高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)綠色化改進(jìn)的有效策略和途徑

吳梅花

雖然人教版高中化學(xué)新教材在編寫實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容時(shí)對化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了綠色化改進(jìn)，但仍然有些實(shí)驗(yàn)未能很好地顧及環(huán)境污染問題和對有毒物質(zhì)的妥善處理問題，對師生的健康造成一定的影響。鑒于此，在高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，在盡可能滿足教學(xué)要求的前提下，教師應(yīng)采取科學(xué)有效的策略，通過有效的途徑使高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)綠色化。下面結(jié)合本人高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況，談?wù)劯咧谢瘜W(xué)探究性實(shí)驗(yàn)綠色化改進(jìn)的有效策略和途徑。

在高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要通過遵守儀器的使用規(guī)則、采用綠色實(shí)驗(yàn)方案、規(guī)范操作、選用合適的實(shí)驗(yàn)裝置、科學(xué)回收處理化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢棄物等實(shí)際措施，在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中時(shí)時(shí)滲透綠色化學(xué)的理念，重視培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)意識(shí)和良好習(xí)慣，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，從而?shí)現(xiàn)探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化。

實(shí)驗(yàn)裝置綠色化

化學(xué)教師在探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，要科學(xué)有效地對有可能產(chǎn)生污染的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改造。為此，一方面要尋找各個(gè)探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)之間的必然聯(lián)系，科學(xué)地調(diào)整實(shí)驗(yàn)順序，通過實(shí)驗(yàn)循環(huán)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)次序調(diào)整等方式，將前面實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物用于后面的實(shí)驗(yàn)，或?qū)⒎稚⒌膶?shí)驗(yàn)有效組合，將探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成一個(gè)連續(xù)的過程，節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間和藥品，提高化學(xué)藥品的使用率和原料的利用率，減少實(shí)驗(yàn)廢物的排放，加大化學(xué)實(shí)驗(yàn)的周期，提高探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)的效率。如將氯氣的制取、漂白性質(zhì)和尾氣吸收組合成一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)氯氣實(shí)驗(yàn)的綠色化。另一方面，盡量使探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程密閉，使探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的有害、有毒氣體在密閉裝置內(nèi)被除去，不對環(huán)境和人體產(chǎn)生威脅。如在做蔗糖和濃硫酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，在一個(gè)大的水槽中放入一塊高于水面的大理石，將反應(yīng)裝置置于大理石上，用一個(gè)大燒杯罩住反應(yīng)裝置和大理石。又如焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，可將各種金屬鹽的酒精溶液（酒精與蒸餾水的體積比為8：1）分別裝入小噴瓶中，進(jìn)行焰色反應(yīng)時(shí)只需對著酒精燈火焰噴一噴即可。還有，可將探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一定程度的微縮和改造，比如將試劑瓶、容量瓶、燒杯等換成小試管、點(diǎn)滴板、多用滴管等微型儀器等。如在氨氣的制備實(shí)驗(yàn)、氯氣的相關(guān)實(shí)驗(yàn)以及生成二氧化硫的實(shí)驗(yàn)中，可使用小青霉素瓶、注射器等自制微型實(shí)驗(yàn)儀器;在濃硫酸的性質(zhì)等實(shí)驗(yàn)中用白色點(diǎn)滴管替代常規(guī)試管，等等。實(shí)驗(yàn)儀器的體積小，藥品用量就少，污染物也會(huì)減少，安全系數(shù)更高、實(shí)驗(yàn)更快速、效果更明顯，從而保證探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化。

