無機化學實驗教學中綠色環(huán)保模式的探索與實踐

1、無機化學實驗教學中綠色環(huán)保模式的探索與實踐 無機化學實驗教學中綠色環(huán)保模式的探索與實踐 摘 要：無機化學實驗是師范院?；瘜W專業(yè)學生入學后接觸的第一門實驗課程，對于培養(yǎng)學生的動手能力和環(huán)保意識具有至關(guān)重要的作用，然而現(xiàn)在無機化學實驗的現(xiàn)狀卻不容樂觀。實驗室污染不但嚴重威脅著師生的身體健康，也造成了周圍環(huán)境的污染，因此在無機化學實驗教學改革中推行綠色環(huán)保模式就顯得尤為重要。本文提出在向?qū)W生灌輸環(huán)保意識的同時，通過改革實驗內(nèi)容，使用低毒或無毒藥品，采用微型實驗、連續(xù)實驗、計算機模擬實驗以及改革實驗考核方式等改革措施來預(yù)防和減少實驗室污染。 關(guān)鍵詞：無機化學實驗；綠色環(huán)保模式；改革措施 無機化學實驗是

2、化學專業(yè)學生進入大學后接觸的第一門實驗課程，對于培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新能力具有重要的作用。近年來，隨著招生規(guī)模的不斷擴大，實驗室造成的污染也逐漸加重，當前無機化學實驗的主要目的在于鍛煉學生的實驗操作技能，而幾乎忽略了環(huán)保意識的培養(yǎng)。師范院校的大學生肩負著培養(yǎng)祖國下一代的偉大使命，因此在無機化學實驗中推行綠色環(huán)保模式，使環(huán)保意識深入人心顯得尤為重要。 1.努力提高學生的環(huán)保意識 當前中國作為最大的開展中國家，經(jīng)濟飛速開展的同時也造成了環(huán)境的嚴重污染。高等師范院?；瘜W專業(yè)畢業(yè)的大學生將來大局部是未來的中學化學老師。在實驗中給學生灌輸環(huán)境保護的知識和理念，使他們認識到環(huán)境污染的危害性，學會正確處理

3、實驗中產(chǎn)生的“三廢污染，將會潛移默化地影響我們的下一代。因而對于21世紀的青年大學生，改變傳統(tǒng)思維方式，加強環(huán)保意識培養(yǎng)至關(guān)重要?！?】 2.跟隨時代開展，改革實驗內(nèi)容 目前我們所用無機化學實驗教材中的內(nèi)容和形式過于陳舊，重復(fù)內(nèi)容多，試劑消耗大，實驗時間長，學生興趣低，不利于開展學生的創(chuàng)新思維和提高學生的創(chuàng)新能力，也不利于綠色環(huán)保理念的滲透。因此有必要合理調(diào)整實驗內(nèi)容，認真選擇實驗工程，淘汰一些對環(huán)境污染較大的實驗工程，如硫化氫、氯氣等的制備實驗，毒性大的含汞試劑的性質(zhì)實驗，盡量選擇低毒、污染小、價格相對廉價的試劑為原料的實驗。在鍛煉學生綜合實驗技能的同時，節(jié)約大量實驗藥品和實驗經(jīng)費，最大限度

4、地提高原料的利用率，減少污染源。 另外教材應(yīng)緊跟時代開展步伐，可以涉及一些納米材料合成的實驗。例如，以FeCl3為原料制備納米氧化鐵，再進行納米材料與普通材料的比照，可以讓學生深刻感受到納米技術(shù)的好處，也激發(fā)了學生探索的精神。另外還可以增加與生活相關(guān)的實驗。例如，可以做生物體中幾種元素的定性鑒定實驗。 3.要正確處理實驗中的“三廢 對于H2S、HCl等酸性廢氣，常見的處理方法是用堿液吸收，而NH3等堿性氣體用稀酸吸收，可以用點燃大量CO氣體轉(zhuǎn)化為無毒的CO2再排放。在密閉體系內(nèi)做有毒氣體實驗時，在通風櫥氣體出口處加裝多孔性固體吸附劑，將有害物質(zhì)吸附處理后再排放到大氣中?！?】 此外，我們還可以

