【正文】 ，幫助我們形成化學(xué)概念。當(dāng)然，要用正確的方法去觀察實(shí)驗(yàn)，如初次進(jìn)行鎂帶的燃燒實(shí)驗(yàn)時，往往會被燃燒時產(chǎn)生的“奪目光輝” “耀眼的白光”所吸引，這雖然也是應(yīng)該注意的，但更為關(guān)鍵的是要仔細(xì)觀察反應(yīng)產(chǎn)物——白色固體，正是這一結(jié)果反映出鎂帶燃燒這一變化的本質(zhì)。要透過現(xiàn)象抓住變化的實(shí)質(zhì)——生成了其他物質(zhì)，所以，所發(fā)生的變化是化學(xué)變化。在描述所觀察的現(xiàn)象時，切記不要將現(xiàn)象與結(jié)論混淆起來，也不能先下結(jié)論再描述現(xiàn)象。例如， “給混有少量二氧化錳的氯酸鉀加熱時，看到有氧氣氣泡冒出……， ”這就是結(jié)論與現(xiàn)象混淆不清。應(yīng)當(dāng)改成“給……時，看到導(dǎo)氣管口（用排水法集氣）有氣泡冒出……” ， “用帶火星的木條伸入集氣瓶內(nèi)，火星變成了火苗……”然后通過對現(xiàn)象的分析、思考再做出應(yīng)有的結(jié)論：“氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下發(fā)生分解，生成了氧氣。 ”也就是要這樣做：觀察實(shí)驗(yàn)—→描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象—→思考—→分析歸納—→正確結(jié)論。（5）氧氣在地球上的出現(xiàn)及其意義實(shí)施建議：該資料的介紹，可用于課題 1 第二部分對氧氣的介紹，該資料教師可作簡單介紹也可作為學(xué)生的閱讀材料。資料概述：眾所周知，氧氣是地球上絕大多數(shù)生物維持生命所必需的，所以人們往往以為地球上開始有生命時，大氣中就已經(jīng)有了氧氣。而且，氧對需氧生物總是有益無害的。然而，隨著科學(xué)的進(jìn)步，人們才逐漸認(rèn)識到事實(shí)并非如此。地球上一開始就有氧氣嗎？大約 35 億年前，地球上就開始有了生命。那時大氣中還沒有氧氣，只有厭氧細(xì)菌等厭氧生物，它們利用一些有機(jī)酸和簡單的無機(jī)物進(jìn)行氧化代謝，從中汲取能量。其結(jié)果是，厭氧細(xì)菌只能存活在這類分子寄生相當(dāng)豐富的含硫溫泉、湖底以及類似的環(huán)境里。大約 25 億年前，一種原始的海洋生物藍(lán)一綠藻大量繁殖，這種植物能利用水進(jìn)行光合作用，把水分解為電子、質(zhì)子和氧氣。通過植物光合作用，氧氣連續(xù)不斷地釋放到大氣中去，通過與地球上大量低價金屬化合物（如亞鐵化合物）和其他還原性物質(zhì)的反應(yīng)，不斷地被消耗，大氣中氧氣的濃度只能維持在 1%左右。這一過程整整持續(xù)了 億年，直到 17億年前，大氣中的氧氣才劇增到 17～21%。同時高空大氣中一小部分氧氣吸收太陽光中的紫外輻射，形成一個臭氧層。臭氧層能阻擋太陽光中的紫外輻射，使這種能量足以破壞生物分子的化學(xué)鍵而使生物體受到損害的輻射的危害性大大減少。氧氣的出現(xiàn)及臭氧層的形成，在生命進(jìn)化中引起了革命性的變革：一方面，對于一些早期的厭氧生物來說，氧氣是毒素，能奪走它們細(xì)胞內(nèi)分子所必需的電子，使它們不能適應(yīng)富氧環(huán)境而被淘汰，而大量的生物則由此演變?yōu)樾柩跎铩Ａ硪环矫?，臭氧層的形成使得生物在陸地上也可以免遭紫外線輻射，從此生命不再局限在海洋之中，大陸圈開始成為生命的“樂園” 。（6）人體為什么需要氧氣？是否所呼吸的氧氣越純越好？實(shí)施建議：該資料的介紹，便于學(xué)生更好的去理解氧氣為什么曾叫做“養(yǎng)氣” ，也糾正認(rèn)為呼吸的氧氣越純越好的錯誤觀點(diǎn)。