学以致用,是学习重要目的。理论联系实际,是我们经常提倡的原则。而今学生经常感到学习无用论。理论和实际相差太远,学生只是为应试而学习,无法调动学习的积极性。那么如何把高中化学理论结合现实中应用,成为当今老师共同探讨问题。下面是本人在教学中归纳总结出一些高中的化学理论在军事上应用的案例。
一、 高贵与平凡的结合体——石墨炸弹
石墨炸弹是选用经过特殊处理的碳丝制成(此知识在人教版高一化学的《碳族元素》),每根碳丝的直径相当小,仅有几千分之一厘米,因此,可在高空中长时间漂浮。由于碳丝经过流体能量研磨加工制成,且又经过化学清洗,因此,极大地提高了碳丝的传导性能。碳丝没有粘性,却能附在一切物体表面。它通过爆炸或火药引爆散布在敌方阵地,破坏敌方防空和发电设备。碳丝可进人电子设备内部、冷却管道和控制系统的黑匣子。碳丝弹头对包括停在跑道上的飞机、电子设备、发电厂的电网等所有东西都产生破坏作用。90年代初,海湾战争时,石墨炸弹在“沙漠风暴”行动中首次登场。当时,美国海军发射舰载战斧式巡航导弹,向伊拉克投掷石墨炸弹,攻击其供电设施,使伊拉克全国供电系统85%瘫痪。90年代末,以美国为首的北约对南斯拉夫的空袭中,美国空军使用的石墨炸弹型号为BLU-114/B,由Fll7A隐形战斗机于1999年5月2日首次对南电网进行攻击,造成南全国70%的地区断电。
二、瞒天过海的真实写照——烟幕弹
大家知道,化学中的“烟”是由固体颗料组成,“雾”是由小液滴组成,烟幕弹的原理就是通过化学反应在空气中造成大范围的化学烟雾。例如装有白磷的烟雾弹引爆后,白磷迅速在空气中燃烧,反应方程式为: ,(此知识在人教版高二化学的《氮族元素》)P2O5会进一步与空气中的水蒸气反应生成偏磷酸和磷酸,并且偏磷酸有毒反应方程式为:P2O5+H2O=2HPO3,2P2O5+6H2O=4H3PO4,这些酸液滴与未反应的白色颗粒状P2O5悬浮在空气中,便构成了“云海”。
同理,四氯化硅和四氯化锡等物质也极易水解
SiCl4+4H2O=H4SiO4+4HCl,SnCl4+4H2O=Sn(OH)4+4HCl,也就是它们在空气中合形成HCl酸雾,所以也可用作烟幕弹在第一次世界大战期间,英国海军就曾用飞机向自己的军舰投放含SnCl4和SiCl4的烟幕弹,从而巧妙的隐藏了军舰,避免了敌机轰炸。现代有些新式军用坦克所用的烟幕弹不仅可以隐蔽物理外形,而且烟雾还有躲避红外激光、微波的功能,达到真的“隐身”。 将此知识在教学中讲述,引起学生无限的想象,增强学习动力。
三、打开天堂之光和地狱之火的结合体——燃烧弹
看过《拯救大兵瑞恩》吗?里面有一个美军用燃烧弹烧死坑道中敌兵的境头,这就是燃烧弹在现代坑道战,堑壕战中的作用之一。由于汽油密度较小,发热量高,便宜,所以被广泛用作燃烧弹原料(此知识在人教版高中化学中高二第五章《烃》)。加入能与汽油结合成胶状物的粘合剂,就制成了凝固汽油弹。为了攻击水中目标,有的还在凝固汽油弹里添加活泼碱金属和碱七金属钾、钙、钡,金属与水结合放出的氢气又发生燃烧,提高了燃烧威力(此知识在人教版高中化学中高一第二章《碱金属》)。
对于有装甲的坦克,燃烧弹自有对付的高招,由于铝粉和氧化铁能发生壮观的铝热反应,2Al+Fe2O3=Al2O3+Fe+热量(此知识在人教版高中化学中高二第四章《几种重要金属》),该反应放出的热量足以使钢铁熔化成液态,所以用铝剂制成的燃烧弹可熔掉坦克厚厚的装甲,使其望而生畏。另外,铝热剂燃烧弹在没有空气助燃也可照样燃烧,大大扩展了它的应用范围。将此知识在教学中运用,培养他们的创造力。
四、人类进步与杀戮产物——火药
