探究綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的有效滲透

曹宏海

摘 要：隨著近年來(lái)環(huán)境問(wèn)題越發(fā)突出，人們的環(huán)保意識(shí)逐漸提升，尤其在教育領(lǐng)域越來(lái)越注重環(huán)保的教育。在高中化學(xué)教學(xué)中開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)就是很好的體現(xiàn)。通過(guò)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展，既能很好的鞏固學(xué)生所學(xué)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)，又能很好的培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)與能力。本文結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，探討綠色化學(xué)在教學(xué)中的有效滲透。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué);實(shí)驗(yàn);教學(xué);有效滲透

實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)中占有重要地位。為使學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，應(yīng)注重在教學(xué)中有效的滲透綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)。綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)不同，其強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中減少實(shí)驗(yàn)物質(zhì)使用量，最大限度的減少?gòu)U物的排放。綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)與當(dāng)前的環(huán)保理念相符，因此深受廣大師生的廣泛關(guān)注。

一、灌輸綠色化學(xué)知識(shí)

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)有針對(duì)性的為學(xué)生穿插講解綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)，主要包括實(shí)驗(yàn)試劑的選擇、實(shí)驗(yàn)思路的優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)廢物的處理等，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)既要注重最后的結(jié)果，又要關(guān)注實(shí)驗(yàn)過(guò)程，保證所做的實(shí)驗(yàn)節(jié)省實(shí)驗(yàn)試劑且對(duì)環(huán)境友好。同時(shí)，可圍繞學(xué)生所學(xué)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，設(shè)計(jì)相關(guān)的判斷問(wèn)題，要求學(xué)生分析相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作是否符合綠色化學(xué)原則，以進(jìn)一步深化學(xué)生認(rèn)識(shí)。如在課堂上可設(shè)計(jì)如下判斷題：

化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循綠色化學(xué)原則，下列實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)過(guò)程遵循這一原則的有：____。

①在萃取操作的演示實(shí)驗(yàn)中，將CCl4萃取溴水改為CCl4萃取碘水;②在銅與濃硝酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中將銅片改為可調(diào)節(jié)高度的銅絲;③將實(shí)驗(yàn)室廢酸液和廢堿液中和后再排放;④用雙氧水代替高錳酸鉀制氧氣;⑤使用銅粉與濃硫酸反應(yīng)制取硫酸銅時(shí)，先將銅粉在空氣中充分加熱制得氧化銅，再將氧化銅溶解在稀硫酸中。

其中①溴水易揮發(fā)有毒的溴蒸氣，因此，可使用碘水替代;②中將銅片改為可調(diào)節(jié)高度的同時(shí)，能夠及時(shí)終止反應(yīng)，減少NO2的排放;③中將廢酸液和廢堿液中和后排放可減少對(duì)水的污染;④用雙氧水制氧氣副產(chǎn)物是水，不會(huì)產(chǎn)生污染;⑤中避免了二氧化硫產(chǎn)生的污染，又提高了碳原子的利用率，因此上述操作均符合綠色化學(xué)原則。

二、做好相關(guān)例題講解

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為使學(xué)生更好的體會(huì)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，給學(xué)生留下深刻的印象，使其在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中積極踐行綠色化學(xué)理念，應(yīng)注重在課堂上為學(xué)生講解相關(guān)例題，鞏固學(xué)生所學(xué)的同時(shí)，引發(fā)學(xué)生進(jìn)行深入的思考，從而根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇最佳實(shí)驗(yàn)方案。如在課堂上可為學(xué)生講解如下例題：

為更好地探求化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化，某興趣小組設(shè)計(jì)如圖1所示的裝置，做“銅和硝酸反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)。據(jù)此回答如下問(wèn)題：

（一）實(shí)驗(yàn)前怎樣檢查該裝置的氣密性？____。

（二）將適量氫氧化鈉溶液加入到d中，將小銅片放置到c中，將2mL的濃HNO3通過(guò)分液漏斗a加入到c中。c中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：____。在將2ml的蒸餾水通過(guò)a加入到c中，c中可以看到的現(xiàn)象：____。

（三）給出如下三種實(shí)驗(yàn)方案：①反應(yīng)物為Cu、濃硝酸;②反應(yīng)物為Cu、稀硝酸;③反應(yīng)物為Cu、O2、稀硝酸;則能體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的最佳方案是____，理由是：____。