資料概述：氧氣是維持人及其它動植物生命必不可少的物質(zhì)之一。氧氣通過人的呼吸進(jìn)入肺里，再透過一層很薄的肺泡膜到達(dá)血液里，與血液里的紅血球中的血紅蛋白結(jié)合，血紅蛋白好像是運(yùn)輸氧氣的列車，順著人體血液循環(huán)的軌道，把氧氣送到身體各部分的組織中。于是氧氣在各部分組織中與攝取的營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)。例如在體內(nèi)某些酶的催化作用下，所攝取食物中的葡萄糖與氧氣進(jìn)行一系列復(fù)雜的、緩和的氧化反應(yīng)。這種氧化反應(yīng)所放出的熱量能維護(hù)人體的正常體溫。供給人體生活的能量。反應(yīng)所產(chǎn)生的二氧化碳與血液結(jié)合經(jīng)過靜脈回到肺中，并呼出體外。一個成年人每天平均消耗氧氣，排出二氧化碳 。一般人只要幾分鐘停止呼吸，生命就會停止。有的人想，空氣中只有 21％的氧氣，吸入純氧氣對人體更有利，這是錯誤的。純氧對人體有害，吸入純氧會損害肺的上皮層。吸入 100％的氧氣，只需幾天就會發(fā)生肺氧氣中毒。而吸入高壓氧氣會更快引起肺的嚴(yán)重?fù)p傷，主要是破壞肺泡毛細(xì)血管屏障結(jié)構(gòu)，并使纖毛的功能發(fā)生障礙。登山運(yùn)動員、潛水員、飛行員和病人所用的都不是純氧氣。醫(yī)院中所用的是 40％～100％的氧，其中純氧僅用于初生的窒息兒童或休克病人，但時間都不能太長。（7）中國馬合對氧的認(rèn)識實(shí)施建議：該資料的介紹，有助于培養(yǎng)的學(xué)生的民族自豪感，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。資料概述：1807 年，德國科學(xué)家朱?克拉晉羅特在俄羅斯彼德堡科學(xué)院的大會上，宣讀了一篇誰是最早發(fā)現(xiàn)氧氣的論文，引起了參會者極大的注意。論文認(rèn)為氧氣是一千多年前中國唐代的馬合首先發(fā)現(xiàn)的！朱?克拉普羅特在論文中提到，1802 年，他在一位德國朋友波爾南那里，看到一本 68 頁的中國古籍，書名叫做《平龍認(rèn)》 ，作者叫馬合（譯音） 。我國化學(xué)史學(xué)者認(rèn)為，書名大概來自古代風(fēng)水先生們流傳的一句口訣，叫做“山龍易尋，平龍難認(rèn)” 。由此推斷，馬合很可能是一位風(fēng)水先生。書中寫道：馬合認(rèn)為：空氣中有陰陽兩氣，陰氣可以從加熱青石、火硝、黑炭石中提取，水里也有陰氣，它和陽氣緊密混合在一起，很難分開。這里的“陰氣”就是指氧氣。朱?克拉普羅特的論文于 1810 年發(fā)表在《圣彼德堡科學(xué)院院刊》上。論文引起全球化學(xué)界的重視和熱烈討論。但是，克氏引用的《平龍認(rèn)》一書是手抄本，至今未找到原版本，無法進(jìn)一步查實(shí)。另外，在我國古代書目中，道家煉丹術(shù)中均未找到“馬合”和其相近的名字。然而，也不能因此否定《平龍認(rèn)》的存在，在災(zāi)難深重的中華民族的歷史上，也不知有多少優(yōu)秀著作、發(fā)明、發(fā)現(xiàn)被失傳，被埋沒。所以，這是化學(xué)史上一件懸案，至今仍在探索、研究之中。（8）催化劑一般有哪些特點(diǎn)？實(shí)施建議：該資料的介紹，有助于學(xué)生對催化劑的認(rèn)識，催化劑的理解是課題 3 的一個難點(diǎn)，因此教師對此部分背景知識的介紹是有必要的。資料概述：催化劑是十分神奇的，它能使許多進(jìn)行很慢的反應(yīng)加快速率。催化劑在現(xiàn)代化學(xué)和化工生產(chǎn)中占有極為重要的地位。據(jù)初步統(tǒng)計約有 85％的化學(xué)反應(yīng)需要使用催化劑。