基于綠色化學(xué)理念開展高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中化學(xué)教學(xué)中占據(jù)著舉足輕重的地位。本研究遵循可持續(xù)發(fā)展的理念，以氯氣制備實(shí)驗(yàn)為例，對高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行了深入剖析，旨在為推進(jìn)綠色化學(xué)愿景的實(shí)現(xiàn)提供有益的啟示。

一、綠色化學(xué)理念下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

在當(dāng)前高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，盡管教師與學(xué)生均已意識到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)質(zhì)性價(jià)值，并不斷提高實(shí)踐課程的比重，但仍未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。具體來說，學(xué)生往往只是對教師所演示的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行模仿，而未能真正投入實(shí)驗(yàn)探索過程中，導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐技能無法得到切實(shí)提升。另外，有一部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作經(jīng)驗(yàn)相對匱乏，在操作過程中仍可能遇到各種困難和失誤，在一定程度上削弱了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

二、綠色化學(xué)理念下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

（一）培養(yǎng)安全意識，融入綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)理念

化學(xué)實(shí)驗(yàn)往往伴隨著一定的危險(xiǎn)性，特別是在處理有毒、有害或易燃易爆物質(zhì)時(shí)。因此，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識至關(guān)重要。同時(shí)，為了響應(yīng)全球環(huán)保的呼聲，教師還需要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入綠色化學(xué)理念，以減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)對環(huán)境的影響。實(shí)驗(yàn)前，教師應(yīng)詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)以及可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)，確保學(xué)生了解并遵循實(shí)驗(yàn)室安全規(guī)則。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師一是要密切監(jiān)督學(xué)生的操作，及時(shí)糾正不當(dāng)行為，防止意外事故的發(fā)生；二是要引導(dǎo)學(xué)生思考如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，減少有害物質(zhì)的排放，以及如何處理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物。實(shí)驗(yàn)后，教師還可以通過總結(jié)和討論，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的安全意識。

“氯氣制備實(shí)驗(yàn)”是高中化學(xué)中的重要內(nèi)容，其實(shí)驗(yàn)過程涉及多個(gè)關(guān)鍵步驟和重要的安全操作規(guī)程。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

通過氯氣制備實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生深入理解化學(xué)反應(yīng)原理，鍛煉實(shí)驗(yàn)操作技能，并了解氯氣的性質(zhì)、用途以及相關(guān)的安全知識。

實(shí)驗(yàn)器材：

1.加熱裝置：酒精燈或電熱板。

2.反應(yīng)容器：燒瓶或試管。

3.導(dǎo)管和集氣瓶。

4.試劑：濃鹽酸、二氧化錳。

5.其他：橡膠塞、燒杯、水槽等。

實(shí)驗(yàn)步驟：

1.搭建裝置：將燒瓶固定在鐵架臺(tái)上，放入適量的二氧化錳。

2.加入試劑：向燒瓶中加入濃鹽酸。

3.加熱反應(yīng)：點(diǎn)燃酒精燈或使用電熱板加熱燒瓶，使反應(yīng)發(fā)生。

4.收集氣體：用排飽和食鹽水的方法收集氯氣。

5.尾氣處理：用氫氧化鈉溶液吸收多余的氯氣。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

加熱后，燒瓶內(nèi)產(chǎn)生黃綠色氣體，該氣體即為氯氣。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氯氣逐漸充滿集氣瓶。

安全操作規(guī)程：

1.實(shí)驗(yàn)前確保通風(fēng)良好。

2.佩戴防護(hù)眼鏡和實(shí)驗(yàn)服。

3.加熱時(shí)要小心，避免燙傷。

4.氯氣有毒，避免吸入。

5.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用氫氧化鈉溶液吸收尾氣。

主要的化學(xué)反應(yīng)方程式：

MnO2+4HCl（濃）■MnCl2+Cl2↑+2H2O

可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)：

1.氯氣泄漏：可能導(dǎo)致中毒。

2.加熱過度：可能導(dǎo)致反應(yīng)物噴濺。

實(shí)驗(yàn)總結(jié)：

氯氣制備實(shí)驗(yàn)不僅能幫助學(xué)生理解氯氣的性質(zhì)、用途和化學(xué)反應(yīng)原理，還能鍛煉實(shí)驗(yàn)技能。然而，由于氯氣是一種黃綠色、有刺激性氣味的有毒氣體，實(shí)驗(yàn)過程中的安全操作至關(guān)重要。通過嚴(yán)格遵守安全規(guī)程和細(xì)致的實(shí)驗(yàn)操作，我們可以確保實(shí)驗(yàn)成功進(jìn)行，同時(shí)保護(hù)環(huán)境和個(gè)人安全。

（二）縮小化學(xué)實(shí)驗(yàn)規(guī)模，提升綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)流程效能

