正文 第十二章 兩種思維結合優化課堂教學過程(四)(2 / 3)

可釋放出150噸氯的6000個圓桶,分布在7000米長的距離上,在10分鍾內同時被打開。這真是一個令人震驚的場麵。這兒離前線很近,最近處隻有50米。毒氣緩慢上升,向前,每秒走05米。開始它是白色的,由於周圍空氣中水氣的凝聚,隨著體積的增加,毒氣變成了黃綠色。由於地麵溫度的作用,毒氣很快升到1030米的高空。氯氣變稀薄,擴散減慢,對人的生理和心理襲擊增強了。幾分鍾內,在前線的和增援的法國一阿爾及爾的士兵就被卷入了毒雲的漩渦並窒息。沒有被毒氣熏倒的士兵紛紛逃離,但毒氣追趕著他們。敵人全線崩潰了。

怎樣才能找到一種防止氯氣中毒的方法呢?俄國化學家澤林斯基被派往前線。他接觸了一些幸免於難的士兵,在調查中發現,有些士兵把頭蒙在軍大衣裏,還有些士兵把臉貼在鬆軟、潮濕的土地上,這樣受到毒害的程度似乎輕一些。經過分析,澤林斯基認為軍大衣和鬆軟的土地的共同特征就是比較疏鬆,具有一定的吸附性,能夠吸附一定量的毒氣。(這裏用到了分析和聯想的方法)

考慮到要具備吸附能力這個性能,澤林斯基決定選用木炭來做呼吸麵具。他把木炭加熱並通人水蒸氣,使木炭中形成大量的毛細孔,表麵積大幅度增加,這就是我們現在所說的活性197炭。把活性炭裝在呼吸麵具前麵的罩子裏,罩在士兵的鼻子上。這樣,呼吸時,毒氣被木炭吸收而空氣不被吸收,仍然暢通無阻。這就是最早的防毒麵具。事實上,活性炭的吸附作用不僅僅用於吸附毒氣,還可以用於吸附有色物質,做脫色劑。

在教師講述這一故事的過程中,學生的注意力跟隨著講述的內容而跌若起伏,想象著當氯氣罐被打開時毒氣上升的恐怖場麵,這時心靈所受到的震撼是課內知識所無法比擬的。

二、關注環境問題,提高環保意識

環境問題是近年來擺在人們麵前的一個日益迫切的問題,地球隻有一個,需要大家去愛護。老師在講到與環境問題有關的知識時,應介紹一些相關的內容,引起學生的警醒。其中溫室效應和酸雨是與我們距離很近且學生很容易理解的內容。

二氧化碳是維持地球生態平衡的必不可少的物質。它是人類呼吸作用的產物,又是植物進行光合作用釋放氧氣的必要養料。近些年來,隨著大量的含碳物質成為燃料,燃燒後源源不斷地釋放出二氧化碳,而森林卻不斷地被砍伐和破壞,使得地球上二氧化碳的含量不斷上升。大氣中二氧化碳濃度的增大就如同在地球的表麵罩上了一個保溫層,使得地球吸收到的熱量不易散失,這就會導致地球表麵的溫度普遍上升,而使地球兩極的冰雪融化,海平麵上升,很多海拔較低的地區麵臨被海水淹沒的危險。這種作用就是我們所說的溫室效應。

然而二氧化碳帶給人們的並不都是困擾,實際上自然界中無處不留下二氧化碳的痕跡。你去過北京的雲水洞嗎?溶洞中到處都是石筍、石柱、鍾乳石和石幔,它們的形狀各異、千姿百態,在燈光的照射下顯得變幻莫測。看到這些綺麗的景色,你不由得要歎神奇,卻不知神奇的背後,還隱藏著化學反應呢!

溶洞中的岩石的成分主要是碳酸鈣,岩石的硬度是很大的,在水中的溶解度也是很小的,但是一旦水中溶有了二氧化碳,在碳酸的作用下,岩石好像就沒那麼硬氣了,變得束手無策。岩石中的碳酸鈣與水和溶在其中的二氧化碳作用,形成了可溶於水的碳酸氫鈣。水流在岩石的縫隙中不斷地流淌,這個反應就不斷地進行,岩石就不斷地被溶解,時間長了,岩石中的小孔、縫隙由小變大,逐漸就形成了風格、形狀各異的孔和通道。同時,由於溶洞中潮氣很大,在溶洞的頂部,會滲出溶有碳酸氫鈣的水,當溫度和壓力適合時,碳酸氫鈣會發生分解,又得到碳酸鈣、二氧化碳和水。生成的碳酸鈣就一點一點地積聚在溶洞的頂部,日子長了,頂上的碳酸鈣一點一點往下長,就像冬天屋簷下懸掛的一段一段小的冰柱,這就是我們說的鍾乳石。如果含有碳酸氫鈣的水落到地上,分解產生的碳酸鈣就從地麵往上長,如同竹齊從地下冒出來,這就是石筍。當鍾乳石和石筍長大後連在一起,就形成了石柱。

