高三年级化学校本教材

高三年级

化学

主编

本册主编

编写人员

J予三

未来化学在人类生存、生活质量和安全方面将以新的思路、

观念和方式发挥核心科学的作用。本教材，为高中化学课外读物,

可丰富学生的视野，内容有趣。依靠本校教师的原则，有效利用

现有教育资源，充分结合本校的传统和优势、学生的兴趣和需要,

开发出具有鲜明特色的校本教材。在内容上基本能反映出知识的

科学性、系统性、趣味性，关注学生的认知水平和心理特点；在

形式上，注重其多样性，重视地方特点，关注学生的学习兴趣。

《新课程标准》凸显了“以学生的发展为本，促使学生自主

学习”的教育理念。我们开发的校本课程的意图有三个：⑴为课

堂教学提供背景材料，为开展研究性学习提供素材。⑵通过学生

的自主学习，开阔学生的视野，激发学生的学习化学的兴趣。⑶

通过一些有趣故事、事例的阅读来培养学生积极的社会责任感，

帮助他们形成正确的化学的学科思想和方法。这本书的选材内容

是很丰富的。全书由11篇长短不一的文章构成。由学生自主选读。

内容涉及科学家的成长故事，化工生产、最新的科技动态、社会

热点、课本内容的延伸等，我们开发这本教材的真正目的就只有

一个：让学生喜欢化学。

目录

第一章走进化学

第一讲化学元素分类和元素周期律..................1

第二讲伏打电池和水的电解.........................5

第三讲合成氨、化学武器和哈伯.....................7

第四讲炸药专家诺贝尔-------------------------11

第五讲侯氏联合制碱法------------------------14

第二章身边的化学

第一讲萤火虫为什么能发冷光................16

第二讲油条中的化学........................17

第三讲鸡蛋不宜洗干净后存放................18

第四讲小议氮肥............................19

第五讲有办法去掉衣服上沾的油、墨、墨水吗......21

第六讲宇宙火箭外壳上涂一层特种涂料的原因在哪里-22

第一章走进化学

1&化学元素分类和元素周期律

化学发展到18世纪，由于化学元素的不断发现，种类越来越多，反应的

性质越来越复杂。化学家开始对它们进行了整理、分类的研究，以寻求系统

的元素分类体系。

一、门捷列夫发现元素周期律前对元素分类的研究

1.1789年，法国化学家拉瓦锡在他的专著《化学纲要》一书中，列出

了世界上第一张元素表。他把已知的33种元素分成了气体元素、非金属、

金属、能成盐之土质等四类。但他把一些物，如光、石灰、镁土都列入元素。

2.1829年,德国化学家德贝莱纳(Dobereiner,J.W.1780-1849)根据

元素的原子量和化学性质之间的关系进行研究，发现在已知的54种元素中

有5个相似的元素组，每组有3种元素，称为“三元素组”，如钙、盥、钢、

氯、漠、磺。每组中间一种元素的原子量为其它二种的平均值。例如，锂、

钠、钾，钠的原子量为

(69+39.1)/2=23o

3.1862年，法国的地质学家尚古多(Chancourtois,A.E.B.1820T886)

绘出了“螺旋图”。他将已知的62个元素按原子量的大小次序排列成一条围

绕圆筒的螺线，性质相近的元素出现在一条坚线上。他第一个指出元素性质

的周期性变化。

4.1863年，英国的化学家纽兰兹(Newlands,J.A.R.1837T898)排出

一个“八音律”。他把已知的性质有周期性重复，每第八个元素与第一个元素

性质相似，就好象音乐中八音度的第八个音符有相似的重复一样。

二、元素周期律的发现

1869年3月，俄国化学家门捷列夫(1834T907)公开发表了论文《元

素属性和原子量的关系》，列出了周期表，提出了元素周期律——元素的性质

随着元素原子量的递增而呈周期性的变化。他在论文中指出：“按照原子量大

小排列起来的元素，在性质上呈现明显的周期性。”“原子量的大小决定元素

的特征。”“无素的某些同类元素将按他们原子量的大小而被发现。”

1869年12月，德国的化学家迈耶尔(Meyer,J.L.1830T895)独立

地发表了他的元素周期表，明确指出元素性质是它们原子量的函数。在他的

表中，出现了过渡元素族。

为什么门捷列夫理论能战胜前期和同期理论，独占元素周期律的发现权

呢？分析科学史上的这一重大案例，可知门捷列夫理论在以下几方面较其他

理论优越：

1.材料丰富

在前门捷列夫时期，发现的元素及有关的材料较少，分类工作都是局限于

部分元素，而不是把所有元素作为一个整体考虑，因此也就不能很好地解释

过去和现有的实验事实和化学现象。

在门捷列夫时期，发现的元素已占全部元素(现周期表上元素)的一半，

且掌握了这些元素的有关知识，如物理性质、化学性质、化合价等，测定元

素性质的方法得到了重大突破，特别是原子量的测定工作不断取得进展。1

860年，在世界化学家大会上，化学家们同意形成统一的原子量测定方法

和系统的原子量表。门捷列夫出席了这次大会，并接受了阿佛加德罗的分子

论。这促使他能提出正确的元素周期律。

2.自洽性好

纽兰兹机械地按当时测定的原子量大小排列元素，没有估计到原子量数值

存在错误，又没有考虑尚未发现的元素，因此很难将事物的内在规律清楚地

揭示出来。理论内部的混乱引来了其它人的嘲笑和讥讽。而迈耶尔犯了同样

的错误。门捷列夫却对一些原子量进行了大胆地修改，从而消除理论内部的

矛盾。如当时公认金的原子量为169.2,金就应排在钺198.6,钺

2

196.7的前面，而门捷列夫认为应排在这些元素后面。经重新测定这些

元素的原子量分别为：钺190.9,钺193.1,珀195.2,金1

97.2。事实证明了门捷列夫的正确。另外，他还大胆地修改了铀、锢、

锢、钮、饵、锦、钱的原子量。

3.预见性好

门捷列夫在表中对尚未发现的元素留下了4个空格，在1871年的新表

中又列出6个空格，且预言了这些元素的存在及它们的性质。迈耶尔虽然也

在表中留有空格，但他没有对未知元素的性质作出预言。

1875年，法国化学家布阿博德朗(Boisbandran,P.E.L.1838-1912)

