化学史的教学——鉴古知今

化学史的教学——鉴古知今

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应速率和化学平衡之后，是对化学反应速率和化学平衡理论的综合应用，是化学动力学基础理论在生产实际中进行应用的一个范例。基础知识不难，而且是这部分知识的终结，它更多的是要求学生关注基础知识与生产实际间的联系。教学内容主要涉及到三方面，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。第三点要渗透化学史的教学，也是该案例体现的核心。【目标定位】

能根据化学反应速率和化学平衡原理阐析当前的生产条件；能根据合成氨化学原理，简述合成氨生产的主要流程；运用数据的归纳分析方法与辩证思维理解合成氨条件选择；通过小组讨论合成氨的适宜条件，体现出同学之间的合作与交流意识；从哈伯合成氨发明的初衷激发学生对化学及化学工业的兴趣与社会责任感；通过了解合成氨的全过程，可以激发学生爱科学、探索科学的热情；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、合作的精神；结合我国合成氨的现状对学生进行爱国主义教育。通过练习题，逐步形成独立分析问题、解决问题的能力。

总之，要以相关知识为主线，以化学史为载体，从而达到既巩固基础知识，又能让学生鉴古而知今，进行人文的陶冶。

【方法阐释】

常见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，这些设计往往让人感到教学的单一、乏味。任何一门自然科学本身都包含着两个不同的侧面，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，才能全面把握科学。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，其中蕴藏的化学基础知识不但能满足大纲的要求,而且在科学思想、科学方法、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“知道”这些事实。化学史既包括科学家对化学的研究过程，又包括科学家研究化学时所持有的不同观点

和态度，既包括化学理论和方法的形成和演变，又包括不同学科之间的联系，科学与社会的相互影响。“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”，对科学史的学习的根本是为了更好地创造未来。化学史是化学科学的形成、发展及其演变规律的反映。化学史教学涉及的内容虽然是过去的事，似乎是“过时”的东西，但它包含的规律、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应速率和化学平衡理论的相关知识，但是学生还没有将所知识应用于实际问题的经验，教师重在帮助学生形成方法，而不是教会学生具体的知识。在学生形成方法的基础上，给学生创设独立演练的机会。

让学生课前查阅工业合成氨的材料，以便课堂上向同学们介绍；链接实验室制法的原理，以便对比学习；课堂上进行相关知识的回顾、相近知识的学习、相关科学史的学习和讨论，达到知识和情感教育的相互渗透和升华，达到理性和感性的统一协调发展，从而完成教学目标。

不论学习什么内容，不论采取什么方法，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、方法，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

（引导学生回顾）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：包括自然固氮和人工固氮，合成氨是人工固氮的一种方法。

【设计意图】联系生活实际，引发学生探索的兴趣，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：N

2+3H

2

2NH

3

+Q

该反应的特点；熵减小的放热反应。即合成氨的反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应。

【设计意图】通过该方程式对比实验室制备氨

气的原理，让同学们明白二者的不同；同时对原料气的制备有一定的认识。

环节三链接理论

（学生回顾）化学反应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】巩固相关知识，为分析合成氨的适宜条件做铺垫。

环节四工业合成氨的发展历程

（学生介绍课前所查资料） 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方法，氨设备利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产，约经历了150年的时间。1774年，普利施特里通过加热氯化铵和氢氧化钙的混合物，首先收集到氨。1784年，贝托莱经分析确定氨是由氮元素和氧元素组成的。1795年有人试图在常压下进行氨合成，后来又有人在50个大气压下试验，结果都失败了。19世纪下半叶，物理化学的巨大进展，使人们认识到由氮、

氢合成氨的反应是可逆的，增加压力将使反应推向生成氨的方向；提高温度会将反应移向相反的方向，然而温度过低又使反应速度过小；催化剂对反应将产生重要影响。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能够合成氨的，并提供了一些实验数据。法国化学家勒夏特列第一个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，使他放弃了这一危险的实验。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好？在物理化学研究领域有很好基础的哈伯决心攻克这一令人生畏的难题。哈伯首先进行一系列实验，他并不盲从权威，而是依靠实验来探索，终于证实了能斯特的计算是错误的。哈伯以锲而不舍的精神，经过不断的实验和计算，终于在1909年取得了鼓舞人心的成果，这就是在600℃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％的转化率当然会影响生产的经济效益，怎么办？哈伯认为若能使反应气体在高压下循环加工，并从这个循环中不断地把反应生成