在學習硫和氮元素及其化合物的知識時,我們都會遇到當今世界非常棘手的一個問題酸雨。酸雨是什麼呢?英國科學家分析了倫敦市雨水的成分,發現它呈酸性,於是最早提出“酸雨”這一專有名詞。現在一般人們認為酸雨是指值小於56的雨水、凍雨、雪、雹、露等大氣降水。大氣中的二氧化硫和二氧化氮是形成酸雨的主要物質。而大氣中的二氧化硫和二氧化氮主要來源於煤和石油的燃燒,全球每年排放進大氣的二氧化硫約1億噸二氧化氮約5000萬噸。

比利時境內馬斯河穀中部低窪,處於狹長的盆地中,是重要的工業區,建有3個煉油廠、3個金屬冶煉廠、4個玻璃廠和3個煉鋅廠,還有電力、硫酸、化肥廠和石灰窯爐。1930年12月,整個比利時大霧籠罩,氣候反常。馬斯河穀工業區內13個工廠排放的大量煙霧彌漫在河穀上空無法擴散,有害氣體在大氣層中越積越厚。在二氧化硫和其他幾種有害氣體以及粉塵汙染的綜合作用下,河穀工業區有上千人發生呼吸道疾病,症狀表現為胸痛、咳嗽、流淚、咽痛、聲嘶、惡心、嘔吐、呼吸困難等。一個星期內就有60多人死亡,是同期正常死亡人數的10多倍。其中心髒病、肺病患者死亡率最高。許多家畜也沒能幸免於難,紛紛死去。當地的報紙驚呼:死神在空中遊蕩!

類似的事件在其他地區也有發生。酸雨都有哪些危害呢?20世紀80年代初期,雲南的鄉鎮企業片麵追求利潤,實施土法煉硫,工藝陳舊落後,硫的回收率僅達3070。其餘的硫都燃燒,迷漫於大氣中,加上雲南氣候濕潤,每場降雨都是酸雨。其後果是生產區周圍樹上看不到昆蟲,地下找不到螞蟻,天上望不到飛鳥,1500畝良田寸草不長,一片荒涼的災區景象。

1994年重慶下了幾場黑雨,顏色像墨汁一樣,有強酸性。經過化學分析,黑色物質是煤屑,鍋爐內的化石燃料沒能燃燒充分,析出一些細的碳粒,通過煙圖排向高空。實際上,黑雨就是強酸性雨,也可以說是酸雨發展到某種極端情況的表現。

目前世界上已形成三大酸雨區:①東南亞地區和我國四川、貴州、廣東、廣西、湖南、湖北、江西、浙江、江蘇和青島等省市部分地區,麵積達200多萬平方千米;②以德、法、英等國為中心,波及大半個歐洲的北歐酸雨區;③包括美國和加拿大在內的北美酸雨區。酸雨已形成跨國界的汙染,有位科學家到杳無人煙且長年冰雪覆蓋的格陵蘭島給冰層打鑽,取出180年前的冰塊,200與現在的冰塊相比,酸度增長了99倍。針對這種現狀,控製酸雨的措施包括:限製高硫煤的開采與使用;重點治理火電廠二氧化硫汙染;防治化工冶金,有色金屬冶煉和建材等行業生產過程中二氧化硫汙染。

三、貫徹理論聯係實際、學以致用的原則,介紹新的科研成果

有關催化劑的內容是學生在中學化學的學習中經常要遇到的又不十分清楚的內容,它是怎麼發揮催化作用的呢?有些學生根據教科書上寫的“催化劑在反應前後質量和性質都不變”而認為催化劑是不參加反應的。這是非常錯誤的,若不參加反應,又怎能起到催化作用呢?問題的關鍵在於學生不了解催化作用是怎樣發生的。催化過程是一個很複雜的過程,不可能給學生講解得很透徹,但至少讓學生知道這是怎麼回事。

美國化學家皮曼特教授的著作《化學中的機會:今天和明天》一書中,在提到催化劑時,教授舉了一個非常有趣的例子:

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