化学史的教学——鉴古知今

《化学史的教学——鉴古知今》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学史的教学——鉴古知今（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、课例六 化学史教学鉴古知今，人文的陶冶工业合成氨教学设计【内容简析】工业合成氨内容是在化学反映速率和化学平衡之后,是对化学反映速率和化学平衡理论的综合应用，是化学动力学基本理论在生产实际中进行应用的一种范例。基本知识不难，并且是这部分知识的终结，它更多的是规定学生关注基本知识与生产实际间的联系。教学内容重要波及到三方面,一为合成氨的原理；二为合成氨的条件选择;三是学生科学精神与态度的培养。第三点要渗入化学史的教学，也是该案例体现的核心。【目的定位】能根据化学反映速率和化学平衡原理阐析目前的生产条件;能根据合成氨化学原理，简述合成氨生产的重要流程;运用数据的归纳分析措施与辩证思维理解合成氨条件选

2、择；通过小组讨论合成氨的合适条件,体现出同窗之间的合伙与交流意识;从哈伯合成氨发明的初衷激发学生对化学及化学工业的爱好与社会责任感；通过理解合成氨的全过程,可以激发学生爱科学、摸索科学的热情;从合成氨工业与第一次世界大战的关系感悟科学的伦理价值问题；从合成氨催化剂的发明与创新中体悟科学创新所需的勤奋、坚毅、合伙的精神;结合国内合成氨的现状对学生进行爱国主义教育。通过练习题，逐渐形成独立分析问题、解决问题的能力。总之，要以有关知识为主线,以化学史为载体，从而达到既巩固基本知识,又能让学生鉴古而知今,进行人文的陶冶。【措施阐释】常用合成氨课堂教学设计，有讲授式的;有探究式的；有开放式的等等,这些设

3、计往往让人感到教学的单一、乏味。任何一门自然科学自身都涉及着两个不同的侧面,知识的一面和获取这些知识而进行科研活动的一面。只有这两个方面都加以学习，才干全面把握科学。根据合成氨内容特点,可以以合成氨化学史为教学载体进行教学,其中蕴藏的化学基本知识不仅能满足大纲的规定,并且在科学思想、科学措施、科学精神与态度的教学上更具有不一般的活力。学生学习化学史的目的绝不在于“懂得”这些事实。化学史既涉及科学家对化学的研究过程,又涉及科学家研究化学时所持有的不同观点和态度,既涉及化学理论和措施的形成和演变，又涉及不同窗科之间的联系，科学与社会的互相影响。“化学史中蕴藏着科学家人，研究过程事，研究成果知识体系

4、等多方面的教育资源,它对学生的教育价值是巨大的。”“鉴古知今”，对科学史的学习的主线是为了更好地发明将来。化学史是化学科学的形成、发展及其演变规律的反映。化学史教学波及的内容虽然是过去的事，似乎是“过时”的东西,但它涉及的规律、经验、教训、作用,则始终保持着充沛的生命力。学生已经掌握了化学反映速率和化学平衡理论的有关知识,但是学生还没有将所知识应用于实际问题的经验,教师重在协助学生形成措施,而不是教会学生具体的知识。在学生形成措施的基本上,给学生创设独立演习的机会。让学生课前查阅工业合成氨的材料,以便课堂上向同窗们简介；链接实验室制法的原理，以便对比学习;课堂上进行有关知识的回忆、相近知识的学

5、习、有关科学史的学习和讨论,达到知识和情感教育的互相渗入和升华,达到理性和感性的统一协调发展,从而完毕教学目的。不管学习什么内容,不管采用什么措施，化学史的教学都要遵循一般的教学规律，符合科学发展规律、社会历史发展规律，紧密结合学生的身心发展水平和认知规律，选择合适的内容、措施，用发展的眼光辩证地看待这些“历史”的功与过。【教学流程】环节一 课题引入（引导学生回忆） 氨的用途：化肥、炸药、染料等，合成氨广泛应用与农业、军工等。氮的固定：涉及自然固氮和人工固氮，合成氨是人工固氮的一种措施。【设计意图】 联系生活实际,引起学生摸索的爱好,引出本节课学习内容。环节二原理分析(学生简述) 合成氨的原理

