而且蒸发潜热大，为1 129 kJ·kg，大约是汽油（351 kJ·kg）的3倍多，致使甲醇作为燃料使用有一定的弊病。很显然，同样一油箱燃料，甲醇行驶的路程只有汽油的一半；而且在气候寒冷时，发动机的发动就比较困难。后一问题现在已基本解决，通常采用在甲醇中掺入适量丙烷的办法。
甲醇作为能源是一种优良的液体燃料，不仅是汽车的良好燃料，也是很好的发电燃料。甲醇能否成为现代能源的一大支柱，关键在于甲醇成本的降低，有人认为如果甲醇的价格减到目前价格的1/20，则可能成为现实。
自20世纪20年代以来，甲醇一直是由一氧化碳经高温、高压和使用固体催化剂加氢的方法制得：
CO + 2H2CH3OH
降低甲醇成本的关键是催化剂。最初使用锌铬氧（ZnO-Cr2O3）作催化剂，由于它的催化活性低，反应需在350～450 ℃的高温和25.0～76.0 MPa的高压下才达到具有经济意义的转化。1966年以后，英国、日本、美国和西德发展了以氧化铜为基础的锌、铬三元催化剂。这种催化剂使操作压力和温度分别降到5.0～10.0 MPa和250～300 ℃，从而降低了成本。但这种催化剂对硫中毒比较敏感，这意味着原料合成气必须经严格净化才行。
另外，从理论上分析，合成甲醇的反应是一个分子数减少的放热反应，因而降低温度和提高压力都有利于甲醇得率的提高。在常压下，当温度低于140 ℃时ΔG?才是负值，这意味着在常压下，只有当温度低于140 ℃时，合成甲醇的反应才能自发进行；当压力为5.0～10.0 MPa时，才能获得经济上可行的甲醇得率。如果能寻找到一种更活泼的低温催化剂，使反应降低到5.0～10.0 MPa的压力范围，则甲醇的成本将大幅度降低。
至于原料合成气（CO和H2的混合物），可通过煤的气化；也可由天然气通过甲烷与水蒸气的反应获得：
CH4 + H2O→CO+3H2
近年来，有人提出将甲醇与合成氨装置联合组建，利用合成氨装置中水煤气变换反应生成的CO2与甲烷和水蒸气在800℃下，通过镍催化剂进行反应获得合成气：
3CH4 + CO2 + 2H2O4CO + 8H2 （2）乙醇（CH3CH2OH）
乙醇也是一种抗震性能好、无污染的理想燃料，它的相对密度（0.79）、沸点（78 ℃）
-1
都与汽油相近，热值为1 366.8 kJ·kg，比汽油的低。
用乙醇代替汽油也有与汽油混用和单独使用两种方法。目前应用较广的是与汽油混用法，一般在汽油中掺入10%～ú20%的酒精。这种混合燃料，由于酒精的抗震性能好，不再加入四乙基铅，从而减少了汽车排气对环境的污染。当酒精单独作为汽车燃料时，由于酒精的发火点比汽油低，其热值又少，故必须对汽车发动机进行改进。
7.蔗糖的甜味
甜味通常用舌尖感觉。有一种联系到分子结构的甜味理论，认为许多有甜味的化学物质存在着距离为0.3 nm的两个能形成氢键的基团，这两个基团必须是分离的而不致互相结合。舌头上有配合形成氢键的一边，这可以表示如图3-2。
当甜味物质的一部分键合到舌头上的一边，特殊的神经细胞就传出一系列的信息，
感觉到甜味。蔗糖和糖精（邻磺酰苯甲酰亚胺）的甜味基团表示如图3-3。
-1-1
图 3-3 蔗糖和糖精的甜味基团
糖精的甜味比蔗糖高300～500倍。这个甜味理论没有能够解释这一点，需要进一步探索。
8.尿糖的检验
糖尿病患者的尿液中，含有较多的葡萄糖。根据含糖量可以确定病情轻重。由于葡萄糖分子中含有醛基而具有还原性，检验尿液中含糖量的方法就是利用葡萄糖的还原性。检验的药液可以按下列方法配制。