在分析比里牛斯山的闪锌矿时发现一种新元素，命名为保(法国的古名叫加

里亚)。这只是又发现了一个新元素而已——第65个元素，本身并无精彩出

奇的地方。然而，令钱的发现者吃惊的是一封来信，笔迹不熟，来自“圣•彼

得堡二来信说，他所找到的钱的性质并不完全对，特别是该金属的比重不应

当是布阿博德朗所求出的4.7,而应当在5.9至IJ6.0之间。署名是“圣•彼

德堡大学教授狄米德里•门捷列夫”。布阿博德朗是世界上独一无二的手中拿

着刚发现钱的人，从没见过线的俄罗斯教授怎么能这样说呢？

布阿博德朗感慨万千。但毕竟他是一个真正的科学家，他用严谨的科学态

度来对待此事。他重新测定了纯净钱的比重，是5.96O愤慨变为钦佩。

布阿博德朗在一篇论文中写到：“我认为没有必要再来说明门捷列夫先生的这

一理论的伟大意义了。”这是科学史上破天荒第一次事先预言一个新元素的发

现。

1879年,瑞典化学家尼尔森(Nilson.L.F.1840-1899)发现了经门捷

列夫预言并详细描述了的第二个元素“类硼”。尼尔森把它叫做铳。他写到：

俄罗斯化学家的思想已经得到了最明白的证明了。

1885年，德国的化学家文克列尔(Winkler.C.A.1838-1904)发现了

元素楮。门捷列夫在1870年就曾经特别详细地预言过这个他叫“类硅”

3

的元素性质。文克列尔的论文一问世，人们就把它与15年前门捷列夫的预

言相比，有令人感到惊奇的巧合。发明者本人说到：未必再有例子能更明显

地证明元素周期学说的正确性了。

1895年英国化学家拉姆塞(Ramsay.W.1852-1916)等人发现了气体元

素氯、氨、氤等一系列惰性气体元素；1899年，居里夫人等人发现针、

镭等放射性元素，它们都按门捷列夫周期表中预定的位置就座。另外，在Mn

一列留下的空位，后由电力公司老板不惜重金去探索这一元素。1925年,

德国化学家诺塔克(Noddack.W.1893-1960)夫妇发现了它——锦，一种制白

热电灯的极好灯丝的元素。

这些都是科学思维的伟大胜利。

因此，对此理论的发现，有人作了这样的描述：在科学大道上，有一块宝

石，它就是元素周期律。拉瓦锡、德贝莱纳、纽兰兹、迈耶尔等人从它身边

走过，都把它拿起来看看，然后又把它扔掉。是门捷列夫吸取前人经验，仔

细研究它，使之散发出本身的光彩，最后他拿着这块宝石，登上了化学的高

峰，统一了整个无机化学。

为了纪念门捷列夫，101号元素被命名为钳(Mendelevium)门捷列夫

成功地把过去遭到嘲笑和怀疑的的元素周期律排列的研究变成为任何人都无

可置疑的事实，使宇宙间的所有元素都能如此精彩地进行排列。这是继原子

理论后对庞杂的化学实验资料的又一次大规模的综合，是人们对元素概念认

识的又一次深化和飞跃。它揭示了各种化学元素和化合物之间，各种不同原

子间的内在联系。它表明分布于整个自然界的化学元素并不是偶然的、杂乱

无章地出现，而是存在于一个严整的、有着内在联系的系统之中。元素周期

律统一了整个无机化学。它又作为基本定律贯穿于化学领域的各个分支，它

的科学思想渗透于边缘学科和交叉学科之中，改变着人们的思维方法与认识

手段。它揭示了自然界的普遍联系的思想，应用了从量变到质变的辩证法规

律，这是科学史上的一个伟大勋业，具有伟大的科学意义和哲学意义。

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但是，在门捷列夫当时科学发展的水平上，只能把原子量作为元素最基本的

性质，按照它的大小来排列各元素的顺序，认为元素的性质随着元素原子量

的递增而呈周期性的变化。高中化学课本中对元素周期律的表述是：“元素的

性质随着元素原子序数的递增而呈周期性的变化。”这就是元素周期律的现代

定义。

练一练：

1.某元素的阳离子RM,核外共用X个电子，原子的质量数为A,则该元素原

子里的中子数为()

2.下列说法正确的是()

