談化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中綠色化和微型化的滲透

顧秋華

摘 要： 本文以真實(shí)案例剖析在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)、微型化學(xué)的途徑，從而培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué) 綠色化 微型化

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)?；瘜W(xué)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)的作用主要有兩個(gè)方面：一來可以幫助學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)將抽象的概念轉(zhuǎn)化為形象的認(rèn)識(shí)，二來可以幫助學(xué)生進(jìn)一步鞏固理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析問題、解決問題的能力，并在此過程中鍛煉實(shí)驗(yàn)操作的動(dòng)手能力?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生親身體驗(yàn)化學(xué)的真實(shí)性，體驗(yàn)科學(xué)給人類創(chuàng)造的文明，但同時(shí)不可避免地會(huì)涉及環(huán)境污染問題，以及實(shí)驗(yàn)過程中造成的對(duì)人體的危害。化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化、微型化是新課程背景下化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)發(fā)展方向。所以，平時(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們應(yīng)融入綠色化學(xué)理念。

一、在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)

綠色化學(xué)指的是利用化學(xué)原理和化學(xué)方法減少對(duì)人類健康、社會(huì)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料的使用和產(chǎn)物的生產(chǎn)?；瘜W(xué)老師在課堂上應(yīng)注重向?qū)W生灌輸“綠色化學(xué)”的觀念，培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境保護(hù)的意識(shí)，注重社會(huì)科學(xué)的可持續(xù)發(fā)展。

在元素化合物的教學(xué)過程中，不可避免會(huì)接觸到Cl、S、N及其化合物的性質(zhì)的教學(xué)，其中Cl、SO、HNO的性質(zhì)教學(xué)中，涉及的反應(yīng)物或生成物都存在毒性污染環(huán)境的危險(xiǎn)，所以如何在課堂上既能通過實(shí)驗(yàn)傳遞知識(shí)，又能避免涉及過多污染物，是化學(xué)老師備課設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)主要思考的問題。下面是筆者在實(shí)際教學(xué)過程中關(guān)于SO的性質(zhì)的教學(xué)片斷。

【案例】在進(jìn)行SO的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，如何既能讓學(xué)生親身體驗(yàn)到SO的漂白性和還原性，又能在局限的環(huán)境中不產(chǎn)生有毒的氣體SO，是讓化學(xué)老師比較矛盾的問題。筆者在實(shí)際教學(xué)中設(shè)計(jì)了如下教學(xué)過程：

師：（演示實(shí)驗(yàn)）展示一個(gè)330mL的礦泉水瓶，里面裝有課前收集到的一定體積的SO。（瓶塞換成了乳膠塞）用20mL的針筒先抽取10mL氣體，然后抽取5mL的KMnO溶液，振蕩，師問：觀察到什么現(xiàn)象？

生答：紫紅色溶液顏色慢慢變淺，褪色。

師：將事先放有一濕潤(rùn)有色布條的針筒繼續(xù)抽取15mL的SO氣體，靜置片刻，

師問：觀察到什么現(xiàn)象？

生答：有色布條顏色變淺。

師：用大針筒向礦泉水瓶中注入50mL的蒸餾水，不要拔下，一起振蕩，

師問：觀察到什么現(xiàn)象？

生答：礦泉水瓶變癟，向內(nèi)收縮。

師問：以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)分別說明了SO具有怎樣的性質(zhì)？通過分析，歸納SO的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。

……

【分析】SO的性質(zhì)是高中階段元素化合物部分的重要知識(shí)點(diǎn)。通過實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生直觀地觀察現(xiàn)象，感受SO的溶解性、漂白性和還原性，體現(xiàn)了化學(xué)的科學(xué)性和真實(shí)性。但是SO是一種有毒氣體，會(huì)污染環(huán)境，所以使用密閉的礦泉水瓶和針筒可以有效避免SO泄露，體現(xiàn)綠色化學(xué)理念。

