綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究

1、綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究摘要環(huán)境問題是世界問題，是全世界關(guān)心的大事。作為一名普通的化學(xué)教育工作者，如何能夠從自身做起，從小事做起，在做化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)盡量減少對環(huán)境的污染。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中將綠色化學(xué)的思想轉(zhuǎn)變成我們自覺的行為，使學(xué)生體驗(yàn)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)用量少、無毒、無污染、省時(shí)、省錢、 省空間的優(yōu)越性。本文的宗旨意在從化學(xué)教師自身樹立了較強(qiáng)的環(huán)保意識后，能夠帶動學(xué)生，從而使一個(gè)學(xué)生帶動一個(gè)家庭，使整個(gè)社會都能重視環(huán)境問題。多媒體輔助 實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)與廢液處理綠色化學(xué)（Green Chemistry）又稱環(huán)境無害化學(xué)（ Environmental Benign Chemistry）或清潔化學(xué)，是從源頭上防止污染產(chǎn)生或把化

2、學(xué)過程對環(huán)境的負(fù)面影響降低到最低水準(zhǔn)的化學(xué)。它的主要特點(diǎn)是原子經(jīng)濟(jì)性，即在獲取新物質(zhì)的化學(xué)過程中充分利用每種原料原子，實(shí)現(xiàn)有毒有害物質(zhì)“零排放”，既充分利用資源，又不產(chǎn)生污染。綠色化學(xué)理念是人類社會可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在需求，符合人類社會發(fā)展的自然法則，是實(shí)現(xiàn)社會和諧發(fā)展的重要基礎(chǔ)。貫徹綠色理念，不但是企業(yè)家需要秉承的基本社會道義，同樣也是教育者理應(yīng)自覺承擔(dān)的社會責(zé)任。綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)，就是以綠色化學(xué)的理念和原則指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)工作，使實(shí)驗(yàn)室的“三廢”排放降低到最低水準(zhǔn)并能得到妥善的處理，實(shí)驗(yàn)室的安全性和環(huán)境質(zhì)量得到提升，師生的綠色化學(xué)和環(huán)保意識得到強(qiáng)化。 綠色化學(xué)的根本目的是從節(jié)約資源和防治污染的觀點(diǎn)來重新審

3、視和改革傳統(tǒng)化學(xué)，從而對環(huán)境的治理從治標(biāo)改為治本。面對這場化學(xué)界悄然興起的綠色革命，作為一名化學(xué)教師，探究綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)責(zé)無旁貸。一、中學(xué)化學(xué)教學(xué)中實(shí)施綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的意義化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在化學(xué)教學(xué)中占有特殊地位。在實(shí)驗(yàn)中實(shí)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，更新和改進(jìn)原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法，綜合和設(shè)計(jì)一些環(huán)保的綠色化實(shí)驗(yàn)都將對學(xué)生綠色化學(xué)理念的培養(yǎng)大有益處。1學(xué)生處于身心發(fā)展的可塑期、關(guān)鍵期：人的身心的不同方面有不同的發(fā)展期，心理學(xué)家提出了發(fā)展關(guān)鍵期或最佳期的概念。所謂發(fā)展關(guān)鍵期是指身體或心理的某一方面機(jī)能和水平最適宜于形成的時(shí)期。在這個(gè)時(shí)期中，對個(gè)體某一方面的訓(xùn)練能夠獲得最佳成效，并能充分發(fā)

4、揮個(gè)體在這個(gè)方面的潛力。錯過了關(guān)鍵期，訓(xùn)練的效果就會降低，甚至永遠(yuǎn)無法補(bǔ)償。而中學(xué)時(shí)期正是學(xué)生綠色化學(xué)理念這種意識形態(tài)形成的可塑期和關(guān)鍵期，如果我們抓住這個(gè)時(shí)機(jī)實(shí)行綠色化學(xué)知識、水平、態(tài)度、方法等方面的培養(yǎng)與訓(xùn)練，將會對學(xué)生綠色化學(xué)理念的形成打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為學(xué)生走上社會實(shí)現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展，和諧發(fā)展奠定基礎(chǔ)。2國家初中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)要求：化學(xué)教學(xué)“從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和將要經(jīng)歷的社會生活實(shí)際出發(fā)，協(xié)助學(xué)生理解化學(xué)與人類生活的密切關(guān)系，注重人類面臨的與化學(xué)相關(guān)的社會問題，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感、參與意識和決策水平?！?課程目標(biāo)中要求：“在實(shí)踐中增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感，培養(yǎng)學(xué)生熱愛祖國、熱愛生活、熱愛集體

