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第一章·第一节
分子和离子
课程导入
1.元素
新课学习
比较下图和表1-1，能得出哪些结论？
新课学习
元素
地壳
细胞
O
48.60
65.0
Si
26.30
极少
C
0.087
18.0
N
0.03
3.0
H
0.76
10.0
组成地壳和组成细胞的部分元素的含量(%)表
新课学习
比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量,通过比较,你能发现什么问题?
1.组成细胞的化学元素是来源于无机环境的,因此在无机自然界中都能找到,没有一种元素是细胞所特有的。
2.组成细胞的元素和组成地壳的元素在数量上差异很大。
结论：说明生物界和非生物界既有统一性又有差异性。
新课学习
元素
玉米
人
O
44.43
14.62
C
43.57
55.99
H
6.24
7.46
N
1.46
9.33
Si
1.17
0.005
K
0.92
1.09
Ca
0.23
4.67
元素
玉米
人
P
0.20
3.11
Mg
0.18
0.16
S
0.17
0.78
Cl
0.14
0.47
Zn
—
0.01
Fe
0.08
0.012
—
—
—
下面是玉米与人体的化学元素组成(质量分数%)表
组成生物体的化学元素大体相同；
在不同的生物体内,各种化学元素的含量相差很大；
各种化学元素在同一种生物体内含量不同，其中C、H、O、N四种元素含量最多；
组成生物体的这些化学元素，并不能直接表现出生命
活动，它们首先必须组成化合物。
分析表格，你能从中得出哪些结论？
新课学习
新课学习
二、构成细胞的化合物
无机化合物
有机化合物
包括水和各种无机盐等各种不含碳元素的化合物（除
CO、CO2、碳酸盐等简单含碳化合物）。
指除
CO、CO2
、碳酸盐等以外的所有含碳化合物，数量多达几百万种。如糖类、脂质、蛋白质、核酸。
新课学习
1.
细胞中各种化合物所占比例
化合物
水
无机盐
蛋白质
脂质
糖类
核酸
所占比例%
85-90
1-1.5
7-10
1-2
1-1.5
细胞中含量最多的化合物是水
细胞、生物体内水的含量比较，说明了什么？
新课学习
水的结构特点
水分子结构示意图
水分子之间氢键示意图
新课学习
原子之间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。
非极性共价键特点：共用电子对不偏移，成键原子不显电性
极性共价键特点：共用电子对偏向吸引电子能力强的原子一边。
新课学习
Na+
Cl－
电子转移
不稳定
稳定
更稳定
氯化钠的形成
离子：是原子或原子团由于得失电子而形成的带电微粒。
新课学习
离子键：原子因得失电子形成正负离子结合成化合物的静电作用。
课堂小结
原子
分子
离子
宏观
物质
或范德华力
得失电子
范德华力
氢键
共价键
金属键或共价键
离子键
小结：
课堂小结
小结相关概念
①元素、同位素和放射性同位素
②化学键、离子键、共价键
③极性分子、非极性分子
④相似相溶的原理
⑤分子间作用力：氢键
初中学习过的概念：元素、原子结构示意图、电子式
高一学习过的概念：化学键、离子键、共价键
再见《分子和离子》同步练习
1、C、H、N三种化学元素在组成人体的化学成分中，质量分数共占74%左右，而这三种元素在岩石圈中，其质量分数还不到1%，这个事实说明
A、生物界与非生物界具有统一性
B、生物界与非生物界的差异性
C、元素在自然界中都可以找到
D、生物界的特殊性
2、以下对组成生物体的化学元素的叙述中，错误的是
A、组成生物体的化学元素主要有20多种
B、组成不同生物体的化学元素的种类大体是相同的
不同的生物体内，各种化学元素的含量相差很大
碳元素是生物的基本元素
3、生物大分子在生物体的生命活动中具有重要的作用。碳原子生物大分子在生物体的生命活动中具有重要的作用。C原子本身的化学性质，使它能够通过化学键连接成链或环，从而形成各种生物大分子。可以说，地球上的生命是在C元素的基础上建立起来的。以上事实可以说明
A、C元素能组成各种各样的化合物
B、C元素是最基本的元素
C、C元素是各种大分子中含量最多的元素
D、C元素比其他元素重要
4、下列有关组成细胞的分子和离子的叙述中，不科学的是
组成细胞的物质分为分子和离子两大类
分子是独立存在而保持物质化学性质的最小粒子
分子间离子键是指原子共用电子形成的静电作用
原子间通过共价键的作用形成分子
5、水是由氢原子和氧原子通过（
）而形成的分子
A、离子键
B、共价键
C、氢键
D、分子间力
6、农科院研究员在指导农民生产的过程中发现一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低，他怀疑该农田可能是缺少某种元素，为此将该块肥力均匀的农田分成面积相等的五小块，进行田间实验。除施肥不同外、其他田间处理措施相同。实验结果如下表：
地?
