淺談初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的“綠色”

摘要：化學(xué)是一門造福人類的學(xué)科，但同時(shí)生產(chǎn)中的污染都是由化學(xué)變化引起的。日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，讓我們覺得保護(hù)環(huán)境刻不容緩，怎樣最大限度的消除污染，現(xiàn)在成了化學(xué)家們研究的重點(diǎn)。九年級(jí)的孩子剛剛接觸和學(xué)習(xí)化學(xué)，本文旨在培養(yǎng)孩子們的環(huán)保意識(shí)，認(rèn)識(shí)到污染的嚴(yán)重性，樹立為環(huán)保做貢獻(xiàn)的觀念。本文從實(shí)驗(yàn)原理要體現(xiàn)綠色化、實(shí)驗(yàn)過程要體現(xiàn)綠色化、改進(jìn)污染嚴(yán)重的化學(xué)實(shí)驗(yàn)、處理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的尾氣和廢液、設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn)、充分利用多媒體教學(xué)資源幾方面對(duì)在教學(xué)中應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的“綠色”思想進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)、環(huán)境污染、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程、微型實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)的綠色化

中圖分類號(hào)： G633 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

1問題提出的背景

日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，讓我們覺得保護(hù)環(huán)境刻不容緩，現(xiàn)在甚至從耄耋老人到黃發(fā)小童都“談霾色變”。環(huán)境問題已經(jīng)成了全民關(guān)注的焦點(diǎn)?；瘜W(xué)是一門造福人類的學(xué)科，但同時(shí)生產(chǎn)中的污染都是由化學(xué)變化引起的。怎樣最大限度的消除污染，現(xiàn)在成了化學(xué)家們研究的重點(diǎn)。九年級(jí)的孩子剛剛接觸和學(xué)習(xí)化學(xué)，筆者覺得有必要讓他們從開始就培養(yǎng)環(huán)保意識(shí)，認(rèn)識(shí)到污染的嚴(yán)重性，讓孩子們樹立為環(huán)保做貢獻(xiàn)的觀念。生活中孩子們接觸過“綠色食品”，都已經(jīng)知道了“綠色”二字的含義，為他們?cè)诨瘜W(xué)中理解“綠色”的意義，培養(yǎng)“綠色”觀念奠定了基礎(chǔ)。其實(shí)面臨日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題，各國(guó)早就提出了在化學(xué)中體現(xiàn)“綠色”，甚至“綠色化學(xué)”成為了化學(xué)學(xué)科的一個(gè)分支。早在1991年美國(guó)化學(xué)會(huì)（ACS）提出了“綠色化學(xué)”，立即得到了全世界的積極響應(yīng)。1995年以來，中國(guó)研究“綠色化學(xué)”也開始逐漸活躍起來。尤其在環(huán)境問題成為當(dāng)今社會(huì)焦點(diǎn)問題以后，各國(guó)化學(xué)家更加大了對(duì)“綠色化學(xué)”研究的力度。

2綠色化學(xué)的意義

按照美國(guó)《綠色化學(xué)》雜志的定義，綠色化學(xué)是指：在制造和應(yīng)用化學(xué)產(chǎn)品時(shí)應(yīng)有效利用（最好可再生）原料，消除廢物和避免使用有毒的和危險(xiǎn)的試劑和溶劑。又稱“環(huán)境無害化學(xué)”、“環(huán)境友好化學(xué)”、“清潔化學(xué)”，它的主要特點(diǎn)是：

1）充分利用資源和能源，采用無毒、無害的原料；

2）在無毒、無害的條件下進(jìn)行反應(yīng)，以減少廢物向環(huán)境排放；

3）提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納，實(shí)現(xiàn)“零排放”；

4）生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護(hù)、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。

初中化學(xué)已經(jīng)涉及很多的實(shí)驗(yàn)，而且在每年的各省市中考題中，實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)“綠色”思想頻頻出現(xiàn)。由此可見，初中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)就應(yīng)該建立在“綠色”的基礎(chǔ)上。