5、的情操；引導(dǎo)學(xué)生理解化學(xué)對促動社會進(jìn)步和提升人類生活質(zhì)量方面的重要影響，理解科學(xué)、技術(shù)與社會的相互作用，形成科學(xué)的價(jià)值觀和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度”。情感態(tài)度與價(jià)值觀中要求：“有參與化學(xué)科技活動的熱情，有將化學(xué)知識應(yīng)用于生產(chǎn)生活實(shí)踐的意識，能夠?qū)εc化學(xué)相關(guān)的社會和生活問題做出合理的判斷?！薄百澷p化學(xué)科學(xué)對個(gè)人生活和社會發(fā)展的貢獻(xiàn)，注重與化學(xué)相關(guān)的社會熱點(diǎn)問題，逐步形成可持續(xù)發(fā)展的思想?！绷硗猓匦拚n程的設(shè)計(jì)，注重學(xué)生科學(xué)探究水平的培養(yǎng)，重視化學(xué)基本概念和化學(xué)實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)綠色化學(xué)思想，突出化學(xué)對生活、社會發(fā)展和科技進(jìn)步的重要作用。 3化學(xué)實(shí)驗(yàn)本身的特點(diǎn)：一是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用的藥品種類繁多、數(shù)量較大，涉及到

6、藥品的選擇、藥品用量的取舍、化學(xué)實(shí)驗(yàn)流程的設(shè)計(jì)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中危險(xiǎn)性排除、實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)后有毒、有害物質(zhì)的預(yù)防和處理等。二是實(shí)驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)過程本身就會產(chǎn)生很多有毒有害的物質(zhì)的這種客觀因素要求我們在實(shí)驗(yàn)時(shí)必須重視綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)，保護(hù)師生的身體健康。但更重要的是實(shí)驗(yàn)室提供了培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)理念和推動學(xué)生實(shí)行綠色化學(xué)思考與實(shí)踐的重要場所，是教師滲透綠色化學(xué)理念的絕佳契機(jī)。二、實(shí)施綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和途徑在教學(xué)實(shí)踐中主要從以下幾個(gè)途徑展開綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)：1通過優(yōu)選化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案滲透綠色化學(xué)理念中學(xué)化學(xué)教學(xué)中有大量演示實(shí)驗(yàn)。因?yàn)檠菔緦?shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱峁W(xué)生豐富的感性材料，有效地培養(yǎng)學(xué)生的觀察水平、實(shí)驗(yàn)操作技能，協(xié)助學(xué)生理

7、解枯燥的化學(xué)概念、原理。但是，教科書中提供的部分演示實(shí)驗(yàn)（新教材中部分實(shí)驗(yàn)已有所改進(jìn)），從實(shí)驗(yàn)裝置的使用，到藥品的用量，都存有有待改進(jìn)的因素。如果能夠合理利用其中“待改”因素，不但能夠進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，而且對于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新水平、樹立環(huán)保觀點(diǎn)都有獨(dú)特的功效。硫在氧氣里燃燒的實(shí)驗(yàn)有一定的污染，在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)作了以下改進(jìn)，并將模擬酸雨的危害一起作，具體是：把一個(gè)小燃燒匙的柄固定在橡皮塞上，在集滿氧氣的集氣瓶里倒入少量的水，放入一粒鋅、一小塊大理石和一片樹葉。將少量的硫在燃燒匙內(nèi)點(diǎn)燃，馬上觀察火焰的顏色后，伸入集氣瓶，塞上橡皮塞，觀察火焰顏色變化，熄滅后振蕩，一會兒，就可以看見鋅和大理石表

8、明有少量氣泡冒出，樹葉發(fā)黃。該實(shí)驗(yàn)集幾個(gè)實(shí)驗(yàn)于一體，驗(yàn)證了氧氣的性質(zhì)，酸雨的成因和危害，消除了實(shí)驗(yàn)中SO2對空氣的污染。課改教材對比原教材，增加了白磷在熱水下面通氧氣燃燒的趣味實(shí)驗(yàn)。作為探究性實(shí)驗(yàn)，提供給學(xué)生進(jìn)行操作，但是該設(shè)計(jì)有三個(gè)弊端：生成物污染大，易燃物處理不好不安全。向熱水下通氧氣時(shí)，水下白磷會到處“亂跑”。部分白磷會浮上水面燃燒，也有不安全隱患存在，改用以下幾種方式較好。改進(jìn)方法一將燒杯換成離心試管(如圖2)。由于離心試管底部面積很小，很容易將導(dǎo)管放在白磷上方，“固定”住白磷。此改進(jìn)可解決通氧氣(或空氣)時(shí)白磷四處游動的弊端，而且可多次通氣體，每次都能看到明顯的火光現(xiàn)象。注意應(yīng)緩緩?fù)?/p>