綠色化學(xué)的核心內(nèi)容之一“5R”原則，即“減量”、“循環(huán)使用”、“回收”、“再生”和“拒用”。通過減少試劑的用量，從而減少實(shí)驗(yàn)室“三廢”的產(chǎn)生，“減量”是實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的重要原則。在保證實(shí)驗(yàn)方法更加合理化的前提下，積極提倡微型化實(shí)驗(yàn)，從源頭上減少污染源。

二、在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透微型化學(xué)

微型化學(xué)指的是以盡可能少的化學(xué)試劑獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中往往進(jìn)行的是試管實(shí)驗(yàn)。溶液的取用量在2～3mL，有時(shí)為了觀察到明顯的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象，取用量會(huì)更大。一定程度上既浪費(fèi)了原料又不利于環(huán)境保護(hù)。

【案例】必修2專題2電解池的課堂教學(xué)中，以CuCl的電解為例，介紹電解池的基本概念。如果按照常規(guī)使用U形管進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)，需要CuCl的量會(huì)比較多，同時(shí)產(chǎn)生較多的有毒氣體Cl，所以課堂上筆者改用點(diǎn)滴板和9V層疊電池進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。

教師提供材料及試劑：9V層疊電池一個(gè)（兩極上事先分別連接好一根2B扁平筆芯），點(diǎn)滴板一個(gè)，淀粉-碘化鉀試紙，CuCl溶液，蒸餾水

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：在點(diǎn)滴板相鄰兩格滴入少量CuCl溶液，注意在連接處滴上數(shù)滴，保證形成閉合回路，將電池兩極同時(shí)伸入溶液中，將試紙濕潤(rùn)后靠近電池正極相連的碳棒一端。數(shù)到“1，2，3”，取出電池，描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【分析】該實(shí)驗(yàn)中CuCl溶液的取用量大概1mL，是常規(guī)用量的幾十分之一。實(shí)驗(yàn)過程中，可以明顯地觀察到一端碳棒表面有紅色的銅析出，靠近另一端碳棒的濕潤(rùn)的試紙變藍(lán)，同時(shí)伴隨有極少量的刺激性氣味。所以用量少了，效果卻達(dá)到了。并且利用微型實(shí)驗(yàn)安全、方便，將原來只能“一人做，眾人看”的演示實(shí)驗(yàn)演變成可以自己動(dòng)手實(shí)踐的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，增加了實(shí)驗(yàn)的可操作性和可觀性，相信學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的深刻感受可以幫助他們更好地理解電解池的工作原理。

筆者在教學(xué)過程中除了對(duì)以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單改進(jìn)外，還試行了利用針筒探究銅與稀硝酸的反應(yīng)，可以清晰觀察到NO的生成，并通過抽取空氣入針筒觀察到NO的生成，過程中，沒有氣體泄漏出來造成污染，同時(shí)又能很好地避免空氣產(chǎn)生干擾，觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

平時(shí)教學(xué)中，教師不能因?yàn)橛形廴经h(huán)境的物質(zhì)而回避化學(xué)實(shí)驗(yàn)，有悖于化學(xué)科學(xué)的精神。而應(yīng)該從綠色、微型角度對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深思繼而改進(jìn)，將實(shí)驗(yàn)之于化學(xué)學(xué)科的優(yōu)勢(shì)充分體現(xiàn)出來，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性。

將綠色化學(xué)、微型化學(xué)的理念滲透進(jìn)當(dāng)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是大勢(shì)所趨?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化和微型化對(duì)學(xué)生環(huán)保意識(shí)養(yǎng)成起著潛移默化的作用，樹立學(xué)生的社會(huì)主人翁意識(shí)，也是化學(xué)教師在平時(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行綠色化學(xué)、微型化學(xué)的目的所在。

參考文獻(xiàn)：

[1]張佩麗，饒震紅.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“綠色化”和“微型化”.實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2007（3）.

[2]張康華，曹小華，謝寶華，陶春元.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與綠色化學(xué)教育.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010（5）.