綠色化改進(jìn)，優(yōu)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

張米

【內(nèi)容摘要】實(shí)施綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是新課改的基本要求，更是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策。綠色化學(xué)是在可持續(xù)發(fā)展背景下，針對(duì)高中新課程改革所提出的新型化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念。隨著環(huán)境污染的加劇，人類對(duì)綠色環(huán)保意識(shí)越發(fā)注重。化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為化學(xué)教學(xué)不可或缺的組成之一，對(duì)學(xué)生興趣培養(yǎng)和能力訓(xùn)練影響巨大。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 綠色化學(xué)

在高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)中指出，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)的實(shí)驗(yàn)觀。綠色化學(xué)旨在減少化學(xué)用品在生產(chǎn)、使用及處理過(guò)程中產(chǎn)生的污染，是合理利用資源和能源的體現(xiàn)。本文我將從高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)出發(fā)，探究綠色化學(xué)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用策略。

一、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

要想避免或減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中三廢的產(chǎn)生，我們必須堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)藥品劑量、催化劑使用的最佳配比。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，需要不斷總結(jié)，針對(duì)已有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綠色化學(xué)的改造。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段，盡量選用無(wú)毒無(wú)害的原料與催化劑，盡可能減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中藥品和儀器的浪費(fèi)與損耗。

例如，在乙烯制備的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教材中采用體積比為3：1的硫酸和無(wú)水乙醇進(jìn)行制備實(shí)驗(yàn)。無(wú)水乙醇與濃硫酸在加熱的條件下，乙醇會(huì)發(fā)生炭化，并產(chǎn)生黑色炭渣，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)后的燒瓶難以清洗。同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)效率較低，往往需要消耗過(guò)量的乙醇，造成能源資源的浪費(fèi)。對(duì)此，在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐探索過(guò)程中，我使用濃磷酸與濃硫酸的混合物來(lái)代替濃硫酸，通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)對(duì)比和分析，得到了該實(shí)驗(yàn)的最佳配合比：濃硫酸、濃磷酸、乙醇的體積比為2.3：0.7：1。當(dāng)然，此類的創(chuàng)新設(shè)計(jì)需要教師在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中敢于突破傳統(tǒng)和思維限制，更需要大膽的革新。

通過(guò)以上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，乙烯的制備實(shí)驗(yàn)效率更高，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，整個(gè)實(shí)驗(yàn)更加節(jié)能環(huán)保。同時(shí)，學(xué)生們?cè)诮處煗撘颇挠绊懴拢陨淼膭?chuàng)新意識(shí)和實(shí)驗(yàn)態(tài)度也得到改善。

二、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置

隨著綠色化學(xué)理念在教學(xué)中的不斷推廣，很多教師在實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)上苦下功夫，提出了微型化實(shí)驗(yàn)、組合式實(shí)驗(yàn)、封閉式實(shí)驗(yàn)等綠色實(shí)驗(yàn)方法。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)，原本那些實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)得到無(wú)毒化處理，甚至可以為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)使用，從而實(shí)現(xiàn)了綠色實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)。

例如，在氯氣的制備和性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)中，我將制備過(guò)程與性質(zhì)探究過(guò)程進(jìn)行了融合處理，實(shí)現(xiàn)了這兩者的一體化。首先，在氯氣的制取上，我們采用濃鹽酸與二氧化錳的加熱試驗(yàn)。然后，將生成的氯氣依次通過(guò)濃硫酸→干燥有色布條→濕潤(rùn)有色布條→CCl4和KI溶液→集氣瓶→NaOH溶液。最后，在實(shí)驗(yàn)裝置的連接上，必須實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)其密封性，保證實(shí)驗(yàn)裝置的可靠性。在連接順序的制定上，必須嚴(yán)格按照制備、性質(zhì)探究、尾氣處理的順序?qū)嵤?。切忌為了一體化實(shí)驗(yàn)而強(qiáng)加裝置，必須保證組合式實(shí)驗(yàn)的可行性。甲中濃硫酸的設(shè)置是為了排除水分對(duì)氯氣的強(qiáng)氧化性質(zhì)探究的影響、乙丙的干濕順序而是為了保證實(shí)驗(yàn)的對(duì)比性、丁中CCl4和KI溶液則是為了探究氯氣置換碘的現(xiàn)象、戊則是起到搜集氯氣的作用、己則是為了進(jìn)行尾氣處理工作，避免氯氣的泄漏。

通過(guò)上述組合式實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，既節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間、藥品，實(shí)現(xiàn)了氯氣制備實(shí)驗(yàn)的綠色環(huán)保性，還實(shí)現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)性和層次性。若是在傳統(tǒng)的氯氣制備和性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)中，我們需要設(shè)計(jì)四到五個(gè)分步實(shí)驗(yàn)，難免會(huì)產(chǎn)生氯氣的泄漏和資源的浪費(fèi)。

三、規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作

規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作是實(shí)現(xiàn)綠色實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是拒絕藥品浪費(fèi)和實(shí)驗(yàn)污染的有效措施。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，無(wú)論是教師演示實(shí)驗(yàn)還是學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，操作都或多或少存在不規(guī)范。因此，要想實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)，必須嚴(yán)把細(xì)節(jié)關(guān)，嚴(yán)格控制因?yàn)椴僮鬟^(guò)程不當(dāng)而引起的環(huán)境污染與資源損耗。

例如，在酒精燈的使用上，必須使用外焰加熱。因?yàn)橥庋鏈囟雀?，可以減少加熱時(shí)間、提高加熱效率。同時(shí)，還考慮到內(nèi)焰加熱的不穩(wěn)定性，容易導(dǎo)致玻璃儀器因?yàn)槭軣岵痪鴮?dǎo)致?lián)p壞。因此，在加熱寬底器皿時(shí)，需要妥善使用石棉網(wǎng)，必要時(shí)可以選擇采用水浴加熱的形式。在托盤(pán)天平的使用上，利用鑷子拿取砝碼，在天平的物盤(pán)事先鋪設(shè)濾紙，減少測(cè)量過(guò)程的損耗。在漏斗過(guò)濾液體的操作上，保證濾紙的“一貼、二低、三靠”，從而提高過(guò)濾效率。在氣體制備實(shí)驗(yàn)中，必須實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)裝置氣密性，保證實(shí)驗(yàn)氣體不外泄。尤其是在高污染及有毒物質(zhì)實(shí)驗(yàn)中，務(wù)必保證裝置氣密性，并做好尾氣收集與處理工作。對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的藥品劑量做到嚴(yán)格控制，既保證不浪費(fèi)，又要保證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的明顯。在每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，務(wù)必將實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物倒入指定容器，對(duì)強(qiáng)酸強(qiáng)堿進(jìn)行處理后再傾倒。如果有可能，盡量將實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物進(jìn)行回收利用。

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作繁多，我們的操作規(guī)范性滲透必須堅(jiān)持不懈，在嚴(yán)格要求學(xué)生的同時(shí)，做好自己的本職工作，為學(xué)生樹(shù)立良好的榜樣。

總之，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，綠色化學(xué)理念的滲透還需要我們一線教師的不懈努力。通過(guò)綠色化學(xué)理念的滲透，不僅可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)知識(shí)的滲透教育，更可以培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保理念和綠色意識(shí)。

【參考文獻(xiàn)】

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（作者單位：云南省曲靖市民族中學(xué)）