在初中化學(xué)實驗中滲透綠色化學(xué)理念的實踐研究

摘 要：綠色化學(xué)要求在反應(yīng)和生產(chǎn)過程中，盡量減少或徹底消除使用和生產(chǎn)有害物質(zhì)，在化學(xué)實驗中，學(xué)生的綠色化學(xué)意識比較薄弱，初中學(xué)生處于身體和情感態(tài)度價值觀快速成長的時期，在初中化學(xué)實驗教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念，可以幫助學(xué)生樹立正確的綠色環(huán)境保護(hù)意識，培養(yǎng)社會責(zé)任感。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)實驗； 綠色化學(xué)； 實踐

中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-3315（2016）03-041-002

綠色化學(xué)是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一個多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域。是指設(shè)計對環(huán)境沒有副作用并且在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行的化學(xué)品和化學(xué)過程。它是實現(xiàn)污染預(yù)防最基本和最重要的科學(xué)手段。其目的是依靠科技發(fā)展創(chuàng)造污染系數(shù)低、資源和能源消耗少的化學(xué)反應(yīng)和生產(chǎn)工藝。其理想是不再使用有毒、有害物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物，是一門從源頭阻止污染的化學(xué)。從小培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)修養(yǎng)，使他們認(rèn)識到化學(xué)在社會發(fā)展中的重要性，更要認(rèn)識到如何將化學(xué)的負(fù)面影響減到最小甚至為零，從而提高人們的生活質(zhì)量，維持人們的身體健康，維護(hù)我們賴以生存的地球家園。

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。在新課程中，實驗不僅是學(xué)習(xí)化學(xué)的一種手段，也是學(xué)好化學(xué)的一種途徑。但在這些實驗過程中產(chǎn)生的對環(huán)境有害的廢水﹑廢渣﹑廢氣往往被我們忽視，可以說每個學(xué)校的化學(xué)實驗室就是一個小污染源，有時候教師在做硫磺燃燒的實驗時，硫磺的量取的太多，刺鼻的二氧化硫的氣味彌漫在整個教室里。就算是在實驗室的通風(fēng)櫥里做，其實也只是將污染物轉(zhuǎn)移了地方，從實驗室里排到實驗室外的空氣中而已。所以化學(xué)實驗教學(xué)也應(yīng)該遵循綠色化學(xué)原理，開設(shè)一些對環(huán)境及人體沒有影響的環(huán)境友好實驗，并且要在實驗中體現(xiàn)綠色化學(xué)的5R要求：減少反應(yīng)物的量，將可以循環(huán)利用的物質(zhì)盡量循環(huán)，中間產(chǎn)物的最大利用，不使用有毒有害的物質(zhì)，不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。

在實驗教學(xué)中重視減少“三廢”的產(chǎn)生和無害化處理工作，建構(gòu)進(jìn)行綠色化學(xué)理念滲透教學(xué)的模型，以建構(gòu)主義理論為理論基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，要求教師由知識的傳授者、灌輸者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主動建構(gòu)意義的幫助者、促進(jìn)者，要求學(xué)生由外部刺激的被動接受者和知識的灌輸對象轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒓庸さ闹黧w、知識意義的主動建構(gòu)者。既可培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗習(xí)慣，又能為學(xué)生提供親身體驗處理環(huán)境問題的機(jī)會，使學(xué)生將學(xué)到的綠色化學(xué)理論知識應(yīng)用于實驗室環(huán)境污染的治理的實踐，從而獲得綠色化學(xué)知識和掌握處理環(huán)境問題的技能，形成對待化學(xué)的正確態(tài)度，提高環(huán)保意識，最終達(dá)到具有解決環(huán)境問題的能力。

在平時的教學(xué)中，多鼓勵學(xué)生收集課外有關(guān)實驗改進(jìn)的資料，拓展知識面的同時培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力，在親歷親為的過程中，體驗成功的樂趣，從而培養(yǎng)學(xué)生對綠色化學(xué)的興趣。養(yǎng)成良好的實驗操作習(xí)慣，培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度，建立與同學(xué)平等溝通的合作關(guān)系，培養(yǎng)團(tuán)隊合作意識。