将3.5 g CuSO４·5H2O溶解于100 mL水中；另将17.3 g酒石酸钾钠（NaKC4H4O6·4H2O）和6 g氢氧化钠溶解于100 mL水中，取相同体积的上述两种溶液相混合，形成蓝色的氢氧化铜的碱溶液。在试管里放入少量尿液，滴加几滴上述试液，振荡试管，使尿液与试液混合均匀，在酒精灯上加热。如果出现红色沉淀，说明有大量Cu2O生成，尿液中葡萄糖含量较高，患者病情较重，用“++++”表示；如果出现土黄色，含糖量为中等（+++）；如果出现黄绿色，含糖量为少量（++）；如果出现绿色，含糖量为微量（+）；如仍保持原来的蓝色，证明尿液中不含葡萄糖，用“-”表示。
医院中检验尿糖还使用斑氏试剂。这种试剂长期存放不易变质。配制方法如下： 将20 g柠檬酸和11.5 g无水碳酸钠溶于100 mL热水中，将20 mL质量分数为10%的硫酸铜溶液慢慢加入上述溶液中，振荡，混合均匀。若溶液不澄清，需进行过滤，所得蓝色透明的溶液即为斑氏试剂。
为了快捷方便，现在医院使用仪器检验尿糖。 9.淀粉和碘的显色机理
直链淀粉遇碘呈蓝色，支链淀粉遇碘呈紫红色，糊精遇碘呈蓝紫、紫、橙等颜色。这些显色反应的灵敏度很高，可以用作鉴别淀粉的定量和定性的方法，也可以用它来分析碘的含量。纺织工业上用它来衡量布匹退浆的完全度。
为什么碘遇淀粉或糊精会出现不同的颜色呢？
以前认为，淀粉能吸附碘，使碘吸收的可见光的波长向短的波长方向移动，棕色的碘液就变成蓝色。同理，支链淀粉和糊精也能吸附碘，不过吸附的程度不同，因此呈现的颜色不同。这种解释的有力根据是碘的淀粉液在加热时蓝色消失。这就被认为是加热后分子动能增大，引起解吸的缘故。
近年来用先进的分析技术（如X射线、红外光谱等）研究碘跟淀粉生成的蓝色物，证明碘和淀粉的显色除吸附原因外，主要是由于生成包合物的缘故。
什么是包合物呢？直链淀粉是由α-葡萄糖分子缩合而成螺旋状的长长的螺旋体，每个葡萄糖单元都仍有羟基暴露在螺旋外。碘分子跟这些羟基作用，使碘分子嵌入淀粉螺旋体的轴心部位。碘跟淀粉的这种作用叫做包合作用，生成物叫做包合物。
在淀粉跟碘生成的包合物中，每个碘分子跟6个葡萄糖单元配合，淀粉链以直径0.13 pm绕成螺旋状，碘分子处在螺旋的轴心部位。
淀粉跟碘生成的包合物的颜色，跟淀粉的聚合度或相对分子质量有关。在一定的聚合度或相对分子质量范围内，随聚合度或相对分子质量的增加，包合物的颜色的变化由无色、橙色、淡红、紫色到蓝色。例如，直链淀粉的聚合度是200～980或相对分子质量范围是32 000～160 000时，包合物的颜色是蓝色。分支很多的支链淀粉，在支链上的直链平均聚合度20～28，这样形成的包合物是紫色的。糊精的聚合度更低，显棕红色、红色、淡红色等。下表就是淀粉的聚合度和生成碘包合物的颜色。
表 3-1 淀粉的聚合度和生成碘包合物的颜色
葡萄糖单位的聚合度 包合物的颜色 3.8 7.4 12.9 18.3 20.2 29.3 无色 淡红 红 棕红 紫色 蓝紫色 34.7以上 蓝色 淀粉跟碘生成的包合物在pH=4时最稳定，所以它的显色反应在微酸性溶液里最明显。 10.淀粉在人体内的代谢
当人们摄入含淀粉的食物时，经过咀嚼食物被磨碎。淀粉跟唾液混合，在近乎中性的条件下，淀粉经唾液淀粉酶的作用，其中一部分被水解，形成麦芽糖。当食物团被吞咽入胃，在没有被胃酸浸透以前，唾液淀粉酶还可以起作用。食物团被胃液浸透后，酸性条件阻止了唾液淀粉酶的继续作用。