尤其在當(dāng)前大型化工生產(chǎn)、石油化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中，很多反應(yīng)還必須靠使用性能優(yōu)良的催化劑來實(shí)現(xiàn)。催化劑一般具有以下一些特點(diǎn)：1．一般認(rèn)為催化劑能夠改變化學(xué)反應(yīng)速率，這里的改變，指的是加快或減慢。2．催化劑雖能增大化學(xué)反應(yīng)速率，但不能改變反應(yīng)物的產(chǎn)率。3．催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后其質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)保持不變。這一點(diǎn)應(yīng)從以下三個方面來理解：（1）不是所有的性質(zhì)，如物理性質(zhì)，舉例：氯酸鉀分解過程中催化劑 MnO2 晶體，就會喪失自己的晶體結(jié)構(gòu)而變成粉末狀。 （2）這里所說的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)保持不變，是指反應(yīng)前與反應(yīng)后，并不是反應(yīng)的整個過程。而多數(shù)情況下，其質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)過程中都要有變化。 （3）這里所說的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)保持不變，并不是說催化劑不參加反應(yīng)。事實(shí)上，多數(shù)催化劑是通過參加化學(xué)反應(yīng)，改變反應(yīng)歷程，來加快反應(yīng)速率的。4．催化劑具有選擇性。實(shí)驗(yàn)室用氯酸鉀分解制氧氣，除選擇二氧化錳作催化劑以外，用氧化鐵、氧化銅、氧化鉻、細(xì)砂等作催化劑也可以，只是用二氧化錳效果更好。5．催化劑具有一定的活化溫度。就是說，催化劑只有在某一溫度范圍內(nèi)，才能達(dá)到最佳的催化效果，低于或高于這個溫度，催化效果會大大降低，甚至沒有催化活性。例如，氯酸鉀混入了催化劑二氧化錳，如果不加熱至 240℃也就不能有氧氣生成。再有人體中某些酶就是催化劑，發(fā)燒時體溫升高，某些酶的催化活性就降低，而出現(xiàn)食欲不振、嘔吐等癥狀。6．催化劑具有專一性。就是說，某一種催化劑只能催化某一個或某幾個反應(yīng)，并不是所有的反應(yīng)。7．催化劑一般具有高效性，用量少，效果顯著。8．當(dāng)反應(yīng)物中混有少量可以與催化劑反應(yīng)的其它雜質(zhì)時，可使催化劑失去其活性，這種現(xiàn)象叫催化劑中毒。（9）對催化劑概念的探討實(shí)施建議：該資料的理解對于剛剛接觸化學(xué)的初中學(xué)生來講是很難的，但作為追求上進(jìn)的教師來講了解這部分知識是必要的。資料概述：近幾年來，催化科學(xué)蓬勃發(fā)展。新型催化劑的開發(fā)，原有催發(fā)劑的改進(jìn)以及反應(yīng)機(jī)理和活性中心的研究等領(lǐng)域都涌現(xiàn)出了許多新的成果。一些原有的舊概念在不斷地?fù)P棄，一些嶄新的觀念在不斷地形成。那么，催化劑作為催化學(xué)科的最基本的概念，應(yīng)該如何去理解和定義，是一個值得探討的問題。在這里我們談?wù)勎覀兊囊恍┛捶?，供同志們參考。在現(xiàn)行的中學(xué)教材里，催化劑的定義是：在化學(xué)反應(yīng)里能改變其它物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都沒有改變的物質(zhì)。