1.培養(yǎng)良好的實驗習(xí)慣

由于不同實驗藥品的特性，我們在保存藥品的時候必須注意規(guī)范。金屬鈉接觸到水就會反應(yīng)生成氫氣，我們就把金屬鈉保存在密度比水小的煤油里，隔絕水和空氣。液態(tài)溴和濃硝酸濃鹽酸都是易揮發(fā)，一定要密閉保存。碳銨及一些高溫易分解爆炸的物質(zhì)要避光存放在低溫處。一些劇毒品如水銀，白磷要存放在專門的柜子里并上鎖，定期檢查。確保實驗藥品的保存不會對實驗室及周圍造成影響，養(yǎng)成良好的環(huán)境意識。

實驗操作要遵守實驗規(guī)則和安全要求，實驗前要充分理解實驗?zāi)康?，設(shè)計實驗的時候，選擇合適的儀器和適量的藥品，學(xué)生操作實驗時盲目的貪多藥品的量，很多時候造成藥品的浪費和廢物的增多，污染了環(huán)境。實驗桌上易燃﹑易爆藥品與有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)要分開放置并遠(yuǎn)離火源，避免意外的燃燒與爆炸，避免不必要的污染產(chǎn)生源。實驗剩余的藥品不可隨意丟棄或隨身帶出實驗室，要放入指定的容器中，實驗教師進(jìn)行回收處理。讓學(xué)生在實際操作中養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀾B(tài)度，減少污染物。

2.對實驗進(jìn)行綠色化改進(jìn)

綠色化學(xué)的核心內(nèi)容是“原子經(jīng)濟(jì)性”，理想的原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)是原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物，不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物，實現(xiàn)廢物的“零排放”?？梢宰畲笙薅鹊睦昧朔磻?yīng)原料，節(jié)約了資源；還可以最大限度的減少了廢物排放，減少了環(huán)境污染，從源頭上消除了化學(xué)反應(yīng)副產(chǎn)品引起的污染。因此我們在進(jìn)行實驗操作的時候，可以對實驗進(jìn)行綠色化改造，使反應(yīng)趨于原子經(jīng)濟(jì)性。

在高錳酸鉀制取氧氣的實驗中，2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑剩余固體可以通過溶解﹑過濾﹑干燥得到二氧化錳固體，可用作雙氧水制取氧氣的催化劑；濾液蒸干還可以用于鉀鹽的焰色反應(yīng)。

在銅綠加熱的實驗中，Cu2（OH）2CO3 2CuO+H2O+CO2↑待綠色粉末完全變成黑色后，冷卻試管，可以將黑色氧化銅粉末收集用作第七章氧化銅與稀硫酸的反應(yīng)，反應(yīng)后的藍(lán)色溶液還可以用來與鐵絲反應(yīng)，演示濕法煉銅的原理。

在實驗室制取氫氣的反應(yīng)中，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑取過量的鋅粒與稀硫酸反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后只需將鋅粒與溶液分開倒置在兩個燒杯中，收集以后鋅粒用水沖洗干凈干燥后還能循環(huán)使用，生成的硫酸鋅溶液可以通過蒸發(fā)得到硫酸鋅固體，而不是直接倒入水槽中，一舉兩得，沒有浪費，也不會造成副產(chǎn)品的污染。

在新學(xué)期開始，為增加學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，我們補(bǔ)充了一個趣味微型實驗。將鈉與水反應(yīng)做如右圖改進(jìn)，將鈉投入盛有煤油和滴有酚酞的水的培養(yǎng)皿中，上面扣一個倒置的漏斗收集氣體，檢驗生成氣體安全，現(xiàn)象又明顯，成功率高，且隨時可將未反應(yīng)的鈉從培養(yǎng)皿中取出，鈉塊可以反復(fù)使用，節(jié)約藥品。同時學(xué)生對這個反應(yīng)的現(xiàn)象十分感興趣，為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

教師在平時的教學(xué)中要注重對實驗進(jìn)行綠色化改進(jìn)，一次兩次的污染物雖然不多，但是會給學(xué)生帶來負(fù)面影響，教師能夠以身作則，給學(xué)生樹立一個學(xué)習(xí)的榜樣，教導(dǎo)學(xué)生在進(jìn)行化學(xué)實驗時要遵守綠色化學(xué)原則，循環(huán)和回收使用產(chǎn)物，選擇污染小，安全性高的實驗，培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)素養(yǎng)和環(huán)境保護(hù)意識。

