高中化學論文：我國為什么培養(yǎng)不出諾貝爾優(yōu)秀人才—由一堂公開課的結(jié)尾,引發(fā)感想滬科版

1、我國為什么培養(yǎng)不出諾貝爾獎優(yōu)秀人才由一堂公開課的結(jié)尾，引發(fā)感想近日開了一節(jié)公開課，上海教材6.3化工生產(chǎn)能否做到又快又，對應全國教材：選擇合成氨的適宜條件的選擇，在構(gòu)思結(jié)尾時，恰時介紹了合成氨的歷史，哈伯1918年諾貝爾化學獎。（綠色為背景資料，不在課堂講解）介紹合成氨的化學前沿，合成氨新法電合成，兩位希臘化學家，位于 Thessaloniki 的阿里斯多德大學的 George Marnellos 和 Michael Stoukides，發(fā)明了一種合成氨的新方法（Science，2,Oct.1998, p98）。 在常壓下，令氫與用氦稀釋的氮分別通入一加熱到 570oC 的以鍶-鈰-釔-鈣-鈦

2、礦多孔陶瓷（SCY）為固體電解質(zhì)的電解池中，用覆蓋在固體電解質(zhì)內(nèi)外表面的多孔 鈀多晶薄膜的催化，轉(zhuǎn)化為氨，轉(zhuǎn)化率達到78%；對比：幾近一個世紀的哈伯法合成氨工藝通常轉(zhuǎn)化率為10-15%！ 實驗條件探索：他們用在線氣相色譜檢測進出電解池的氣體，用HCl吸收氨引起的pH值變化估算氨的產(chǎn)率，證實提高氮的分壓對提高轉(zhuǎn)化率無效；升高電流和溫度雖提高質(zhì)子在 SCY 中的傳遞速度卻因 SCY 導電率受溫度限制，升溫反而加速氨的分解。巧妙地（最大亮點部分）應用科學模擬手法，豆科植物在常溫常壓下，利用根瘤菌將氮氣將空氣中豐富的氮固定下來并轉(zhuǎn)化為可被利用的形式，現(xiàn)在已經(jīng)尋找到相當根瘤菌的催化劑合成氨。指導性、創(chuàng)造

3、性，根據(jù)植物用根吸收水分，綠葉吸收空氣中的二氧化碳，葉綠體的太陽光作用下，生成葡萄糖和氧氣，可以將空氣中豐富的CO2除去并轉(zhuǎn)化為可被利用的形式葡萄糖和氧氣，造福于人類，尋找相當葉綠體的催化劑來低碳減排（CO2，轉(zhuǎn)化為糖類為人類糧食），既減排，又有實際生活有用的糖類，可謂一箭雙雕。具體如下：太陽光葉綠體 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6O2太陽光催化劑6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6O2為學生開闊視野，尋找相當葉綠體的催化劑作為一個未來方向可以研究，提供了一種科學模擬手法思路，匠心獨特。（同行評價：有這種思維模式還會培養(yǎng)不出未來的諾貝爾化學獎獲獎?wù)撸浚┗氐秸}

4、：由一堂公開課的結(jié)尾，引發(fā)感想我國為什么培養(yǎng)不出諾貝爾獎優(yōu)秀人才，近些年來我國為什么培養(yǎng)不出諾貝爾獎優(yōu)秀人才，培養(yǎng)不出世界級大師，不是中國人不是不聰明或智商低，個人觀點認為是教育決策失誤，且有三大失誤：失誤之一：英語教育老命傷財，浪費極大教育資源。在中學階段，學生大量時間學習英語，每周五節(jié)課時，想想自己或周圍的人多少人學習英語后十年二十年后還有記得，派上用處？英語只需要培養(yǎng)精英，面上普及每周二課時足也！失誤之二：忽視物理化學生物綜合等理科教育，高中基礎(chǔ)物理化學教育減弱，文理分科，是學生放棄了基礎(chǔ)的自然基礎(chǔ)物理化學的學習，生物綜合淪為小學科，更是慘不淪睹，要想培養(yǎng)不出諾貝爾獎優(yōu)秀人才，世界級大師

5、必須物理化學生物綜合等理科教育。失誤之三：語文教育要改革，初三之前語文教育不變，高中之后，改革每周只要二課時，理論依據(jù)，初三優(yōu)秀學生（取前百分之二十）語文參加高考，可以考出100-120分，而物理化學生物（取前百分之二十）初三優(yōu)秀學生參加高考，考出成績40分以下。還有要注重培養(yǎng)：1 科學素養(yǎng) 2 學生動手實驗（理科實驗包含在內(nèi)） 3 理論聯(lián)系實際 4。參加社會實踐活動。一些有遠見的化學家指出：考慮到將來的糧食問題，為了使子孫后代免于饑餓，我們必須寄希望于科學家能實現(xiàn)大氣固氮。因此將空氣中豐富的氮固定下來并轉(zhuǎn)化為可被利用的形式，在20世紀初成為一項受到眾多科學家注目和關(guān)切的重大課題。哈伯就是從事