為了降低化學(xué)實(shí)驗(yàn)對環(huán)境的影響，同時(shí)確保學(xué)生能充分理解和掌握化學(xué)知識，縮小化學(xué)實(shí)驗(yàn)規(guī)模成為一種有效的策略。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案，使用更小的反應(yīng)容器和更少的反應(yīng)物來縮小實(shí)驗(yàn)規(guī)模；還可以引導(dǎo)學(xué)生思考如何在保證實(shí)驗(yàn)效果的前提下，進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

在氯氣制備實(shí)驗(yàn)中，通常需要加熱反應(yīng)物以提高反應(yīng)速率。同時(shí)，反應(yīng)物的濃度也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果。因此，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和實(shí)驗(yàn)需求，適當(dāng)調(diào)整這些反應(yīng)條件。反應(yīng)物的用量是實(shí)驗(yàn)規(guī)模縮小的關(guān)鍵。通常使用濃鹽酸和二氧化錳作為反應(yīng)物。教師可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和實(shí)驗(yàn)需求，適當(dāng)減少反應(yīng)物的用量。例如，可以使用1∶1的摩爾比例將濃鹽酸和二氧化錳混合，以減少未反應(yīng)的原料和副產(chǎn)物的產(chǎn)生。

（三）借助微課手段進(jìn)行教學(xué)，協(xié)同推進(jìn)可持續(xù)環(huán)保實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的實(shí)現(xiàn)

微課以短小精悍、重點(diǎn)突出、便于傳播和學(xué)習(xí)等特點(diǎn)，為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了新的思路和方法。

在氯氣制備實(shí)驗(yàn)的微課視頻中，我們可以從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)后的處理以及知識拓展等多個(gè)方面，為學(xué)生提供一個(gè)全面而深入的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。視頻開頭，教師首先展示實(shí)驗(yàn)所需的器材和試劑，如燒瓶、酒精燈、導(dǎo)管、集氣瓶、濃鹽酸和二氧化錳等，并詳細(xì)解釋每種器材和試劑的作用及選擇原因。接下來，教師逐步演示實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)步驟。從搭建實(shí)驗(yàn)裝置開始，到加入試劑、加熱反應(yīng)、收集氯氣，再到尾氣處理，每一個(gè)步驟都配有詳細(xì)的解說和動(dòng)畫演示。在關(guān)鍵步驟，如加熱和氯氣收集，教師特別強(qiáng)調(diào)安全操作和環(huán)保意識，確保學(xué)生在實(shí)際操作時(shí)能準(zhǔn)確無誤地進(jìn)行。在展示實(shí)驗(yàn)步驟的同時(shí)，教師不斷穿插實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。例如，加熱時(shí)要保持適當(dāng)?shù)木嚯x，避免燙傷；收集氯氣時(shí)要確保集氣瓶的密封性，防止氯氣泄漏；尾氣處理時(shí)要使用適量的氫氧化鈉溶液，確保氯氣被完全吸收等。這些細(xì)致的提醒，旨在幫助學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度和良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。視頻還會(huì)展示實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的清理工作。教師詳細(xì)演示如何安全地拆卸實(shí)驗(yàn)裝置、清洗器材以及妥善處理廢棄試劑。這一過程不僅強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的完整性和環(huán)保意識，還為學(xué)生樹立了正確的科學(xué)實(shí)驗(yàn)態(tài)度。在視頻的結(jié)尾部分，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識拓展。首先，對氯氣的性質(zhì)和用途進(jìn)行簡要介紹，幫助學(xué)生更全面地了解這一化學(xué)物質(zhì)。其次，結(jié)合綠色化學(xué)理念，探討如何在實(shí)驗(yàn)中減少環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。最后，教師提出一些開放性問題，如“你認(rèn)為還有哪些方法可以改進(jìn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)？”等，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探索欲望。

（四）實(shí)施微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)觀念

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，部分實(shí)驗(yàn)由于操作復(fù)雜或受制于條件約束，無法在課堂環(huán)境中順利進(jìn)行，從而對提升化學(xué)教學(xué)成效產(chǎn)生了一定程度的影響。因此，在倡導(dǎo)綠色化學(xué)理念的過程中，教師需對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作實(shí)施嚴(yán)密且高效的監(jiān)管，同時(shí)將復(fù)雜實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，以提升教學(xué)效果。

在氯氣制備實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)步驟相對復(fù)雜，不僅操作煩瑣，而且使用的實(shí)驗(yàn)器材較多。然而，通過深入分析學(xué)生實(shí)際情況和實(shí)驗(yàn)器材需求，我們可以發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用微型實(shí)驗(yàn)設(shè)備能夠有效簡化實(shí)驗(yàn)步驟，降低操作難度，從而更好地實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的目標(biāo)。

傳統(tǒng)的氯氣制備實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1.搭建裝置：需要搭建復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置，包括固定燒瓶、連接導(dǎo)氣管和集氣瓶等。

2.加入試劑：向燒瓶中加入濃鹽酸，并放入適量的二氧化錳。

3.加熱反應(yīng)：使用酒精燈或電熱板對燒瓶進(jìn)行加熱，以觸發(fā)化學(xué)反應(yīng)。

4.收集氣體：通過導(dǎo)氣管將產(chǎn)生的氯氣引入集氣瓶中。

5.尾氣處理：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要使用氫氧化鈉溶液等吸收劑對尾氣進(jìn)行處理。