3.推廣微型化學(xué)實驗

微型化學(xué)實驗（M.L.）是化學(xué)界在綠色化學(xué)思想下用預(yù)防化學(xué)污染的新思想對常規(guī)實驗進(jìn)行改革而發(fā)展起來的化學(xué)實驗的新方法和新技術(shù)。微型化學(xué)實驗是用微小型的儀器，盡可能減少中間生成物的轉(zhuǎn)移過程，以減少試劑在器皿上的附著量，用盡可能少的試劑來進(jìn)行實驗（試劑量一般為常規(guī)實驗的1/10～1/1000），從而極大地減少了實驗的“三廢”，是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在化學(xué)實驗中的具體體現(xiàn)，是對化學(xué)實驗減量﹑減廢要求的最好體現(xiàn)。

大力推廣微型化學(xué)實驗，對常用實驗儀器進(jìn)行微縮，以及對常用試劑給出限量，除了平時經(jīng)常使用的點滴板，拇指試管以外，還可以將燒杯﹑錐形瓶﹑滴管等儀器微縮化，甚至可以用日常生活中常見的小藥瓶﹑眼藥水瓶﹑用完的圓珠筆芯等代替。例如酸和堿分別與酸堿指示劑的變色反應(yīng)就完全可以用點滴板來完成，測不同酸堿溶液的pH的時候，也可以將pH試紙撕成一小塊一小塊放在干燥的點滴板中，然后用玻璃棒蘸取待測溶液滴在pH試紙上，這樣現(xiàn)象仍很明顯，而且節(jié)省反應(yīng)物用量。如果需要把微型化學(xué)實驗做演示實驗，可以借助實物投影儀將結(jié)果現(xiàn)象放大，便于學(xué)生觀察。

在滬教版第五章第三節(jié)《鐵的冶煉 合金》這節(jié)內(nèi)容中有一個一氧化碳高溫條件下還原氧化鐵的實驗，以往經(jīng)常不做，因為一氧化碳在這個反應(yīng)前后都要很長時間，毒性太大。后來我們將裝氧化鐵的硬質(zhì)玻璃管換成玻璃導(dǎo)管，然后在內(nèi)壁用水弄濕，將氧化鐵粉末薄薄的在導(dǎo)管內(nèi)壁上附著一層，進(jìn)行實驗。一方面，玻璃導(dǎo)管的內(nèi)部容積比硬質(zhì)玻璃管小，排空裝置內(nèi)空氣所需的一氧化碳?xì)怏w量很少，減少了一氧化碳的使用量；另一方面，導(dǎo)管內(nèi)壁附著的氧化鐵粉末量也少，而且與一氧化碳接觸非常充分，所以只要少量的一氧化碳，紅色粉末立刻變黑，現(xiàn)象非常明顯，最后需要冷卻鐵粉的一氧化碳量也很少，酒精燈可以將產(chǎn)生的一氧化碳完全燃燒掉，不會引起中毒和環(huán)境污染。

用100mL注射器、支管試管按右上圖安裝好?？梢詼y量固體與液體反應(yīng)產(chǎn)生氣體的體積，從而計算固體中主要成分含量。如石灰石中碳酸鹽含量測定，粗鐵、粗鋅等主要成分含量測定。成功的關(guān)鍵在于根據(jù)注射器容積來預(yù)算固體取樣最大限量?？煽紤]用多次量取氣體的辦法來增大取樣量。即當(dāng)反應(yīng)中注射器充滿氣體后，計下體積，關(guān)上開關(guān)，取下注射器，排出氣體，接上導(dǎo)管，打開開關(guān)繼續(xù)量取氣體，重復(fù)操作，以至反應(yīng)完全。

微型化學(xué)實驗使每個學(xué)生都有動手做實驗的機(jī)會，幫助學(xué)生在動手操作過程中親身體會養(yǎng)成減少廢棄物的環(huán)保意識，還能減少反應(yīng)所需時間，提高安全性。它以較低的實驗成本，較少的實驗污染，較好地完成了實驗教學(xué)任務(wù)，并且能切實改善實驗室環(huán)境，可大幅度地減少實驗室污染物排放，有利于培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心環(huán)境、保護(hù)環(huán)境的情感和社會責(zé)任感。

4.正確處理實驗“三廢”