實(shí)驗(yàn)試劑綠色化

教師在充分考慮化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究特性、綠色化及可行性、有效性的前提條件下，不僅可以減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)試劑的用量，還可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)藥品的組成。第一，師生要嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)規(guī)定量取試劑，試劑的取量一定要適宜，尤其是制取二氧化氮、一氧化氮等有毒氣體時(shí)，不是試劑量越多實(shí)驗(yàn)效果就越好。比如制取 SO2氣體時(shí)，固體 Na2SO3只要多取用一點(diǎn)點(diǎn)，SO2的產(chǎn)生量就會(huì)多出好幾倍。第二，在實(shí)驗(yàn)室要考慮科學(xué)地改進(jìn)藥品的組成，提高原子利用率，減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生。如氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法，課本中的試劑是濃HCl和Mn0，若將此實(shí)驗(yàn)的試劑改成濃HCl和KC1可提高原子的利用率。第三，盡量讓實(shí)驗(yàn)試劑重復(fù)使用，有效提高試劑的使用效率，減少環(huán)境污染。教師要科學(xué)合理、有計(jì)劃地安排實(shí)驗(yàn)課程，盡可能將使用同樣試劑的實(shí)驗(yàn)或生成物能用于后一個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)安排在一節(jié)課中進(jìn)行，充分利用藥品，減少化學(xué)反應(yīng)后的產(chǎn)物或者溶液的浪費(fèi)。如中和滴定實(shí)驗(yàn)中剩余的硝酸可以在鋁、銅及其化合物的性質(zhì)等實(shí)驗(yàn)中繼續(xù)使用，葡萄糖的銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中會(huì)生成銀，銀和稀硝酸加熱反應(yīng)可以重新生成AgNO3，鋁和硝酸銅反應(yīng)可以做“銅樹”等實(shí)驗(yàn)。第四，化學(xué)實(shí)驗(yàn)試劑生活化。教師可以用日常生活中的用品充當(dāng)實(shí)驗(yàn)試劑，如在焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中用食鹽替代鈉的化合物，在碳酸鈉與碳酸氫鈉穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)中用生活中的蘇打和小蘇打替代碳酸鈉和碳酸氫鈉，在碘的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中用米湯替代淀粉……既可以增加化學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能降低探究性實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)系數(shù)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)綠色化，消除學(xué)生實(shí)驗(yàn)的畏懼心理，拉近學(xué)生與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的距離。第五，盡量選擇可替代、低污染的化學(xué)試劑。在高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，在不改變實(shí)驗(yàn)原理的前提下，應(yīng)盡可能地選擇低污染的試劑替代實(shí)驗(yàn)室試劑，如在鹵素單質(zhì)的萃取實(shí)驗(yàn)中選取同樣具備萃取效果的無毒試劑二氯甲烷替代四氯化碳進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在乙烯的制備中用氧化鋁替換硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)等，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)綠色化。

實(shí)驗(yàn)操作綠色化

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，常常會(huì)因?qū)W生的不規(guī)范操作引起一些教學(xué)事故，嚴(yán)重污染環(huán)境。為此，教師要讓實(shí)驗(yàn)操作過程綠色化。一要讓實(shí)驗(yàn)之前的預(yù)處理綠色化，實(shí)驗(yàn)前教師要給學(xué)生講清楚實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)步驟并規(guī)范實(shí)驗(yàn)的每一步操作，明確要求，科學(xué)地準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)藥品、試劑，對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行細(xì)致的檢查，保證裝置的科學(xué)性和氣密性。二要讓實(shí)驗(yàn)過程綠色化。師生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)要規(guī)范操作每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，如在配制溶液時(shí)一定要用玻璃棒引流，防止液體從燒杯口濺出;用鑷子夾取鈉而不是直接用手拿取，等等，減少不規(guī)范操作可能對環(huán)境或自身健康造成的影響。此外，實(shí)驗(yàn)廢物處理也要綠色化。化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師應(yīng)當(dāng)及時(shí)要求并監(jiān)督學(xué)生處理干凈實(shí)驗(yàn)中使用過的儀器，妥善處理剩余藥品和試劑，恰當(dāng)處理好實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的固體廢物和液體廢物——酸性、堿性、含有重金屬離子的廢液。一般采用中和法處理探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)后的酸性或者堿性廢水，采用氧化還原法（選擇綠色雙氧水、臭氧等氧化劑）除去硫化物、油類等還原性廢液，采用沉淀法處理含重金屬離子的廢液，力求做到化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢棄物處理綠色化。

總之，在注重和倡導(dǎo)綠色環(huán)保的今天，在高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)中，教師要高度重視實(shí)驗(yàn)的綠色化。實(shí)驗(yàn)理念綠色化、實(shí)驗(yàn)裝置綠色化、實(shí)驗(yàn)試劑綠色化和實(shí)驗(yàn)操作綠色化是實(shí)現(xiàn)高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)綠色化的有效策略和途徑。

基金項(xiàng)目：甘肅省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度課題《綠色化視野下高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)研究》階段成果（課題立項(xiàng)號：GS [2018]GHB1096）。

?編輯/王一鳴 E-mail：51213148@qq.com