火药最早是由中国劳动人民发明制造的,当初主要用于医药。据《本草纲目》记载,火药有去湿气,除瘟疫,治疮藓的作用,从火药两字中的“药”字即可见一斑,后来火药传至欧洲才用于军事。军事上黑火药的成分是:75%的硝酸钾,10%的硫,15%木炭(有时火药也呈褐色,也叫褐火药)。黑火药极易剧烈燃烧,方程式为:
(此知识在人教版高中化学中高一第六章)
同时,燃烧产生的热使气体剧烈膨胀,发生爆炸。
随着军事化学发展,出现了比黑火药爆炸威力更大的烈性炸药。一般是含硝基的有机化合物,首先是苦味酸即黄色炸药,由苯酚制成,反应方程式为:
(此知识在人教版高中化学中高二第六章《烃的衍生物》)
硝化甘油是由于一场化学实验室的偶然事故发现的一种烈性炸药的主要成分,它由甘油(丙三醇)硝化制得,反应方程式为:
(此知识在人教版高中化学中高二第六章《烃的衍生物》)
后来出现了烈性炸药TNT,现在被广泛用作军事武器中的炸药和炸药当标准,它是由甲苯硝化而成,反应方程式为:
(此知识在人教版高中化学中高二第五章《烃》)
另外,硝铵是一种很好的氮肥,同时也是一种烈性炸药,当受到突然加热至高温或猛烈撞击时,会发生爆炸性分解,反应方程式为:
(此知识在人教版高中化学中高二第一章《氮族元素》)
国内外都发生过硝铵(用作肥料)仓库爆炸事故。
至于无烟火药则是用棉花(主要成分是纤维素)经硝化反应制得,化学名称为纤维素三硝酸酯,高中化学课本曾有介绍。若将此知识在教学中讲述,增加学习趣味性,扩大学生知识面,何乐而不为。
五、科技与死亡的代名词——化学武器
海湾战争后,联合国武器核查伊拉克的重要目的之一就是清除其化学武器,可用化学武器的致命威力,历史上第一次应用化学武器是在1915年4月22日,德国军队在比利时战场大规模使用氯气,造成英法联军一万五千人中毒,其中五千人死亡。带有苦仁味的氢氰酸更是杀人不见血。在二战中,德国法西斯在波兰的奥斯威辛集中营,用易挥发的氢氰酸杀害了几百万难民。
现代毒剂化学发展更是造就了许多极毒的化学武器,例如能散发诱人的苹果香味的神经性毒剂沙林,能使全身糜烂的毒剂芥子气,能使人窒息死亡的“光气”(COCl2),能破坏人中枢神经系统高级调节功能的毒剂(此知识在人教版高中化学中高二有机物),现在还有被称为第二代化学武器的二元毒气弹,这是两种被分开的无毒化学品,引爆后二种无毒物质会立刻化合形成有毒气体。(如何克制这些杀人不眨眼的毒剂,请看初中化学中《碳》毒气的克星——木炭)
以上只是化学在军事武器应用中的一小部分,其实,化学在军事领域中无处不在。例如,照明弹中装有镁铝和硝酸钠,硝酸钡等物质。引爆后,镁在空气中迅速燃烧,放出含紫外线的耀眼白光,同时放出热量使硝酸盐分解,
,O2又进一步促进镁、铝燃烧(此知识在人教版高中化学中高二第四章《几种重要金属》);催泪弹中装有易挥发的液臭,它能刺激人的敏感部位——眼鼻等器官粘膜,催人泪下。有时还装有毒剂西埃斯,它使引起大量流泪,剧烈咳嗽,喷嚏不止,让人难以忍受,严重可导致死亡;利用焰色反应可制出各种颜色的信号弹(此知识在人教版高中化学中高一第二章《碱金属》);铁氧体的化学涂料,能吸收雷达波,可用于隐身飞机外表涂层;用AgZ或干冰人工催化降雨作业此知识在人教版高中化学中高一第四章《卤族》),可形成暴雨、洪水,成为“气象武器”, 还有核武器的三兄弟——原子弹、氢弹和中子弹等等,在高中化学理论都有它们的身影。
总之,化学作为应用性极强的基础自然科学,其应用方面的无限可能性,正等待我们去开发探索。作为教师把高中化学知识与现实中应结合起,增加学习的兴趣,扩大学生知识面,引起学生无限的想象。将大大提高学习效率。
来源：梦幻网络
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