人类对原子结构认识教学课件.ppt

1、人类对原子结构的认识人类探索自然的努力自古就有，并且也从没有停止。前辈为人类认识世界，进而改造世界，作出了突出的贡献，为我们留下的不只是物质财富，还有巨大的精神财富，在他们的精神感召下，我们难道不应加倍努力学习吗？人类对原子结构的认识人类探索自然的努力自古就有，并且也从没有停止。前辈为人类认识世界，进而改造世界，作出了突出的贡献，为我们留下的不只是物质财富，还有巨大的精神财富，在他们的精神感召下，我们难道不应加倍努力学习吗？水由水分子构成水由水分子构成食盐由离子构成食盐由离子构成铜由铜原子直接铜由铜原子直接构成构成构成物质的微粒构成物质的微粒一、原子结构模型的演变一、原子结构模型的演变道尔顿道

2、尔顿（18031803）汤姆生汤姆生（19041904）卢瑟福卢瑟福（19111911）玻尔玻尔（19131913）量子力学量子力学 19261926实实心心球球葡萄葡萄干面干面包式包式空空心心球球轨轨道道式式几几率率说说宏观物体的运动特征：可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运动的速度；可以描画它们的运动轨迹。微观粒子（电子）的特征：A、电子的质量很小，电子的运动速度很大，核外电子的运动范围很小（相对于宏观物体而言）；B、能同时准确地测定电子在某一时刻所处的位置和运动速度，也能描画出它的轨迹（测不准原理）我们只能指出它在原子核外空间某处出现的机会大小几率 （电子云）（电子云）电子云密度密

3、度大小反映反映电子在该区域（单位体积）出现的机会（几率）机会（几率）大小二、原子结构示意图二、原子结构示意图从玻尔的模型当中我们发现，对于多电子原子，从玻尔的模型当中我们发现，对于多电子原子，可以近似地认为原子核外电子是分层排布的。可以近似地认为原子核外电子是分层排布的。+15第第1层层第第2层层第第3层层K层层L层层M层层原子核原子核原子核带正电原子核带正电质子数质子数285原子结构示意图原子结构示意图练习练习.说出碳、氮、氧它们的电子层数和最外说出碳、氮、氧它们的电子层数和最外层电子数。层电子数。.说出钠、镁、铝它们的电子层数和最外说出钠、镁、铝它们的电子层数和最外层电子数。层电子数。三、

4、电子层结构与化学性质三、电子层结构与化学性质稀有气体元素的原子核外电子的排布与稀有气体元素的原子核外电子的排布与其性质有什么联系？其性质有什么联系？最外层达到最外层达到8 8个电子个电子(He(He最外层为最外层为2)2)的稳的稳定结构定结构,稀有气体性质稳定稀有气体性质稳定什么是稳态结构？什么是稳态结构？最外层达最外层达8 8个电子个电子(或最外层为或最外层为2)2)交流与讨论交流与讨论-P28-P28+82 6+82 8+122 8 2+122 82929问题与讨论问题与讨论-1-1ClCl6 6OOMgMgNaNa失去或得到电失去或得到电子的数目子的数目原子最外层原子最外层电子数目电子数

5、目化合化合价价元素元素+1 1 失1e-+2 2 失2e-2 得2e-7 得1e-四、原子的构成原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子原子原子 （1 1个质子带一个质子带一个单位的正电个单位的正电荷）荷）（中子不带电）（中子不带电）（一个电子带一个单（一个电子带一个单位的负电荷）位的负电荷）阅读阅读P30P30表表1-71-7问题与解决问题与解决拓展视野（图拓展视野（图1-321-32）五、核素和同位素五、核素和同位素 核素：具有一定质子数和一定中子核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原子（如数的一种原子（如H、D、T 为氢为氢的三种核素）的三种核素）同位素：质子数相同、质量数（或同位

6、素：质子数相同、质量数（或中子数）不同的核素互称为同位素。中子数）不同的核素互称为同位素。（如（如H、D、T互称为同位素）互称为同位素）aa代表质量数代表质量数bb代表核电荷数代表核电荷数cc代表离子所带电荷数代表离子所带电荷数dd代表化合价代表化合价练习：练习：ee代表原子个数代表原子个数e e各代表什么？各代表什么？d da a、b b、c c、a ab b+d dX Xc+c+-e e（1 1）去掉一个质子）去掉一个质子（2 2）增加两个中子）增加两个中子（3 3）增加一个电子）增加一个电子已知某种氯原子为已知某种氯原子为 现进行下列反应，现进行下列反应，指出所得微粒中的电子数，质子数，

