作者：白建娥,刘聪明
出版社：清华大学出版社
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化学史点亮新课程试读：
前言
高中化学新课程把培养学生的科学素养、促进学生全面发展作为根本目标。《高中化学课程标准》特别强调在课程实施过程中，要从“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三个方面为学生科学素养的发展和今后的进一步学习打下良好的基础。三维教学目标中，“知识与技能”是传统教学中一直注重且容易“落到实处”的目标，而“过程与方法、情感态度与价值观”这两个维度的教学目标却需要在长期的教学过程中去强化和浸润。那么，实现三维教学目标，能不能找到一个好的“抓手”呢？
关于化学史的各种文献记录了影响化学发展的重大事件，阐述了化学发展的历程，展示了化学家们在研究中所采用的科学方法，多角度呈现了化学家们的科学精神。将化学史料整合并融入新课程的教与学中，有助于学生主动构建自身发展所需的化学基础知识和基本技能；有利于学生体验科学探究的过程，学习科学研究的基本方法，加深对科学本质的认识，发展创新精神和实践能力；有利于学生形成严谨求实的科学态度，更深刻地认识科学、技术和社会之间的相互关系，树立可持续发展的思想。由此可见，精心整合的化学史料可以成为新课程实施过程中落实三维教学目标的一个“抓手”，一个很好的着力点。
本书按照新课程人教版《化学1》、《化学2》、《化学与生活》、《化学与技术》、《物质结构与性质》、《化学反应原理》、《有机化学基础》、《实验化学》8个模块的编排体系，将与教材内容相关联的化学史人物、化学史上的重大事件、化学概念理论的发展过程编写成一个个生动有趣的化学史故事，并配以适当的插图，向读者展现了化学发展史上一道道美丽的风景线。化学家的性格不再显得那么平面，他们其实是那样的立体而丰满；化学假说和理论的建立也没有我们想象的那么简单，它们的发展过程曲折而艰难。从这些化学史故事中，我们可以充分感受到，化学家不是高不可攀，不是圣人，揭开神秘的面纱，他们也会暴露出保守的一面；但是，他们又几乎无一例外地具有勤奋严谨、敢于质疑、勇于创新这些共同的科学精神和品质。走进这些化学史故事，深入了解化学史上的这些真实的人和事，经历他们的科研过程，学习他们的科研方法，感受他们的科学精神，我们将会受益匪浅。
本书是为实施新课程的一线教师“量身打造”的一本教学参考书。在一个个鲜活灵动的化学史故事的后面，作者结合自己在新课程教学中的实践和体会，以“编者按”的形式挖掘了化学史故事中蕴含的教育、教学价值，并对教学过程中如何使用这些化学史故事提出了相应的建议。如哪些故事适合课堂引入，产生悬念；哪些故事适合课堂穿插，画龙点睛；哪些故事适合创设问题情境，引发思考；哪些故事适合作为教学线索，一贯到底……根据这些建议，像科学家那样去研究问题，可以在科学探究的过程中深切感受科学的真谛。著名化学家傅鹰先生曾经说过“化学给人以知识，化学史给人以智慧”，相信这些用心雕琢的化学史故事既可以作为中学生课外阅读的良好素材，更能够为行走在新课程教学中的教师们带来智慧的启迪和有益的帮助。白建娥 刘聪明2012年6月6日CHAPTER 1《化学1》（必修）1.1 第一章从实验学化学
本章是人教版高中《化学1》（必修）（以下简称“必修1”）的第一章，“从实验学化学”，关键词一个是“实验”，一个是“化学”。这一章，笔者将选择3个化学史人物进行介绍：波义耳、诺贝尔、阿伏加德罗。
波义耳是化学史上的第一位伟人，是他把化学确立为科学，使化学这门学科从炼金术、医药学的从属地位中解放出来，规定了化学的研究任务。他重视实验，通过实验手段展开多方面的研究。对波义耳的介绍，旨在使学生了解化学这门学科的来历，认识化学实验是化学研究的重要手段。
诺贝尔奖是世界最高奖项，能够摘取诺贝尔奖是科学家们一生的追求。诺贝尔奖是怎么来的？炸药大王诺贝尔究竟有着怎样的传奇人生？关于诺贝尔的这段故事，可以使学生对诺贝尔及诺贝尔奖有一个系统、全面的了解。
化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然科学。在“原子-分子论”发展过程中，有一位十分低调的科学家作出了十分不寻常的工作，生前没有得到化学界的承认。他就是意大利化学家阿伏加德罗。展现那段历史，学生将体会到为什么“1mol物质所含的粒子数”以他的名字命名。1.1.1 把化学确立为科学的人——波义耳
化学发生和发展的历史，可以追溯到远古人类还处在蒙昧时代的用火时期。人类掌握钻木取火等用火方式以后，逐步开始了处于摸索状态的化学实验活动。在化学发展的早期——炼金术和炼丹术时期，我国创造了灿烂辉煌的科学文化。震惊世界的四大发明中，造纸术和火药就属于化学领域。
化学发展的近代时期是从17世纪末到20世纪初。1661年，不同寻常的一年！化学史家都把这一年作为近代化学的开始年代。因为这一年有一本对化学发展产生重大影响的著作出版问世，这本书就是《怀疑派化学家》，它的作者是英国科学家罗伯特·波义耳（R.Boyle, 1627—1691）（见图1-1-1）。
在人类经历了对“炼金术”的两千年盲目追求之后，是波义耳率先将化学带上了科学之路。他认为，化学不是依附于医药和炼金术的学科，而是研究元素及其化合物的科学，为近代化学的发展指明了方向。在《怀疑派化学家》一书中，波义耳对化学元素作出了科学定义：“它们应当是某种不由任何其他物质所构成的或是互相构成的、原始的和最简单的物质，是用一般化学方法不能再分解为更简单的某图1-1-1 把化学确立为科学的英国化学家波义耳些实物。”波义耳的元素概念，一扫化学研究中的神秘主义，并结束了亚里士多德“四元素说”长达1000多年的统治。革命导师马克思、恩格斯给予他很高赞誉，称“波义耳把化学确立为科学”。所以说，波义耳是化学史上的第一个伟人。