块
甲
乙
丙
丁
戊
施肥情况
尿素
磷酸二氢钾
磷酸二氢铵
硫酸铵
不施肥
小麦收获量
55.56
65.26
56.88
55.44
55.11
从表中可判断，该农田最可能缺少的元素是
（
）
A、K?
?
B、N
C、P
D、S
1、下表表示人体和玉米细胞中部分含量较多的元素的含量（占细胞干重的质量分数/%）。请回答下面的问题。
元素
O
C
H
N
K
Ca
P
Mg
S
玉米
44.43
43.57
6.24
1.46
0.92
0.23
0.20
0.18
0.17
人
14.62
55.99
7.46
9.33
1.09
4.67
3.11
0.16
0.78
（1）分析玉米和人体细胞中的元素构成的相同点是?
；不同点是?
。
（2）清洁空气中N2占78%，地壳中含量最多的是O，而细胞干重含量最多的是C。但构成生物体的元素在自然界都能找到，这一事实说明
。
细胞中元素根据含量可分为
和
。微量元素硼（B）能够促进花粉的萌发和花粉管的伸长，当梳头和花柱中积累了大量B时，有利于受精作用的顺利进行。缺在缺硼时，花药和花丝萎缩，花粉发育不良。以上事实说明了组成细胞的微量元素作用
。
参考答案
选择题
1、解析：C、H、N三种化学元素在组成人体的化学成分中，质量分数共占74%左右，而这三种元素在岩石圈中，其质量分数还不到1%，这个事实说明生物界与非生物界的差异性。选B。
2、解析：不同的生物体内，各种化学元素的含量相差不大，选C。
3、解析：题目中的事实说明C元素对生命的重要性，是最基本的元素，选B。
4、解析：离子才是独立存在而保持物质化学性质的最小粒，选B。
5、解析：水分子的氢原子和氧原子通过共价键而形成连接的，选B。
6、解析：对照施肥的每组和最后一组不施肥组的产量，可知乙组增产最明显，故该农田最可能缺少的元素是K?，选A。
简答题
1、解析：分析表中的元素种类，会发现构成玉米和人体细胞中的元素相同，可每次种元素的含量在玉米和人体细胞中不同。题目中的事实强调生物界与非生物界统一的一面。
故答案为(1)所含元素种类大致相同
各种元素含量不同
(2)生物界与非生物界的统一性
2、解析：细胞中元素根据含量就分为大量元素和微量元素。题目中的事实说明了组成细胞的微量元素作用也很重要。
故答案为大量元素
微量元素
重要《分子和离子》
“分子和离子”是普通高中课程标准实验教科书《生物1（必修）──分子与细胞》（浙科版）第一章第一节的内容。本节内容主要包括组成细胞的元素和分子，偏重于化学键的知识，这给教师讲课时把握教材的深浅度带来一定的难度。虽然本节涉及的知识点相对其他不那么重要，但本节是学生从化合物过渡到细胞以至生物体知识的桥梁，而且本节作为生物学习的第一节，学生的学习状况和态度将对以后的生物学学习造成直接的影响。
【知识与能力目标】
1、举例说明生物体所特有的生命现象；
2、概述生物学的常用研究方法。
【过程与方法目标】
培养观察能力、分析问题的能力和表达能力。
【情感态度价值观目标】
1、通过参与分析比较植物与土壤的元素组成，认识生物与非生物存在的统一性和差异性；
2、通过课堂思考和回答，养成独立思考问题的习惯。
【教学重点】
1、组成细胞的主要元素；
2、共价键形成的过程。
【教学难点】
共价键形成的过程
，离子键形成的过程。
1、教师准备：多媒体课件或挂图。
2、学生准备：教材。
【导入新课】
教师活动：课件给出元素周期表及地壳的化学元素含量，让学生明确组成地壳的化学元素及含量，再给出组成地壳和组成细胞的部分元素的含量表？请同学们分析该表中的信息能说明什么
学生活动：思考讨论分小组表达。
【讲授新课】
元素