7、中子数，所得指出所得微粒中的电子数，质子数，中子数，所得微粒与原微粒的区别微粒与原微粒的区别Cl Cl 353517174.2.1煤、石油和天然气的综合利用 第四章 化学与可持续发展第二节化学与资源综合利用、环境保护第课时教学目标教学目标 知识与技能：知识与技能：知道化石燃料是重要的自然资源，了解化石燃料燃烧对环境的影响，懂得选择对环境污染较小的燃料，认识化石燃料综合利用和开发新能源的重要意义。过程与方法：过程与方法：通过设计对化石燃料燃烧产物成分分析的定性定量实验，使学生学会解决物质（气体）检验的一般方法。情感态度与价值观：情感态度与价值观：知道学好化学等科学知识，为保护环境，解决能源危机作

8、出贡献。教学重点：教学重点：化石燃料综合利用和开发新能源的重要意义。教学难点：教学难点：化石燃料的综合利用 教具准备：教具准备：多媒体、投影仪、焦炭、氨水、苯、甲苯第一课时第一课时4.2.14.2.1煤、石油和天煤、石油和天然气的综合利用然气的综合利用 背景知识回顾背景知识回顾一、化石燃料一、化石燃料煤、石油和天然气都是古代煤、石油和天然气都是古代 经过一经过一系列复杂变化而成的，它们是人们生活中经常使系列复杂变化而成的，它们是人们生活中经常使用的主要燃料，因此人们常称它们为用的主要燃料，因此人们常称它们为 燃燃料，是料，是 资源。资源。二、煤、石油燃烧对环境的影响二、煤、石油燃烧对环境的影响

9、1、煤的燃烧对空气的影响、煤的燃烧对空气的影响煤燃烧时会排放出煤燃烧时会排放出 等气体和一些烟等气体和一些烟尘，它们都是大气的污染物。尘，它们都是大气的污染物。2、用石油作燃料，直接燃烧的是石油的加工产、用石油作燃料，直接燃烧的是石油的加工产品品汽油、煤油、柴油等，它们燃烧时会排放汽油、煤油、柴油等，它们燃烧时会排放出出 、含、含 化合物、未燃烧化合物、未燃烧的的 化合物和烟尘等，它们都是大气的污化合物和烟尘等，它们都是大气的污染物。染物。动植物遗骸动植物遗骸化石化石不可再生不可再生SO2、NO2CO氮的氧化物氮的氧化物铅铅碳氢碳氢 迄今为止，煤、石油、天然气仍是迄今为止，煤、石油、天然气仍是

10、人类使用的主要能源，同时它们也人类使用的主要能源，同时它们也是重要的化工原料。如何实现化石是重要的化工原料。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。是人类面临的重大挑战。能源能源国家国家石油石油（亿吨）（亿吨）天然气天然气（亿立方米）（亿立方米）煤炭煤炭（亿吨）（亿吨）中国中国产量产量1.461175.612.4消费量消费量1.627175.65.72美美国国产量产量3.8635320.99.35消费量消费量8.0795924.14.92 19941994年中美三大能源产量与消

11、费量比较表年中美三大能源产量与消费量比较表我国煤的分布图我国煤的分布图上京煤矿上京煤矿宁夏优质无煤宁夏优质无煤 太西煤露天采区太西煤露天采区 求知课堂互动求知课堂互动一、煤的综合利用一、煤的综合利用1、煤的组成、煤的组成 组成元素组成元素:主要是碳元素；（还有少主要是碳元素；（还有少量的量的H、O、N、P、S、卤素等）、卤素等）组成成分：是由多种有机物、无机组成成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。物组成的复杂混合物。煤的结构模型煤的结构模型一、煤的综合利用：一、煤的综合利用：2、煤的分类、煤的分类腐泥煤腐泥煤腐植煤腐植煤褐褐 煤煤烟烟 煤煤泥泥 煤煤无烟煤无烟煤按按C%95%以上以上

12、70%以上以上60%70%50%60%工业上工业上煤煤品质品质的检的检测指标：测指标：发热量、挥发分、固发热量、挥发分、固定碳、水分、灰分等定碳、水分、灰分等煤的干馏实验装置图煤的干馏实验装置图实验装置实验装置1实验装置实验装置2一、煤的综合利用一、煤的综合利用（1 1）煤的干馏）煤的干馏煤的干馏原理：煤的干馏原理：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。煤干馏的主要产品和用途煤干馏的主要产品和用途（2）煤的气化：）煤的气化：将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。C(s)+HC(s)+H2 2O CO(g)+HO CO(

13、g)+H2 2(g)(g)高温CO(g)+3HCO(g)+3H2 2 CH CH4 4(g)+H(g)+H2 2O(l)O(l)一定条件中热值气中热值气高热值气高热值气2CO(g)+O2CO(g)+O2 2 2CO 2CO2 2(g)(g)；H=-566KJ/mol2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2 2H 2H2 2O(l)O(l)；H=-571KJ/molCHCH4 4(g)+2O(g)+2O2 2 CO CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)O(l)H=-890.3KJ/mol煤气储气柜煤气储气柜煤碳煤气化炉煤碳煤气化炉宜昌煤制气厂宜昌煤制气厂等离子体辅助煤汽化装置等离子体