化学实验不仅是解决化学问题的重要手段，而且还是科学探究的主要途径。波义耳读书时代就非常喜欢做实验。他最崇拜的人是英国大哲学家和科学家培根，他认为培根是一个脚踏实地的人。他把培根说的“知识就是力量”作为自己的座右铭，他主张：“空谈无济于事，实验决定一切。”出身于贵族家庭的他，利用祖上留下的家产，在自己家里装备了私人实验室，兴高采烈地做自己喜欢的实验，研究自己喜欢研究的问题。波义耳认为：“实验和观察才是形成科学思想的基础，化学必须要通过实验来确定自己的基本定律。”波义耳是一名出色的实验家，改进了许多当时常见的仪器。他一生做过的实验众多，并在论文中对实验方法及其结果进行了极其详尽的描述，这在同时代的科学家中是绝无仅有的。正是在这种严密而又科学的实验基础之上，波义耳卓有成效地在多个领域展开了研究：对于气体及其性质的研究，关于产生火、热、光等现象的本质的探讨，对酸、碱指示剂的研究，对磷光现象及多种分析方法的研究。波义耳还做过燃烧反应的实验，在密闭的玻璃器皿里煅烧金属，得到了金属灰，发现它的重量比原来的金属重。波义耳认为，金属灰重量增加的原因是有一种“热素”在燃烧时从火焰转入了金属。后来的化学家罗蒙诺索夫、拉瓦锡等人都先后重复并发展了波义耳煅烧金属的实验，最终揭开了燃烧的奥秘，发现了质量守恒定律。
初中学过的酸和碱，是谁最先给下的定义？波义耳！在实验基础上他得出这样的结论：水溶液能溶解某些金属，跟碱接触会失去原有特性，且能使石蕊试剂变红的物质是酸；水溶液有苦涩味，能腐蚀皮肤，跟酸接触会失去原有特性，且能使石蕊试剂变蓝的物质是碱。酸碱指示剂是谁最先发现的？波义耳！热爱生活、酷爱鲜花的他在一次偶然的机会中发现了酸碱指示剂。
酸碱指示剂的发现
俗话说：“有心栽花花不开，无心插柳柳成荫”，这是酸碱指示剂发现过程的真实写照。波义耳平素非常喜爱鲜花，可是忙于学术研究的他却没有时间去逛花园。于是，他只好在自己的房间里摆上几个花瓶，让园丁每天送些鲜花来以便观赏。1645年的一天，园丁送来几束紫罗兰（见图1-1-2）。正准备去实验室的波义耳立刻被那艳丽的花色和扑鼻的芳香吸引住了。他随手拿起一束紫罗兰，边欣赏边向实验室走去。进了实验室后，他把紫罗兰放在桌上，开始了他的化学实验。就在他向烧瓶中倾倒盐酸时，一不小心将酸液溅出了少许，而这酸液又恰巧溅到了紫罗兰的花瓣上，波义耳叹息之余立即将紫罗兰拿到水中去冲洗。此时，一个意想不到的现象发生了，紫罗兰转眼间变成了“红罗兰”，这惊奇的发现立即触动了科学家那根敏锐的神经：“盐酸能使紫罗兰变红，其他的酸能不能使它变红呢？”“心动不如行动”，波义耳和他的助手立刻用不同的酸液试验起来。实验结果表明，酸溶液都可使紫罗兰变成红色。图1-1-2 促使波义耳发现酸碱指示剂的紫罗兰花
酸能使紫罗兰变红，那么碱能否使它变色？变成什么颜色呢？紫罗兰能变色，别的花能不能变色呢？由鲜花制取的浸出液，其变色效果是不是更好呢？经过波义耳一连串的思考与实验，很快证明了许多种植物花瓣的浸出液都有遇到酸、碱变色的性质。实验表明，变色效果最明显的要数石蕊的浸出液，它遇酸变红色，遇碱变蓝色。自那时起，石蕊试液就被作为酸碱指示剂正式确定下来了。以后波义耳又用石蕊试液把滤纸浸透、晾干，切成条状，制成了石蕊试纸。这种试纸遇到酸溶液变红，遇到碱溶液变蓝，使用起来非常方便。
波义耳的这项重大发明是在1646年前后，它的生命力如此长久，直到几百年后的今天，石蕊试液和石蕊试纸仍在广泛应用着。
编者按：我们的化学课堂教学，偏重于教材知识的传授和基本技能的训练，学生零七八碎地掌握一些能够应付考试的知识，通过大量而反复的练习具备了一定的应试能力。但是，对化学这门学科的来龙去脉却没有一个较为全面的认识。作为教师，我们有责任在课堂上向学生介绍一些化学发展的历史，使学生在学习知识的同时增长智慧，增强学科素养。
首先，向学生介绍化学史上的第一位伟人——波义耳。波义耳被称为近代化学的奠基者，主要有3点理由：①他认识到化学值得为其自身的目的去进行研究，而不仅仅是从属于医学或作为炼金术去研究；②他把严密的实验方法引入化学中；③他给元素下了一个清楚的定义，并且通过实验证明亚里士多德的“四元素”（水、火、土、气）和炼金家的“三要素”（水银、硫磺和盐）根本不配称为元素，因为他们所说的那些元素根本不能从物质中提取出来。
接着讲述酸碱指示剂的发现故事，该故事生动地再现了波义耳科学的研究方法。“盐酸能使紫罗兰变红，其他的酸能不能使它变红呢？酸能使紫罗兰变红，那么碱能否使它变色呢？紫罗兰能变色，别的花能不能变色呢？”多么严密而又环环相扣的思维过程！此故事学生可能在初三学习酸、碱、盐时听到过；再现该故事，侧重的角度从激发学习兴趣转向培养科学方法。教师还可以联系生活实际，向学生介绍许多植物色素的浸出液都可以做酸碱指示剂。提倡学生利用家庭白醋、纯碱溶液、食盐水、洗发水、洁厕灵、沐浴露、苏打水、矿泉水进行实验，向其中分别滴加紫甘蓝汁、紫萝卜汁、牵牛花汁、杜鹃花汁，看看到底会有什么神奇的现象出现，让学生感受到其实化学就在我们身边。“实验是化学的最高法庭”，正是通过化学实验，化学家们开拓出一个又一个化学新领域，发现了一个又一个化学新大陆。他们通过实验寻找组成自然界的各种化学元素，通过实验从复杂组分中分离出其中的微量物质，并分析其结构，研究物质结构与性质的关系，研究物质变化的规律。人教版《化学1》（必修）在开篇第一章安排了“从实验学化学”，旨在强调化学实验是化学研究中的一个重要手段，使学生认识到化学实验的重要性。“工欲善其事，必先利其器”，化学实验离不开仪器，历史上许多著名的化学家们都亲自制造、设计和改造实验仪器，利用精巧的实验仪器为后人留下了一个个值得欣赏、耐人寻味的经典化学实验，后面还会陆续介绍著名的实验大师和史上富有魅力的化学实验。1.1.2 炸药大王——诺贝尔
诺贝尔奖是世界上举世闻名的大奖，从1900年开始颁发，每年一次（战争期间停发），特别为全世界所瞩目。它的创立者正是瑞典著名的化学家诺贝尔（A.B.Nobel,1833—1896）（见图1-1-3）。
诺贝尔1833年10月21日出生于瑞典首都斯德哥尔摩，母亲是发明家的后裔，父亲是个发明大王。在父亲创造精神的影响和引导下，诺贝尔走上了光辉灿烂的科学发明道路。他目睹了劳工开山凿矿、修筑公路和铁路，都是用手工进行的，体力劳动强度大，效率低。年轻的诺贝尔想：要是有一种威力很大的东西，一下子能劈开山岭，减轻工人们繁重的体力劳动那该多好啊！于是他开始研究炸药。