那么，在教學(xué)中應(yīng)在哪些方面體現(xiàn)了化學(xué)的“綠色”，從而培養(yǎng)學(xué)生的“綠色”思想呢？

3化學(xué)教學(xué)中體現(xiàn)“綠色”的探究

1）實(shí)驗(yàn)原理盡量體現(xiàn)“綠色化”。 “實(shí)驗(yàn)室制取氧氣”的實(shí)驗(yàn)原理有三個(gè)，分別是加熱高錳酸鉀、加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物、分解過氧化氫，在這三個(gè)方法中，筆者認(rèn)為用過氧化氫溶液制取氧氣的方法最好，因?yàn)榱硗鈨煞N方法都需要加熱，需要消耗能源，更重要的是生成錳酸鉀或氯化鉀，有副產(chǎn)物，而過氧化氫分解生成氧氣和水，除了水沒有副產(chǎn)物，本著“提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納”的原則。加熱過氧化氫也可以生成氧氣，但用二氧化錳作催化劑比加熱更好，因?yàn)榇呋瘎┛梢灾貜?fù)使用。在這一課的學(xué)習(xí)中，可以讓學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的幾種方法的利與弊，從而培養(yǎng)學(xué)生的“綠色”思想。

2）實(shí)驗(yàn)過程要體現(xiàn)綠色化。在實(shí)驗(yàn)“空氣中氧氣含量的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)中，集氣瓶中要預(yù)留一定量的水，目的主要就是吸收實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的有毒物質(zhì)五氧化二磷。在這節(jié)課的教學(xué)中，學(xué)生就有了實(shí)驗(yàn)要盡量在安全無害的環(huán)境中進(jìn)行的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，如果實(shí)驗(yàn)中不可避免的產(chǎn)生污染性的物質(zhì)，要盡量處理或回收。在第五章《金屬和金屬礦物》中講授鐵的冶煉實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生就很容易理解后面的尾氣處理裝置是必不可少的了。在氫氧化鈉變質(zhì)的探究中，氫氧化鈉溶液具有很強(qiáng)的腐蝕性，而且氫氧化鈉變質(zhì)沒有明顯現(xiàn)象，所以模擬氫氧化鈉變質(zhì)的過程和檢驗(yàn)是否變質(zhì)的過程是比較麻煩的。本人在教學(xué)時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行了這樣的改進(jìn)：（如圖一）

這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，先將錐形瓶收集滿二氧化碳，氣球是癟的，然后將氫氧化鈉溶液推進(jìn)錐形瓶，氣球變鼓，再將稀鹽酸推入錐形瓶，會(huì)看到錐形瓶中有氣泡冒出，同時(shí)氣球變癟。這樣改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象明顯，而且操作簡(jiǎn)單，更重要的是整個(gè)過程中都是在密閉裝置中進(jìn)行的，避免了環(huán)境的污染，當(dāng)把稀鹽酸推進(jìn)錐形瓶時(shí)，又生成二氧化碳，還可以重復(fù)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，節(jié)約了藥品。

3）適當(dāng)改進(jìn)對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)。在現(xiàn)行的上海教育出版社的九年級(jí)化學(xué)教材中，就刪除了很多對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)，比如火柴頭的燃燒實(shí)驗(yàn)，燃燒條件的探究實(shí)驗(yàn)中，原教材上的白磷燃燒實(shí)驗(yàn)都做了刪除處理。而硫在空氣中和氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)，從重點(diǎn)掌握的問題轉(zhuǎn)為了了解性問題，只是在第九章《空氣保護(hù)》一章，探究酸雨的形成過程中簡(jiǎn)單做了介紹。這些實(shí)驗(yàn)教材上雖然做了改動(dòng)，但是這些知識(shí)卻是學(xué)生練習(xí)題中經(jīng)常出現(xiàn)的，很多習(xí)題中對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。比如，燃燒條件的探究中“白磷燃燒”實(shí)驗(yàn)，原實(shí)驗(yàn)中白磷在空氣中燃燒，產(chǎn)生大量白煙（如圖二）。改進(jìn)后的裝置（如圖三）中試管中的白磷由于接觸到了空氣，達(dá)到了著火點(diǎn)發(fā)生燃燒，燃燒時(shí)產(chǎn)生的白煙不會(huì)逸散到空氣中，試管口用氣球做緩沖裝置，可以避免白磷燃燒時(shí)產(chǎn)生熱量，使試管內(nèi)氣體膨脹，沖開橡膠塞，發(fā)生危險(xiǎn)。

