例，认识化学对废旧物资再化学与技术以废旧塑料的再生利用为例，认识化学对废旧物资再生与综合利用的作用，讨论其可能的途径。生与综合利用的作用，讨论其可能的途径。生与综合利用的作用，讨论其可能的途径。生与综合利用的作用，讨论其可能的途径。第

43、29页/共45页第三十页，共45页。3.3.能源科学能源科学能源科学能源科学化学化学化学化学2 2知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因；通过生产的主要原因；通过生产的主要原因；通过生产的主要原因；通过生产(shngchn)(shngchn)、生活中的实例了解化、生活中的实例了解化、生活中的实例了解化、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化；举例说明化学能与电能的转化关系；学能与热能的相互转化；举例说明化学能与电能的转化关系；学能与热能的相互转化；举例说明

44、化学能与电能的转化关系；学能与热能的相互转化；举例说明化学能与电能的转化关系；认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。池的重要性。池的重要性。池的重要性。第30页/共45页第三十一页，共45页。化学反应原理了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化化学反应原理了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化化学反应原理了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化化学反应原理了解化学反应中能量转化的原因

45、，能说出常见的能量转化形式；通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决形式；通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决形式；通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决形式；通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用，知道节约能源、提高能源危机中的重要作用，知道节约能源、提高能源危机中的重要作用，知道节约能源、提高能源危机中的重要作用，知道节约能源、提高(t go)(t go)能源利用效率的实际意义；能源利用效率的实际意义；能源利用效率的实际意义；能源利用效率的实际意义；体验化学能与电能相互转化的

46、探究过程，了解原电池和电解池的工作原理，能体验化学能与电能相互转化的探究过程，了解原电池和电解池的工作原理，能体验化学能与电能相互转化的探究过程，了解原电池和电解池的工作原理，能体验化学能与电能相互转化的探究过程，了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式；通过查阅资料了解常见电源种类及其工作原写出电极反应和电池反应方程式；通过查阅资料了解常见电源种类及其工作原写出电极反应和电池反应方程式；通过查阅资料了解常见电源种类及其工作原写出电极反应和电池反应方程式；通过查阅资料了解常见电源种类及其工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。理，认识化学能与电能相互转化的

47、实际意义及其重要应用。理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。第31页/共45页第三十二页，共45页。4.4.材料科学材料科学材料科学材料科学化学化学化学化学1 1能列举合金材料的重要应用。能列举合金材料的重要应用。能列举合金材料的重要应用。能列举合金材料的重要应用。化学化学化学化学2 2能举例说明高分子材料在生活等领域的应用。能举例说明高分子材料在生活等领域的应用。能举例说明高分子材料在生活等领域的应用。能举例说明高分子材料在生活等领域的应用。化学与生活列举生活中的常用材料，能通过实例认识化学在发展生活用化学与生活列举生活中的常

48、用材料，能通过实例认识化学在发展生活用化学与生活列举生活中的常用材料，能通过实例认识化学在发展生活用化学与生活列举生活中的常用材料，能通过实例认识化学在发展生活用材料中的重要作用；认识金属与合金在性能上的主要差异，知道生活中常见的材料中的重要作用；认识金属与合金在性能上的主要差异，知道生活中常见的材料中的重要作用；认识金属与合金在性能上的主要差异，知道生活中常见的材料中的重要作用；认识金属与合金在性能上的主要差异，知道生活中常见的合金的组成合金的组成合金的组成合金的组成(z chn)(z chn)；举例说明生活中常见合成高分子材料的化学成分及其；举例说明生活中常见合成高分子材料的化学成分及其；

49、举例说明生活中常见合成高分子材料的化学成分及其；举例说明生活中常见合成高分子材料的化学成分及其性能，评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响。性能，评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响。性能，评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响。性能，评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响。第32页/共45页第三十三页，共45页。化学与技术讨论社会发展和科技进步对材料的要求，认识化学与技术讨论社会发展和科技进步对材料的要求，认识化学与技术讨论社会发展和科技进步对材料的要求，认识化学与技术讨论社会发展和科技进步对材料的要求，认识(rn(rn shi)shi)化学

50、对材料科学发展的促进作用；举例说明金属材料、无机非金属化学对材料科学发展的促进作用；举例说明金属材料、无机非金属化学对材料科学发展的促进作用；举例说明金属材料、无机非金属化学对材料科学发展的促进作用；举例说明金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料和其他材料的特点，了解有关的生产材料、高分子合成材料、复合材料和其他材料的特点，了解有关的生产材料、高分子合成材料、复合材料和其他材料的特点，了解有关的生产材料、高分子合成材料、复合材料和其他材料的特点，了解有关的生产原理；举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理；收集我国现原理；举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理；收集我国现