1846年，意大利化学家索布雷罗（A.Sobrero,1812—1888）在低温下将无水甘油慢慢加到浓硝酸与浓硫酸的混合液中，然后将全部物料倒入水中，油状物便沉到底部，分出后用水洗去酸质就得到了硝化甘油。硝化甘油具有强烈的爆炸性，而且非常敏感，储存、运输都很不安全，所以一时没有作为炸药应用，仅用作治疗头晕和心脏病的药物。1859年，诺贝尔开始制造硝化甘油。起先，一切研究比较顺图1-1-3 诺贝尔利，他和父亲、弟弟一起研发出了产品，带着这种样品，打算到欧洲继续研究。可人们都认为“危险”，没有人愿意出资合作。后来，法国皇帝拿破仑三世路易·波拿巴出钱办了一个实验所，给了他们父子实验的机会。化学实验是有危险的！在一次实验中，不幸的事件发生了，实验室和工厂全部被炸毁，诺贝尔的小弟弟被当场炸死，父亲炸成重伤，从此半身不遂，再也不能陪伴诺贝尔参加实验。可是，沉重打击下的诺贝尔并未灰心丧气，反而愈战愈勇，决心制服炸药的易爆性，造福人类。为了避免伤害周围的人，他租了一只大船在梅拉伦湖上进行实验。4年几百次艰苦而危险的实验……诺贝尔痛并快乐着！就在硅藻甘油炸药试爆的最后一次，他亲自点燃导火剂，仔细观察各种变化，当炸药爆炸声巨响之后，人们惊吼：诺贝尔完了！可他顽强地从弥漫的烟雾中爬起来，满身鲜血淋淋，忘掉了疼痛，振臂高呼：“我成功了！我成功了！”终于在1867年的秋天，成功地研制了硅藻甘油炸药（即黄色炸药：75%的硝化甘油和25%的硅藻土，先后在英国和美国取得专利）。之后。诺贝尔又经过13年的研究，终于在1880年又发明了无烟炸药——三硝基甲苯（TNT），对工业、交通运输作出了巨大的贡献！
诺贝尔的发明不仅限于炸药，他有着丰富的想象力，更有千方百计把这些想象力付诸现实的不屈不挠的毅力。为此，他还研究过合成橡胶、人造丝，做过改进唱片、电话、电池、电灯零件的试验，还试图合成宝石。晚年还研究过摄影、涡轮发动机、机车、飞机和火箭等发明的可行性。他除了在炸药方面取得了巨大成就，在应用化学上还有很多发明，共得到355项专利权，这些都使得他成为一个非常富有的人。诺贝尔一生与炸药为伴，终身未婚。他厌恶战争，向往和平，但他发明的炸药却使无数人在战争中丧生。为此，在他去世的前一年，即1895年11月27日，他本着科学造福人类的思想立下遗嘱，将他的所有财产存入银行，把每年得来的利息平均分成5份，奖励世界上在物理学、化学、生理学或医学、文学与和平事业“给人类造福最大的个人和机构”，不管这些人属于哪个国家、哪个民族。1968年诺贝尔奖又增设经济学奖。
每年的12月10日（诺贝尔逝世纪念日），在斯德哥尔摩音乐大厅举行隆重的仪式，由瑞典国王把奖状和奖章（见图1-1-4）授给本年度各方面的获奖者。然后获奖者用本国语言发表演说，这就是举世闻名的诺贝尔奖授奖仪式。图1-1-4 诺贝尔奖章
编者按：诺贝尔的一生，不仅为人类创造了大量物质财富，还为人类留下了艰苦创业、不屈不挠的奋斗精神。讲述诺贝尔的故事，目的不是告诉学生他多么富有，拥有俄国巴库油田的产权，在全世界都有炸药制造业的股份。而是重在让学生感受他那种不惧危险，“明知山有虎，偏向虎山行”的执著和持之以恒的精神。研究炸药的早期，诺贝尔经历了种种不幸，工厂发生了爆炸，深爱着的弟弟被炸死，父亲由于惊吓瘫痪在床，有毒的硝化甘油烟雾常常使他头痛欲裂。尽管这样，他仍然痛并快乐着。有一次，一些黄色炸药被粘到一只大木桶里，除他之外的每一个人都不敢去碰那些炸药，害怕发生爆炸。是他，匍匐到桶里面，用刀子把炸药挖了出来。后来事业上的成功，是对他辛勤付出的回报。
诺贝尔奖是举世闻名、中国本土科学家渴望而暂时没有获得过的大奖，该奖已经成为学术界个人的最高荣誉，也是威信最高的国际性大奖。它极大地促进了世界科学技术的发展和世界科学文化的交流。诺贝尔化学奖获奖者中，迄今有4位女性：居里夫人、伊伦·约里奥·居里、英国的多蒙西·霍奇金、以色列的阿达·尤纳斯。两次获得诺贝尔奖的科学家有：英国生物化学家弗雷德里克·桑格，由于发现胰岛素分子结构和确定核酸的碱基排列顺序及结构分获1958年和1980年诺贝尔化学奖；居里夫人，因发现放射性物质和发现并提炼出镭和钋荣获1903年诺贝尔物理学奖和1911年诺贝尔化学奖；美国化学家鲍林，因为将量子力学应用于化学领域并阐明了化学键的本质，致力于核武器的国际控制并发起反对核试验运动而荣获1954年诺贝尔化学奖和1962年诺贝尔和平奖。
华人诺贝尔奖获得者为：1957年，李政道、杨振宁（物理学奖）;1976年，丁肇中（物理学奖）;1986年，李远哲（化学奖）;1997年，朱棣文（物理学奖）;1998年，崔琦（物理学奖）;2000年，高行健（文学奖）;2008年，钱永健（化学奖）;2009年，高锟（物理学奖）。
本书的附录3中，列出了1901—2011年历届诺贝尔化学奖获得者的姓名、国籍以及获奖原因。从中可以看出欧美国家科学技术的发达，亚洲国家日本在科技方面的进步，我国在这方面与先进国家的差距。作为拥有十几亿人口的大国，我们应该有一种紧迫感和危机感，如何将人力成为一种资源，怎样奋发图强迎头赶上，是摆在我国政府和科学家面前一个刻不容缓的问题。1.1.3 被冷落了半个世纪的“分子学说”“近代化学之父”英国化学大师道尔顿提出了原子学说，他认为“原子在一切化学变化中均保持它的不可再分割性。”不料，法国著名的物理学家、化学家盖·吕萨克在实验基础上得出的“气体化合体积简比定律”却引发了一场与道尔顿之间旷日持久的学术争论。
盖·吕萨克是一位非常重视科学观察和实验的科学家，为了考察不同高度的空气组成是否一样，他冒险乘坐气球升入高空进行观察和实验，创下了当时世界上乘气球升空的最高纪录。在气体实验中，盖·吕萨克发现，氧气与氢气化合时，氧气的体积差不多总是氢气体积的一半。他推测这简单的体积关系可能与物质的原子结构有关。他在容器里充满等体积的氮气和氧气，然后让混合物通过电火花，于是产生了新的一氧化氮气体。他发现，1体积的氧气和1体积的氮气经化合生成了2体积的一氧化氮。进一步研究许多不同气体间的反应，他发现在所有参加反应的气体体积和反应后生成的气体体积之间总是存在着简单的比例关系。在反复实验的基础上，盖·吕萨克提出，“同温同压下，相同体积的任何气体含有相同数目的原子”。