6、：N2+32 H3+Q该反映的特点;熵减小的放热反映。即合成氨的反映是一种放热的、气体总体积缩小的可逆反映。【设计意图】通过该方程式对比实验室制备氨气的原理，让同窗们明白两者的不同；同步对原料气的制备有一定的结识。环节三链接理论(学生回忆）化学反映速率和化学平衡原理,并分析如何提高合成氨的速率和产率。【设计意图】 巩固有关知识，为分析合成氨的合适条件做铺垫。环节四 工业合成氨的发展历程(学生简介课前所查资料） 1、合成氨工艺的发明氨的工业合成是目前普遍使用的人工固氮措施,氨设备运用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一种较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产,约经历了15年的时间。4年,普利

7、施特里通过加热氯化铵和氢氧化钙的混合物,一方面收集到氨。184年,贝托莱经分析拟定氨是由氮元素和氧元素构成的。195年有人试图在常压下进行氨合成，后来又有人在50个大气压下实验，成果都失败了。19世纪下半叶,物理化学的巨大进展，使人们结识到由氮、氢合成氨的反映是可逆的,增长压力将使反映推向生成氨的方向；提高温度会将反映移向相反的方向,然而温度过低又使反映速度过小；催化剂对反映将产生重要影响。当时物理化学的权威、德国的能斯特就明确指出：氮和氢在高压条件下是可以合成氨的，并提供了某些实验数据。法国化学家勒夏特列第一种试图进行高压合成氨的实验,但是由于氮氢混和气中混进了氧气，引起了爆炸，使她放弃了这

8、一危险的实验。氮气和氢气的混和气体可以在高温高压及催化剂的作用下合成氨。但什么样的高温和高压条件为最佳?用什么样的催化剂为最佳?在物理化学研究领域有较好基本的哈伯决心攻克这一令人生畏的难题。哈伯一方面进行一系列实验,她并不盲从权威,而是依托实验来摸索,终于证明了能斯特的计算是错误的。哈伯以锲而不舍的精神,通过不断的实验和计算，终于在19获得了鼓舞人心的成果，这就是在0的高温、200个大气压和锇为催化剂的条件下，能得到产率约为8的合成氨。8的转化率固然会影响生产的经济效益,怎么办?哈伯觉得若能使反映气体在高压下循环加工，并从这个循环中不断地把反映生成的氨分离出来,这个工艺过程是可行的。于是她成功

9、地设计了原料气的循环工艺。19，德国建立了世界上第一座合成氨实验工厂;19，又建立了规模生产的合成氨工厂。从此后来,合成氨工业便迅速发展起来。（学生思考） 从这段史料中我们得到什么启发?(学生分组讨论）剧烈，达到高潮。(学生归纳）()由合成氨发展的艰苦历程阐明科学发展的过程漫长而曲折; （2)科学的发展既要有理论指引，还要有大量的实验;(3）要有对的的科学措施指引科学研究;(4) 科学需要创新;(） 化学是一门发明性的科学;（6)不能迷信权威,敢于向权威挑战；（7)科学探究需要知难而进、持之以恒、不达目的誓不罢休的科学精神; （8）实验室研究到工业生产往往需要许多论证和分析。（9）科学技术的进

10、步与社会发展有密切的关系,以及作为科学家应具有什么样的社会责任感。【设计意图】 让同窗们理解科学发展的历程，对她们进行深刻的思想政治教育和科学措施教育。通过理解合成氨的全过程，可以激发学生爱科学、摸索科学的热情。（幻灯片) 、波施对催化剂的改善根据哈伯的工艺流程，德国当时最大的化工公司巴登苯胺和纯碱制造公司,组织了以化工专家波施为首的工程技术人员将哈伯的设计付诸实行。哈伯合成氨工艺中的催化剂锇既贵重含量又少,阻碍了合成氨工业的迅速发展。工程师们改善了哈伯所使用的催化剂，两年间，她们进行了多达6500次实验,测试了250种不同的配方，最后选定了含铅镁增进剂的铁催化剂。开发合用的高压设备也是工艺的

11、核心,当时能受得住20个大气压的低碳钢，却胆怯氢气的脱碳腐蚀。波施通过两万波施想了许多措施，合成氨设备最后决定在低碳钢的反映管子里加一层熟铁的衬里，熟铁虽没有强度，却不怕氢气的腐蚀，这样总算解决了难题。正是波施多次实验的探讨，发现了新的催化剂铁触煤，从而推动了合成氨工业的大规模工业化,始终到今天。哈伯和波施在合成氨工业上的巨大奉献使得她们分别获得了19和1931年的诺贝尔奖。（反思历史) 3、哈伯和第一次世界大战哈伯促使了合成氨的工业化,对农业、军工的发展产生了巨大作用，因而获得了19的诺贝尔化学奖。然而第一次世界大战中受强烈的爱国主义思潮的影响下的哈伯，错误的觉得毒气是一种结束战争缩短战争的

