中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化途徑研究

李芳

摘 要： 隨著環(huán)境問(wèn)題日益突出，將綠色化學(xué)理念滲透到中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化顯得尤為重要。本文就中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化途徑進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞： 途徑 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 綠色化

實(shí)驗(yàn)是體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科特色的關(guān)鍵活動(dòng)，是溝通理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用的橋梁，能夠幫助學(xué)生更好地獲取知識(shí)、發(fā)展技能。但是，化學(xué)實(shí)驗(yàn)在幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)的同時(shí)，給環(huán)境帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。因此，我們迫切需要以綠色化學(xué)理念為指導(dǎo)，結(jié)合中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，研究中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化途徑。下面筆者從教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，就中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化途徑闡述幾點(diǎn)建議。

一、實(shí)驗(yàn)試劑的綠色化

1.減少試劑用量和試劑濃度。通常情況下，學(xué)生都誤認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)藥品越多現(xiàn)象越明顯，且對(duì)用量沒(méi)有清晰的概念，因此往往超量使用藥品，不僅造成資源浪費(fèi)，還會(huì)增加廢棄物，造成環(huán)境污染。因此實(shí)驗(yàn)時(shí)，老師一定要強(qiáng)調(diào)藥品用量，如試管取用溶液時(shí)，一般一個(gè)手指到兩個(gè)手指高的用量就可以了。減少試劑用量的一個(gè)有效辦法就是用小規(guī)格的實(shí)驗(yàn)儀器，如用小試管代替大使管，用點(diǎn)滴板代替試管。這樣試劑用量自然會(huì)大量減少。另外，教師需要對(duì)藥品濃度嘗試摸索，在保證實(shí)驗(yàn)效果的前提下，盡量降低藥品濃度。如在離子檢驗(yàn)時(shí)，離子濃度0.1%就已經(jīng)足夠了。

2.化學(xué)試劑回收和重復(fù)使用。化學(xué)試劑的回收和重復(fù)使用，是綠色化學(xué)理念下使用藥品的基本準(zhǔn)則，是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)綠色化的重要途徑。如碘萃取實(shí)驗(yàn)后的萃取劑四氯化碳，有毒，不可以直接倒入下水道，應(yīng)該經(jīng)過(guò)濃氫氧化鈉溶液洗滌，分液處理后再循環(huán)使用；H2O2分解制取氧氣的實(shí)驗(yàn)，會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化錳固體廢棄物。有老師建議將半干的二氧化錳粉末沾在水泥球上，晾干后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不僅實(shí)驗(yàn)效果非常好，而且回收利用十分方便；鈉與水的反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧化鈉溶液、粗鹽提純后得到的鹽都應(yīng)該回收起來(lái)再利用。通過(guò)重復(fù)利用化學(xué)試劑，增強(qiáng)學(xué)生的節(jié)約意識(shí)，避免浪費(fèi)。

3.用生活用品替代化學(xué)試劑。日常生活中，處處可見(jiàn)化學(xué)用品，用生活用品替代化學(xué)試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有利于拉近學(xué)生和化學(xué)實(shí)驗(yàn)之間的距離、增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性、提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。如在做碳酸鈉和碳酸氫鈉相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以用食品加工中用的蘇打和小蘇打粉代替；用廢舊電池中的鋅皮制取氫氣；用食用醋代替醋酸除去水垢等。

二、實(shí)驗(yàn)裝置的綠色化

1.實(shí)驗(yàn)裝置的串聯(lián)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)的串聯(lián)是指將多個(gè)實(shí)驗(yàn)系列化，組合在一起進(jìn)行，不僅可以避免有害氣體的溢出造成的環(huán)境污染，還會(huì)節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，使實(shí)驗(yàn)更加綠色化。如氯氣的準(zhǔn)備、除雜、干燥及其性質(zhì)（漂白性、強(qiáng)氧化性）的實(shí)驗(yàn)；二氧化硫的制備及其性質(zhì)實(shí)驗(yàn)；乙烯的制取及其性質(zhì)實(shí)驗(yàn)均可以設(shè)計(jì)為串聯(lián)實(shí)驗(yàn)。另外對(duì)于這些有毒氣體的實(shí)驗(yàn)，我們應(yīng)注意裝置的密封性和尾氣吸收。