A.同一元素各核素的质量数不同，但它们的化学性质几乎完全相同

B.任何元素的原子都是由核外电子和核内中子、质子组成的

C.钠原子失去一个电子后，它的电子数与氯原子相同，所以变成氯原子

D.:;而、庭\tCa的质量数相同，所以它们是互为同位素

2&伏打电池和水的电解

一、伏打电池的发明

水的电解,是在历史上第一个提供稳定连续电流的电源装置——伏打电池

于1800年诞生以后才实现的。伏打电池的发明归功于两位意大利科学家。一

位是解剖学家和医学教授伽伐尼(Galvani,L1737-1798),一位是物理学和

化学家伏打

(Volta,A.1745-1827)o

1780年，伽伐尼在一次解剖青蛙时有一个偶然的发现。一只已解剖的青

蛙放在一个潮湿的铁案上，当解剖刀无意中触及蛙腿上外露的神经时，死蛙

的腿猛烈地抽搐了一下。伽伐尼立即重复了这个实验，又观察到同样的现象。

最初他以为蛙腿发生痉挛是“大气电〃作用的结果。后来他以严谨的科学态度,

选择各种不同的金属，例如铜和铁或铜和银，接在一起，而把另两端分别与

死蛙的肌肉和神经接触，青蛙就会不停地屈伸抽动。如果用玻璃、橡胶、松

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香、干木头等代替金属，就不会发生这样的现象。作为解剖学家的伽伐尼脑

子里总是想着肌肉和神经等，他想用动物体内有某种电来解释，但这种〃动物

电''的解释是含糊不清的。1789年他写成了论文:《关于电对肌肉运动的作用》,

于1791年发表。

伏打读到了这篇论文后，就多次重复了伽伐尼的实验。作为物理学家，他

的注意点主要集中在那两根金属上，而不在青蛙的神经上。伏打在此以前已

经对电学作出不少贡献。他曾经对已有验电器进行改造，制成了一种能够测

微量电荷的验电器。1775年，他在给普利斯特里的信中描写了一种起电盘装

置。对于伽伐尼发现的蛙腿抽搐的现象，他想这可能与电有关，但是他认为

青蛙的肌肉和神经中是不存在电的，他推想电的流动可能是由两种不同的金

属相互接触产生的，与金属是否接触活动的或死的动物无关。伏打用自己设

计的精密验电器，对各种金属进行了许多实验。这些实验证明，只要在两种

金属片中间隔以用盐水或碱水浸过的（甚至只要是湿和）硬纸、麻布、皮革

或其它海绵状的东西（他认为这是使实验成功所必须的），并用金属线把两个

金属片连接起来，不管有没有青蛙的肌肉，都会有电流通过。这就说明电并

不是从蛙的组织中产生的，蛙腿的作用只不过相当于一个非常灵敏的验电器

而已。

在1796年的一封信中，伏打把金属（以及黄铁矿等某些矿石和木炭）称

为第二类导体或干导体，把盐、碱、酸等的溶液称为第二类导体或湿导体。

他指出：把第一类导体与第二类导体相接触，”就会引起电的扰动，产生电运

动；至于这个现象的原因，目前还不清楚，只能认为是一般的特性

伏打用了三年的时间，用把各种金属两两搭配进行实验的方法，研究两种

金属接触产生电的现象。他发现，一种金属与某一种金属接触时带正电，它

与另一种金属接触时则可能带负电。例如，锌和铜接触时锌带正电，铜带负

电；但铜若与金或银接触。

活动：下列装置能否构成原电池。如果你还有疑问，你可用下列药品：Zn片、

6

Cu片、石墨棒、Fe钉、稀硫酸、无水乙醇、导线、CuS04溶液、电流表、烧

杯等设计对比实验证明你的想法。

3&合成氨、化学武器和哈伯

在化学发展史上，有一位化学家，虽早已长眠地下，却曾给世入留下过关

于他的功过是非的激烈争论。他就是本世纪初世界闻名的德国物理化学家、

合成氨的发明者弗里茨•哈伯(FritzHaber)。

赞扬哈伯的人说：他是天使，为人类带来丰收和喜悦，是用空气制造面包

的圣人；诅咒他的人说：他是魔鬼，给人类带来灾难、痛苦和死亡，针锋相

对、截然不同的评价，同指一人而言，令人愕然；哈伯的功过是非究竟如何,

且看这位化学家一生所走过的辉煌而又坎坷的道路。

1868年12月9日哈伯出生于西里西亚的布雷斯劳(现为波兰的弗罗

茨瓦夫)，父亲是知识丰富又善经营的犹太染料商人，耳闻目睹，家庭环境的

熏陶使他从小和化学有缘。哈伯天资聪颖，好学好问好动手，小小年纪就掌

握了不少化学知识，他曾先后到柏林、海德堡、苏黎世求学，做过著名化学

家霍夫曼和本生的学生。大学毕业后在耶拿大学一度从事有机化学研究，撰

写过轰动化学界的论文，哈伯19岁就破格被德国皇家工业大学授于博士学

位，1896年在卡尔斯鲁厄工业大学当讲师，1901年哈伯和美丽贤慧

的克拉克小组结为伉俪。1906年起哈伯任物理化学和电化学教授。

19世纪末化肥工业的出现和发展推动了农业生产的发展。随着世界人口

增长对粮食的需求也日趋增大，再加上工业发展和军事上的迫切需要，使人

工固氮在本世纪初成了世界性的重大研究课题。仅管不少化学家耗费了相当

大的精力，但仍未掌握一种较理想的人工固氮方法。

1905年哈伯赴美国考察，回国后也采用高压放电固氮，实验历时一年

效果不尽人意。后来从法国化学家用高温、高压合成氨发生爆炸的消息中获

得启示，他也毅然采用该法进行试验，表现了他的果断和勇气。在历经无数

次失败后，1909年7月2日哈伯在实验室采用600C、200个大气

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压和用金属铁作催化剂的条件下，人工固氮成功，平衡后氨的浓度达到6%,