6、合成氨的工藝條件試驗和理論研究的化學家之一。 利用氮、氫為原料合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)曾是一個較難的課題，從第一次實驗室研制到工業(yè)化投產(chǎn)，約經(jīng)歷了150年的時間。1795年有人試圖在常壓下進行氨合成，后來又有人在50個大氣壓下試驗，結(jié)果都失敗了。19世紀下半葉，物理化學的巨大進展，使人們認識到由氮、氫合成氨的反應是可逆的，增加壓力將使反應推向生成氨的方向：提高溫度會將反應移向相反的方向，然而溫度過低又使反應速度過小；催化劑對反應將產(chǎn)生重要影響。這實際上就為合成氨的試驗提供了理論指導。當時物理化學的權(quán)威、德國的能斯特就明確指出：氮和氫在高壓條件下是能夠合成氨的，并提供了一些實驗數(shù)據(jù)。法國化學家勒夏特里

7、第一個試圖進行高壓合成氨的實驗，但是由于氮氫混和氣中混進了氧氣，引起了爆炸，使他放棄了這一危險的實驗。在物理化學研究領(lǐng)域有很好基礎(chǔ)的哈伯決心攻克這一令人生畏的難題。 哈怕首先進行一系列實驗，探索合成氨的最佳物理化學條件。在實驗中他所取得的某些數(shù)據(jù)與能斯特的有所不同，他并不盲從權(quán)威，而是依靠實驗來檢驗，終于證實了能斯特的計算是錯誤的。在一位來自英國的學生洛森諾的協(xié)助下，哈伯成功地設(shè)計出一套適于高壓實驗的裝置和合成氨的工藝流程，這流程是：在熾熱的焦炭上方吹入水蒸汽，可以獲得幾乎等體積的一氧化碳和氫氣的混和氣體。其中的一氧化碳在催化劑的作用下，進一步與水蒸汽反應，得到二氧化碳和氫氣。然后將混和氣體在

8、一定壓力下溶于水，二氧化碳被吸收，就制得了較純凈的氫氣。同樣將水蒸汽與適量的空氣混和通過紅熱的炭，空氣中的氧和碳便生成一氧化碳和二氧化碳而被吸收除掉，從而得到了所需要的氮氣。 氮氣和氫氣的混和氣體在高溫高壓的條件下及催化劑的作用下合成氨。但什么樣的高溫和高壓條件為最佳？以什么樣的催化劑為最好？這還必須花大力氣進行探索。以楔而不舍的精神，經(jīng)過不斷的實驗和計算，哈伯終于在1909年取得了鼓舞人心的成果。這就是在600C的高溫、200個大氣壓和鋨為催化劑的條件下，能得到產(chǎn)率約為8的合成氨。8的轉(zhuǎn)化率不算高，當然會影響生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。哈伯知道合成氨反應不可能達到象硫酸生產(chǎn)那么高的轉(zhuǎn)化率，在硫酸生產(chǎn)中二

9、氧化硫氧化反應的轉(zhuǎn)化率幾乎接近于100。怎么辦？哈伯認為若能使反應氣體在高壓下循環(huán)加工，并從這個循環(huán)中不斷地把反應生成的氨分離出來，則這個工藝過程是可行的。于是他成功地設(shè)計了原料氣的循環(huán)工藝。這就是合成氨的哈伯法。 走出實驗室，進行工業(yè)化生產(chǎn)，仍將要付出艱辛的勞動。哈伯將他設(shè)計的工藝流程申請了專利后，把它交給了德國當時最大的化工企業(yè)巴登苯胺和純堿制造公司。這個公司原先計劃采用以電弧法生產(chǎn)氧化氮，然后合成氨的生產(chǎn)方法。兩相比較，公司立即取消了原先的計劃，、組織了以化工專家波施為首的工程技術(shù)人員將哈伯的設(shè)計付諸實施。 首先，根據(jù)哈伯的工藝流程，他們找到了較合理的方法，生產(chǎn)出大量廉價的原料氮氣、氫氣

10、。通過試驗，他們認識到鋨雖然是非常好的催化劑，但是它難于加工，因為它與空氣接觸時，易轉(zhuǎn)變?yōu)閾]發(fā)性的四氧化物，另外這種稀有金屬在世界上的儲量極少。哈伯建議的第二種催化劑是鈾。鈾不僅很貴，而且對痕量的氧和水都很敏感。為了尋找高效穩(wěn)定的催化劑，兩年問，他們進行了多達6500次試驗，測試了2500種不同的配方，最后選定了含鉛鎂促進劑的鐵催化劑。開發(fā)適用的高壓設(shè)備也是工藝的關(guān)鍵。當時能受得住200個大氣壓的低碳鋼，卻害怕氫氣的脫碳腐蝕。波施想了許多辦法，最后決定在低碳鋼的反應管子里加一層熟鐵的村里，熟鐵雖沒有強度，卻不怕氫氣的腐蝕，這樣總算解決了難 題。哈伯的合成氨的設(shè)想終于在1913年得以實現(xiàn)，一個日產(chǎn)30噸的合成氨工廠建成并投產(chǎn)。從此合成氨成為化學工業(yè)中發(fā)展較快，十分活躍的一個部分。合成氨生產(chǎn)方法的創(chuàng)立不僅開辟了獲取固定氮的途徑，