《侯氏制碱法》教学中的德育渗透研究
《侯氏制碱法》教学中的德育渗透研究
上海市上海中学 朱观华
【摘要】：从新课程标准的角度阐述了化学教学中德育渗透工作的必要性；从多个角度挖掘候氏制碱法教学中的德育渗透的素材并说明候氏制碱法成为高考热点的原因。
【关键词】化学教学 德育 索尔维制碱法 侯氏制碱法 爱国主义 环保意识 对比分析
高中化学新课标把德育教育放在十分重要的地位。上海市化学课程标准的课程理念部分明确指出：“中学化学教育必须从素质教育的需要出发，以德育为核心，以创新精神和实践能力为重点，不但发挥智育功能，而且在德育和美育方面发挥重要作用；应把培养人作为最重要的任务，通过提高学生科学素养来落实‘科教兴国’基本国策和满足社会需要”。这充分说明了德育在整个教育教学中的重要地位，因此在化学的日常教学中对学生渗透德育教育是教学的一个重要内容。现行化学教科书中蕴含着丰富的德育素材，是爱国主义教育、环境保护教育、意志品质与理想前途教育等思想教育的极好载体，利用好教材中的有关内容及时对学生进行思想品质教育，使化学教学与德育有机地结合起来，比起简单地说教更能让学生心悦诚服。
下面是笔者在进行《侯氏制碱法》教学时做的一些德育渗透的尝试：
一、 热爱祖国的爱国主义
爱国主义是中华民族的传统美德，爱国主义是对青少年进行德育的中心内容。“侯氏制碱法”，这是一个以中国人的姓氏命名的发明，在我们国家深受帝国主义欺辱、被别人称为“东亚病夫”的时侯，一个中国人的名字能够闪烁在世界科学的舞台上，将世界制碱科学史推向一个新阶段，这充分显示出中华民族的智慧和力量。
1911年，侯德榜考入北平清华留美预备学堂，以10门功课1000分的满分成绩誉满清华园，1913年被保送入美国麻省理工学院化工科学习。1917年毕业，获学士学位，再入普拉特专科学院学习制革，次年获制革化学师文凭。1918年又入哥伦比亚大学研究院研究制革，1919年获硕士学位，1921年获博士学位。由于学习成绩优异，侯德榜被接纳为美国SigmaXi科学会会员和美国PhiLambdaUpsilon化学会会员，在美国本会有很好的发展。但1921年，侯德榜
二、 大公无私的普世情怀
在候氏制碱法之前，世界上已经有了比较成熟的一套制碱法，即比利时人索尔维发明的索尔维制碱法（也叫氨碱法）。当时，掌握索尔维制碱法的公司为了独享制碱技术成果，他们采取了严密的保密措施，使外人对此新技术一无所知。一些技术专家想探索此项技术秘密，大都以失败告终。不料这一秘密竟被一个中国人运用智慧摸索出来了，这个人就是侯德榜。回国后，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1926年取得成功，正常生产出优质纯碱，获1926年美国费城“万国博览会金质奖章”（即现在的世博会），被誉为中国近代工业进步的象征。
摸索到索尔维制碱法的奥秘，本可以高价出售其专利而大发其财，但是侯德榜主张把这一奥秘公布于众，让世界各国人民共享这一科技成果。他把制碱法的全部技术和自己的实践经验写成专著《制碱》（Manufacture of soda），于1932年在美国以英文出版，从此揭开了索尔维制碱法的神秘面纱。
三、 坚持不懈的科学品质
侯德榜并没有止步于索尔维制碱法，为了探索新的制碱方法，他首先分析了索尔维制碱法的缺点，发现主要在于原料中各有一半的成分没有利用上，只用了食盐中的钠离子和石灰石中的碳酸根，二者结合才生成了纯碱。食盐中另一半的氯和石灰石中的钙结合生成的氯化钙，却都没有利用上，而是作为废液排放掉了。而且还污染了环境。那么怎样才能使另一半成分变废为宝呢？他设计了好多方案，但是—一都被推翻了。后来他想到，能否把索尔维制碱法和合成氨法结合起来。这样氯化铵既可作为化工原料，又可以作为化肥，还可以大大提高食盐的利用率，同时又省去许多设备，如石灰窑、化灰桶、蒸氨塔等。设想有了，能否成功还要靠实践。于是他又带领技术人员，做起了实验。l次、2次、10次、100次……一直进行了500多次试验，分析了2000多个样品，才把试验搞成功，使设想成为了现实。此法是氨碱法的重大改革，利用合成氨系统排出的二氧化碳，可以省去庞大、耗能的石灰窑，也可以取消氨碱法中所用的蒸馏设备，同时获得两种工农业需要的产品——纯碱和氯化铵，所以它的优越性大大超过了索尔维制碱法，从而开创了世界制碱工业的新纪元。1943年，中国化学工程师学会一致同意将这一新的联合制碱法命名为“侯氏联合制碱法”，又称“侯氏制碱法”，“循环制碱法”或“双产品法”。
四、 保护环境的环保意识