化學(xué)實驗中，在培養(yǎng)學(xué)生良好實驗習(xí)慣的同時，也要培養(yǎng)學(xué)生不隨意丟棄實驗殘留物，不隨意排放實驗尾氣，不隨意傾倒實驗廢液。正確處理實驗“三廢”，避免將學(xué)校實驗室變成污染源，讓學(xué)生在動手實驗的同時培養(yǎng)環(huán)境保護(hù)意識和社會責(zé)任感。

在燃燒紅磷實驗時，一開始在空氣中點燃紅磷，產(chǎn)生的五氧化二磷對人體有危害，可以將實驗放在通風(fēng)櫥中做，避免對人體的傷害。

硫磺在氧氣瓶中的燃燒，剩余氣體混合物不能直接排到空氣中，應(yīng)加入適量堿溶液，反應(yīng)掉二氧化硫，避免對環(huán)境和人的危害。

酸堿鹽學(xué)生實驗時，實驗室應(yīng)準(zhǔn)備專門放置廢酸液和廢堿液的廢液缸，實驗后將酸性廢液和堿性廢液反應(yīng)，調(diào)到pH中性左右再排放。

含有重金屬離子的廢液不能直接倒入下水道，例如硫酸銅廢液，盡量將銅提取出來再處理，一方面避免銅離子污染水和土壤，還能有效利用，節(jié)約資源。對于可以自然降解的廢棄物，可以集中深埋處理。

初中化學(xué)實驗中，“三廢”的量還是比較多的，教師一定要在平時的演示實驗中以身作則，不能一時疏忽，給學(xué)生造成負(fù)面影響。環(huán)境保護(hù)意識不是一時可以形成的，要在長期的潛移默化的過程中形成，所以教師更應(yīng)該做表率。學(xué)生在進(jìn)行實驗時要重視“三廢”的處理，按照要求進(jìn)行正常流程處理，不能貪一時方便，隨手倒入水槽就可以，要建立環(huán)境保護(hù)意識和社會責(zé)任感。

5.計算機(jī)模擬化學(xué)實驗

在初中化學(xué)中，計算機(jī)可以模擬很多微觀化學(xué)實驗，重現(xiàn)一些錯誤的實驗操作帶來的后果，模擬一些對人和環(huán)境影響比較大的實驗，幫助體現(xiàn)一些現(xiàn)象不太明顯的實驗，從而幫助教師進(jìn)行有效教學(xué)。

計算機(jī)模擬可以模擬一些錯誤的實驗操作帶來的后果，例如模擬錯誤的濃硫酸稀釋方法，實驗室高錳酸鉀制氧氣時先熄滅酒精燈再將導(dǎo)管從水槽取出的后果，這樣不僅可以讓學(xué)生了解錯誤操作帶來的后果，并且節(jié)約了實驗藥品的用量，還加深了印象記憶，達(dá)到良好的教學(xué)目的。

還可以模擬一些對環(huán)境和人有毒的實驗，盡量減少污染。例如硫磺在空氣中的燃燒實驗，可以借助計算機(jī)模擬觀察到空氣中很難觀察到的淡藍(lán)色火焰，還可以避免二氧化硫?qū)θ撕铜h(huán)境的影響。

但是計算機(jī)模擬不能代替化學(xué)實驗，一些在課堂上進(jìn)行并且有明顯現(xiàn)象的實驗就不能用計算機(jī)模擬代替，應(yīng)該讓學(xué)生自己觀察，體會，判斷，從而獲得真實感受，感受到學(xué)習(xí)化學(xué)的樂趣。

在使用計算機(jī)模擬化學(xué)實驗時，要注意多利用網(wǎng)絡(luò)資源，同事間合作共同完成，節(jié)省了時間，還保證質(zhì)量。教研組可以建立計算機(jī)模擬實驗的資源庫，平時注重積累，并根據(jù)自己的實際教學(xué)做調(diào)整，不斷創(chuàng)新，積累起適合自身教學(xué)的資源。

通過在初中化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)教育，一方面要讓學(xué)生先了解綠色化學(xué)的背景和含義，然后樹立起綠色化學(xué)的思想，建立保護(hù)環(huán)境的理念和社會責(zé)任感。另一方面教給學(xué)生防治污染的方法——減量、減廢、回收、再生和拒用。不斷更新教學(xué)觀念和手法，爭取最大的教學(xué)效果?？梢娫诔踔谢瘜W(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)知識是可行的，并且能取得預(yù)期的成效，對學(xué)生的化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)有重要作用。

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