这个发现从气体化学反应的角度对道尔顿的原子论做了有力的证明，因此受到了化学界不少专家的重视，但是唯独道尔顿本人不能理解，难以接受。1体积氮气与1体积氧气生成2体积一氧化氮，而不是1体积，难道每个一氧化氮原子中只含有半个氮原子和半个氧原子？这与道尔顿提出的原子不可分割的观点简直是势不两立。这是怎么回事呢？
意大利化学家阿伏加德罗（A.Avogadro,1776—1856）（见图1-1-5）敏锐地看出了问题的本质，大胆引入“分子”的概念，他认为只要假设氧气和氮气都是由含有两个原子的分子组成的，那么生成的一氧化氮的体积必为这两种气体的两倍。1811年，阿伏加德罗提出了他的“分子学说”，主要观点为：①所有原子是参加化学反应的最小质点，而分子则是游离状态下单质和化合物的最小质点；②分子是由原子组成的，实质上就是道尔顿所讲的“复杂原子”; ③单质的分子是由相同元素的原子组成，化合物的分子则由不同元素的原子组成等。显而易见，阿伏加德罗的分子学说对道尔顿的原子学说做了改进和补充。可是，当时的阿伏加德罗名不见经传，而且他的分子学说与当时占统治地位的瑞典化学大师贝采里乌斯同类原子必然相斥的“电化二元论”相对立（“电化二元论”认为组成物质的“粒子”由两部分组成，一部分带正电，另一部分带负电，同类原子带相同的电性，不可能组成物质），阿伏加德罗又缺乏充分的实验证据，因此他的观点未能引起当时化学界和物理学界的重视。
对分子假说的冷漠造成了整个化学界的混乱。由于测定原子量的标准不一，许多物质的化学式也五花八门，非常不利于科学研究。化学家们实在忍无可忍了……在德国著名化学家凯库勒的建议和筹划下于1860年9月在德国卡尔斯鲁厄召开了第一次国际化学大会，来解决化学领域中的诸多问题。来自十几个国家的140多位化学家参加了会议。意大利化学家、阿伏加德罗的同乡康尼查罗（S.Cannizzaro,1826—1910）（见图1-1-6）也在会议的邀请之列。会上，他一再提出让大家重视阿伏加德罗的分子学说，并在会后散发了自己的论文《化学哲学教程提要》小册子。在论文中，他对原子论、分子假说提出后50年的化学发展做了详尽回顾，对许多化学家的成果做了客观评述，运用这些研究成果证实了阿伏加德罗分子学说的合理性和必要性。之后，阿伏加德罗学说才被化学界所接受。人们为了纪念阿伏加德罗，把“1mol任何物质中含有的微粒数”称为“阿伏加德罗常数”。图1-1-5 提出分子学说的意大利化学家阿伏加德罗图1-1-6 传播分子学说的意大利化学家康尼查罗
原子-分子学说的创立是化学史上的重大事件，它直接导致了元素周期律和化学结构理论的诞生。毫不夸张地说，没有正确的原子量和分子式，元素周期律和化学结构理论是不可想象的。对此，发现元素周期律的门捷列夫作出了肯定回答：“我的周期律的决定时刻是在1860年……会上，我聆听了意大利化学家康尼查罗的演讲，正是他发现的原子量给我的工作以必要的参考材料……”原子-分子学说的确立为化学史翻开了新的一页。
编者按：在化学发展史上，对气体的发现和性质研究是一项十分重要而有意义的工作，许多化学家在这个领域取得了辉煌的成绩。法国著名的科学家盖·吕萨克是其中杰出的一位，他经过大量的实验事实总结出了气体之间总是以简单的整数比进行化合，并提出了对道尔顿原子论进行有力支持的气体定律，也就是阿伏加德罗定律的“前身”。教师在讲述故事过程中要注意引发学生的认知冲突，盖·吕萨克提出“同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的原子”。而根据实验结果，“1体积氮气与1体积氧气生成2体积一氧化氮，而不是1体积”，难道每个一氧化氮原子中只含有半个氮原子和半个氧原子？这与道尔顿提出的原子不可分割的观点是矛盾的。让学生在故事中体验科学发展的曲折过程，这样故事就充满了思辨的魅力，学生也不再仅仅是“听”，而会有所思、有所想了。故事也不再仅仅作为花絮成为课堂的点缀，而是承载了相应的功能，具有了更大的价值。
介绍阿伏加德罗时，非常有必要介绍为原子-分子学说的建立和传播立下汗马功劳的意大利化学家康尼查罗。没有康尼查罗的极力宣传，分子学说不知还要被埋没多少年。康尼查罗1826年7月26日出生于意大利西西里岛的巴勒莫（Palermo），从小对各个学科都颇感兴趣，生理学科尤甚。当时研究生物学，必须做化学实验。化学实验使康尼查罗体会到了化学的魅力，同时认识到了自己在化学方面的不足。他开始有意识地进行化学知识的系统学习。几年后，他成为一个基础知识扎实、实验技术精湛、学术思想活跃的化学工作者。1853年，他发现了有机化学中的重要反应——芳香醛和碱液作用转变为相应的酸和醇的反应，这就是著名的“康尼查罗反应”。
康尼查罗还是一个革命斗士，是一个推翻旧制度、建立新政权的革命中坚分子。在斗争中，他曾经被旧势力通缉、判刑而不得不到处流亡。但是，流亡中，他不忘传播科学知识，不忘创造科学成果和培养人才，为化学事业作出了自己的贡献。阿伏加德罗分子论的推广，康尼查罗是最大的功臣。可以说，康尼查罗是阿伏加德罗最早的知音。由于阅读了康尼查罗撰写的《化学哲学教程提要》小册子，多数化学家从此理解并接受了分子学说，并直接推动了元素周期律的发现和化学结构理论的诞生。1.2 第二章化学物质及其变化
本章主要从“分类”的角度认识化学物质和化学反应。必修1首先对“物质”和“分散系”进行分类，然后对“化学反应”从两个角度予以分类。在对“分散系”的分类中，必修1介绍了“胶体”；对“化学反应”的分类中，教材介绍了两类重要反应，一是“离子反应”，二是“氧化还原反应”。笔者选取了与之相关的两个化学史故事进行介绍，一是在人类对“胶体”认识的过程中，一些科学家所做的工作。二是人类对燃烧“氧化反应”本质的逐渐揭秘。后者场面恢弘大气，涉及许多著名化学大家，如普利斯特利、舍勒、拉瓦锡、罗蒙诺索夫等。1.2.1 胶体化学的诞生