“节约能源，保护环境”并不是一句空话，也并不只是少数科学家或科研机构的专门工作，而是所有公民都应该具备的基本观念和意识，并且每个人都可以从身边的一些小事做起，为节约能源和环境保护作出自己的贡献。那么，在化学教学中充分挖掘教材中与环境有关的内容，适时穿插和渗透环境保护问题，有利于增加学生的环境知识，增强学生的环保意识，培养学生的社会责任感。候氏制碱法中，由于设计了NaCl的循环利用，故食盐的利用率从原来的70%一下子提高到96%。此外，污染环境的废物氯化钙成为对农作物有用的化肥——氯化铵，真可谓变废为宝。
五、 对比分析的学科理念
正如以上的分析，侯氏制碱法是高中化学课程德育渗透的绝佳载体，故也成了上海高考的热点内容。然而很多同学依然对这部分内容觉得难度很大，感觉无从下手。我想关键还是对于侯氏制碱法和索尔维制碱法没有深入地理解，“只知其然不知其所以然”，对比分析是化学课程的学科理念之一，课堂上通过对比分析来学习这两种制碱法是一个非常好的策略。
索尔维制碱法流程图：
侯氏制碱法流程图：
通过对比我们不难发现：
索尔维制碱法的优点：1、原料（食盐、石灰石）便宜；2、产品（纯碱）纯度高；3、副产品氨、二氧化碳可循环使用；4、步骤简单，适用于大规模生产
缺点：1、两种原料的成分都只利用了一半；2、食盐的利用率只有70％左右；3、有废液排出，主要成分为CaCl2与NaCl（思考：可否将CaCl2 除去后将NaCl循环？答案：不可，要除去CaCl2需要加入Na2CO3，意味着把产品又加入到了废液处理中，明显不合适）。
相对于索尔维制碱法，侯氏制碱法主要就是克服了它的缺点，故优点如下：①NaCl可循环使用，使食盐的利用率提高到96％以上；②无废液排放；③副产物氯化铵可作化肥。
例、1862年，比利时化学家索尔维发明了氨碱法制碱，1943年，我国化学家侯德榜创立了更为先进的侯德榜制碱法，也叫联合制碱法，两种制碱的生产流程可简要表示如图：
（1）索尔维制碱法中的循环物质主要是：___________、____________；候氏制碱法中的循环物质主要是：___________、____________；
（2）向沉淀池中通入CO2和氨气时，应先通入氨气的原因是 。
沉淀池中发生反应的化学反应方程式是 ，从沉淀池中分离沉淀的操作是 ，生成产物纯碱的方程式为___________________。
（3）氨碱法生产流程示意图中的Y是 ，从原料到产品，氨碱法总反应过程用化学方程式表示，可写为 。
（4）联合制碱法中从滤液中提取氯化铵晶体的过程推测，所得结论正确是 （选填编号）。
a．常温时氯化铵的溶解度比氯化钠小
b．通入氨气能增大NH4+的浓度，使氯化铵更多析出
c．加入食盐细粉能提高Na+的浓度，使NaHCO3结晶析出
d．通入氨气能使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度
（5）联合制碱法相比于氨碱法，氯化钠利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了循环Ⅰ，联合制碱法的另一项优点是 。
（6）产品纯碱中含有碳酸氢钠，可以用加热分解的方法测定产品中纯碱的质量分数，已知样品质量为a g，加热至质量不再改变时称重为bg，则纯碱的质量分数为 。
参考答案：（1）NH3、CO2；NaCl、CO2；
（2）因为CO2溶解度小，而NH3极易易溶于水，先通入NH3有利于后面CO2的吸收；NH3+CO2+NaCl+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl；过滤；
2NaHCO3
（3）NH3；CaCO3+2NaCl→Na2CO3+CaCl2；
（4）bd；
（5）避免产生大量的含有CaCl2的溶液或者副产物NH4Cl可作化肥；
（6）
教育德为先，德育是教育的灵魂，不论哪门学科，我们的最终教育目的是教会学生如何成为一的德才兼备的人。我们应该坚持深入、全面地把德育教育融会贯通到平时的教学工作中，使学生在获得化学知识的同时，树立起正确的人生观、世界观、价值观，形成良好的道德品质，从而达到教书育人的目的。
参考文献：
1、上海市教育委员会．《上海市中学化学课程标准》．上海教育出版社
2、宋明洪．《新课程标准下化学教学中德育教育的渗透》（全国教育科研“十五”成果）．2005
3、刘峰．《浅谈新课程理念下化学教学中德育教育的渗透》．新课程研究:基础教育， 2009年第9期
4、刘怀乐．《对“候氏制碱法”史料的补充及研究》．中学化学教学参考．2011年第9期
5、慧铭．《为侯德榜立像》．中国科技史料．1984年第2期