教材第三章第一節(jié)的氨分子擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)中，要先把濃氨水倒入小燒杯中，會(huì)揮發(fā)出具有刺激性氣味的氨氣，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。所以也可以進(jìn)行如上改進(jìn)（如圖四）：在此實(shí)驗(yàn)中，事先在濾紙條上面滴幾滴酚酞試液，然后只需要在棉花上滴幾滴濃氨水，過一段時(shí)間就會(huì)看到濾紙條上的酚酞液滴由管口到管底依次變紅。這樣改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，既可以節(jié)約時(shí)間，現(xiàn)象明顯，又可以節(jié)約藥品，更重要的是基本不會(huì)污染環(huán)境。

4）對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的尾氣或廢液進(jìn)行回收處理

在“一氧化碳還原氧化鐵”實(shí)驗(yàn)中，尾氣處理裝置是必不可少的，因?yàn)橐谎趸加卸荆欧诺娇諝庵袝?huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。處理一氧化碳可以用酒精燈點(diǎn)燃，也可以收集起來備用，第二種方法比第一種要好，既可以節(jié)約資源，也可以避免向空氣中排放二氧化碳。在做完活潑金屬和酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)后，剩余的金屬或廢酸也不適宜扔掉，剩余金屬可以打磨后繼續(xù)使用，廢酸可以加入金屬后制成鹽溶液，做金屬活動(dòng)性順序的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。在銅在空氣中加熱的實(shí)驗(yàn)做完后，可以將“銅”片放在稀硫酸中，生成硫酸銅溶液，再過濾出銅。再比如在實(shí)驗(yàn)室，如果有變質(zhì)的氫氧化鈉，可以加適量的氫氧化鈣溶液，除去變質(zhì)生成的碳酸鈉，變成氫氧化鈉溶液，以備下次實(shí)驗(yàn)繼續(xù)用，這樣既節(jié)約了藥品，又不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

5）設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn)，節(jié)約藥品

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作規(guī)則中也指出，實(shí)驗(yàn)藥品要本著節(jié)約的原則，如果沒有說明用量，液體一般取1—2毫升，固體只需蓋滿試管底部即可。但是，有的實(shí)驗(yàn)用到的藥品較多，比如第三章第一節(jié)氨分子運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，盛氨水的小燒杯中需要20—30毫升氨水，比較浪費(fèi)藥品，就可以改進(jìn)為圖七的實(shí)驗(yàn)。像圖七這樣將一些需要藥品較多的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為微型實(shí)驗(yàn)，這也符合化學(xué)的“綠色化”。

6）充分利用多媒體資源

對(duì)于不便操作或危險(xiǎn)較大的實(shí)驗(yàn)，可以通過多媒體動(dòng)畫演示實(shí)驗(yàn)。比如“電解水”實(shí)驗(yàn)就不便操作，即使做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象也可能不明顯，易產(chǎn)生誤差，所以可以借助多媒體演示，如果再配以三維動(dòng)畫演示水分子的分解過程，學(xué)生就很容易觀察現(xiàn)象和理解微觀分解了。再比如，稀釋濃硫酸的實(shí)驗(yàn)，存在很大的安全隱患，特別是將水加入濃硫酸中的后果會(huì)很嚴(yán)重，卻不能進(jìn)行演示讓同學(xué)們意識(shí)到嚴(yán)重的后果，這就需要借助多媒體演示錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)過程，通過錄像或動(dòng)畫模擬向濃硫酸中加水的現(xiàn)象，學(xué)生就很容易理解了。另外，用白磷燃燒探究燃燒條件的實(shí)驗(yàn)，也可以通過錄像或視頻來讓學(xué)生觀察現(xiàn)象。

綜上所述，我們作為九年級(jí)化學(xué)教師，作為引導(dǎo)孩子們學(xué)習(xí)化學(xué)的入門者，在如今嚴(yán)峻的環(huán)境問題的背景下，應(yīng)該在化學(xué)教學(xué)中時(shí)刻培養(yǎng)“綠色”思想，給學(xué)生從開始接觸化學(xué)就滲透“綠色”思想，使孩子們產(chǎn)生要為保護(hù)我們賴以生存的地球貢獻(xiàn)自己的一份力量的愿望，使化學(xué)不僅能創(chuàng)造出新產(chǎn)品和新事物，也更好的服務(wù)于人類的生存環(huán)境。

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