当食物进入十二指肠时，胃酸被胰液中的碳酸氢钠中和，为小肠中酶的作用提供必要的碱性条件。这时，由口腔、胃转运来的淀粉和麦芽糖等，经胰液淀粉酶、麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶等作用相继水解为葡萄糖等单糖。
第三章 有机化合物
本 章 说 明
一、教学目标
1.了解甲烷、乙烯、苯的主要性质及它们在化工生产中的作用，重点认识典型化学反应（取代反应、加成反应）的特点。
2.通过对上述典型有机物分子结构的认识，初步体会有机物分子结构的特点及其对性质的影响。
3.结合生活经验和化学实验，了解乙醇、乙酸、糖类、油脂、蛋白质的组成和主要性质，加深认识这些物质对于人类日常生活、身体健康的重要性。
4.通过对几种重要有机物结构和性质的学习，体会有机物跟无机物的区别和联系，初步学会化学中对有机物进行科学探究的基本思路和方法，初步形成对于有机化学领域的学习兴趣。
二、内容分析 1.地位和功能
必修模块的有机化学内容，是以典型有机物的学习为切入点，让学生在初中有机物常识的基础上，能进一步从结构的角度，加深对有机物和有机化学的整体认识。选取的代表物有甲烷、乙烯（制品）、乙醇（酒）、乙酸（醋）、糖、油脂、蛋白质等，这些物质都与生活联系密切，是学生每天都能看到、听到的，使学生感到熟悉、亲切，可以增加学习的兴趣与热情。
必修模块的有机化学具有双重功能，即一方面为满足公民基本科学素养的要求，提供有机化学中最基本的核心知识，使学生从熟悉的有机化合物入手，了解有机化学研究的对象、目的、内容和方法，认识到有机化学已渗透到生活的各个方面，能用所学的知识，解释和说明一些常见的生活现象和物质用途；另一方面为进一步学习有机化学的学生，打好最基本的知识基础、帮助他们了解有机化学的概况和主要研究方法，激发他们深入学习的欲望。
2.内容的选择与呈现
根据课程标准和学时要求，本章没有完全考虑有机化学本身的内在逻辑体系，主要是选取典型代表物，介绍其基本的结构、主要性质以及在生产、生活中的应用，较少涉及到有机物的类概念和它们的性质（如烯烃、芳香烃、醇类、羧酸等）。为了学习同系物和同分异构体的概念，只简单介绍了烷烃的结构特点和主要性质，没有涉及烷烃的系统命名等。
教材特别强调从学生生活实际和已有知识出发，从实验开始，组织教学内容，尽力渗透结构分析的观点，使学生在初中知识的基础上有所提高。
教学中要特别注意不盲目扩充代表物的性质和内容，尽量不涉及类物质的性质，注意从结构角度适当深化学生对甲烷、乙醇、乙酸的认识，建立有机物 “（组成）结构—性质—用途” 的认识关系，使学生了解学习和研究有机物的一般方法，形成一定的分析和解决问题能力。
为了帮助学生理解内容，教材增加了章图、结构模型、实验实录图、实物图片等，丰富了教材内容，提高了教材的可读性和趣味性。
3.内容结构
本章的内容结构可以看成是基础有机化学的缩影或概貌，可表示如下：
这些典型代表物，基本涵盖了基础有机化学的各类物质，以期使学生能从中了解有机化学的概貌。
