化學實驗教學滲透環保教育理念的嘗試

趙洪梅

面臨日益嚴重的環境問題,中學階段應注意培養學生的環保意識。結合化學學科特點對學生進行環保教育,在化學實驗教學中從化學實驗中尾氣的吸收處理,化學實驗后廢棄物的回收利用和開展微型化學實驗三個方面著手滲透環保教育理念,本人做了有益的嘗試,現整理成文,希望對化學試驗教學有所裨益。

一、在化學實驗中做好尾氣的轉化或吸收處理,增強學生的環保意識

化學實驗經常伴隨氣體物質生成,這些氣體中許多是有毒或有害的,散發到空氣中會造成環境污染。在不影響實驗結果、觀察效果的前提下改進實驗內容及儀器裝置,或變化實驗的形式,從而盡量減少實驗產生的氣體對環境的污染,不僅有利于學生對化學知識的學習,更是對學生加強環境教育的極好機會。

在一些有毒氣體產生的實驗里, 如在制取CO的裝置上,增加尾氣處理裝置,或者及時燒掉,把有毒氣體轉化成無毒或毒性降解物。又如高一化學中關于硫酸的工業制法這一節,介紹了環境保護初步知識,在授課時列舉一些實例和數據,說明二氧化硫的危害,結合二氧化硫和氮的氧化物的回收處理,可以向學生提出一些問題讓他們思考。如在生產和實驗中可能產生的硫化氫、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等廢氣,為了不使它們擴散到大氣中去,你用什么方法將它們分別除去,又怎樣利用這些廢氣制得有用的化工產品?在組織學生討論的基礎上最后歸納為:對于酸性物質,一般可用堿溶液吸收制成相應的化工產品(如一氧化氮、二氧化氮可用氫氧化鈉溶液吸收)。同理堿性物質通常就用酸液來吸收(如氨氣可用濃硫酸吸收)。

某些有毒物可使它轉化為沉淀或可溶物(如硫化氫可通入硫酸銅溶液中,轉化為硫化銅沉淀)等等。這樣使學生掌握消除或減輕環境污染的簡單原理。

強調尾氣吸收的重要性,使學生深深認識到只要涉及氣體排放問題就應考慮尾氣處理,從而培養學生的環保意識。目前有很大一部分師生沒有意識到化學實驗中尾氣的處理這一問題的重要性,甚至對—些直接對人體有害的氣體如氯化氫氣體、二氧化硫等的排放也等閑視之,認為這類氣體在實驗中排放量小,不會造成多大污染,在實驗室中習慣把尾氣通入通風櫥,這種做法也是不正確的,一樣會造成環境污染。

二 、做好化學實驗后廢棄物的回收利用,培養學生的環保素養

化學實驗室歷來為藥品、玻璃儀器的高消耗區,廢棄物的高產生區。合理利用和有效回收化學實驗室的廢棄物,將會大量節約實驗經費,減少有毒、有害物質對環境的危害。化學實驗藥物的回收利用和培養學生的環保素養是一項重要而又不容忽視的教學內容。

對于廢酸廢堿液的回收利用,化學實驗室平時可以設廢酸液、廢堿液兩個廢液缸,把實驗中的廢酸液(如《濃硫酸的性質硫酸根離子的檢驗》實驗中學生稀釋的剩余硫酸,在《乙烯的制取和性質》實驗中最后的混合液中仍存在的濃硫酸等)、廢堿液都集中倒在指定的廢液缸中收集起來,既減少了對下水道的腐蝕,又能利用廢物。有的廢酸可用于第二課堂活動,也可用于洗地板、廁所等。廢堿可以放在揮發性酸的藥品柜里,用以消除酸氣,寒、暑假到來之際在藥品室里擺放幾盆廢堿液,就能大大消除酸性臭氣。在演示實驗中不忘在這方面留下示范,在分組實驗中有計劃地安排學生回收藥物。

回收催化劑等非反應試劑,如《化學反應速率化學平衡》的催化劑對化學反應速率的影響的實驗中,MnO2 是H2O2分解生成O2的催化劑。在實驗結束時,要求學生將小試管中的H2O2和MnO2 一起倒入指定的回收容器(燒杯等)中,以便集中回收MnO2。重復使用主要是將上一個實驗步驟中剩余的藥品以及回收來的化學藥品用到下一個實驗步驟中或用到其他的實驗中去。如前面提到的濃硫酸稀釋后,不是直接倒掉,而是用到后面的濃、稀硫酸性質的比較實驗中去。再如回收的MnO2、K2MnO4和KMnO4用于濃鹽酸制取氯氣的實驗中。這樣,大大減少了藥品用量,提高了藥品使用效率。

三、開展微型化學實驗,激發學生的創新精神,保護環境

所謂微型化學實驗,就是以盡可能少的化學試劑來獲取所需化學信息的實驗方法與技術。雖然它的化學試劑用量一般只為常規實驗用量的幾十分之一乃至幾千分之一,但其效果卻可以達到準確、明顯、安全、方便和防止環境污染等目的。

首先,利用濾紙、小試管、點滴板、多用滴管等微型化的儀器。如在學習氯、溴、碘性質遞變規律時,一位教師引導學生進行如下微型實驗設計:(1)在一張濾紙的中心處,滴上一滴飽和NaBr溶液,待其潤濕之后,再滴上1滴氯水,濾紙出現黃色的斑點;(2)在黃色的斑點處,再滴上一滴飽和NaI溶液,濾紙上的斑點顏色又變成淺褐色;(3)淺褐色的斑點處,再滴上一滴淀粉溶液,濾紙上的斑點再變為藍色。又如高一的《氯、溴、碘的性質氯離子的檢驗》《同周期、同主族元素性質的遞變》《濃硫酸的性質硫酸根離子的檢驗》,高二的《鎂、鋁及其化合物的性質》《乙烯的制取和性質》《鐵及其化合物》《化學反應速率化學平衡》等實驗中均以12×70 mm的小試管來代替常規試管。這些實驗改進在節約藥品的同時都可激發學生的創新精神,保護環境。

其次,降低試劑的濃度,如《同周期、同主族元素性質的遞變》這一實驗中的氯水、溴水、碘水的濃度沒有明確規定。而高濃度的氯、溴對人身體有較大的毒害。因此,我就把氯水、溴水的濃度盡可能降低,如溴水的外觀由棕紅色稀釋至淡黃色。此外,酚酞、石蕊、品紅、甲基橙等指示劑均適當降低濃度,如酚酞、石蕊原濃度為0.5%～1.0%,可減少到0.1%～0.25%,也可以相應減少酒精的用量。而硫氰酸鉀、三氯化鐵溶液的濃度則可由0.01mol/L降為 0.005mol/L。以上實驗藥品的減量都增強了實驗效果。因此,在保證獲取最有效實驗信息的前提下,應盡可能地降低實驗藥品用量,減少藥品損耗,預防環境污染。

總之,化學實驗教學不僅要傳授知識,培養操作技能,還要培養學生環保意識,掌握如何運用化學知識來改善環境、治理環境的方法。改革教學實驗內容,狠抓實驗操作規范化,要妥善處理化學實驗中的廢棄物,充分體現環保教育特色。

作者單位:河北省撫寧縣第一中學