12、好措施,从而使她担任战争中的施放毒气战的科学负责人。从而开始了毒气在战争中的使用,德军第一次实行毒气战就导致了约5000人中毒。同步哈伯的合成氨的工业化,使得可以大量合成硝酸,保证了德国军事炸药的储藏,使得德国敢贸然发动第一次世界大战。哈伯在第一次世界大战中的所作所为使得她获得9诺贝尔奖受到了英、法等国科学家的抗议。一战后她对于战争的反思使她一心投入到科学研究中,使得她得到了科学界的谅解。当时为了归还战争赔款，她曾经努力从海水中提炼黄金，但以失败而告终。具有强烈爱国心的哈伯最后却由于犹太人的血统，受到了迫害,逃亡路程中去世。(吸取教训)() 对科学及科学发明有辨证的见解，科学的不合理使用会对人

13、类导致巨大的危害，例如毒气战的使用；（2）科学家从事科学事业时应当具有基本的伦理道德；（3）维护世界和平，反对战争。【设计意图】加深学生对科学是把双刃剑的理解，对科学道德有更深的理解。环节五 得出结论教师引导学生通过复习理论,回忆发展历程,结合今天的实际，总结合成氨的合适条件。合成氨的合适条件：温度:0压强:00tm-0atm催化剂:铁触媒浓度：将生成的氨及时从混合气中分离出来,且向混合气中不断补充氮气和氢气。【设计意图】 在运用理论的过程中,可以进一步加深学生对所学理论的理解和提高知识的实际应用能力。环节六展望国内合成氨工业前景运用多种学习资源,分析中国合成氨工业现状。重要简介国内几种方面的

14、改善：原料及原料气的净化、催化剂的改善、环保上的改善。简朴简介合成氨发展前景“生物模拟固氮”，例如国内福建厦门物质构造研究所的模拟生物固氮研究进展,以及生物模拟固氮的研究的巨大应用前景。【设计意图】通过合成氨前景的展望，激发学生学习爱好，使学生体会化学学科中逻辑构造严谨深刻的科学美，并在其中渗入爱国主义教育。(引导学生归纳总结） 1、 合成氨工业生产中,采用哪些条件可以提高生产效益？ 2、在实际过程中，对某合成工业生产条件的选择一般应从哪些角度去考虑？（化学反映速率、化学平衡、生产动力、材料、设备等。)环节七 课堂练习 例:在硫酸工业中,S2与O2催化氧化为3(正反映放热） 试思考： （1）上

15、述反映的特点? （2）工业生产过程中常采用过量的空气,有何作用？（）硫酸工业中，为什么采用40050 度高温呢? (4)合成氨采用加压的措施,为什么的氧化不采用高压呢？（课下作业） 总结现代合成氨的基本生产过程“造气净化合成”三工艺流程,以及生产过程中的有关措施如下:(1）原料气的合成和净化:从环保和经济成本上考虑。(2）氨的合成与分离，高温、高压、催化剂、气体的循环使用,有助于氨的合成。【教学后记】合成氨教学设计，从学生熟悉的用途入手,让同窗们体会到化学就在她们身边,化学来源于生活，服务于生活。通过回忆化学反映速率和化学平衡，巩固有关知识点。使学生从合成氨工业的发展历史来理解,使学生掌握合成氨知识的同步,更深刻的理解合成氨工业的用途。同步可以使学生更好的汲取其中所蕴涵的科学精神,特别是科学对社会发展的双刃剑作用,协助学生树立科学的世界观、以及对的的科学伦理道德观。本节课学习合成氨工业开发过程中体现严谨的、不畏艰险的科学态度:从勒夏特列由于氢气中混有氧气发生爆炸而放弃合成氨研究，到哈伯不畏艰险研制成功工业合成氨,以及波施通过两万多次催化剂的摸索得到合理的催化剂等等化学史。通过本节课激发学生的爱国主义情感、热爱科学、崇尚科学的情感。