高中化學實驗教學中實驗綠色化的實踐思考

吳雙龍

摘要：綠色化學是未來化學發展的必然方向，這一趨勢投射于我國基礎教育領域，就意味著化學教學要轉向對具備綠色化學理念的新型人才的培養。在高中化學教學中，推進實驗教學的綠色化既體現了化學教學的發展性，也有助于提升學生的環保意識與責任感。本文在此基礎上，對高中化學實驗教學中實現實驗綠色化的措施進行了探討。

關鍵詞：高中化學;實驗教學;綠色化學

中圖分類號：A 文獻標識碼：A 文章編號：（2021）-33-275

引言

在應試教育的背景下，我國高中化學教學長期以應試為主要目的，化學教師對教材中綠色化學的相關知識利用率不高。特別是在化學實驗環節，缺乏對學生綠色環保理念的培養。這就導致學生獲取綠色化學相關知識的途徑很少，學生自身的環保意識和低碳意識不足。

一、化學實驗教學中實行實驗綠色化的意義

傳統的化學實驗教學中，常會伴隨污染性物質產生和材料高消耗問題，不僅影響師生的身心健康，也違背環境友好的理念。綠色化化學實驗教學，就是以綠色化學思想為指導，用微型的儀器、微量的試劑、創新的教學手法，來達到實驗安全和實驗效果的統一。化學是以觀察和實驗為基礎的科學，只有強化在實驗環節的綠色化教育，才能切實增強學生的綠色環保意識，并認識到綠色化學理念的長遠發展意義。

二、創設實驗情境，導入綠色課題

在人教版高中化學教材中，綠色環保的理念在許多章節都有體現。過往教師多從知識層面對這部分內容進行講解，并未就綠色化學理念做出過多闡述，包括其中涉及的實驗環節，大多也會被教師直接省略。為改變這一現狀，化學教師要將綠色化學理念充分滲透于知識講述和案例分析中。為了突出綠色化學的實際意義，化學教師要結合真實的問題情境設計綠色化的實驗環節，借助直觀的實驗來向學生滲透綠色環保、可持續發展的理念。

在教授“氮及其化合物”中講述了氮及其氮氧化物的物理性質、轉化關系，并探討了導致大氣污染的因素以及預防知識。化學教師在講述這一部分的內容時，可以以視頻的方式向學生介紹霧霾、酸雨等大氣污染問題，以此作為課堂教學的導入，并向學生提出問題：大氣中的什么物質導致了霧霾和酸雨等污染問題？然后，化學教師可以演示部分氮氧化物的生成過程，這些氮氧化物、二氧化硫以及它們在大氣中發生反應后的生產物會溶于水，導致酸雨的形成。從真實的環境問題導入實驗環節，能讓學生認識到化學實驗對現實生活的指導意義，進而增強學生的環保意識。

三、改進實驗裝置，減少污染排放

實驗裝置是化學實驗必不可少的部分，也是推進實驗綠色化的有力抓手。良好的實驗裝置不僅能提升實驗的成功率，也能促進資源的合理利用。在日常的化學實驗中，存在不同程度的試劑用量大、造成的污染多等問題，比如在人教版高中必修第二冊化學教材“化學反應與能量變化”，為了探討化學反應與熱能的關系，教材給出了一個氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體吸放熱反應的測定實驗。這個實驗是在敞口的燒杯中進行的，雖然操作步驟中有“聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯”這一步驟，但是仍然會將部分有刺激性氣味的氨氣直接排放出去，而且在燒杯中完成實驗所需的化學用品數量也很大，這與實驗綠色化的理念是背離的。

化學教師可以對這一實驗裝置進行改進，用氣球代替原本用于發生化學反應的燒杯，將少量氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體置于氣球內部，再將氣球套在橫放的干燥管上。干燥管中盛有一部分酚酞水溶液，用于對反應生成物的性質進行驗證，干燥管的另一頭通過玻璃導管連接到一個盛有酚酞水溶液的燒杯，這就是改進后的實驗裝置。要觀察實驗現象，化學教師需用手揉搓氣球中的氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體，然后觀察氣球溫度的變化，干燥管中酚酞水溶液顏色的變化，以及導管中水柱的變化。經過觀察，會發現用手搓氣球會有冰涼感，干燥管和燒杯中的水都變紅了，而且玻璃導管中也形成了一段水柱。這一實驗同樣可以說明吸熱反應，而且具有實驗用量小、污染排放少的優勢。

四、選用綠色原料，源頭控制污染

在化學實驗原料的選擇方面推進綠色化，是從源頭對實驗污染問題進行控制，在保證實驗效果的基礎上，盡可能地把對環境有害的物質替換為清潔原料，從實驗的開端處對高中化學教學進行整體規劃。在人教版《有機化學基礎》教材中，第二章第二節“烯烴 炔烴”在研究乙炔的化學性質時，提到了乙炔的實驗室制法。考慮到電石與水的反應非常劇烈，為了保證實驗的安全性，教材提到了可用飽和氯化鈉溶液代替水來和電石發生反應，以達到減小反應速率的目的。這種方式雖然降低了安全隱患，但是改進后的實驗操作中仍然會產生大量有害氣體，比如磷化氫、硫化氫等。雖然實驗裝置配備了硫酸銅溶液用于除去氣體雜質，但是二者之間難以恰好完全反應，而且硫酸銅溶液中也存在著重金屬銅離子，同樣不符合實驗綠色化的標準要求。

在這一基礎上繼續深入思考，既然制取乙炔的關鍵在于電石和水之間的反應，那如果用別的溶液取代氯化鈉溶液，是不是也能在保證取得乙炔的情況下，降低實驗過程中污染物的生成？這就是從源頭層面來想辦法推進實驗的綠色化，且相關實驗結果已經證明，采用16%的氫氧化鈉溶液和電石發生反應，所生成的氣體中硫化氫和磷化氫這類有害氣體的含量明顯降低，完全符合實驗的要求。由此可見，雖然實驗的步驟和裝置未發生調整，只是在化學原料方面進行改進，同樣能實現實驗綠色化的目標。

總結

化學實驗的綠色化是一項系統的工作，從實驗設計方面的理念更新，到具體操作環節的原料選擇、用量控制、裝置改進等，都是推進實驗綠色化的重要步驟。高中化學教師應在日常實驗教學中滲透綠色化學的理念，引導學生在積累化學專業知識與技能的同時，同步提升自身的環保理念與社會責任感。

參考文獻

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