14、辅助煤汽化装置 将煤转化液体燃料的过程。将煤转化液体燃料的过程。分为直接液化和间接液化。分为直接液化和间接液化。一、煤的综合利用一、煤的综合利用（3）煤的液化：）煤的液化：C(s)+HC(s)+H2 2O CO(g)+HO CO(g)+H2 2(g)(g)高温 CO+2H CO+2H2 2 CH CH3 3OHOH（甲醇）（甲醇）一定条件如：如：小资料：小资料：最近，美、联邦德国、日三国正式签订协议最近，美、联邦德国、日三国正式签订协议合建一个日处理合建一个日处理6000吨煤的溶剂精炼煤吨煤的溶剂精炼煤(称称SRC方法方法)的液化示范工厂。用这个方法，的液化示范工厂。用这个方法，23t煤可以产

15、煤可以产1t汽油汽油(视煤种而异视煤种而异)，说明这，说明这项技术已发展到一定的成熟程度。项技术已发展到一定的成熟程度。最近，美国某公司发表了用分子筛作催最近，美国某公司发表了用分子筛作催化剂把甲醇转化为汽油的专利。这种催化化剂把甲醇转化为汽油的专利。这种催化剂能够有效地控制产物的分子大小的形状，剂能够有效地控制产物的分子大小的形状，因此产品中因此产品中75直接可以用作高级汽油。直接可以用作高级汽油。煤液化煤液化 装置装置纳米级煤液化油纳米级煤液化油煤煤 液化烘干机液化烘干机液化氣罐液化氣罐煤氣灶煤氣灶二、石油的综合利用二、石油的综合利用1、石油的组成元素、石油的组成元素:主要是碳、氢元素主要

16、是碳、氢元素是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。（物。（还有水分、盐分等杂质）还有水分、盐分等杂质）石油的主要成分：石油的主要成分：2、石油的炼制、石油的炼制(除水脱盐后除水脱盐后)（1）石油的分馏：）石油的分馏：利用原油中各组分的沸点不同将复杂的混合物利用原油中各组分的沸点不同将复杂的混合物分离成简单混合物的过程。分离成简单混合物的过程。石油分馏示意图石油分馏示意图3、石油的裂化和裂解、石油的裂化和裂解（1）裂化的目的：）裂化的目的：（2）裂化的原理：）裂化的原理：石油的裂化是石油的裂化是 。在催化剂的作用下将含碳原子多的重在催化剂的作用下将含碳原

17、子多的重油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程。油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程。提高轻质液体燃料的产量。提高轻质液体燃料的产量。(3)裂解裂解:深度的裂化。深度的裂化。裂解的目的：裂解的目的：获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。乙烯的产量是一个国家石化水平的标志乙烯的产量是一个国家石化水平的标志25%产量提高产量提高4、石油结构的重整、石油结构的重整石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，是链状烃转化为环状烃，如苯或的重新调整，是链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯等，它们也是重要的化工基本原料。甲苯等，

18、它们也是重要的化工基本原料。中海油渤海石油平台中海油渤海石油平台三、天然气的综合利用三、天然气的综合利用天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，作为化工原料，它主种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成要用于合成 和生产和生产 等。天然气化等。天然气化工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化学变化形成含两个或多个碳原子的其他有学变化形成含两个或多个碳原子的其他有机化合物。实现天然气的有效转化是一项机化合物。实现天然气的有效转化是一项具有挑战性的课题。具有挑战性的课题。氨氨甲醇甲醇柴达木盆地天然气储量突破柴达

19、木盆地天然气储量突破3000亿立方米亿立方米珠海振戎公司已经珠海振戎公司已经与伊朗方面签署协与伊朗方面签署协议，同意在未来议，同意在未来25年向伊朗购买年向伊朗购买200亿亿美元的液化天然气美元的液化天然气亚洲最大的天亚洲最大的天然气处理厂然气处理厂阜阳市利用阜阳市利用“西气东输西气东输”工程天然气门站鸟瞰图工程天然气门站鸟瞰图俄天然气俄天然气管道通向管道通向中国中国德国天然气汽车德国天然气汽车天然气灶天然气灶液化天然液化天然气公交车气公交车四、合成材料四、合成材料1、原料：、原料：。2、合成材料基本特征：、合成材料基本特征：。3、合成材料的合成原理：、合成材料的合成原理：。例如：乙烯合成聚乙