分散系常见的有3种：溶液、浊液、胶体，三者根本区别在于分散质粒子的直径大小。明矾净水、肥皂去污都是人们在日常生活中对胶体的利用。在自然界中，胶体体系的存在和应用实际上比真溶液要广泛得多，胶体的形成、破环和转变对于工农业生产和日常生活都有极大的影响。例如大气中的尘埃是一种气溶胶体系，它对于半导体器件的生产和精密仪器的制造使用具有很大的危害，因此这些器件的制造就需要在无尘的环境中进行。然而尘埃的存在对于雾和雨的形成却是不可缺少的，所以人工降雨中，常需要在具有一定湿度的云层中撒放类似尘埃一样的干冰。土壤中的质点通常以胶体状态存在，才能保证对肥料和水分的吸收和保存。生物的体液，例如血液、淋巴液等也属于胶体，可见胶体体系到处都有。鉴于胶体体系的普遍性，人们从19世纪初开始对胶体进行科学研究。1807年，莫斯科大学的化学家列伊斯用U形管做了电泳实验，证明粘土与水带有相反的电荷。1827年，英国植物学家布朗（Robert Brown, 1773—1858）在显微镜下观察到，水中悬浮的藤黄粒子不停地作无规则的运动，后来人们把胶体粒子所呈现的这个重要现象称作“布朗运动”。1857年，法拉第发现光线通过一个玫瑰红色的金胶溶液时呈现出一条光路。后来，法拉第指导的英国科学家丁达尔（John Tyndall,1820—1893）对此进行了广泛研究，人们就把这一现象称为“丁达尔效应”（见图1-2-1）。1861—1864年间，英国化学家格雷姆（T.Graham,1805—1869）对胶体进行了多方位更加系统的研究，“胶体（colloid）”这个名词就是格雷姆于1862年提出的。他发现了分离净化胶体的“渗析”技术；制备和研究了硫化砷、硅酸、氢氧化铝、氢氧化铁等溶胶体系。由于他对胶体的多方面研究，导致了一门新的学科——胶体化学的诞生。因此，格雷姆有“胶体化学之父”之称。图1-2-1 胶体的“丁达尔效应”
编者按：初步接触“胶体”，学生往往觉得非常神秘。其实，教材安排这部分内容是在学习分类法后，对分类法的进一步应用。也就是给“分散系”按照分散质颗粒大小进行分类。分散系中的溶液、悬浊液、乳浊液学生都比较熟悉，教学中可以运用类比的方法，将胶体这个新成员与溶液、浊液一起纳入分散系中，让学生认识到它们都属于分散系，3种分散系的本质区别就在于分散质的大小不同。由于分散质直径在1～100nm之间，导致了胶体这个系统具有一些独特性。而这种独特性正是我们感兴趣和需要认识的，也是我们希望能够应用的。
通过介绍上述史料，让学生感受“胶体”并不神秘，它不是一种新物质，而是物质存在的一种新的“状态”、新的“方式”，这种存在状态和方式是很有必要的，在我们的实际生产、生活中具有重要的作用。
谈到胶体，应该向学生介绍我国著名的胶体化学奠基人傅鹰先生（见图1-2-2）。傅鹰1902年1月19日出生于北京（祖籍福建）,1919年进入燕京大学化学系学习，1922年公费赴美国留学，6年以后，在密歇根（Michigan）大学研究院获得科学博士学位，时年26岁。1929年，他应沈阳东北大学之邀，离美返国。当乘坐的轮船航行在太平洋上时，傅鹰填词一首，赠给仍在美国伊利诺伊大学攻读有机化学博士学位的女友张锦，其中有一句是“……待归来整理旧山河，同努力！”1944年底，傅鹰、张锦夫妇二次赴美国，连续做了6年的研究工作。傅鹰继续到密歇根大学进行研究工作，张锦则应著名生物化学家维格诺德（DuVigneaud,1955年诺贝尔化学奖获得者）之邀到康奈尔大学任教。在密歇根大学，傅鹰再度和原来的导师、著名胶体科学家巴特尔（F.E.Bartell）教授合作进行表面化学研究，接连发表了许多有创建性的论文，引起了国际化学界同行的注意。图1-2-2 我国胶体化学家傅鹰
回国以后，傅鹰已是公认的享誉国内外的表面与胶体科学家，但他没有在个人已有的成就和地位上止步不前，而是把“帮助祖国发展工业和科学作为严肃的首要任务”。在中国胶体化学方面做了大量奠基性工作，率先在北京大学建立了第一个胶体化学教研室。傅鹰是最早主张把高等学校办成教学和科研两个中心的学者之一。一边科研、一边教学，执教于讲坛长达半个世纪，为国家培养了几代化学人才，堪称“桃李满天下”。“化学给人以知识，化学史给人以智慧”，这句话就出自傅鹰先生之口。1.2.2 氧化还原反应认识过程中的曲折
统治化学界一百多年的“燃素说”
1703年，德国医生施塔尔（G.E.Stahl,1660—1734）提出“燃素说（the phlogiston theory）”。施塔尔所著的《化学基础》是“燃素说”的代表作。“燃素说”认为：一切可燃物均含有“燃素”，物体燃烧时“燃素”从物体中跑出来，留下灰烬，由此得到一个普遍的公式：燃烧物质-燃素=灰烬。那么，木炭、木柴燃烧时为什么一定需要空气呢？“燃素说”解释说，物质在加热时，“燃素”不会自动地分解释放出来，而必须利用外加空气将其中的“燃素”提取出来，燃烧才能进行，好像空气具有吸收“燃素”的性质似的。
后来，人们发现，某些金属在燃烧时，它们生成的灰烬，重量不但没有减少，反而增加了。这用上面的公式就无法解释。这时“燃素说”的维护者又说“燃素”和“灵气”一样与地心是相排斥的，具有“负重量”，因此，金属在燃烧时是失去“燃素”，好比活着的人失去了灵魂，因此就像死体比活着的时候要重那样，“死”的灰渣自然就比“活”的金属重。“燃素说”后来被证明是错误的，但是由于它能够解释当时的一些现象，使当时不少化学家对它顶礼膜拜，奉若神明，有的化学家甚至一生都在捍卫它，以至于它能够整整统治化学界长达100多年。
与真理擦肩而过
英国化学家普利斯特利（J.Priestley,1733—1804）（见图1-2-3）于1774年用凸透镜加热汞灰（HgO）得到了纯净的氧气，他本来可以对氧气的化学性质作出科学的总结，揭开燃烧的奥秘。但是，非常遗憾，他一直到死都坚信那个根本不存在的“燃素”，而且一直都用错误的“燃素说”来牵强地说明新的科学发现。恩格斯评价他“当真理碰到鼻尖上的时候还是没有得到真理”。图1-2-3 氧气发现者之一英国化学家普利斯特利
