綠色化學(xué)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的解讀

陳懷麗

(江蘇省江陰市璜塘中學(xué)，江蘇江陰 214407)

綠色化學(xué)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的解讀

陳懷麗

(江蘇省江陰市璜塘中學(xué)，江蘇江陰 214407)

社會(huì)科技的快速發(fā)展，雖然提高了人們的生活質(zhì)量，但同時(shí)也給人們所生活的環(huán)境帶來(lái)了不可預(yù)估的破壞，環(huán)保已成為人們生活的一種重要理念。作為兼具實(shí)用性和創(chuàng)造性的中心學(xué)科，化學(xué)在各種研究領(lǐng)域和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著不可取代的作用，因此，化學(xué)必然是朝著環(huán)境友好的方向發(fā)展的。

綠色化學(xué)；初中化學(xué)；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；微型實(shí)驗(yàn)

引言

綠色化學(xué)又稱“環(huán)境無(wú)害化學(xué)”“環(huán)境友好化學(xué)”“清潔化學(xué)”，要求在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用化學(xué)時(shí)，要學(xué)會(huì)利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除對(duì)環(huán)境的污染，生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)零排放，盡可能地把反應(yīng)物全部轉(zhuǎn)化為所需產(chǎn)物。在學(xué)生開(kāi)始接觸化學(xué)時(shí)教師就要注重培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)理念，在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)考慮如何實(shí)現(xiàn)“綠色”，特別是設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，“綠色”是學(xué)生設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的因素。因此，綠色化學(xué)不僅貫穿于初中化學(xué)教學(xué)，更是體現(xiàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)之中，強(qiáng)化學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

一、變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)為微型實(shí)驗(yàn)

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，為滿足實(shí)驗(yàn)要求，使用的藥品較多，產(chǎn)生的廢棄物也多，污染了環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中要變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)為微型實(shí)驗(yàn)。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)，不僅可以節(jié)約化學(xué)藥品、縮減化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)間、提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)效果、減少污染，還能降低部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性，最大限度地保證師生的安全，增加學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。在教學(xué)過(guò)程中，教師要正確認(rèn)識(shí)微型實(shí)驗(yàn)，它并不是單純的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的濃縮，也不是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，更不是與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的對(duì)立，它只是與社會(huì)并軌的產(chǎn)物，響應(yīng)了綠色環(huán)保的號(hào)召，是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的改革和發(fā)展。如CO還原CuO的實(shí)驗(yàn)，可用圖1的微型實(shí)驗(yàn)，該套裝置比較小，節(jié)約藥品，產(chǎn)生的污染物也較少，現(xiàn)象比較明顯；此裝置內(nèi)空間較小，空氣易排空，實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)系數(shù)小。

圖1

二、實(shí)驗(yàn)效果與物質(zhì)使用效率并重

在現(xiàn)行初中化學(xué)教材中，很多實(shí)驗(yàn)的演示一直延續(xù)著傳統(tǒng)的方式，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)效果卻并不明顯，造成實(shí)驗(yàn)藥品的不必要浪費(fèi)，大大降低了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣和求知欲。我在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，對(duì)個(gè)別實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探索和改進(jìn)，既增強(qiáng)了化學(xué)藥品的使用效率，從根源上減少了環(huán)境的污染，又提高了實(shí)驗(yàn)效果，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一直保持了超高的實(shí)驗(yàn)興趣，偶爾還會(huì)迸發(fā)出意想不到的創(chuàng)意，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂充滿了新奇。如“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”中探索鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象時(shí)，課本上的實(shí)驗(yàn)操作是在螺旋狀細(xì)鐵絲底端的火柴，然后點(diǎn)燃火柴進(jìn)行引燃，然后把細(xì)鐵絲插入盛有氧氣的集氣瓶中。在進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，鐵絲的燃燒不明顯，很多學(xué)生觀察不到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)現(xiàn)象的描述多是依靠死記硬背，記憶效果不佳。我經(jīng)過(guò)探索，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，使用增氧酒精燈進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)圖2。實(shí)驗(yàn)效果明顯，酒精能夠充分燃燒，減少了CO的排放，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