教師在向?qū)W生講授這個核念時，一般總是強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)：①改變反應(yīng)速率應(yīng)包括加快和減慢；②化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后不發(fā)生變化，物理性質(zhì)會發(fā)生變化。有的教師錯誤地認(rèn)為物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都不會變；③物質(zhì)應(yīng)指單質(zhì)和化合物。下面我們分三個方面談?wù)勎覀兊囊恍┛捶āＲ?、對“物質(zhì)”的理解。催化劑定義中所指的物質(zhì)，不應(yīng)是簡單地指單質(zhì)和化合物。近幾十年來，分子篩催化劑以及負(fù)載型催化劑的發(fā)展，大大地豐富了催化劑的內(nèi)涵。在催化裂化過程中，所使用的用稀土離子交換過的分子篩催化劑，我們既不能把分子篩簡單的理解為化合物，也不能簡單地理解為“混合物” 。因?yàn)楸M管每種分子篩都有一個簡單的化學(xué)式，但是現(xiàn)有的研究成果表明，經(jīng)過不同的預(yù)處理以及不同的金屬離子交換，催化劑的活性和選擇性就大不相同。因此我們對分子篩的理解，應(yīng)是一種復(fù)雜的物質(zhì)。對于負(fù)載型催化劑，如將貴金屬浸漬在氧化鋁、氧化硅，分子篩或者其它難熔的氧化物上。在石油重整過程中，目前使用的常規(guī)重整催化劑（Pt／Al2O3 或 Pt—Re／Al2O3）是一種雙功能催化劑，金屬中心主要起加氫和脫氫作用，同時也有裂解和異構(gòu)作用，而作為載體所提供的酸性中心，也能起裂解和異構(gòu)作用。因此，常規(guī)重整催化劑不能簡單地理解成為只是金屬鉑,而應(yīng)該是金屬鉑和 Al2O3 所形成的統(tǒng)一體。另外，有些催化劑表面上看起來是一種簡單的機(jī)械混合物，其實(shí)不然。如現(xiàn)在國內(nèi)外正在探索的課題：“甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯” ，所采用的催化劑，大多都是一些氧化物經(jīng)過不同的預(yù)處理而成（鹽經(jīng)過溫度處理而成氧化物） ，例如現(xiàn)在得到的活性和選擇性都較好的偶聯(lián)催化劑：Li／MgO。表面上看起來是 Li2O 和 MgO 的機(jī)械混合物，其實(shí)其中產(chǎn)生了化學(xué)鍵。所以在這里我們最好把它理解成為：“有機(jī)”混合物或復(fù)雜的物質(zhì)。綜上所述，在催化劑定義中所出現(xiàn)的物質(zhì)應(yīng)包括：單質(zhì)、化合物、混合物和復(fù)雜的物質(zhì)。二、催化劑在反應(yīng)前后的改變。首先要肯定催化劑參加了反應(yīng)，且反應(yīng)前后質(zhì)量不會發(fā)生變化，而物理性質(zhì)會發(fā)生變化。但是，其化學(xué)性質(zhì)是否發(fā)生變化，是一個值得探討的問題。下面我們以負(fù)載型催化劑為例，來闡述我們的看法。對于負(fù)載金屬體系的金屬──擔(dān)體相互作用，直到 20 多年以前才為人所知。Schwab 等首先在 Ni／Al2O3 上發(fā)現(xiàn)，甲酸分解的活性能隨擔(dān)體電導(dǎo)的上升而提高。與此同時，Eischens 及其同事用 IR 研究負(fù)載 Pt 的 CO 吸附，也指出了金屬──擔(dān)體相互作用的存在。其后，Taylor、Yates 、Carter 和 Sin－felt等人分別在環(huán)丙烷加氫與氫解，乙烷氫解等反應(yīng)上，為此提供了進(jìn)一步的證據(jù)。1978 年，Tauster 等在 TiO2 負(fù)載的 VⅡ族貴金屬上發(fā)現(xiàn)存在金屬──擔(dān)體強(qiáng)相互作用（SMSI） 。