首次取得突破，当年德国巴登苯胺纯碱公司总经理、工业化学家博施

（CarlBosch）,参观了哈伯的实验室，确认他的方法成功、有效，决定扩大

进行中间试验。此后哈伯提出了原料气循环使用的合理建议；博施也解决了

从水煤气中获得氢气的问题。1910年建成新工艺流程的中试工厂。该公

司的研究人员在化学家米塔斯（Mitas）的主持下，用2500种不同的催化

剂经上万次试验，终于研制成功含有钾、铝氧化物作助催化剂的价廉易得的

高效铁催化剂。1911年巴登公司在德国奥堡建成世界第一座日产3。吨

合成氨的工厂。人称这种合成氨方法为“哈伯一博施法”，这是具有世界意义

的人工固氮技术的重大成就。是化工生产实现高温、高压、催化反应的第一

个里程碑。合成氨的原料来自空气、煤和水，因此是最经济的人工固氮法，

从而结束了人类完全依靠天然氮肥的历史，给世界农业发展带来了福音；为

工业生产、军工需要的大量硝酸、炸药解决了原料问题）在化工生产上推动

了高温、高压、催化剂等一系列的技术进步。合成氨的成功也为德国节省了

巨额经费支出，哈伯、博施也一举成名。

作为合成氨工业的奠基人，哈伯也深受当时德国统治者的青睐，他数次被

德皇威廉二世召见，委以重任。1911年他担任了威廉皇家物理化学和电

化学研究所所长兼柏林大学教授。1914年第一次世界大战爆发时，哈伯

参与设计的多家合成氨工厂已在德国建成。当时唯有德国掌握垄断了合成氨

技术，这也促成了德皇威廉二世的开战决心。威廉认为只要能源源不断地生

产出氨和硝酸，德国的粮食和炸药供应就有保证：再全力阻扰敌国获得智利

硝石就可以制限对方，德国就能获胜。外国首脑和军事专家也曾预测：由于

含氨化合物的短缺，大战将在一年之内结束。不料德国合成氨的成功使其含

氮化合物自给有余，从而延长了一次大战的时间，哈伯的成功也给平民百姓

带来了灾难、战争和死亡，这大概是他料想不到的。

一次大战爆发后德皇为了征服欧洲L要哈伯全力为他研制最新式的化学武

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器，哈伯又兼任了化学兵工厂厂长，首先研制出军用毒气氯气罐。大战时，

德法两军在比利时伊普雷地区反复争夺，对峙不下，德军为了改变不利势态,

统帅部采用了哈伯的建议，从而揭开了世界第一次化学战的帷幕。

1915年4月21日夜间，德军在长达6千米的战线上秘密安放了数以

千计的氯气罐。第二天下午五时，德军借助有利的风速以突袭的方式将18

。吨氯气吹放至法军阵地。刹那间在68千米宽的正面形成2米高的黄色气

体幕墙滚滚向前推进，纵深到达10—15公里，对手毫无防范，致使5千

多人死亡，一万五千多人中毒致伤，伊普雷一役哈伯受到德皇嘉奖，也遭到

各国科学家的强烈谴责。他却被所谓的“爱国主义”所惑，继续为德国统治

者效劳，当年又研制出新毒气光气，同年12月9日又在伊普雷战线使用，

从此以后西方各国竞相研制，使用化学武器，一发而不可收拾。化学武器在

一次大战中造成近130万人的伤亡，占大战伤亡总人数的4.6%,在历

史上留下了极不光彩的一页，哈伯则成了制造化学武器的鼻祖，人类的罪人。

哈伯夫人克拉克曾经在科学事业上一心一意支持丈夫，面对血腥的现实她也

竭力反对哈伯的行为，她一再劝阻哈伯研制新毒气芥子气，但毫无效果。她

绝望了，1915年克拉克夫人自杀身亡，希能最

后唤醒哈伯的良知，他却执迷不悟，继续为德皇卖命。历史是公正的，她

无情地嘲弄了哈伯的“爱国主义”，德国最终还是成了战败国。

1918年瑞典皇家科学院因哈伯在合成氨发明上的杰出贡献，决定授于

他诺贝尔化学奖，因哈伯在研制化学武器上给人类带来灾难的行为，使世界

许多科学家提出异议，对此哈伯也辩解。最后终因其对人类的特殊贡献而获

此殊荣，1933年希特勒上台，4月31日希特勒命令哈伯辞退由他主持

的柏林物理化学研究所所内全部犹太工作人页，哈伯抗争说：“我根据智力、

知识、品格而不是血统选择科研人员”，自己也毅然提出辞职。终于他也被称

为“犹太人哈伯”列入驱逐之列，研究所也随之解体。由于法西斯的迫害，

包括爱因斯但在内的许多著名犹太科学家相继离开德国。不久哈伯也受剑桥

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大学邀请前往讲学，以访问学者身份流亡英国，并在剑桥的卡文迪许实验室

