利用微型化學(xué)實驗，滲透綠色化學(xué)教育初探

劉文龍 賴鶴鋆

(韓山師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣東 潮州 521041)

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利用微型化學(xué)實驗，滲透綠色化學(xué)教育初探

劉文龍 賴鶴鋆

(韓山師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣東 潮州 521041)

隨著化學(xué)實驗教學(xué)的改革與發(fā)展，微型實驗近幾年受到了教育界的極大關(guān)注，微型實驗使用樣品少，實驗過程安全，環(huán)保等特點，符合標(biāo)準(zhǔn)新課程改革的發(fā)展趨勢，是實現(xiàn)綠色化學(xué)的一條非常重要的道路。

綠色化學(xué) 化學(xué)實驗教學(xué) 微型實驗

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，化學(xué)的學(xué)習(xí)離不開實驗?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》提出實驗的設(shè)計要“體現(xiàn)綠色化學(xué)思想”，要讓學(xué)生了解“在實驗中遵循‘綠色化學(xué)’思想的重要性”；同時要求通過化學(xué)實驗使學(xué)生“樹立綠色化學(xué)思想，形成環(huán)境保護(hù)的意識”；“初步形成人與自然和諧發(fā)展的觀念，初步樹立可持續(xù)發(fā)展的思想和正確的價值觀?！憋@然，課程標(biāo)準(zhǔn)極其重視綠色化學(xué)思想的形成和應(yīng)用。

而在現(xiàn)實的中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中，實驗教學(xué)卻往往不能落到實處，很多的實驗只停留在紙上，學(xué)生進(jìn)入實驗室親自動手的機(jī)會并不多，造成這種情況的原因有很多，筆者認(rèn)為，教師既要考慮教學(xué)的效果，又要考慮到實驗的安全，及實驗過程的一些不確定因素，因此很多教師往往選擇紙上“做實驗”。

近幾年，微型實驗的出現(xiàn)受到了極大的關(guān)注，微型實驗即“實驗儀器微型化，實驗藥品微量化”。大部分實驗?zāi)茉诒ＷC實驗現(xiàn)象明顯的情況下，藥品用量微量化，在很大程度上也保證實驗人員的安全，同時減少對環(huán)境的影響。體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想。

一、微型實驗的特點

所謂微型實驗，就是以盡可能少的化學(xué)試劑來獲取所需化學(xué)信息的實驗方法與技術(shù)。雖然它的化學(xué)試劑用量一般只為常規(guī)實驗用量的幾十分之一乃至幾千分之一，但其效果卻可以達(dá)到準(zhǔn)確、明顯、安全、方便和防止環(huán)境污染等目的。

裝置簡單，試劑用量少，體積小方便攜帶，減少污染，提高安全系數(shù)，有利于環(huán)境保護(hù)。

有利于學(xué)生形成綠色化理念。幫助學(xué)生形成良好的可持續(xù)發(fā)展的意識，樹立綠色化學(xué)的觀念。

增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和實踐能力。中學(xué)化學(xué)新課程的理念是以學(xué)科探究為主的多樣化學(xué)習(xí)方式，重視學(xué)生的親身經(jīng)歷和經(jīng)驗。微型化學(xué)實驗的實施變被動接受為主動學(xué)習(xí)，有利于激發(fā)學(xué)生的探索精神，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

提高學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的實驗態(tài)度。微型化學(xué)實驗精巧細(xì)小，所以實驗時需要小心裝拆，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范的實驗操作和嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的工作態(tài)度。

二、增強(qiáng)學(xué)生的動手能力，激發(fā)學(xué)生的實驗興趣

通過教師演示及學(xué)生實驗相結(jié)合的方式，可以極大地提高實驗教學(xué)的效果，使得學(xué)生能更加明確實驗的原理和過程，掌握實驗現(xiàn)象，使學(xué)習(xí)事半功倍。

例如下面的例子，筆者通過設(shè)計及改進(jìn)，不僅實驗現(xiàn)象明顯，裝置的安全性也較高。

例1：

圖 實驗裝置

當(dāng)慢慢推動注射器時，濃鹽酸就會與高錳酸鉀接觸反應(yīng)產(chǎn)生氯氣，氯氣依次通過蘸有溴化鈉、淀粉—碘化鉀的棉花，最后通過導(dǎo)管被氫氧化鈉溶液吸收。這個實驗完成了氯氣的制取并且驗證了Cl2的氧化性大于Br2的氧化性；在反應(yīng)過程中可以隨時控制反應(yīng)程度提高了資源的利用率；完成了氯氣的檢驗這個實驗；最后吸收完氯氣的氫氧化鈉溶液中生成了次氯酸鈉，次氯酸鈉是84消毒液的有效成分；整個實驗對實驗者和環(huán)境的污染很小而且現(xiàn)象明顯。

還有，氯氣的性質(zhì)檢驗實驗，如果采用常量實驗的方法實驗過程繁瑣，冗雜并且危險性也大大增加。采用以下的實驗裝置可以提高安全系數(shù)并且有一舉多得的效果。

例2：

銅與稀硝酸的反應(yīng)。稀硝酸在缺氧的條件下與銅片反應(yīng)生成無色的NO氣體，反應(yīng)式為：

3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

然后接觸空氣中的氧氣又生成了紅棕色的NO2氣體，反應(yīng)式為：

2NO+O2=2NO2

NO2溶于水生成HNO3，反應(yīng)式為：

3NO2+H2O=2HNO3+NO

由于二氧化氮也是一種有毒的污染氣體，同樣需要尾氣處理，反應(yīng)式為：

NO2+NO+2NaOH=2NaNO3+H2O

圖 實驗裝置

在試管甲中加入少量CaCO3和足量的稀HNO3，產(chǎn)生CO2用于排盡大試管內(nèi)的空氣；然后把導(dǎo)管伸入管口塞有浸NaOH溶液的棉花的試管乙中；把銅絲伸入到稀HNO3中，微熱，將產(chǎn)生的氣體收集在乙試管內(nèi)；在試管甲中可見產(chǎn)生無色氣體，而在試管乙內(nèi)出現(xiàn)紅棕色氣體；將銅絲向上拉，銅絲離開液面，反應(yīng)停止。

較常規(guī)實驗增加了實驗的效率，而且可以很好地控制反應(yīng)程度。

三、微型實驗值得我們?nèi)パ芯考霸O(shè)計

微型化學(xué)實驗有著常規(guī)實驗無與倫比的優(yōu)勢比如可簡化實驗裝置，節(jié)約費(fèi)用，儀器成本低，試劑用量少，能源消耗少；節(jié)省空間，縮短試驗時間；減少污染，提高安全系數(shù)，有利于環(huán)境保護(hù)等特點。

微型化學(xué)實驗方便教師授課，也讓學(xué)生能夠產(chǎn)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的能力，既符合新課程標(biāo)準(zhǔn)改革趨勢，又符合當(dāng)今綠色化學(xué)的理念的實驗方式。微型化學(xué)實驗符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的改革趨勢，值得我們多研究，多宣傳。使其能更好地服務(wù)于中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)。

[1]阿爾貝特·馬特萊克.綠色化學(xué)導(dǎo)論[M].北京：科學(xué)出版社，2012.

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[3]黃瓅.新課程實施指導(dǎo)用書：化學(xué)新課程中微型實驗探究活動的設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

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[6]孟長功.基礎(chǔ)化學(xué)實驗[M].北京：高等教育出版社，2009.