教师活动：修正学生的结论，师生互动后得出，1、组成细胞的化学元素是来源于无机环境的,因此在无机自然界中都能找到,没有一种元素是细胞所特有的。2、组成细胞的元素和组成地壳的元素在数量上差异很大。生物界和非生物界既有统一性又有差异性。
设计意图：培养学生的观察分析和归纳的能力。
教师活动：课件给出玉米与人体的化学元素组成，请学生分析表中的数据能说明什么？
教师活动：比较两副细胞元素组成图（占细胞干重和占细胞鲜重）。
学生活动：思考讨论分小组表达。
教师活动：修正学生的结论，师生互动后得出，组成生物体的化学元素大体相同；在不同的生物体内,各种化学元素的含量相差很大；各种化学元素在同一种生物体内含量不同，其中C、H、O、N四种元素含量最多。
设计意图：通过图片的观察和比较使学生对细胞的元素组成有更直观的认识，学习分析数据及表的能力。
教师活动：O、C、H、N等是构成细胞的主要元素，那它们又是怎样形成细胞的？
学生活动：学生回答。
设计意图：学生在自己已有的化学知识基础上进行回答，教师可以借此进一步了解学生的原有认知结构。
二、组成细胞的分子
教师总结：细胞是由多种多样的分子组成的，分子是组成细胞的物质单位。
教师活动：给出分子的定义。
教师活动：分子是由什么构成的？
学生活动：思考讨论回答。
设计意图：通过此培养学生的辨证思维能力。
教师活动：刚刚说到水，水分子属于共价化合物，那请大家思考H、O两种原子通过什么样的机制形成水？
学生活动：由学生到黑板画出H和O的原子示意图，并对它们如何形成水分子进行讲解。其他学生在纸上画。
设计意图：由学生自己动手，有助于学生养成积极思考的习惯，培养他们的动手、逻辑思维能力。加深记忆，帮助学生突破重难点。
教师活动：讲述水是由氢原子和氧原子通过共用它们的最外层电子而形成的分子，就象在一个口袋中放置两个相同面值的硬币一样不分你我。共用的一对电子就形成了一个共价键。由于形成了全新的分子水，其性质和构成它们的氢和氧完全不同。不同的元素组成可以构成多种多样的分子，细胞就是由多种多样的分子组成的。
教师评价总结：什么是共价键？
学生活动：试着定义共价键。
三、离子
教师活动：水分子等共价化合物通过共价键形成水分子，请同学们思考，NaCl等离子化合物是怎么形成的？
设计意图：在共价键的学习基础上，学生对离子键进行学习，有助于学生对知识类比和总结。
教师活动：在共价键的基础上，结合书本第4页的图片对离子和离子键进行讲解。
教师活动：课堂总结。
学生活动：学生对本节课所学的主要内容进行总结。
设计意图：通过此法可反馈学生的知识掌握情况，并且培养学生的归纳总结，表达叙述能力。
教师活布置作业：书本第4页“思考与练习”。
设计意图：巩固本节课学习的知识点。
本节课始终本着以学生为主体的思想开展教学，注重课堂上的师生互动，教师在课
堂中起到辅助作用，努力帮助学生实现三个纬度的目标。本节亮点一：基于问题的教学，因为本节课内容相对比较简单，教师将知识点有效地转换为问题，学生结合实际生活经验，通过阅读、讨论将其解决。这种教学方式可活跃课堂气氛，使学生在轻松的环境中达到掌握知识要点的目的。亮点二：学生讲，教师评。教材中所涉及的知识点，学生可在原有的认知和自主学习（阅读、讨论）的基础上对相关知识点进行讲述或总结，加深对新知识的认知，培养学生独立思考和口头表达能力。在此基础上教师在旁进行适当的指引和评价，保证学生所构件的知识体系的正确性。化学键
化学键（chemical
bond）是指分子或晶体内相邻原子（或离子）间强烈的相互作用。
例如，在水分子H2O中2个氢原子和1个氧原子通过化学键结合成水分子
。化学键有3种极限类型