然而，在引入微型實(shí)驗(yàn)設(shè)備后，我們可以將上述步驟簡化為：

1.準(zhǔn)備微型設(shè)備：選擇適當(dāng)?shù)奈⑿头磻?yīng)容器，如醫(yī)用小藥瓶，以及輸液器塑料管等替代傳統(tǒng)的大型實(shí)驗(yàn)器材。

2.加入微型試劑：向微型反應(yīng)容器中加入少量的濃鹽酸和二氧化錳。由于容器體積減小，所需的試劑量也大大減少。

3.簡易加熱：使用小型加熱器或電熱片對微型反應(yīng)容器進(jìn)行加熱。由于加熱面積減小，加熱速度和效率都得到了提高。

4.直接觀察：由于微型設(shè)備的透明性，學(xué)生可以直接觀察到氯氣的產(chǎn)生和反應(yīng)過程，無需復(fù)雜的收集步驟。

5.簡易尾氣處理：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，只需向微型反應(yīng)容器中加入少量的氫氧化鈉溶液即可處理尾氣，操作簡便且效果顯著。

這種實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)不僅有助于學(xué)生更好地理解和掌握氯氣制備的基本原理，還能培養(yǎng)他們的環(huán)保意識和實(shí)踐能力，從而深入貫徹綠色化學(xué)教育觀念。

（五）適度處理化學(xué)物質(zhì)，培養(yǎng)環(huán)保型化學(xué)實(shí)驗(yàn)行為

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，精確操控化學(xué)物質(zhì)的安全處理環(huán)節(jié)至關(guān)重要。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師在關(guān)注實(shí)驗(yàn)核心環(huán)節(jié)的同時(shí)，常常忽視對化學(xué)物質(zhì)的安全處理方法。任意拋棄未全面轉(zhuǎn)化之原料，不僅導(dǎo)致資源冗余，亦可能對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，教師必須確保學(xué)生嚴(yán)格遵守化學(xué)物質(zhì)操作與管理規(guī)范，熟練掌握妥善處理化學(xué)廢液與剩余藥品的技巧，以最大限度地減少環(huán)境污染，進(jìn)而促使學(xué)生養(yǎng)成環(huán)保型化學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

在傳統(tǒng)的氯氣制備實(shí)驗(yàn)中，我們往往需要使用大量的濃鹽酸和二氧化錳，并且實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，這些試劑往往被直接廢棄，這不僅造成了資源的浪費(fèi)，還可能對環(huán)境造成潛在的污染。為了解決這一問題，我們可以從試劑的回收利用、廢棄物的處理兩方面入手。首先，關(guān)于試劑的回收利用。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，我們可以引導(dǎo)學(xué)生對使用過的濃鹽酸和二氧化錳進(jìn)行回收。具體來說，可以將反應(yīng)后的混合物進(jìn)行過濾，分離出未反應(yīng)的二氧化錳，然后將其干燥、保存，以便下次實(shí)驗(yàn)時(shí)再次使用。而對于濃鹽酸，雖然其易揮發(fā)，但在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，我們可以將其密封保存，盡量減少其揮發(fā)，從而延長其使用壽命。其次，關(guān)于廢棄物的處理。在氯氣制備實(shí)驗(yàn)中，除了產(chǎn)生的氯氣需要妥善處理外，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后還可能產(chǎn)生一些酸堿廢棄物。這些廢棄物如果直接排放，可能會(huì)對環(huán)境造成危害。因此，我們需要對其進(jìn)行中和處理。具體來說，可以使用適量的氫氧化鈉溶液對酸性廢棄物進(jìn)行中和，直至其pH達(dá)到6至8的范圍內(nèi)，然后再進(jìn)行排放。這樣不僅可以減少對環(huán)境的污染，還能培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。此外，對于實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的氯氣，我們也需要進(jìn)行妥善處理。因此，我們可以使用活性炭對氯氣進(jìn)行吸附處理，確保其安全排放。同時(shí)，教師也可以引導(dǎo)學(xué)生思考如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置和方法，以減少氯氣的產(chǎn)生和排放。最后，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們不僅要關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，還要注重實(shí)驗(yàn)過程中的安全性和環(huán)保性。通過引導(dǎo)學(xué)生對試劑進(jìn)行回收利用、對廢棄物進(jìn)行妥善處理以及改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法等措施，我們可以更好地踐行綠色化學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識和創(chuàng)新精神。同時(shí)，這也有助于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)素養(yǎng)，為培養(yǎng)新時(shí)代的化學(xué)人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、總結(jié)

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，教師需全面把握綠色化學(xué)理念的核心價(jià)值，優(yōu)化教育教學(xué)策略。這樣不僅有助于提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果，還能培養(yǎng)學(xué)生良好的生活習(xí)慣和節(jié)約觀念，為可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

（作者單位：山東省廣饒縣第一中學(xué)）

編輯：曾彥慧