工作。1934年他应邀担任巴勒斯坦著名反法西斯犹太人组织的西夫高级

研究所所长。1934年1月29日他在去意大利的途中，因心脏病发作在

瑞士的巴塞尔逝世，终年66岁，就地安葬在巴塞尔公基。哈伯去世的消息，

当时德国法西斯当局居然不作报道，还阻挠国内有关人士举行吊唁追悼活动。

回顾化学发展过程，化学史上每一个重大的化学成就都是在一定的社会背景

条件下产生，合成氨的成功和实现工业化生产也不例外，它和当时德国军事

上需要的刺激和推动密切有关。一项重大的科技发明历来就是一把锋利的双

刃剑，在给人类带来福音和实惠的同时，也带来了不幸和灾难，合成氨的发

明同样如此。生活在那个时代的哈伯，作为一位科学家是无法左右德国政治

的，相反却要被统治者所驱使和利用，他在研制化学武器上的行为也是可以

理解的，何况是在所谓“爱国主义”的感召之下，为此哈伯本人也付出了沉

重的代价。金无赤足，人无完人，对政治家尚且如此，何况是科学家？晚年

哈伯面对德国法西斯的种种暴行，在身受其害的现实下也有所醒悟，最终也

成了反法西斯战线中的一员。

练一练：1.根据合成氨反应的特点，应分别采取什么措施提高反应的平衡转

化率和反应速率?请将你的建议填入下表。

提高反应的平衡转化率提高化学反应速率

性质措施性质措施

放热活化能高

分子数减小低温时反应速率低

平衡常数不大原料气浓度增加能提高反应速

率

氨气浓度增加能降低反应速率

2.请你尝试为合成氨选择适宜条件。

4&炸药专家诺贝尔

10

化学家诺贝尔(Nobel,A,1833—1896),生于瑞典的斯德哥尔摩。父亲是

一位颇有才能的机械师、发明家。在诺贝尔出生的前一年，他家遭火灾，烧

毁了全家家产，生活陷入困境。由于他父亲的一些发明受到俄国的欢迎，在

1843年，诺贝尔全家迁到俄国的彼得堡。在俄国由于语言不通，他和两

个哥哥都没有进学校，请教师到家里教俄、英、德、法等语言，然后才跟着

俄国教师学习自然科学和工程技术。虽然诺贝尔身体很弱，由于他能发愤学

习，不仅得到老师的赞扬，也受到父兄的喜爱。1848年回到瑞典，诺贝

尔在父亲办的工厂里当助手。为了进一步扩展眼界，学到更多的东西，18

5。年诺贝尔出国旅游学习，先后去过德国、法国、意大利和美国。由于他

善于观察、分析，凡是耳闻、目睹的物质现象、变化规律、前人的创造发明，

都成为他学习研究的对象，因而知识益丰，能力益强。当他两年后回到俄国

时，己经成为精通几国语言的化学家了。诺贝尔回家后立即投入他父亲办的〃

诺贝尔父子机械铸造工厂”工作。他在生产开口的实践过程中研究了地雷、水

雷、炸药的生产流程，以及大炮和蒸气机的设计。在这里他不仅学到了许多

适用的工艺技术，还学到了怎样生产和管理工厂。克里米亚战争结束，军火

工厂开始倒闭，1959年诺贝尔全家迁回了瑞典。此后，诺贝尔专稿创造

发明，据不完全统计，他一生中共获得专利达355项，其中有关炸药的约

127项。在炸药中有几项特别有意义，也是十分艰险的。

硝化甘油对震动十分敏感，容易爆炸，储存、运输都很困难。诺贝尔的父

亲对此进行了研究，但未解决问题。他经过50多次的实验，到1862年,

才有较大的进展。他先将硝化甘油装在玻璃管里，再把玻璃管放进装满火药

的锡管内，然后装上导火线。装好后，将导火线点燃，抛入水中，轰的一声

火花四溅，爆炸力比黑火药大得多。这就是诺贝尔专利的雷管。初步的成功

表明他弄清楚了引爆硝化甘油的办法，但这次爆炸的主体仍然是黑火药，对

硝化甘油的敏感性滑改变，储存和运输的困难问题还是没有解决。

1864年9月3日，是诺贝尔研究炸药极不幸的一天。在试验中发生了

II

硝化甘油的爆炸，他们的实验室被炸成一片废墟，诺贝尔的五位助手，包括

他的弟弟埃米尔都当场被炸死。诺贝尔因当时不在实验室而幸免于难。他的

父亲也因这一沉痛打击，悲伤过度，得中风病而半身不遂。这次爆炸事故吓

坏了附近的居民，因而纷纷向政府要求，不准诺贝尔在市内做实验，查封实

验室。诺贝尔面临这样严峻的问题，就这样下马不干吗或者继续搞下去呢？

挫折和不幸并没有动摇他的决心，仍然不屈不挠地决定继续研究下去。对这

样困难问题怎么办呢？于是他把实验室搬到郊外马拉湖中一艘平底船上。经

过一百多次的实验，他发现运用雷酸汞可以引爆硝化甘油。雷酸汞对震动非

常敏感，稍微受到冲击或摩擦能立即引起爆炸。发明了装有雷酸汞的雷管可

以引起炸药的爆炸。这一难题的解决，是研究爆炸的一个重大的突破。

19世纪下半叶，欧洲的许多国家正处于工业革命的高潮，开发矿山，挖

掘河道、修建铁路、开凿隧道都需要大量的烈性炸药，硝化甘油的上市受到

了普遍的欢迎。诺贝尔及时在瑞典、英国、挪威等申请了专利，并在瑞典建

成了世界第一座硝化甘油厂，随后又在德国建立了国外的生产硝化甘油的合

资公司。由于硝化甘油存放的时间一长就会分解，强烈的震动也会引起爆炸,

这就成为运输和储存的隐患。果然不久，在美国旧金山发生运输硝化甘油的

大爆炸，整列火车被炸得粉身碎骨。