，即离子键、共价键和金属键。离子键是由异性电荷产生的吸引作用，例如氯和钠以离子键结合成NaCl。共价键是两个或几个原子通过共用电子对产生的吸引作用，典型的共价键是两个原子借吸引一对成键电子而形成的。例如，两个氢核同时吸引一对电子，形成稳定的氢分子。金属键则是使金属原子结合在一起的相互作用，可以看成是高度离域的共价键。定位于两个原子之间的化学键称为定域键。由多个原子共有电子形成的多中心键称为离域键。除此以外，还有过渡类型的化学键：由于粒子对电子吸引力大小的不同，使键电子偏向一方的共价键称为极性键，由一方提供成键电子的化学键称为配位键。极性键的两端极限是离子键和非极性键，离域键的两端极限是定域键和金属键。
1、离子键[1]是右正负离子之间通过静电引力吸引而形成的，正负离子为球形或者近似球形，电荷球形对称分布，那么离子键就可以在各个方向上发生静电作用，因此是没有方向性的。
2、一个离子可以同时与多个带相反电荷的离子互相吸引成键，虽然在离子晶体中，一个离子只能与几个带相反电荷的离子直接作用（如NaCl中Na+可以与6个Cl-直接作用），但是这是由于空间因素造成的。在距离较远的地方，同样有比较弱的作用存在，因此是没有饱和性的。
化学键的概念是在总结长期实践经验的基础上建立和发展起来的，用来概括观察到的大量化学事实，特别是用来说明原子为何以一定的比例结合成具有确定几何形状的、相对稳定和相对独立的、性质与其组成原子完全不同的分子。开始时，人们在相互结合的两个原子之间画一根短线作为化学键的符号
；电子发现以后
，1916年G.N.路易斯提出通过填满电子稳定壳层形成离子和离子键或者通过两个原子共有一对电子形成共价键的概念，建立化学键的电子理论。
量子理论建立以后，1927年
W.H.海特勒和F.W.伦敦通过氢分子的量子力学处理，说明了氢分子稳定存在的原因
，原则上阐明了化学键的本质。通过以后许多人
，物别是L.C.鲍林和R.S.马利肯的工作，化学键的理论解释已日趋完善。
1、共价键的形成是成键电子的原子轨道发生重叠，并且要使共价键稳定，必须重叠部分最大。由于除了s轨道之外，其他轨道都有一定伸展方向，因此成键时除了s-s的σ键（如H2）在任何方向都能最大重叠外，其他轨道所成的键都只有沿着一定方向才能达到最大重叠。
2、旧理论：共价键形成的条件是原子中必须有成单电子，自旋方向必须相反，由于一个原子的一个成单电子只能与另一个成单电子配对，因此共价键有饱和性。如原子与Cl原子形成HCl分子后，不能再与另外一个Cl形成HCl2了。
3、新理论：共价键形成时，成键电子所在的原子轨道发生重叠并分裂，成键电子填入能量较低的轨道即成键轨道。如果还有其他的原子参与成键的话，其所提供的电子将会填入能量较高的反键轨道，形成的分子也将不稳定。
像HCL这样的共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物
人体元素和核心物质
地球上的人，尽管有种族、民族、肤色及性别的差异，但是相同点是主要的，他们都从低级生物形式一步步进化而来，都是由化学元素组成。
人体和其他生物体一样，水的作用举足轻重。在一个成年人体内水的比重约占2/3，儿童身上水的比例还要高些。这一信息告诉人们，一个体重70公斤的人，缩水后的重量不足25公斤。如果我们从微观的原子论观点出发，定量分析人体物质成分，还会看到一个更有趣味的全新天地。在组成人体的千千万万原子中，又以氧、碳、氢、氮四大化学元素的原子最多，它们占人体重量的96%。在一个重70公斤的人体内，氧占了45公斤半，碳紧随其后，有近13公斤，接下来的氢约有7公斤，氮有2公斤。除此之外，构成人体的其他化学元素至少还有40余种。含量较多的钙约1公斤、磷约0.86公斤、硫0.3公斤、钾0.21公斤、钠0.1公斤、氯0.07公斤。另外在人体中，还有以克为单位的镁、铁、锌、铜、碘、铬、硒及微量的钡、镍、硅等等化学元素
