滲透“綠色化學(xué)”理念，創(chuàng)新中學(xué)化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)

李志風(fēng) 楊發(fā)福

[摘 要]對(duì)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綠色化改進(jìn)和創(chuàng)新具有重要意義。以“綠色化學(xué)”理念為指導(dǎo)，對(duì)氯氣的制取及其性質(zhì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，構(gòu)建綜合性微型實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)效果明顯，同時(shí)減少污染，節(jié)約藥品，是一個(gè)典型的“綠色化學(xué)”理念指導(dǎo)下的中學(xué)化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新范例。

[關(guān)鍵詞]微型實(shí)驗(yàn)；綠色化學(xué)；創(chuàng)新

[中圖分類號(hào)] G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-6058（2018）20-0063-02

化學(xué)實(shí)驗(yàn)有助于鍛煉學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，是探究和學(xué)習(xí)物質(zhì)及其變化的基本方法，也是科學(xué)探究的一種重要途徑。在實(shí)驗(yàn)中加強(qiáng)對(duì)“綠色化學(xué)”理念的滲透，減少實(shí)驗(yàn)藥品消耗和環(huán)境危害，對(duì)于全面發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)有著極為重要的作用。因此，作為教師，要勇于創(chuàng)新，在遵循實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，對(duì)一些步驟復(fù)雜的、有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，讓其成為簡(jiǎn)單、方便的微型演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)去親身體驗(yàn)，從而加深他們對(duì)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)知識(shí)的了解。

“氯氣及其化合物”是高中化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容之一，對(duì)氯氣性質(zhì)的檢驗(yàn)是加深學(xué)生對(duì)氯氣相關(guān)知識(shí)的理解的必要教學(xué)過程。蘇教版化學(xué)必修一專題二中使用二氧化錳和濃鹽酸來制取氯氣，其常用實(shí)驗(yàn)裝置存在一些問題，如殘留鹽酸的處理，制取過程需要在通風(fēng)櫥中進(jìn)行比較煩瑣，尾氣的處理，等等。根據(jù)“綠色化學(xué)”理念，本文結(jié)合教學(xué)實(shí)際，從實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)條件等多方面進(jìn)行思考，對(duì)氯氣的制取及其性質(zhì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)，讓實(shí)驗(yàn)更加符合綠色化學(xué)和演示實(shí)驗(yàn)的要求。

一、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

以往實(shí)驗(yàn)室制取氯氣及其性質(zhì)檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)一般分為兩部分，其中一部分是氯氣的制取，另一部分是性質(zhì)的檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置較復(fù)雜，且在實(shí)驗(yàn)過程中氯氣的產(chǎn)生不好控制，往往會(huì)因?yàn)檫^量造成環(huán)境污染和藥品浪費(fèi)，而且氣密性欠佳。本文通過設(shè)計(jì)微型實(shí)驗(yàn)來制取和探究氯氣性質(zhì)，基本彌補(bǔ)了以往實(shí)驗(yàn)的不足，以下是實(shí)驗(yàn)的具體過程。

1.原理

Ca（ClO）2+4HCl（濃）[ ]2Cl2[↑]+CaCl2+2H2O

2.實(shí)驗(yàn)藥品及儀器

漂白精片、鹽酸溶液、KBr溶液、NaOH溶液、KI溶液、酚酞溶液、硫氰化鉀溶液、氯化亞鐵溶液以及淀粉等；集氣瓶、微型燒杯、注射器、膠頭滴管、燃燒匙、鑷子、橡膠塞、棉花等。

3.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）取一個(gè)干凈的集氣瓶，將漂白精片搗碎后放在一個(gè)微型的小燒杯內(nèi)，用鑷子小心地將微型燒杯放入集氣瓶?jī)?nèi)，然后分別取四個(gè)大小相同的棉花團(tuán)，分別蘸上KBr溶液、NaOH+酚酞溶液、KI溶液+淀粉、FeCl2+KSCN溶液，棉花一定要蘸透，接著用鑷子將棉花團(tuán)分別放入集氣瓶?jī)?nèi)微型燒杯的四周，記住每種藥品所放的位置，用安裝好并放入蘸有NaOH棉花的燃燒匙的橡膠塞塞好瓶口。裝置如圖1所示。

（2）上述準(zhǔn)備工作做好后，往注射器中加入適量的鹽酸溶液，將注射器針頭對(duì)準(zhǔn)微型燒杯插入橡膠塞內(nèi)，輕輕地推動(dòng)注射器的活塞，可以看見塑料瓶?jī)?nèi)漸漸產(chǎn)生黃綠色的氣體，根據(jù)產(chǎn)生的氣體來控制推送速度，仔細(xì)觀察瓶?jī)?nèi)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，瓶?jī)?nèi)蘸有四種藥品的棉花發(fā)生了顏色變化。

4.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

二、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

（1）綜合多個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。整套裝置包括氯氣的制取，氯氣與水的反應(yīng)，氯氣與溴化鉀、碘化鉀以及亞鐵離子的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，將多個(gè)實(shí)驗(yàn)合而為一，把氯氣的知識(shí)點(diǎn)整合在一起，有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合思考的能力。

（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯直觀。學(xué)生可以同時(shí)觀察到多組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的現(xiàn)象，在腦海中形成鮮明的對(duì)比，有利于加強(qiáng)學(xué)生的觀察能力和概括能力。

（3）體現(xiàn)了“綠色化學(xué)”的理念。本實(shí)驗(yàn)不需要通過加熱來制取氯氣，裝置簡(jiǎn)單，并能通過注射器來控制反應(yīng)的速度，可以節(jié)省藥品；鹽酸和次氯酸鈣反應(yīng)程度溫和，安全性高，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置密閉且瓶?jī)?nèi)裝有蘸有棉花的氫氧化鈉，可吸收多余的氯氣，不會(huì)造成氣壓過大或氯氣泄漏，相對(duì)環(huán)保。

（4）激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。氯氣的制取及其性質(zhì)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)本來是比較煩瑣且有一定危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過創(chuàng)新改進(jìn)，學(xué)生親身經(jīng)歷和看到了效果如此明顯的實(shí)驗(yàn)，引發(fā)了學(xué)生思維的碰撞，為日后他們進(jìn)行創(chuàng)新埋下了希望的種子。

（5）實(shí)驗(yàn)微型化、易操作。該實(shí)驗(yàn)不僅可以作為演示實(shí)驗(yàn)來讓學(xué)生觀看，也可以讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，切切實(shí)實(shí)體驗(yàn)“綠色化學(xué)”理念和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)帶來的樂趣。

三、實(shí)驗(yàn)反思

本文以氯氣的制取及其性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)為例，將氯氣的制取和檢驗(yàn)合二為一，對(duì)以往實(shí)驗(yàn)的不足之處加以改進(jìn)，如使用注射器來控制反應(yīng)速率，將實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行微型化處理以及尾氣的綠色化處理等，收到了實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)效果明顯、減少污染、節(jié)約藥品的效果，是一個(gè)典型的“綠色化學(xué)”理念指導(dǎo)下的中學(xué)化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新范例?？偟膩碚f，化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中具有非常重要的地位和作用，教師可以從構(gòu)建微型實(shí)驗(yàn)和綠色化學(xué)的角度出發(fā)，多對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和創(chuàng)新，不僅從思想上熏陶學(xué)生，更在實(shí)際行動(dòng)中鼓勵(lì)學(xué)生，更好地培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、觀察能力和創(chuàng)新能力，真正落實(shí)新課標(biāo)對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的要求。

（責(zé)任編輯 羅 艷）