为了帮助学生认识典型物质的有关反应、结构、性质与用途等知识，教材采用了从科学探究或生活实际经验入手，充分利用实验研究物质的性质与反应，再从结构角度深化认识。如：甲烷、乙烯的研究，乙醇结构的研究，糖和蛋白质的鉴定等，都采用了较为灵活的引入方式。同时特别注意，动手做模型，写结构式、电子式、化学方程式；不分学生实验和演示实验，促使学生积极地参与到教学过程中来。
总之，本章教学中应该主要把握以下三点：
1.教材的起点低，强调知识与应用的融合，以具体典型物质的主要性质为主； 2.注意不要随意扩充内容和难度，人为增加学生的学习障碍；
3.尽量从实验或学生已有的生活背景知识出发组织或设计教学，激发学习兴趣，使学生感到有机化学就在他们的实际生活之中。
三、课时建议
第一节 最简单的有机化合物──甲烷 2 课时 第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料 3 课时 第三节 生活中两种常见的有机物 2 课时 第四节 基本营养物质 2 课时 复习和机动 2 课时
第四章 化学与可持续发展
本 章 说 明
一、教学目标
1.以金属矿物的开发和利用为例，认识化学方法在实现物质间转化中的作用，体会保护金属资源的重要性。
2.了解海水资源开发和利用的前景及化学在其中可以发挥的作用。 3.认识煤、石油和天然气等化石燃料综合利用的意义。
4.以聚乙烯为例，了解高分子材料在生活等领域中的应用及可能带来的环境问题。 5.认识化学在环境保护中的作用，树立绿色化学的观念。 二、 内容分析 1.地位和功能
众所周知，化学研究和应用的一个重要目标就是开发和利用自然界中一切可能的物质资源和能量资源，为人类生存和社会发展提供必要的物质和能源基础；同时，应该注意到这一过程必须同自然环境相互协调，走可持续发展的道路。这也是贯穿本章始终的重要核心观念。
以金属矿物、海水和化石燃料等为例，了解利用化学变化实现物质间的转化，以及这些过程和产物在我们日常生活和社会发展中的重要作用。从科学、技术和社会相互作用背景的角度，有利于学生加深体会化学在综合利用自然资源中的作用，学会辩证地看待人类和自然协调发展中可能会遇到的问题，并培养做出明达决策的意识和能力；从学科知识的角度，有利于学生将前面所学过的知识和技能进行必要的梳理、归纳和拓展，主要包括无机物之间的转化（在固态和溶液状态下，金属及其化合物、非金属及其化合物的反应）、有机物之间的转化（裂解反应、聚合反应）。因此，本章作为高中必修模块的结尾，不仅对于学生总结
复习很重要，而且对于学生进一步确定、学习后续的选修模块乃至选择自己未来的升学和就业方向都可能会产生一定的影响。
2.内容选择和呈现
（1）突出主题，将科学教育与人文教育融为一体
根据课程标准，本章主题是化学与可持续发展，主要包括相辅相成的两个方面，一是利用化学变化不断地提供人类生存和发展的物质条件（主要包括获得有用物质和获得能量），利用化学变化还可以创造自然界原本没有的物质（主要指有机合成高分子化合物），从而使生活更加方便、舒适；二是在开发自然资源的过程中，必须深刻地认识到保护周围环境、维护生态平衡的重要性，建立可持续发展的观念。应该承认，化学与可持续发展是一个很大的主题，高中必修课程中只能通过一些典型的实例，帮助学生逐步认识这些问题。
本章从金属矿物的开发利用引入，通过金属冶炼的基本原理，使学生认识到化学是冶金工业的重要科学基础，化学方法是由金属化合物转变成金属单质的惟一方式，金属活动性和氧化还原反应发生的条件是选择金属冶炼方式的主要依据。通过一些实验、思考和讨论，帮助学生认识金属冶炼过程往往需要消耗大量的能量，也容易造成严重的环境污染，那么，改进工艺条件、节能降耗、回收废旧金属制品等，就成为了与冶炼金属同样重要的问题。