同样，瑞典化学家舍勒于1773年通过加热硝酸盐也单独发现和研究了氧气。舍勒把硝石放在曲颈甑中与硫酸一起用高温蒸馏放出硝酸。曲颈甑口绑着盛有石灰水的膀胱，从曲颈甑口冒出的红烟被吸收，膀胱中逐渐充满无色气体，这种气体使点着的小蜡烛发出耀眼光芒，舍勒称之为“火空气（氧气）”。
可惜舍勒也是“燃素说”的积极拥护者，也没能揭示出燃烧现象的本质。尽管这样，舍勒和普里斯特利最先制得氧气，为氧化燃烧理论的建立做了重要的准备工作，氧的发现迎来了化学革命的曙光。
建立“氧化学说”的拉瓦锡
真正揭示出燃烧本质的是法国化学家拉瓦锡（A.L.Lavoisier,1743—1794）（见图1-2-4）。我们初中学过的质量守恒定律，就是拉瓦锡在反复研究化学反应前后物质质量的基础上提出的。那么拉瓦锡是怎样一位科学家呢？
1743年8月26日，拉瓦锡出生于巴黎一个高级律师之家，自幼聪慧勤奋，博学多识，对天文、数学、化学、植物学、矿物学、地质学等都有涉猎和研究。1764年，21岁的拉瓦锡放弃了律师的职业，投入了酷爱的化学领域。
18世纪中期的法国巴黎还是一个很落后的城市，各种街道上都没有照明设备，一到夜间，大街上漆黑一片，经常发生交通事故。为此，政府和科学院悬赏征求“以大城市照明为题的学术报告”。当时年仅23岁的拉瓦锡，经过研究，以此为题写了一篇学术论文并提交到科学院。不久，科学院杂志上就发表了这篇文章，并授予拉瓦锡金质奖章。授予拉瓦锡奖章时，科学院举行了隆重的仪式，科学院院长在发言中说：“我相信1766年将是拉瓦锡获得成就的一年，我希望不久的将来，他会被选入我们的行列，祝愿这位年轻的朋友工作卓有成效”。拉瓦锡出道，一鸣惊人！1768年，年仅25岁的拉瓦锡以惊人的业绩成为皇家学院的院士，迎来了他的科学之春。图1-2-4 提出燃烧“氧化学说”的法国化学家拉瓦锡
1772年，拉瓦锡开始研究燃烧问题。他广泛查阅资料，多次重复前人的实验，不断质疑“燃素说”，挑战前人的权威，终于结出累累硕果。拉瓦锡把少量的汞放在上述密闭容器中连续加热12天保证反应进行充分，发现部分银白色的液态汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积差不多减少了1/5。拉瓦锡研究了剩余的空气，发现它既不能供给呼吸，又不能支持燃烧，这就是后来我们熟知的氮气。拉瓦锡把汞表面生成的红色粉末收集起来，在另一个容器中进行强热，得到了汞和一种气体，这种气体的体积恰好等于原来密闭容器中减少的气体的体积。他把得到的这种气体（氧气）加到前一个容器里剩下的约4/5体积的气体里，结果得到的气体与空气组成完全一样。通过这个实验，拉瓦锡证明了空气主要由氧气和氮气组成，可燃物燃烧实质上是与空气中的氧气发生了反应。这个实验被称为著名的“十二天实验”（见图1-2-5）。图1-2-5 著名的拉瓦锡“十二天实验”装置
拉瓦锡综合了1772—1777年的研究成果，撰写出了《燃烧理论》的报告，阐述了他的氧化学说。
化学史界公认，拉瓦锡是继波义耳百年之后的又一位化学伟人。如果说，波义耳的名字是预告了化学黎明的到来而像是一颗在晨曦中闪烁的明星的话，那么，拉瓦锡则像一颗天秤座星，照耀着古老而又逢新生的化学世界。之所以有这样的比喻，缘于一位科学史家对拉瓦锡所作的描绘：“他左手轻拿着内盛水银的曲颈甑，而右手长伸，指向天平”。遥望星空，浮现在人们眼前的或许真是这样一位头脑中充满智慧的化学家。
拉瓦锡还建立了科学的元素观，加深了人们对物质结构的认识；他对33种元素进行了早期分类，初步打开了物质世界的秩序大门；他的著作《化学纲要》与牛顿的《自然哲学的数学原理》齐名，被称为科学的奠基性著作。可以说，拉瓦锡是伟大的现代化学理论的奠基人之一。
后来，人们从“化合价”的角度认识氧化还原反应。再后来，发现了氧化还原反应的本质是电子的转移。那么，氧化还原反应的本质——电子转移是什么时候被发现的呢？这是在发现电子之后的事了。电子的发现，叩开了原子的大门。本书将在第5章重点介绍那段激动人心的历史。
拉瓦锡的悲剧结果
1769年，拉瓦锡加入总包税公司。该公司由40个大银行家组成，总体承包国家的盐税、烟草税等间接税收。也就是说，该公司每年交给国家一定数额的税金，然后再向居民索取高额费用，其差额则由承包者们瓜分。每一承包人除去瓜分巨额差额所得的大量钱财外，每年还有2万利维尔（19世纪前的法国货币）的薪俸及各种名目的奖金。在法国人的心目中，总包税公司是旧制度最可恶的机构之一，该公司成员被称为“四十大盗”。1794年5月8日，51岁的拉瓦锡成为政治的牺牲品被送上了断头台，刽子手的屠刀砍下了这位天才科学家聪明的头脑，法国人毁掉了自己最美的科学花朵和最伟大的儿子，也使世界失去了一位伟大的科学家。拉瓦锡的朋友，著名的法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说：“他们可以一瞬间把他的头割下，而他那样的头脑100年也许长不出一个来。”
编者按：人类在远古时代就已经学会了用火，利用燃烧来获得热量、煮熟食物。在文明进化的过程中，又利用火来制备生产工具，掌握了冶炼金属的技巧。但是，燃烧到底是怎么回事？它的实质是什么？对这个问题的思考和探究却经历了相当漫长的时间。大多数情况下，燃烧是可燃物与氧气发生的反应。但是氧气直至18世纪才被认识和发现。发现氧气、揭示燃烧本质的故事放在初三讲解“空气的组成”时最合适。放在“氧化-还原”概念的发展过程中主要体现氧化还原反应认识过程中的曲折。
首先，教师可以带领学生赏析拉瓦锡的“十二天实验”，让学生体会拉瓦锡实验设计的精妙细致。为何选用汞来做实验而不选其他物质？拉瓦锡的实验为什么能取得十分精确的结果？为何每一个步骤都是十分必要的？你从中可以获得哪些启发？经过学生充分讨论后进行归纳总结：汞在常温下呈液态，除用作反应物外，还可以通过连通器直接测量曲颈甑内气体体积的变化；汞的沸点为356.6℃，源源不断气化的汞原子和空气中的氧分子发生的反应属于气相反应，反应可以充分而完全。反应生成的氧化汞，在此温度下呈固态，不溶于汞，且密度小于汞，浮在汞的液面上，很容易分离。氧化汞为红色固体，于500℃左右分解，同一曲颈甑还可以完成它的分解。分解后得到的气体产物回到留有剩余气体的空间后，可以验证原来减少的气体是否因为和汞结合在氧化汞中才减少了。此实验是化学史上著名的经典实验之一，体现了拉瓦锡的“定量”意识，精密细致的设计体现了拉瓦锡的匠心独具。
