淺談中學化學實驗教學綠色化

莊慧瓊

摘 要：綠色化學實驗是教學改革發(fā)展的必然趨勢。為保護人類生存環(huán)境，為培養(yǎng)具有環(huán)保理念的技能人才，化學教師應積極去探索綠色化學實驗教學，充分發(fā)揮它的作用。

關(guān)鍵詞：綠色化學實驗；綠色化；含義；意義；可行性研究

隨著我們賴以生存的地球環(huán)境的日益惡化，環(huán)境污染、生態(tài)安全問題越來越為人們所重視。而環(huán)境污染最主要的表現(xiàn)為化學物質(zhì)的污染?；瘜W作為一門以實驗為主的基礎(chǔ)學科，是廣大學生獲取知識、提高技能的有力手段。然而，學生通過實驗手段在獲取知識的同時，不僅在向環(huán)境釋放著“三廢”，而且自身也處在污染之中。《化學課程標準》中規(guī)定課程的設(shè)計要“體現(xiàn)綠色化學思想”。要讓學生了解“在化工生產(chǎn)中遵循‘綠色化學思想的重要性”；還規(guī)定要讓學生“樹立綠色化學思想，養(yǎng)成環(huán)境保護的意識”。顯然，新制定的課程標準非常重視學生綠色化學思想的形成和應用。

一、化學實驗教學綠色化的意義

1. 化學實驗教學綠色化是社會發(fā)展的需要

綠色化學是化學科學工作者的基礎(chǔ)內(nèi)容的更新，從環(huán)境角度看，它是從源頭上消除污染；從經(jīng)濟觀點看，它合理利用資源和能源、降低生產(chǎn)成本，符合經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求。正是由于綠色化學符合社會生產(chǎn)發(fā)展的需要，所以得到全世界的認可和推廣。世界經(jīng)濟不再是一種急功近利的發(fā)展，更多的國家開始注重健康經(jīng)濟與健康環(huán)境和和諧發(fā)展?；瘜W實驗也必須綠色化，否則就不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化生活的需要。

2. 化學實驗教學綠色化是學生身心健康和發(fā)展的需要

化學實驗會排放有害物質(zhì)，這些污染物在整個生態(tài)系統(tǒng)中傳遞、富集，不斷地影響我們的生活環(huán)境，損害我們的健康。環(huán)境與健康在很多方面有密切的聯(lián)系，由于污染，我們目前的生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)受到了很大的威脅。我們不能留給我們的后代一個充滿污染物的世界，我們學生如果生活在一個從天空、到土壤、水源，都被污染的環(huán)境中，怎么會有健康，又如何發(fā)展？只有減少實驗等污染物對我們健康的損害，才能提供給學生更健康的環(huán)境，才能全面促進學生健康發(fā)展。

二、 中學化學實驗綠色化的可行性研究

初中化學實驗教學過程中，無論是演示實驗還是學生實驗，若處理不當，都會對環(huán)境造成污染?，F(xiàn)對化學實驗綠色化可行性，談談幾種看法。

1. 規(guī)范實驗操作

在基本操作教學時，就規(guī)定了在沒有明確指明藥品用量時，一般情況是，固體藥品的用量蓋滿試管底部即可，液體藥品的用量是1～2mL。例如，在分組實驗中藥品的用量很大，特別是金屬性質(zhì)和酸、堿、鹽性質(zhì)實驗。雖然在剛開始接觸化學實驗時，就強調(diào)實驗操作的規(guī)范性，但由于初中階段的學生自律和自控能力較弱，實際操作中藥品的用量很難控制，造成的浪費大，污染也大，考慮這些，可選擇 10×100規(guī)格小試管代替之前用的15×150規(guī)格的試管，盡量減少藥品的用量從而減少污染。

2. 不斷改進實驗，進行綠色化設(shè)計

初中化學實驗綠色化，應盡量做到有選擇的實驗，選擇其反應物和生成物無污染或污染小。如果是污染性較強的反應物，應考慮替換，無法替換的應該在保證現(xiàn)象的前提下限量使用，或者在密閉的裝置內(nèi)進行實驗；如果是污染性較強的生成物應該做到有效地回收和處理；能循環(huán)利用的物質(zhì)盡量回收利用；應該努力開發(fā)新的實驗方法和實驗儀器，替換現(xiàn)有的會產(chǎn)生環(huán)境污染的實驗方法，實現(xiàn)“化學實驗的綠色化”。實驗題目的選取既滿足培養(yǎng)學生實驗技能的要求，又考慮到可能造成的環(huán)境污染問題，選擇環(huán)保型的實驗項目。如在實驗室制取氧氣時，用H2O2分解制得O2從而代替了KClO3或KMnO4來制O2。可避免生成物對環(huán)境的污染，從而實現(xiàn)化學實驗綠色化。