德国的一家工厂因搬运时发生冲撞，引起爆炸把工厂变成废墟。一艘满载

硝化甘油的轮船行使在大西洋，由大风浪颠簸引起的爆炸，使船和人都沉入

海底。针对这此惨状，瑞典政府和其他国家先后下令禁止运输诺贝尔的炸药,

并言要追究法律责任。这些问题虽然非常严重，但诺贝尔并没有被吓倒，决

心要生产出安全的炸药。经过反复实验，他终于找一种合适的肥料，把适量

的硅藻土掺合在硝化甘油中，得到一种安全的黄色炸药。这种炸药使诺贝尔

重新获得信誉，生产黄色炸药的工厂很快获得了发展。

诺贝尔认为，黄色炸药虽然解决了不安全的问题，但是不活泼硅藻降低了

硝化甘油的爆炸力，有必要继续研究下去。他想火棉是一种炸药，能否将它

12

与硝化甘油混合，诺贝尔决心试试。1875年的一天，诺贝尔在试验中不

慎划破了手，他顺手用火药棉敷了伤口。夜里伤口疼痛不能入睡，于是他想,

怎样才能使火棉与硝化甘油混合呢？可能使用含氮低的火棉会有更好的效

果？他立即起床做试验，当天亮时，一种新型的胶质炸药试制出来了。胶质

炸药不仅有高度的爆炸力，而且很安全，可以用热滚子碾磨，也可以在热蒸

气下压成细条。这种炸药的发明在科技界引起了极大的反响，事实证明它是

一种安全可靠、爆炸力强的新炸药。胶质炸药的发明，充分表明诺贝尔在这

一领域里是出类拔萃的，然而他并没有就此裹足不前，又投入混合无烟火药

的研制。诺贝尔有丰富的想象力，研究内容不限于炸药，还研究过合成橡胶、

人造丝，改进过唱片、电话、电池。

诺贝尔除了沉浸于钻研炸药外，在创建企业方面也显示无比的才华。当硝

化甘油炸药试制成功后，立即组织了几场壮观的表演实验，以取得企业家对

硝化甘油炸药信任。同时联络有远见的企业家合资创办生产硝化甘油炸药的

公司。他亲自出任公司的经理，还负责工程技术、公关、广告和财务等工作。

为了发展他们的企业，不知疲倦地到处奔走，用各种方式广泛宣传，使新型

炸药在许多企业中大显身手。例如，美国修建中太平洋铁路，使用硝化甘油

炸药节省了几百万美元。黄色炸药的销量从1867年的11吨，到187

4年已达到3120吨。诺贝尔公司到19世纪80年代已成为世界性的企

业，他的几百座工厂和公司遍布于德国、挪威、英国、法国、美国、意大利、

奥地利等20多个国家。由此可见，诺贝尔不仅是一位杰出的科学家、发明

家，而且是一位有远见的、组织能力极强的企业家。

诺贝尔之所以令人崇敬，不仅因为他是发明家、企业家，而在于他有一个

伟大的胸怀和崇高的思想。他跟许多富翁不一样，既善于创造财富，又善于

把财产用在最有意义的地方。当他母亲去世时，他把母亲留给他的全部财产

捐给瑞典的慈善事业，只留下母亲的照片作纪念。他认为：“金钱这种东西，

只要能够解决个人的生活就行，若是过多了，它会成为遏制人类才能的祸害。

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〃诺贝尔本着这样的思想，在临终时立了名世的遗嘱。遗嘱的内容为：

〃请把我的全部财产作为基金，以基金的利息作为奖金，并且把奖金分为

五等分，作为下记的五种奖的奖金，它在每年奖给为人类作出了最有卓著贡

献的人。（一）物理学奖：奖给这个领域有最重要发现或发明的人。（二）化

学奖：奖给在这个领域有最重要发现或最要改良的人。（三）生物学和医学奖:

奖给在这个领域有最重要发现的人。（四）文学奖：奖给在这个领域表明了理

想主义的倾向，有最优秀作品的人。（五）和平奖：奖给为国与国之间的友好,

撤除或裁减军备，召开和平会议以及实施和平会议的原则作出了最大努力的

人。

各奖的获奖人由下述各委员会确定:物理学奖、化学奖由瑞典科学院确定;

生物学和医学奖由斯德哥尔摩洛林研究所确定；文学奖由斯德哥尔摩科学院

确定；和平奖由挪威议会选出的五人委员会确定。

不论世界上哪个国家的人都可以获奖。我衷心希望世界上最有成就的人获

奖。1895年11月27日艾尔弗雷•诺贝尔”

1910年，在诺贝尔逝世后五年的12月10日，在斯德哥尔摩举行了

第一次诺贝尔奖金的授奖仪式。1969年，瑞典的银行又捐了一笔款，仍

用诺贝尔的名义，增加了经济学奖。为纪念他对发展科学事业所作出的贡献,

第102号元素被命名为错（符号No）。诺贝尔科学奖的精神光芒四射，诺贝

尔芳名永垂不朽。

议一议：从诺贝尔的成功之路我们学到了什么？

5&侯氏联合制碱法

在工业上纯碱用途极为广泛。而在古代，人们虽曾先后学会了从草木灰提

取碳酸钾和从盐碱地及盐湖等天然资源获得碳酸钠，但这远远不能满足工业

生产的需要。1791年和1862年，分别由法国医生路布兰和比利时人索尔维先

后开创了以食盐为原料制取碳酸钠的“路布兰制碱法”和以食盐、氨、二氧

化碳为原料制取碳酸钠的“索尔维制碱法”（又称氨碱法）。“索尔维法”以其

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能连续生产、食盐利用率高（70强左右）、产品质量纯净且成本低廉等优点，逐