9、入氣體。 改進(jìn)方法二用內(nèi)徑比導(dǎo)管內(nèi)徑略小的螺母(一般為鐵合金)代替硬紙圈，放白磷的量大約占螺母容積的一半以上即可，不宜太多。這既能縮短實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，還能更好地起到“固定”白磷的作用，亦可多次操作，現(xiàn)象明顯。改進(jìn)方法三用集氣瓶(有空氣)迅速倒扣在熱水中的白磷上，可觀察到扣住的瞬間，白磷立即劇烈燃燒、火光很大，隨即集氣瓶充滿了白色的煙。此實(shí)驗(yàn)需注意：一是取白磷塊兒不宜過大，過大反應(yīng)太劇烈，存在危險(xiǎn)；二是水溫低時(shí)，可用充滿氧氣的集氣瓶蓋白磷，而水溫高時(shí)一定要用充滿空氣的集氣瓶，否則反應(yīng)過于劇烈，存在危險(xiǎn)。改進(jìn)方法四將白磷切成綠豆粒大小的小塊兒，用充滿氧氣(或約一半氧氣一半空氣)的試管倒扣在熱水中的白磷

10、上，白磷燃燒現(xiàn)象也很明顯。需注意的是：如果試管中僅有空氣，則往往只能看到試管中充滿白煙的現(xiàn)象。通過演示實(shí)驗(yàn)選擇優(yōu)化，減少了實(shí)驗(yàn)藥品的用量，大幅度減少了有害氣體的生成量，即達(dá)到了保護(hù)實(shí)驗(yàn)者的目的，又滲透綠色化學(xué)理念，強(qiáng)化了學(xué)生環(huán)境保護(hù)意識。2采用微量化實(shí)驗(yàn)控制試劑用量實(shí)施綠色化學(xué)理念微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是用盡可能少的試劑在微型化的裝置中來獲取化學(xué)信息，盡可能地減少中間生成物的轉(zhuǎn)移過程，以減少試劑在器皿的附著量。微型實(shí)驗(yàn)的試劑量是常規(guī)實(shí)驗(yàn)1/101/1000，同樣具有現(xiàn)象明顯，效果良好，并且節(jié)約實(shí)驗(yàn)藥品和時(shí)間，減少污染，安全、符合綠色化學(xué)宗旨。案例1：硫在氧氣中燃燒的反應(yīng)，若按常規(guī)實(shí)驗(yàn)每次需硫粉0.30.

11、5克，反應(yīng)后生成二氧化硫0.61克，而微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)每次僅需硫粉0.02克，反應(yīng)后生成二氧化硫0.04克，排污量大大降低，而效果也一樣明顯。另外學(xué)生做化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般憑興趣，或者是認(rèn)為多多益善，不明確為什么要嚴(yán)格控制試劑用量。案例2：在檢驗(yàn)SO42-離子的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生往往一下子加入了較多的BaCl2溶液。假如在實(shí)驗(yàn)前向?qū)W生講解鋇類化合物中毒性最大的是易溶于水的BaCl2,水中鋇離子最大允許濃度為1.0mg/L,過量的BaCl2轉(zhuǎn)入廢液中會造成水質(zhì)污染、土壤污染，并且讓學(xué)生通過查表知道BaSO4是溶解度很小的不溶性鹽，在1L水中僅溶解1.0510-5mol（25），只要加入少量的BaCl2溶液即可觀察

12、到明顯的白色沉淀現(xiàn)象，這樣既節(jié)省了試劑，又達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，更重要的是凈化了?shí)驗(yàn)環(huán)境，增強(qiáng)了學(xué)生的綠色化學(xué)意識。3依托多媒體輔助或觀看實(shí)驗(yàn)錄像貫徹綠色化學(xué)理念在遇到危險(xiǎn)性較大、抑或伴隨有毒、有害物質(zhì)生成較多的演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果教師采用多媒體輔助教學(xué)，不僅同樣能夠達(dá)到演示實(shí)驗(yàn)的效果，而且，通過媒體輔助(替代)部分演示實(shí)驗(yàn)，還能夠節(jié)約藥品、水電、時(shí)間，減少對環(huán)境的破壞。案例：在銅與濃硝酸反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)中，往往反應(yīng)過程中生成的大量二氧化氮有毒氣體對實(shí)驗(yàn)者危害較大，為了解決這個(gè)問題，我們可以將實(shí)驗(yàn)改為培養(yǎng)皿中的投影實(shí)驗(yàn)。取一副培養(yǎng)皿，在其中小培養(yǎng)皿中加入少量濃硝酸，將薄銅片兒放入濃硝酸后，立即將大培養(yǎng)皿蓋