拉瓦锡是一个理论化学家。他特别重视理论思维，善于透过现象看本质。他不迷信权威，敢于向传统挑战。对于众多科学家笃信的“燃素说”，他勇敢地提出质疑“假如有燃素这样的东西，我们就要把它提取出来看看”。他有意识地将天平用于自己的定量研究中，“假如的确有燃素的话，在我的天平上就一定能察觉出来”。所以从一定意义上说，拉瓦锡利用天平击败了占统治地位的“燃素说”，并用天平发现了质量守恒定律，找到了燃烧现象的本质，建立了燃烧的氧化学说。他的这种批判和创新精神特别值得我们学习。
其实，最早发现“燃素说”的错误并阐明物质不灭定律的是俄国化学家罗蒙诺索夫（M.V.Lomonosov,1711—1765）。1756年，罗蒙诺索夫开始研究燃烧过程。他不盲目相信“燃素说”，特别渴望弄清燃烧过程的本质。他做了铅、铁、铜等金属在密闭容器中的煅烧实验，煅烧之前，金属的重量和容器已经称过；煅烧之后，重新称量容器。然后打开容器，称量所得的金属灰，发现重量比金属重。他认为金属煅烧以后重量的增加是由于它在煅烧时吸收了空气。他的实验以及对实验结果的正确解释比拉瓦锡早18年。由于西欧对沙俄科学不重视，所以罗蒙诺索夫的功绩没有被广泛宣传，使得他忍受了不被理解的寂寞。介绍拉瓦锡的过程中，提及罗蒙诺索夫是为了尽量客观呈现史实，让学生清楚科学理论传播过程中宣传的重要作用，而且这样对于罗蒙诺索夫也是公平的，因为他奠定了质量守恒定律的实验基础。
最终，拉瓦锡揭示了燃烧的氧化本质。拉瓦锡在他的学说中，明确建立了“氧化-还原”反应的概念：物质和氧发生的化合反应称为“氧化反应”，生成各种氧化物。反之，使氧化物去掉氧的反应称为“还原反应”。拉瓦锡建立的从得氧、失氧角度定义的“氧化-还原”概念，从18世纪末一直使用到20世纪初，延续了100多年。
从普利斯特利、舍勒到拉瓦锡关于氧气的发现和研究，让学生认识科学研究中的继承性和发展性，认识到拉瓦锡发现氧气、提出燃烧的氧化学说都是以前人的研究工作为基础的。普利斯特利和舍勒把自己的实验结果无私地拿出来与拉瓦锡分享，成就了拉瓦锡的伟大。
关于“燃素说”，现在的学生会觉得特别可笑。教师在介绍时应该还原到当时的历史条件下。施塔尔的观点与现代化学理论其实存在着一个共同点，即化学反应发生时都有某种东西从一种物质转移到另外一种物质，施塔尔认为是“燃素”从一种物质向另一种物质转移；而现代价键理论则认为氧化还原反应中发生了电子的转移。“燃素说”利用这种转移的概念解释了大量的化学现象和反应，把大量的化学事实统一在一个概念之下，这在一定程度上促进了化学的发展。在“燃素说”流行的长达100年间，化学家为了解释各种现象，积累了相当丰富的感性材料，这些都是化学史宝库中的珍贵资料，拉瓦锡和以后的化学家在一定程度上利用了“燃素说”信奉者所做过的实验（包括普利斯特利和舍勒制取氧气的实验），推翻了“燃素说”，建立了正确的燃烧理论。毫无疑问，我们应该指出“燃素说”是错误的，“燃素”是不存在的，但是对于它起过的历史作用，也须加以适当肯定。1.3 第三章金属及其化合物
必修1将“金属元素及其化合物”集中编排在第3章，主要涉及金属钠、铝、铁、铜4种重要金属元素及其化合物。
在学习“钠元素及其化合物”时，笔者选择了对我国民族化学工业作出重大贡献的侯德榜，较为详细地介绍了“侯氏制碱法”诞生的历史背景及艰难过程，让学生了解我国当时在内忧外患情况下发展民族工业的艰辛。
在金属元素的发现过程中，“光谱分析法”起到过十分重要的作用，在这方面颇有造诣的是德国化学家本生。本生是化学史上以实验技巧著称的化学家，他所发明的“本生灯”（煤气灯）以及创立的“本生实验室”闻名遐迩。那么，本生是如何将“光谱分析法”建立并发扬光大的呢？
金属材料在人类发展史上具有划时代的意义，在经历了青铜时代以后，人类迎来了铁器时代。钢铁是现代社会发挥着重要作用的一种结构性材料，钢铁的腐蚀是一个不容忽视的问题，处理不好会造成灾难性的后果。那么，现在人们使用的不锈钢是如何诞生的呢？垃圾中的“千金小姐”会讲述不锈钢发现的始末。1.3.1 侯氏制碱法的创立者——侯德榜
纯碱是一种非常重要的化工原料，在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金、食品等工业中有着广泛的应用（见图1-3-1）。人们最早使用的碱是天然碱。12世纪我国北方使用内蒙古碱湖取得的天然碱，由于以张家口为集散地，所以称为“口碱”。18世纪，欧洲人从草木灰、盐湖中提取碱，主要成分是碳酸钾，称为“钾碱”。18世纪后半叶，由于纺织工业的发展，促使肥皂和碱的需求量大增，原始的方法对于工业的需求简直是杯水车薪！为此，1775年法国科学院用10万法郎的悬赏征求可工业化的制碱方法。图1-3-1 纯碱（碳酸钠）的广泛应用
吕布兰制碱法
1789年，法国化学家吕布兰首先将食盐和硫酸一起加热，得到3硫酸钠和氯化氢，再将硫酸钠和煤粉（C）、石灰石（CaCO）共热得到碳酸钠和硫化钙，此法称为“吕布兰制碱法”。
该方法主要反应均在固相进行，且需要高温，生产不能连续，原料利用不充分，副产品污染环境。设备腐蚀严重。因此，随着生产的不断发展，风行一时的吕布兰制碱法逐渐被取代。
索尔维制碱法
1862年，比利时化学家索尔维实现了氨碱法的工业化。32243
NH+CO+HO →NHHCO434
NaCl+NHHCO3 →NaHCO+NHCl2322
2NaHCO3 →NaCO+HO+CO
它使用的原料是食盐和石灰石。采用的方法是：煅烧石灰石制造二氧化碳，把盐水氨化后吸收二氧化碳制取碳酸氢钠，再使碳酸氢钠2分解制取纯碱，故称氨碱法。反应生成的CO可以回收再用，氯化铵3可以和生石灰反应产生NH重新利用。4322
2NHCl+CaO →2NH+CaCl+HO