渐取代了“路布兰法”，致使纯碱价格大大下降。英、法、德、美等国相继建

立大规模生产纯碱的工厂，并发起组织索尔维公会，对会员国以外的国家实

行技术封锁。

第一次世界大战期间，欧亚交通梗塞，我国所需纯碱由于均从英国进口，

一时间纯碱非常短缺，一些以纯碱为原料的民族工业难以生存。1917年，爱

国实业家范旭东在天津塘沽创办永利碱业公司，决心打破洋人的垄断，生产

出中国造的纯碱。并于1920年聘请当时正在美国留学的侯德榜出任总工程师。

为了发展我国的民族工业，侯德榜先生于1921年毅然回国就任。他全身心地

扑在制碱工艺和设备的改进上，最后终于摸索出了索尔维法的各项生产技术。

1924年8月，塘沽碱厂正式投产。1926年，中国生产的红三角牌纯碱在美国

费城的万国博览会上获得金质奖章。产品不但畅销国内，而且远销日本和东

南亚。最为难能可贵的是，在范旭东先生赞同下，侯德榜先生毅然将他摸索

出的制碱方法写成专著，公诸于世。该书1933年由美国化学会出版，轰动了

科学界，被誉为首创的制碱名著，为祖国争得了荣誉。接着侯德榜先生为进

一步提高食盐的利用率、改进索尔维制碱法在生产中生成大量CaC12废弃物

这一不足，继续进行工艺探索。1940年完成了新的工艺路线，其要点是在索

尔维制碱法的滤液中加入食盐固体，并在30℃〜40℃下往滤液中通入氨气和

二氧化碳气,使它达到饱和，然后冷却到10℃以下,结晶出氯化镂（一种化肥），

其母液又可重新作为索尔维制碱法的制碱原料。新的工艺不仅提高了食盐的

利用率（达98%）,由于把制碱和制氨的生产联合起来，省去了石灰石燃烧产生

CO2和蒸氨的设备，从而节约了成本，大大提高了经济效益。1943年，这种

新的制碱法被正式命名为“侯氏联合制碱法”。

问一问：“侯氏联合制碱法”制取的是什么物质？它有什么性质，用途？

第二章身边的化学

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1&萤火虫为什么能发冷光

我国晋代有一个“囊萤读书”的故事：一位著名的学者车胤[yin],十分

好学，每当夜深人静，总是手不离书，学习不倦。可是他家里很穷，连灯油

也买不起。这一点，没有难倒勤奋的车胤，他想法捉了许多萤火虫，放在纸

袋里当作灯笼，就在这“灯笼'傍边攻读。

另外还有一个故事：英国生理学家哈维，在古巴采集甲虫时，遇上一件奇

事，有只青蛙的肚皮竟会发光。他把青蛙剖开以后，秘密揭开了一一原来这

只贪吃青蛙，刚刚饱餐了一顿荧火虫。

荧火虫究竟凭什么本领发光呢？

这个问题，是由化学家与生物学家联合起来解决的。原来，这是成光蛋白

质与成光酵素在变把戏。

成光蛋白质是一种点不完的“灯油”：当荧火虫的尾巴上亮一下的时候，

就是成光蛋白质在成光酵素的作用下，与氧发生作用，变成含氧成光蛋白质，

而射出绿光。这种含氧蛋白质有个特点：它能够“死灰复燃”。当它与水化合

以后，又还原变成为成光蛋白质，于是“灯油”又有了。

这件事引起了生物学家和化学家的重视:这是一种多么节约耐用的“灯油”

呀！

荧火虫几乎把95%以上的化学能量都用来发光了。这种光，叫做冷光。

人们利用荧光化学材料制成日光灯，这种灯不仅光线比白炽电灯柔和适目，

而且更能节省很多电。

现在世界各国都有不少科技工作者，正从事于人工合成成光蛋白质和成光

酵素的工作。将来，当人们彻底揭开荧火虫的秘密以后，成光蛋白质和成光

酵素就能大批大批地从工厂里出来。

那时候，在你房间里，再也看不见灯了。灯装到哪儿去啦？哈，就在房子

的四壁和天花板上，原来人们把荧光化学物质涂在墙壁和天花板上了，一到

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天黑就发出明亮的冷光。

想一想：你知道萤火虫为什么能发冷光了么？

2&油条中的化学

油条是我国传统的大众化食品之一，它不仅价格低廉，而且香脆可口，老

少皆宜。

油条的历史非常悠久。我国古代的油条叫做“寒具”。唐朝诗人刘禹锡在

一首关于寒具的诗中是这样描写油条的形状和制作过程的：“纤手搓来玉数

寻，碧油煎出嫩黄深；夜来春睡无轻重，压匾佳人缠臂金”。这首诗把油条描

绘得何等形象化啊！可当你们吃到香脆可口的油条时，是否想到油条制作过

程中的化学知识呢？

先来看看油条的制作过程：首先是发面，即用鲜酵母或老面（酵面）与面

粉一起加水揉和，使面团发酵到一定程度后，再加入适量纯碱、食盐和明矶

进行揉和，然后切成厚1厘米，长10厘米左右的条状物，把每两条上下叠好,

用窄木条在中间压一下，旋转后拉长放入热油锅里去炸，使膨胀成一根又松、

又脆、又黄、又香的油条。

在发酵过程中，由于酵母菌在面团里繁殖分泌酵素（主要是分泌糖化酶和

酒化酶），使一小部分淀粉变成葡萄糖，又由葡萄糖变成乙醇，并产生二氧化

碳气体，同时，还会产生一些有机酸类，这些有机酸与乙醇作用生成有香味

的酯类。

反应产生的二氧化碳气体使面团产生许多小孔并且膨胀起来。有机酸的存

在，就会使面团有酸味，加入纯碱，就是要把多余的有机酸中和掉，并能产

生二氧化碳气体，使面团进一步膨胀起来；同时，纯碱溶于水发生水解；后

经热油锅一炸；由于有二氧化碳生成，使炸出的油条更加疏松。

从上面的反应中，我们也许会耽心，在油条时不是剩下了氢氧化钠吗？含有

如此强碱的油条，吃起来怎能可口呢？然而其巧妙之处也就在这里。当面团

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里出现游离的氢氧化钠时，原料中的明矶就立即跟它发生了反应，使游离的