3. 配制低濃度藥品

初中化學實驗很多并未指明所用藥品濃度的大小，在保證實驗成功的前提下，盡量配制較低濃度的藥品。這樣既能節(jié)約藥品，又減少了污染。如初中實驗中鹽酸和氫氧化鈉是最常用的藥品，一般來說，稀鹽酸的濃度為1：4（鹽酸和水的體積比），氫氧化鈉溶液的濃度為1%，如果是學生實驗，還可以進一步稀釋。在保證實驗現(xiàn)象比較明顯的前提下，盡量選低濃度的藥品。

4. 微型化實驗

微型化學實驗，是1982年開始在美國研究試用的一種新型的試驗方法，被譽為化學實驗的革命。微型化學實驗是為減少資源消耗和化學污染而發(fā)展起來的一種化學實驗的新方法、新技術(shù)，為化學實驗教學改革開辟一條新的路徑。它具有節(jié)約藥品、節(jié)省時間、安全、減少污染，且可降低水、電消耗，激發(fā)學生動手實驗的興趣等優(yōu)點。所以對一些初中化學實驗微型化設(shè)計，體現(xiàn)綠色化學思想是很有必要的。

例如，硫在氧氣中燃燒的反應，若按常規(guī)實驗每次需硫粉0.3～0.5 g，反應后生成二氧化硫0.6～1 g，而微型化學實驗每次僅需硫粉0.02 g，反應后生成二氧化硫0.04g，排污量大大降低，而效果也一樣明顯。此實驗的微型化，原料用量減少、安全可靠，符合綠色化學實驗的宗旨。

在做氨分子擴散運動實驗時，滬教版教材上用的是一只大燒杯罩住分別裝有濃氨水和酚酞試液的小燒杯，實驗所需藥品量較大，實驗耗時較長，且濃氨水有揮發(fā)性和刺激性氣味，對環(huán)境有污染。為了減少環(huán)境污染，我們對實驗進行微型化設(shè)計，用兩個格子的塑料藥片板代替兩個小燒杯，固定在玻璃片上，分別滴加濃氨水和酚酞試液，再用50mL的小燒杯罩住藥片板。這樣的設(shè)計，大大減少了藥品的用量、實驗時間、環(huán)境污染等。該設(shè)計如果用于演示實驗，可以利用投影，放大實驗現(xiàn)象，提高演示實驗的效果。

5. 計算機模擬化學實驗

多媒體技術(shù)應用于教學，對提高教學質(zhì)量起著重要的作用。利用計算機模擬化學實驗可減少藥品的損耗，安全方便，快捷無污染。傳統(tǒng)的化學實驗不可避免的消耗大量的藥品和水資源，特別是對一些使用試劑昂貴、有毒有害及易發(fā)生爆炸的實驗，可危害師生的身體健康，且造成環(huán)境污染。實驗教學更有必要利用先進的教學資源，采用計算機多媒體系統(tǒng)進行仿真實驗，把實驗過程清晰地展現(xiàn)給學生，同時伴隨教師精辟的講解，使學生獲得更好的實驗效果，這樣既完成化學實驗教學任務，又使化學實驗綠色化。

6. 回收利用剩余藥品

回收利用也是環(huán)境保護的一個重要環(huán)節(jié)。綠色化學的顯著特點是在始端采用污染預防，在整個生產(chǎn)過程及終端均能實現(xiàn)污染最小甚至零排放。如果我們通過回收利用剩余藥品，實現(xiàn)污染最小甚至零排放的效果，也不失為兩全其美的方法。

比如，學生分組實驗中，做金屬性質(zhì)的時候，稀鹽酸或稀硫酸和鋅粒反應，未完全反應的鋅粒我們可以回收。在講解氫氣實驗時，就可以利用回收的鋅粒和稀硫酸來制取氫氣，再做氫氣性質(zhì)的演示實驗。制取二氧化碳實驗時，事先準備一個篩子套在水槽里，實驗后要求學生將制取完二氧化碳后的大理石和酸液倒入其中進行分離，大理石用水沖洗后重新利用，酸液回收后可以用于清洗一些玻璃儀器或除鐵銹等。在做水電解演示實驗時，為了增加導電性，如果用的是氫氧化鈉溶液，做完實驗，可以回收氫氧化鈉溶液，稀釋至1%左右做其他的性質(zhì)實驗。如果實在不能利用的實驗廢棄物，應放回指定的容器，進行綜合處理，對酸、堿廢液可以相互中和到pH為6～9，此時再倒入下水道，就大大減少了對下水道管道的腐蝕。這樣既節(jié)約了藥品，又減少了環(huán)境污染，同時也能將綠色化學理念逐步融入學生思想。

綠色化學實驗是教學改革發(fā)展的必然趨勢。作為化學教師，為保護人類生存環(huán)境，為培養(yǎng)具有環(huán)保理念的技能人才，應站在這一化學改革的前沿，持續(xù)地去探索綠色化學實驗教學。

參考文獻：

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