迄今關(guān)于 SMSI 大量的研究，可以認(rèn)為，已為金屬──擔(dān)體相互作用的存在作了一個結(jié)論。而且，金屬負(fù)載在載體上的粒子愈小，與擔(dān)體的相互作用就愈強(qiáng)。對于金屬催化劑的比活性是否與金屬粒子大小有關(guān)，得出了一些有意思的結(jié)論。Boudart 等于 1966 年提出了“結(jié)構(gòu)敏感性”概念，將比活性隨粒子大小而變化者稱為“結(jié)構(gòu)敏感”反應(yīng)，而比活性與粒子大小無關(guān)者被稱為“結(jié)構(gòu)不敏感”反應(yīng)。迄今為此，已發(fā)現(xiàn)四類“結(jié)構(gòu)敏感”反應(yīng)：(1)C—C 鍵斷裂（氫解和異構(gòu)）與形成（脫氫環(huán)化）的反應(yīng)；(2)C6H6 與 D2 交換反應(yīng)；(3)某些氧化反應(yīng)；(4) 合成 NN3 反應(yīng)。在制備重整催化劑的過程中，總是想方設(shè)法使 Pt 在 Al2O3 擔(dān)體上高分散，因?yàn)楝F(xiàn)有的研究成果表明，Pt 分散得愈好，愈有利于脫氫環(huán)化形成芳烴。也就是說，粒子大小影響催化活性及選擇性。值得注意的是，在反應(yīng)條件下，隨著反應(yīng)過程的進(jìn)行，Pt 晶粒在Al2O3 表面不可避免地要長大，從而使得催化活性和選擇性以及金屬跟擔(dān)體的相互作用等發(fā)生改變。Pt 晶粒長大與積炭和硫中毒使得催化活性發(fā)生改變有著本質(zhì)的不同，積炭和硫中毒是“外界因素”的干擾，而鉑晶粒在反應(yīng)條件下不可避免地要長大是催化劑本身所固有的。而對于“Pt／Al2O3”這個 Pt 跟Al2O3“有機(jī)地”結(jié)合而形成的“復(fù)雜的物質(zhì)” ，它的化學(xué)性質(zhì)應(yīng)該包括哪些方面，在這里我們不討論。但是，Pt 與 Al2O3 的作用以及表現(xiàn)出的催化活性和選擇性應(yīng)是屬于它的“化學(xué)性質(zhì)”范疇。那么，我們就可以得出結(jié)論：某些催化劑在反應(yīng)前后物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都會發(fā)生變化。三、催化劑的定義。國際純粹化學(xué)及應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合建議（1977 年）的定義是：存在較少量就能顯著地加速反應(yīng)而其本易最后并無損耗的物質(zhì)稱為該反應(yīng)的催化劑。能使反應(yīng)減慢的物質(zhì)曾稱為負(fù)催化劑，但是所謂“負(fù)催化劑”在反應(yīng)中是消耗的，所以現(xiàn)在多改用其它名稱了。例如由于與自由基化合而使鏈反應(yīng)減慢的物質(zhì)稱為阻化劑；由于與催化活性中心牢固結(jié)合而使催化劑活性下降的物質(zhì)叫催化劑毒物。在上面的催化劑定義中、催化劑在反應(yīng)前后并無損耗，表達(dá)得非常模糊。這個“并無損耗”正確的理解應(yīng)是質(zhì)量沒有損耗。因此，為了保持教材的科學(xué)性和先進(jìn)性，催化劑的定義應(yīng)改為：在化學(xué)反應(yīng)中能夠加快化學(xué)反應(yīng)速率且其質(zhì)量在反應(yīng)前后并無損耗的物質(zhì)稱為該反應(yīng)的催化劑。（10）制氧氣實(shí)驗(yàn)常見錯誤操作分析及更正實(shí)施建議：該資料的介紹，可在學(xué)生進(jìn)行活動與探究部分前進(jìn)行介紹，氧氣的制取是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室制取的第一種氣體，