氢氧化钠经成了氢氧化铝。氢氧化铝的凝胶液或干燥凝胶，在医疗上用作抗

酸药，能中和胃酸、保护溃疡面，用于治疗胃酸过多症、胃溃疡和十二指肠

溃疡等。常见的治胃病药“胃舒平”的主要成分就是氢氧化铝，因此，有的

中医处方中谈到：油条对胃酸有抑制作用，并且对某些胃病的一定的疗效。

议一议：油条制作过程中的有哪些化学知识呢？

3&鸡蛋不宜洗干净后存放

衣服洗干净后放起来，不容易霉烂。鲜鸡蛋洗干净了放起来，倒反而容易

变坏。

鸡蛋，有着一副圆滚滚、漂亮红润的“脸膛”一一蛋壳。然而，在放大镜

下，鸡蛋竟是个“麻子”一一蛋壳上满是小洞洞！

在刚生下的鸡蛋表面，有着一层胶状物质，堵住了这些小洞洞，这层胶状

物质能够溶解在水里。当你用水洗鸡蛋时，便把它洗掉了。这下子，洞洞象

打破了玻璃的窗子一样；“寒风”一一细菌长驱直入，鸡蛋很快就坏了。

你也许见过母亲常常把生下来的鸡蛋，浸在石灰水里。这样，鸡蛋的确不

易坏，这有两个原因：第一，石灰水本身能杀菌。第二，鸡蛋在平时也在不

断“呼吸”，它从小洞洞里排出二氧化碳；但是，这二氧化碳一遇上石灰水，

立即生成白色的碳酸钙沉淀，堵住了小洞洞，使细菌无法侵入。

在鸡蛋仓库里，常常用“水玻璃”保存鸡蛋。水玻璃的化学成分是硅酸钠,

俗名叫“泡花碱”，它是一种有粘性的胶状液体。鸡蛋一浸到水玻璃里，那些

小洞洞全给封死了。用这种方法保存鸡蛋，几个月内不会变坏。

延伸应用：

模拟“溶洞的形成”

实验方案及实验记录:

实验内容实验现象离子方程式

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澄清石灰水持开始出现白色沉淀Ca2++20H-+C02二

续通入C02C02过量时沉淀溶解CaC031+H20

CaC03+C02+H20=

Ca2++2HC03-

澄清溶液加热出现白色沉淀Ca2++2HC03-==

CaC03I+C02+H20

4&小议氮肥

植物在生长过程中，需要多种营养，最重要的有碳C、氢H、氧0、氮N、

磷P、钾K、钙Ca、镁Mg、硫S、铁Fe、铜Cu、锌Zn、硼B、铝Mo等。而我

在这向大家所讨论的就是氮！

氮气是一种无色无味的气体，熔点为T10.00C,蒸发点为-95.79℃。

氮是构成蛋白质的主要元素，又是叶绿素的重要组成部分。因此，氮这元

素对植物有着十分重要的地位。

植物能够吸取氮的途径有下列若干种：

1、尿素[C0(NH2)2]

尿素是一种白色结晶，含氮量达46%左右，是目前固体氮肥含氮量最高的

一种。按含氮量计算：1公斤尿素相当于1.35公斤硝酸铉，2.2公斤硫酸筱,

90〜100公斤新鲜人尿。尿素是一种中性肥料，对土壤无影响，适用于各种土

壤和植物，是一种优质、高效的氮肥。

尿素有吸湿性，吸湿后还能结块，因此贮存时也应注意防潮，放在干燥的

地方。

尿素施入土壤后，受微生物的作用，跟水缓缓反应生成碳酸镂：

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CO(NH2)2+2H20==(NH4)2CO3,因此尿素是一种迟效肥料，所比较持久。施用

时应比其它氮肥提早5〜7天。

尿素虽然是一种比较理想的氮肥，但生产尿素需要的设备和技术都比较复

杂，投资大。我国目前生产的尿素，还不能满足农业生产发展的需要。现在

我国农业生产上使用的氮肥仍以氨水和碳酸氢镂(碳镂)为主。

2、氨水［NH3•H201

3、碳酸氢铁，又称重碳酸镂，简称碳铉［NH4HCO3］

当我们察觉到氨水在运送上很不方便,所以普遍会采用一个氨水和二氧化

碳的合成物一碳酸氢镂：NH3+C02+H20==NH4HC03o

这是一种白色的晶体，易溶于水，在空气中易于受潮。甚不稳定，受潮时

在常温下就能分解，放出氨气，因此也带有丝丝氨气的特有气味，含氮量约

为17%0

由于碳酸氢镂容易分解，从而造成氮素的损失，因此保管时必须贮存在阴

凉和比较干燥的地方，包装必须密封，并注意要随着开袋使用。

碳酸氢镂施入土壤后，它的养料成分能全部被作物吸收和利用，对土壤无

破坏作用，适合用于不同性质的土壤，是目前农村使用得最多的氮肥之一。

4、硫酸核［(NH4)2S04］,

硫酸镂(简称硫镂，俗名为肥田粉)是一种白色晶体，易溶于水，在常温

下很稳定，不会分解。含氮量约为21%。它是氨跟硫酸作用而制得的，反应的

化学方程式是：2NH3+H2so4==(NH4)2S04

硫酸铁是一种酸性肥料，长期使用，会使土壤酸性增加、硬