海洋资源的开发是人类生存和发展必须面对的问题，仅以海水为例，如何使其中溶解的大量有用物质为我所用则是一个极具挑战性的课题。同金属冶炼这一古老产业相比，海水资源的利用还处于相对初始阶段，从化学变化角度来看，主要是在海水中各种元素的提取绝不像在实验室进行的试管实验那样简便易行，这里留给学生想象和创造的空间像海洋一样广阔和深远，也会使他们认识到，一些化学原理并不复杂的过程在实际生产中会遇到很多复杂的问题。
通过日常生活经验，学生比较熟悉化石燃料作为能源的利用，对化石燃料作为重要化工原料可能了解并不多，况且化石燃料的综合利用还是更为重要的发展方向，但限于课时和知识基础，通过本章学习学生只能对此形成一些粗略的认识，主要包括化石燃料的化学成分、石油化工生产的一般过程和原理、应用广泛的石油化工产品以及石油化工生产的发展趋势等。
塑料、合成纤维和橡胶等有机高分子化合物，目前主要是以化石燃料为原料生产的，这可以帮助学生体会石油化工同日常生活之间的紧密联系，体会石油化工给人类带来的诸多好处，认识化学在物质生产领域的极大创造性和重要价值，提高学习化学、化工的兴趣，提高参与讨论诸如白色污染、可降解塑料等有关社会问题的科学素养水平。
环境保护同样是人类可持续发展所面临的一个重大课题。本章教材主要使学生了解化学在环境保护工作中所发挥重要作用的三个主要领域，即环境情况的监测、三废的治理以及寻找源头治理环境污染的生产工艺（绿色化学）等。通过一些“思考与交流”活动，认识含硫、氮氧化物形成酸雨及其化学控制的原理，分析水华、赤潮等水体污染的成因，从环境保护的角度，讨论在化学实验中应该注意什么问题等等，提高爱护环境从我做起的自觉性，培养珍惜资源、珍爱生命、爱护地球等现代公民应该具有的价值观和社会责任感。
（2） 体现基础性、时代性和选择性
“基础性”表现在紧紧围绕金属矿物、海水和化石燃料这些人类重要自然资源的综合利用中的化学基本原理和基础知识，如①氧化还原反应原理及其应用；②金属活动性顺序；③典型非金属元素──卤素及其化合物之间的化学转化；④分离混合物的基本操作──蒸馏、分馏；⑤具有典型结构的有机物──乙烯的聚合反应等。
“时代性”表现在关注自然资源开发和社会可持续发展这一当今社会热点问题，努力揭示化学在面对和解决这一问题中的作用和价值。例如，化学是人类开发和利用金属矿物、海水和化石燃料等物质资源的重要科学基础，也是节约和拓展自然资源（包括能源）的科学基础。再如，化学在环境监测、“三废”治理中的重要作用以及绿色化学的原理，从而帮助学生树立可持续发展的观念。适当地引入了现代化学的观念，如多金属结核、超分子（对大多数学生不做教学要求）、原子经济等，对传统的知识内容进行了更新。
“选择性”主要表现在除了课程模块的选择性外，在基础模块内也体现选择性。如教材内容的典型性和示范性，教师可以根据这些内容，结合自己的教学经验、学校条件和学生的实际情况，重新调整和补充教材中的教学内容，有条件的可以指导学生上网、去图书馆、科技馆和实际生产中进行参观、调查、访问，也可以进行专题的报告，从而丰富教材的内容；
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