20、烯例如：乙烯合成聚乙烯 ，丙烯合成聚丙烯丙烯合成聚丙烯 。石油、煤、天然气石油、煤、天然气相对分子质量很大，属于高分子化合物相对分子质量很大，属于高分子化合物加聚、缩聚加聚、缩聚合成材料概况：合成材料概况：随着人类不断的文明和进步，人对天随着人类不断的文明和进步，人对天然材料的利用已不能满足很多方面的需要，然材料的利用已不能满足很多方面的需要，于是就发生了一场材料的革命人工合于是就发生了一场材料的革命人工合成材料；成材料；合成材料的原料丰富、制造加工简单，合成材料的原料丰富、制造加工简单，性能千变万化；性能千变万化；塑料、合成纤维、合成橡胶塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大称为三大合成材料；合成

21、材料；黏合剂、涂料也属于合成材料。黏合剂、涂料也属于合成材料。塑料塑料 塑料的主要成分是合成树脂，其中还添塑料的主要成分是合成树脂，其中还添加了某些特定用途的添加剂（如提高塑性加了某些特定用途的添加剂（如提高塑性的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些热塑性塑料热塑性塑料（聚乙烯塑料）（聚乙烯塑料），可以反复加，可以反复加工，多次使用；有些工，多次使用；有些热固性塑料热固性塑料（电木）（电木），一旦加工成型就不会受热熔化。一旦加工成型就不会受热熔化。常见的塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲常见的塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛塑料基丙烯酸甲酯

22、（有机玻璃）、酚醛塑料（电木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。（电木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。聚丙烯：聚丙烯：单体：单体：CH2CHCH3聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2CHC6H5聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）（有机玻璃）单体：单体：CH2CCH3COOCH3酚醛塑料酚醛塑料单体：单体：苯酚、甲醛苯酚、甲醛聚四氟乙烯聚四氟乙烯单体：单体：CF2CF2合成纤维合成纤维纤维纤维天然纤维天然纤维化学纤维化学纤维棉花棉花羊毛羊毛木材木材草类草类合成纤维合成纤维：用石油、天然气等为原：用石油、天然气等为原料制成的单体，再经聚合制成的纤料制成的单体，再经聚合制成的纤维（如：维（如：“六大纶

23、六大纶”、碳纤维、光、碳纤维、光导纤维等）导纤维等）人造纤维人造纤维：用木材、草类的纤维经：用木材、草类的纤维经化学加工制成。如黏胶纤维等化学加工制成。如黏胶纤维等合成橡胶合成橡胶橡胶橡胶天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶通用橡胶通用橡胶特种橡胶特种橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶聚硫橡胶聚硫橡胶硅橡胶硅橡胶思考与交流：思考与交流：1、目前，回收利用废旧合成材料有很多途、目前，回收利用废旧合成材料有很多途径，请查阅资料了解有哪些途径？并试着径，请查阅资料了解有哪些途径？并试着从环境保护和经济成本等方面作出评价。从环境保护和经济成本等方面作出评价。2、你认为应该限制生产、使用聚

24、苯乙烯塑、你认为应该限制生产、使用聚苯乙烯塑料快餐盒，还是回收利用？请用必要资料料快餐盒，还是回收利用？请用必要资料和数据作为论据。和数据作为论据。1、回收利用废旧合成材料主要有三种途径：一是通、回收利用废旧合成材料主要有三种途径：一是通过熔融再生重新作成多种有用的材料；二是采用热过熔融再生重新作成多种有用的材料；二是采用热裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化工原料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。工原料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。正方观点举例：正方观点举例：1、生产和使用合成材料可以更加合理的开发和利、生产和使用合成材料可以更加合理的

25、开发和利用自然资源；用自然资源；2、生产和使用合成材料可以使利用太阳能变的方、生产和使用合成材料可以使利用太阳能变的方便、经济和实用；便、经济和实用；3、用合成材料替代木材、棉花、天然橡胶等，有、用合成材料替代木材、棉花、天然橡胶等，有利于生态环境的保护。利于生态环境的保护。反方观点举例：反方观点举例：1、生产和使用合成材料等自然界原本没有的物质，、生产和使用合成材料等自然界原本没有的物质，超出环境的自然消化能力，这不是科技的进步，超出环境的自然消化能力，这不是科技的进步，而是异化和倒退。而是异化和倒退。2、废旧合成材料的回收和利用并不容易，甚至有、废旧合成材料的回收和利用并不容易，甚至有些材料的回收再生成本大大高于制造成本，经济些材料的回收再生成本大大高于制造成本，经济上考虑根本不合算。上考虑根本不合算。3、天然的东西是最好的，我们应该提倡、天然的东西是最好的，我们应该提倡“回归自回归自然然”的绿色生活方式，拒绝生产和使用合成材料。的绿色生活方式，拒绝生产和使用合成材料。第二课时