圖2

三、注意有毒物質(zhì)與有毒氣體的處理

綠色化學(xué)要求我們?cè)谧龌瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中要沒(méi)有或盡可能減少對(duì)環(huán)境的副作用，在無(wú)毒、無(wú)害的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于有毒物質(zhì)參與或產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，部分教師都采用避而遠(yuǎn)之的態(tài)度，為了安全拒絕學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)，多是采用視頻的方式給學(xué)生講解，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果大打折扣。其實(shí)，有毒物質(zhì)參與或有毒氣體產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有我們想象中的可怕，只要我們嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，實(shí)驗(yàn)的安全性是完全可以保證的，反而可以讓學(xué)生正確認(rèn)識(shí)到規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作的重要性。特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有毒氣體的處理，不僅是綠色化學(xué)的體現(xiàn)，更是全國(guó)各地每年中考的必考點(diǎn)，是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中必須注意的操作。如在鐵的冶煉中，CO無(wú)法完全與Fe2O3反應(yīng)，但CO有毒，所以必須對(duì)尾氣進(jìn)行處理，可以點(diǎn)燃（見(jiàn)圖3），也可以用小氣球進(jìn)行收集，以防止污染空氣。

圖3

四、設(shè)計(jì)高效實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)零排放

我們?cè)谶M(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，不僅要從源頭上阻止或減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染，還要在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使反應(yīng)物或產(chǎn)物能充分利用，讓物質(zhì)能循環(huán)使用，實(shí)現(xiàn)零排放，進(jìn)而在生產(chǎn)生活中應(yīng)用時(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益。物質(zhì)的循環(huán)使用，不僅可以減少污染物的排放，還能降低生產(chǎn)成本，達(dá)到社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的完美結(jié)合。在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，教師要給學(xué)生灌輸高效使用化學(xué)試劑的意識(shí)，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，不僅要考慮實(shí)驗(yàn)效果，還要考慮藥劑的高效利用，選擇最佳的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行操作。如在工業(yè)生產(chǎn)中，我國(guó)著名化學(xué)家侯德榜創(chuàng)立的“聯(lián)合制堿法”便是成功地實(shí)現(xiàn)了零排放，簡(jiǎn)易流程圖見(jiàn)圖4，循環(huán)Ⅰ和循環(huán)Ⅱ都實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)的重復(fù)使用，實(shí)現(xiàn)了零排放。

圖4

五、培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作

規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作不僅是化學(xué)實(shí)驗(yàn)成功的保證，還是施行綠色化學(xué)的基礎(chǔ)。從節(jié)約藥品方面來(lái)說(shuō)，對(duì)于沒(méi)有明確用量的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)際操作中既要考慮實(shí)驗(yàn)效果又要考慮環(huán)境污染，我在教學(xué)過(guò)程中多是經(jīng)過(guò)多次探索給出明確的用量和濃度，這樣既方便了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)效果，又避免了藥品的浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)。從實(shí)驗(yàn)安全方面來(lái)說(shuō)，規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作是實(shí)驗(yàn)安全的保障，如濃硫酸的稀釋，一定要把濃硫酸沿器壁慢慢注入水中，并不斷攪拌，否則會(huì)使硫酸液滴向四周飛濺，嚴(yán)重危害操作人員的安全。規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作還包括妥善處理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的廢棄物，這也是綠色化學(xué)的重要內(nèi)容之一。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用剩的化學(xué)試劑，一定不能重新放回試劑瓶，而是應(yīng)放在指定的容器中；對(duì)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的有毒試劑更不能直接倒入水槽，否則會(huì)污染環(huán)境。

綠色化學(xué)的目標(biāo)是保護(hù)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)是初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要目標(biāo)之一，讓學(xué)生形成綠色化學(xué)的意識(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)能自然而然地貫穿綠色化學(xué)，使設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案不僅具備科學(xué)性、可行性，又具備環(huán)保性。在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)，不僅有利于學(xué)生掌握規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作，還能加強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]蔣韻.在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中滲透綠色化學(xué)理念的實(shí)踐研究[J].科學(xué)大眾(科學(xué)教育).2016(03).

[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[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索.2010(05).

[3]徐寧.初中微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究與實(shí)踐[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào).2009(04).

陳懷麗（1979），女，江陰市璜塘中學(xué)化學(xué)教師，中學(xué)一級(jí)，江陰市化學(xué)教學(xué)大比武一等獎(jiǎng)，無(wú)錫市化學(xué)優(yōu)質(zhì)課比武二等獎(jiǎng)，無(wú)錫市優(yōu)秀教育工作者。