對(duì)于問(wèn)題（1）檢查裝置氣密性的操作為：將b關(guān)閉，并向試管d中加水至浸沒(méi)長(zhǎng)導(dǎo)管口，將試管c和d的膠塞塞緊，加熱c，冷卻后看進(jìn)入到d管中的水是否下落。對(duì)于問(wèn)題（2）c中發(fā)生的是Cu和濃硝酸的反應(yīng)，方程式為：Cu+4HNO3（濃）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O，加入蒸餾水后，濃硫酸變成稀硝酸，因此反應(yīng)速率會(huì)變慢，而且生成NO，氣體顏色會(huì)變淺。對(duì)于問(wèn)題（3）①反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生有毒的氣體NO2，②會(huì)產(chǎn)生有毒的氣體NO，③不僅消耗硝酸的量少，而且不產(chǎn)生污染物，符合綠色理念。

三、開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中為更好的提高學(xué)生的綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)理念，鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，應(yīng)積極聯(lián)系學(xué)生生活，創(chuàng)設(shè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題情境，要求學(xué)生思考作答，并注重給予學(xué)生針對(duì)性的引導(dǎo)，使其成功地完成實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)其化學(xué)探究的自信。如回收類型的實(shí)驗(yàn)有助于提升學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，教學(xué)中可組織學(xué)生開展如下實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)：

為研究破舊電池的回收再利用，可向?qū)W生提供舊電池的銅帽（主要成分為Zn和Cu），要求學(xué)生回收Cu并制備ZnO，要求學(xué)生按照如圖2所示的流程進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究：

為保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，可設(shè)計(jì)如下問(wèn)題要求學(xué)生思考作答，使其在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中少走彎路，順利的完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

（一）“溶解”操作中可以適當(dāng)?shù)奶岣邷囟?，目的是____，但加熱溫度不能過(guò)高，原因是：___。

（二）寫出銅被溶解的化學(xué)反應(yīng)方程式：_____。

（三）銅帽溶解后，將溶液加熱沸騰以去除溶液中的_____。

（四）“過(guò)濾”后，將濾液蒸干使之完全失水，能否得到純凈的ZnSO4，_____，原因是_____。

對(duì)于問(wèn)題（1）適當(dāng)提高溫度可以加快反應(yīng)，提高溶解速率。但是溫度過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致H2O2分解。問(wèn)題（2）中，根據(jù)已知條件以及化學(xué)知識(shí)可知銅被溶解的化學(xué)反應(yīng)方程式為：Cu+H2SO4+H2O2=CuSO4+2H2O。問(wèn)題（3）中當(dāng)銅帽完全溶解后將溶液加熱至沸騰，目的是去除溶液中的過(guò)氧化氫。問(wèn)題（4）中將濾液蒸干使之完全失水，并不能得到純凈的ZnSO4，因?yàn)榍懊娴牟僮骷尤肓藲溲趸c，因此還存在雜質(zhì)硫酸鈉。當(dāng)學(xué)生認(rèn)真分析上述問(wèn)題后，并積極查閱相關(guān)資料，最終在教師的指引下完成了實(shí)驗(yàn)操作。

四、啟發(fā)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，做好實(shí)驗(yàn)過(guò)程的總結(jié)與反思，尤其從綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)角度分析實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)試劑、實(shí)驗(yàn)思路等存在的不足，并結(jié)合自身知識(shí)儲(chǔ)備，對(duì)相關(guān)的環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，在保證實(shí)驗(yàn)順利完成的同時(shí)，減少對(duì)環(huán)境帶來(lái)的不良影響、如在講解“綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)”知識(shí)后，要求學(xué)生積極聯(lián)系所學(xué)，對(duì)“氯氣與金屬鈉反應(yīng)”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行改進(jìn)。最終學(xué)生經(jīng)過(guò)積極思考，提出了如下的優(yōu)化方案：

如圖3所示，將一根玻璃管與氯氣發(fā)生器相連，取一塊黃豆粒大的金屬鈉，吸凈煤油后放在玻璃管內(nèi)，而后將一團(tuán)浸有氫氧化鈉溶液的棉花球塞進(jìn)玻璃管尾部，進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)鈉融成圓球時(shí)，撤火，通入氯氣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)如此改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，浸有堿液的棉花球能夠吸收未反應(yīng)的Cl2，有效的避免其污染空氣，鞏固學(xué)生實(shí)驗(yàn)作為靈活性的同時(shí)，能很好的提高其綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)意識(shí)，使其在以后做化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)養(yǎng)成良好的習(xí)慣。

結(jié)束語(yǔ)

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中為提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，應(yīng)結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)做好教學(xué)內(nèi)容的合理安排，并積極采取針對(duì)性的措施將綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)滲透至相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生牢固掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)，養(yǎng)成運(yùn)用綠色環(huán)保理念設(shè)計(jì)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的良好習(xí)慣。

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