13、在小培養(yǎng)皿上形成封閉的氣室，以防生成的二氧化氮?dú)怏w擴(kuò)散。這樣的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，雖然基本解決了污染問題，但是由于培養(yǎng)皿太小，影響了學(xué)生有效觀察。如果應(yīng)用投影設(shè)備，將該實(shí)驗(yàn)改為投影實(shí)驗(yàn)，就是在最后一排的學(xué)生也能夠通過大屏幕，清楚地觀察到銅與濃硝酸反應(yīng)的全部實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。當(dāng)然，對于毒性、危險(xiǎn)性較大，成功率較低的演示實(shí)驗(yàn)，我們也可以事先在通風(fēng)櫥或?qū)嶒?yàn)室中操作，并將其拍攝下來，制作成課件。上課時(shí)，通過課件的演示，使學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這樣就可以克服它們在教室中難演示所帶來的困難。另外也可以采用制作課件模擬違規(guī)操作，將產(chǎn)生的后果展示給學(xué)生，讓學(xué)生看到錯誤操作的嚴(yán)重性，可有效地防止錯誤操作的發(fā)生。對那些因設(shè)備復(fù)雜（投資

14、大）、危險(xiǎn)性大、反應(yīng)周期長和操作條件苛刻、常規(guī)實(shí)驗(yàn)無法開出、但又很重要的實(shí)驗(yàn)，以生動有趣的多媒體課件形式表現(xiàn)出來，寓教于樂，大大提高教學(xué)質(zhì)量，又體現(xiàn)了綠色化學(xué)要求。應(yīng)用多媒體輔助教學(xué)，改善了部分有毒、危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)的操作環(huán)境，提高了部分演示實(shí)驗(yàn)的可視性，同時(shí)還讓學(xué)生在觀察媒體輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，體驗(yàn)了多媒體技術(shù)的綠色環(huán)保價(jià)值。4注意從實(shí)驗(yàn)的細(xì)微處培養(yǎng)綠色化學(xué)理念要使學(xué)生養(yǎng)成在做任何實(shí)驗(yàn)時(shí)，心中都有節(jié)約的觀念、環(huán)保的理念、安全的意識，必須從小事做起，從一點(diǎn)一滴上開始陶冶和訓(xùn)練。首先教師要起到一個(gè)很好的師范作用，這樣對學(xué)生起到一個(gè)潛移默化的影響，然后實(shí)驗(yàn)中再從嚴(yán)求。這包括在實(shí)驗(yàn)態(tài)度上養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、客

15、觀、從容的品質(zhì)；藥品按規(guī)定用量取用、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，遵守實(shí)驗(yàn)守則，不隨意帶出藥品、不能品嘗藥品，不私自做有危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)，不隨意傾倒實(shí)驗(yàn)垃圾，節(jié)約水、電、酒精燃料、試紙、濾紙等，愛護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)后按要求對實(shí)驗(yàn)后的剩余物進(jìn)行處理、洗滌實(shí)驗(yàn)儀器，收拾實(shí)驗(yàn)臺面，整齊擺放好實(shí)驗(yàn)器皿、藥品等。特別是對于化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢液中往往含有酸、堿、重金屬化合物以及氰化物、含砷化合物等,一般實(shí)驗(yàn)室的廢液都排入下水道,這樣不僅會對環(huán)境造成極大的危害，而且會淡化學(xué)生的環(huán)保意識，養(yǎng)成不良的習(xí)慣，影響綠色化學(xué)意識的培養(yǎng)與綠色化學(xué)技術(shù)的發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)限定用量,把好的經(jīng)驗(yàn)傳給學(xué)生，對廢棄物進(jìn)行無害化處理。比如用中和法中和酸性或堿性廢水，利用萃取法將可溶性廢物在兩相中溶解度不同的分配，回收酚類和重金屬等。這樣既可培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)意識又可使學(xué)生學(xué)習(xí)綠色化學(xué)的實(shí)用技術(shù)，還可以節(jié)約資源、變廢為寶、變害為利。 “莫以善小而不為，勿以惡小而為之”，從小事做起，從細(xì)微處著手，綠色化學(xué)素養(yǎng)才能不斷提高。從當(dāng)前我國的實(shí)際情況看，由于經(jīng)費(fèi)、技術(shù)、人手原因，完全實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的條件還不夠成熟，實(shí)驗(yàn)室條件、經(jīng)費(fèi)投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足綠色化學(xué)的要求。但化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化是培養(yǎng)學(xué)生綠色理念的重要途徑，也是教學(xué)改革發(fā)展的必然趨勢，所以，作