索尔维法制出的纯碱质量纯净，1867年在巴黎世界博览会上获得铜奖，1873年又获维也纳博览会奖章。掌握索尔维制碱法的资本家采取了技术封锁，并划片瓜分全球市场。新中国成立前的中国，饱23受帝国主义列强的欺凌，一穷二白，需要NaCO，只好靠进口，那23时，把NaCO叫作“洋碱”。1917年第一次世界大战期间，因交通中断导致纯碱奇缺，靠进口维生的中国民族化学工业面临灭顶之灾。
揭开索尔维制碱法的奥妙
1917年，我国知名实业家范旭东和陈调甫先生在天津塘沽创办了永利制碱公司（天津碱厂前身），需要一个可靠的专家来主持技术工作。在陈调甫的热诚推荐下，范旭东选中了在美国攻读博士学位的侯德榜。
侯德榜（名启荣，字致本）（见图1-3-2）,1890年出生于福建闽侯县，于1911年以优异成绩考入清华留美预备学校，3年后又以10门功课1000分的成绩获得公费留美资格，在麻省理工学院获学士学位，在哥伦比亚大学获硕士、博士学位。纯碱工业的重要性、问题的紧迫性以及范旭东实业救国的抱负、胆识和热诚，深深打动了侯德榜。他主动放弃了美国优厚的物质条件，毅然接受邀请，回国创业。
在制碱技术和市场被外国公司严密垄断的情况下，侯德榜带领广大职工长期艰苦努力，解决了一系列技术难题，于1924年正式投产。但是，生产出的纯碱呈暗红色。化学分析表明，原来是管道、反应塔等腐蚀时产生的少量铁锈所致。后经硫化钠处理，使之成为硫化亚铁后方不影响产品，从而找到了利用适量硫化物确保纯碱白色的作用机理与操作方法。1926年6月，侯德榜终于彻底掌握了氨碱法制碱的全部技术秘密，从而使亚洲这第一碱厂成功生产出了“红三角”牌优质纯碱（见图1-3-3）。在1926年8月美国费城万国博览会上获得金奖。从此，产品畅销国内，出口日本，远销东南亚。非常可贵的是，侯德榜先生把自己多年实践获得的制碱技术经验公布于世，著书出版，为世界制碱工业作出了巨大的贡献。图1-3-2 我国著名化工专家侯德榜图1-3-3 “红三角”牌纯碱商标
侯德榜先生学术水平令人钦佩，做人风范更令人景仰。1934年，他与范旭东合作又兴建了永利南京铔厂，3年后投产。这是我国近代化工向现代化工发展的转折点。1937年，日寇丧尽天良，悍然发动侵华战争。侯先生的工厂由于附带生产硝酸这个可制炸弹的产品，令军国主义膨胀的日寇垂涎三尺，侵略者提出与先生“合作”管理工厂，并威胁“否则炸毁工厂”。先生威武不屈，用响铮铮的誓言表达了钢铁般的决心：“宁可给工厂开追悼会，也绝不同侵略者合作”，彻底粉碎了日寇的阴谋。
创立“联合制碱法”
索尔维制碱法也存在诸多不足。例如，氨的价格昂贵，食盐利用2率低，设备腐蚀严重，生成的CaCl无多大用处。侯先生不满足于索尔维的方法，大胆对工艺进行了改进。既提高了食盐的利用率（从70%一下子提高到96%），又得到了氯化铵这一重要工业产品。侯氏制碱法立刻得到了世界的响应，侯德榜的名字也因此世界闻名！
侯氏制碱法把合成氨与氨碱法制碱两种基本化学工业结合起来，222浑然天成地把原料空气（N、O）、水（HO）、煤（C）和食盐234（NaCl）中的所有元素全部转化成了理想的NaCO和NHCl（见图1-3-4）。理论上该法没有废物，而且氨厂不必用硫酸来制造硫酸铵，省去了原料和设备；碱厂不必用石灰厂提供原料，省去了庞大的石灰窑和蒸氨塔设备，使得成本大大降低。之所以说侯氏制碱法是化学史上一项伟大勋业，就是因为它继承了氨碱法，改造了氨碱法，从而结束了在世界上垄断了70年之久的氨碱法，使中国人发明的联合制碱法在世界上成为真正意义上大型化工联合生产方法。图1-3-4 侯氏制碱法工艺流程
侯氏制碱法的诞生历时20多年，走了一条经仿制（生产出“红三角”牌纯碱）、揭秘（写出《纯碱》巨著）至创新（侯氏制碱法）的道路。侯氏制碱法是在中国人民最艰苦的八年抗战中取得成功的，它反映了中国科学界的聪明智慧，不屈不挠攀登世界科学高峰的进取精神和改变当时落后工业面貌的自强不息的奋斗精神。
编者按：介绍“钠元素及其化合物”时“侯氏制碱法”不能不提。教师可以利用本故事进行爱国主义、民族精神的教育，让学生感受化工专家侯德榜先生的实业救国理想和爱国主义情感。当时我国内忧外患，兴办实业举步维艰。而且科学技术比较落后，如果不想什么都依靠进口，就得有自己的民族工业。有了厂房、有了设备，还需要技术、生产工业流程。自己没有，则必须向人家购买。新中国成立前的中国，一穷二白，备受帝国主义欺凌。购买国外专利时，帝国主义厂商漫天要价、百般刁难。怎么办？只好自力更生！自己进行研究开发！揭开索尔维制碱的奥秘（1926年）和开创联合制碱法（1942年）就是在这样的困境中进行的。物质条件异常艰苦，可这些民族精英们有骨气、能自强，终于走出了具有自己特色的道路，令帝国主义者刮目相看。所以，只要有自强不息的奋斗精神，肯实干、肯拼搏，无论什么困难都能够克服。
教师还可以从化学学科角度，设计一些小问题驱动学生思考，如饱和食盐水中先通入二氧化碳好还是先通入氨气好，为什么？索尔维制碱法不足之处在哪里？侯德榜是如何根据实际情况，因地制宜进行改进的？联合制碱法的优点在哪里？使学生将书本知识与实际生产联系起来，了解一些化工生产的情况。这部分内容可以结合人教版《化学与技术》（选修2）（以下简称“选修2”）中“纯碱的生产”进行介绍。1.3.2 “光谱分析法”的鼻祖——本生“光谱”一词最早是由伟大的物理学家牛顿（L.Newton,1642—1727）（见图1-3-5）提出的。牛顿在24岁时做了一个有趣的实验，通过三棱镜将太阳光进行折射，得到了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色形成的光谱（见图1-3-6）。
1758年，德国化学家马格拉夫（A.S.Marggraf,1709—1782）在一次实验中，将两种“碱”（苏打和锅灰碱）的粉末分别撒在酒精灯火焰上，结果发现苏打（碳酸钠）把火焰染成黄色，锅灰碱（碳酸钾）把火焰染成紫色，从而发现了“焰色反应”。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]