2.實(shí)驗(yàn)裝置微型化。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，是指實(shí)驗(yàn)儀器和試劑微型化，是一種新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑菍?shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)綠色化的重要途徑。普通的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)都是在試管、燒杯中進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)藥品消耗量大，微型實(shí)驗(yàn)可以在濾紙上進(jìn)行鹵素元素的置換實(shí)驗(yàn)、可以在點(diǎn)滴板上進(jìn)行離子反應(yīng)和離子檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)、可以在W形管中進(jìn)行氯氣的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。相比于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，微型實(shí)驗(yàn)不僅可以取得比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)更好的實(shí)驗(yàn)效果，而且操作簡(jiǎn)便快捷、節(jié)約資源，減少了廢棄物排放，有效彌補(bǔ)了很多學(xué)校課程資源不足的情況，使每個(gè)學(xué)生都能自主開(kāi)展實(shí)驗(yàn)、提高實(shí)驗(yàn)技能。

3.用生活用品替代部分實(shí)驗(yàn)儀器。實(shí)驗(yàn)室的儀器和設(shè)備是實(shí)驗(yàn)課堂重要的資源，如果善于發(fā)現(xiàn)和利用，學(xué)生身邊的物品同樣是重要的實(shí)驗(yàn)器具。用日常廢棄物制作的小型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，具有簡(jiǎn)便、直觀、藥品用量少等優(yōu)點(diǎn)，更有利于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手技能和創(chuàng)新意識(shí)。如用一次性注射器代替量筒、裝藥片的塑料穴膜板代替點(diǎn)滴板、用筷子或者吸管代替玻璃棒、用礦泉水瓶代替燒杯進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。每學(xué)期可以舉辦“廢棄物在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的再利用”活動(dòng)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作水平、創(chuàng)新能力和環(huán)保意識(shí)。

三、實(shí)驗(yàn)廢棄物處理的綠色化

化學(xué)實(shí)驗(yàn)不可避免地會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)“三廢”，即廢氣、廢水、廢渣，教師在每次學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，都應(yīng)該監(jiān)督學(xué)生做好相關(guān)實(shí)驗(yàn)的收尾工作，并在平時(shí)教學(xué)工作中不失時(shí)機(jī)地向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)廢物處理的必要性和方法，師生共同努力建設(shè)綠色化實(shí)驗(yàn)室。

四、運(yùn)用現(xiàn)代化手段，拓展化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的研究空間

現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展，給學(xué)校教學(xué)提出了更高的要求。作為一門(mén)以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，促進(jìn)信息技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)是時(shí)代發(fā)展的必然。仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是一種化學(xué)試劑零投入、廢棄物零排放的實(shí)驗(yàn)方式，為危險(xiǎn)性大、重污染的實(shí)驗(yàn)找到了更好的出路。如鋰鈉鉀銣銫的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系實(shí)驗(yàn)、氯氣和氫氣混合爆炸實(shí)驗(yàn)等，出于學(xué)生安全的考慮，教師一般不可能讓學(xué)生做這些實(shí)驗(yàn)，在仿真實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生只需要一臺(tái)電腦，就可以自主操作這些實(shí)驗(yàn)，而不需要死記硬背實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論。以鋰鈉鉀銣銫的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系實(shí)驗(yàn)為例，我們可以同時(shí)看到這五種金屬和水反應(yīng)的現(xiàn)象，方便對(duì)比，這是演示實(shí)驗(yàn)和教師播放視頻的時(shí)候不可能做到的事情。當(dāng)點(diǎn)擊同時(shí)演示的時(shí)候，我們可以看到銫與水反應(yīng)非常劇烈，發(fā)生了爆炸并能聽(tīng)到爆炸聲，銣反應(yīng)也非常劇烈，瞬間完成，其他幾種金屬反應(yīng)劇烈程度相對(duì)較小。整個(gè)過(guò)程非常逼真，使學(xué)生有身臨其境之感，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和堿金屬元素性質(zhì)規(guī)律會(huì)留下非常深刻的印象，彌補(bǔ)教師嘴上講實(shí)驗(yàn)、學(xué)生背實(shí)驗(yàn)的不足。

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)該首先樹(shù)立綠色化學(xué)觀念，積極探索新課改下化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的有效途徑，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和實(shí)驗(yàn)效果的雙贏，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能提高的雙贏，為國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略輸送高素質(zhì)人才。

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本文系廣州市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2014年度課題《中學(xué)綠色化學(xué)校本課程的開(kāi)發(fā)和實(shí)施研究》（課題編號(hào)：1201451912）的階段性研究成果。