談化學實驗教學中綠色化和微型化的滲透

顧秋華

摘 要： 本文以真實案例剖析在化學實驗教學中滲透綠色化學、微型化學的途徑，從而培養學生環境保護意識。

關鍵詞： 化學實驗教學 綠色化 微型化

化學是一門以實驗為基礎的科學。化學教學中實驗的作用主要有兩個方面：一來可以幫助學生通過實驗將抽象的概念轉化為形象的認識，二來可以幫助學生進一步鞏固理論知識，培養學生觀察現象、分析問題、解決問題的能力，并在此過程中鍛煉實驗操作的動手能力。化學實驗可以讓學生親身體驗化學的真實性，體驗科學給人類創造的文明，但同時不可避免地會涉及環境污染問題，以及實驗過程中造成的對人體的危害。化學實驗的綠色化、微型化是新課程背景下化學實驗教學的重點發展方向。所以，平時化學實驗教學中我們應融入綠色化學理念。

一、在實驗教學中滲透綠色化學

綠色化學指的是利用化學原理和化學方法減少對人類健康、社會安全、生態環境有害的原料的使用和產物的生產。化學老師在課堂上應注重向學生灌輸“綠色化學”的觀念，培養學生環境保護的意識，注重社會科學的可持續發展。

在元素化合物的教學過程中，不可避免會接觸到Cl、S、N及其化合物的性質的教學，其中Cl、SO、HNO的性質教學中，涉及的反應物或生成物都存在毒性污染環境的危險，所以如何在課堂上既能通過實驗傳遞知識，又能避免涉及過多污染物，是化學老師備課設計教學時主要思考的問題。下面是筆者在實際教學過程中關于SO的性質的教學片斷。

【案例】在進行SO的性質實驗教學時，如何既能讓學生親身體驗到SO的漂白性和還原性，又能在局限的環境中不產生有毒的氣體SO，是讓化學老師比較矛盾的問題。筆者在實際教學中設計了如下教學過程：

師：（演示實驗）展示一個330mL的礦泉水瓶，里面裝有課前收集到的一定體積的SO。（瓶塞換成了乳膠塞）用20mL的針筒先抽取10mL氣體，然后抽取5mL的KMnO溶液，振蕩，師問：觀察到什么現象？

生答：紫紅色溶液顏色慢慢變淺，褪色。

師：將事先放有一濕潤有色布條的針筒繼續抽取15mL的SO氣體，靜置片刻，

師問：觀察到什么現象？

生答：有色布條顏色變淺。

師：用大針筒向礦泉水瓶中注入50mL的蒸餾水，不要拔下，一起振蕩，

師問：觀察到什么現象？

生答：礦泉水瓶變癟，向內收縮。

師問：以上三個實驗分別說明了SO具有怎樣的性質？通過分析，歸納SO的物理性質和化學性質。

……

【分析】SO的性質是高中階段元素化合物部分的重要知識點。通過實驗，可以讓學生直觀地觀察現象，感受SO的溶解性、漂白性和還原性，體現了化學的科學性和真實性。但是SO是一種有毒氣體，會污染環境，所以使用密閉的礦泉水瓶和針筒可以有效避免SO泄露，體現綠色化學理念。

綠色化學的核心內容之一“5R”原則，即“減量”、“循環使用”、“回收”、“再生”和“拒用”。通過減少試劑的用量，從而減少實驗室“三廢”的產生，“減量”是實現綠色化學的重要原則。在保證實驗方法更加合理化的前提下，積極提倡微型化實驗，從源頭上減少污染源。

二、在實驗教學中滲透微型化學

微型化學指的是以盡可能少的化學試劑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。

化學實驗過程中往往進行的是試管實驗。溶液的取用量在2～3mL，有時為了觀察到明顯的實現現象，取用量會更大。一定程度上既浪費了原料又不利于環境保護。

【案例】必修2專題2電解池的課堂教學中，以CuCl的電解為例，介紹電解池的基本概念。如果按照常規使用U形管進行電解實驗，需要CuCl的量會比較多，同時產生較多的有毒氣體Cl，所以課堂上筆者改用點滴板和9V層疊電池進行電解實驗。

教師提供材料及試劑：9V層疊電池一個（兩極上事先分別連接好一根2B扁平筆芯），點滴板一個，淀粉-碘化鉀試紙，CuCl溶液，蒸餾水

學生分組實驗：在點滴板相鄰兩格滴入少量CuCl溶液，注意在連接處滴上數滴，保證形成閉合回路，將電池兩極同時伸入溶液中，將試紙濕潤后靠近電池正極相連的碳棒一端。數到“1，2，3”，取出電池，描述實驗現象。

【分析】該實驗中CuCl溶液的取用量大概1mL，是常規用量的幾十分之一。實驗過程中，可以明顯地觀察到一端碳棒表面有紅色的銅析出，靠近另一端碳棒的濕潤的試紙變藍，同時伴隨有極少量的刺激性氣味。所以用量少了，效果卻達到了。并且利用微型實驗安全、方便，將原來只能“一人做，眾人看”的演示實驗演變成可以自己動手實踐的學生實驗，增加了實驗的可操作性和可觀性，相信學生對現象的深刻感受可以幫助他們更好地理解電解池的工作原理。

筆者在教學過程中除了對以上兩個實驗進行簡單改進外，還試行了利用針筒探究銅與稀硝酸的反應，可以清晰觀察到NO的生成，并通過抽取空氣入針筒觀察到NO的生成，過程中，沒有氣體泄漏出來造成污染，同時又能很好地避免空氣產生干擾，觀察到明顯的實驗現象。

平時教學中，教師不能因為有污染環境的物質而回避化學實驗，有悖于化學科學的精神。而應該從綠色、微型角度對實驗進行深思繼而改進，將實驗之于化學學科的優勢充分體現出來，調動學生學習化學的積極性。

將綠色化學、微型化學的理念滲透進當代化學實驗教學是大勢所趨。化學實驗的綠色化和微型化對學生環保意識養成起著潛移默化的作用，樹立學生的社會主人翁意識，也是化學教師在平時化學實驗教學中進行綠色化學、微型化學的目的所在。

參考文獻：

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[2]張康華，曹小華，謝寶華，陶春元.化學實驗教學與綠色化學教育.實驗室研究與探索，2010（5）.