5、在實驗室種植一些吊蘭、虎皮蘭、蘆薈等能凈化空氣的綠色植物。無機實驗中的廢渣主要是一些制備實驗的產(chǎn)物，應(yīng)該集中在一起盡量回收利用，或者統(tǒng)一深埋處理。如，堿式碳酸銅可進一步進行熱分解反響和制備其他銅鹽?！?】 無機實驗室中產(chǎn)生的“三廢污染最主要是廢液。要有效處理每次試驗中產(chǎn)生的大量廢液，我們可以在分類回收的根底上，做一個處理有毒廢液的知識庫，這樣可以提醒學生在做完實驗后還要做好后續(xù)工作。例如，在做ds區(qū)金屬實驗時，鎘、汞元素的廢液都是有毒的，因此實驗后廢液應(yīng)倒入回收瓶，再進行處理。含汞鹽廢液應(yīng)先調(diào)pH至810，然后先加過量的硫化鈉，再加硫酸亞鐵，這樣就可以使汞沉淀下來，過濾別離?！?】再如，我們在

6、實驗室常用的鉻酸洗液失效后可以用高錳酸鉀氧化法使其再生，重復(fù)使用。 4.使用藥品要綠色化 在使用藥品時，我們要遵守5R原那么，即減量、重復(fù)使用、拒用、回收、再生?！?】 使用反響物時要盡量選擇無毒或毒性小的試劑。例如，可以用雙氧水、臭氧代替氯氣做漂白劑或氧化劑，硫代硫酸鈉代替硫化氫氣體做復(fù)原劑，用銅離子、鋅離子、氫氧根離子和硫離子代替毒性較大的鉛離子、銀離子、鉻酸根離子做沉淀劑，【6】在不影響實驗效果的前提下，降低本錢，減少污染物的排放。萃取實驗常用乙醚萃取乙酸水溶液中的乙酸，但是乙醚沸點低，易揮發(fā)燃燒，平安性低，且用乙醚做萃取劑，用量大，本錢高，易污染環(huán)境。假設(shè)用水做萃取劑，從乙酸乙酯乙酸混

7、合液中萃取乙酸，實驗效果也很好。 5.進行微型或半微型實驗 微型實驗是20世紀80年代起源于美國的一種國際上公認的可以表達綠色化學理念的化學實驗的新方法新技術(shù)，其實際用量是常規(guī)的0.1%10%。【7】這樣一來，與傳統(tǒng)實驗相比，消耗的藥品減少了，節(jié)約了開支，節(jié)省了時間，減少了污染。 例如，在做Cu2+的鑒定實驗時，傳統(tǒng)實驗為取一滴0.5 mol/L CuCl2溶液于試管中，加一滴6.0 mol/L HAc溶液酸化，再加一滴0.5 mol/L亞鐵氰化鉀溶液，實驗結(jié)果為有棕紅色沉淀產(chǎn)生，表示有Cu2+存在。我們只需要將普通試管換為小試管即可做微型實驗：取一滴0.1 mol/L CuCl2溶液于小試管

8、中，加一滴2.0 mol/L HAc溶液酸化，再加一滴0.1 mol/L亞鐵氰化鉀溶液，結(jié)果同樣為產(chǎn)生明顯的棕紅色沉淀。【8】通過比擬我們可以發(fā)現(xiàn)，微型實驗所需藥品濃度降低很多，這樣節(jié)省了藥品，減少了污染，而且不影響實驗結(jié)果。但由于所用的試劑很少，實驗中很小的誤差便會給實驗結(jié)果帶來較大影響，尤其是大一新生，根本操作還不熟練，所以實驗時必須加強指導(dǎo)、認真仔細檢查，盡量減小誤差。 6.采用連續(xù)實驗的方法 這是指將實驗順序做一個調(diào)整，將同一元素的實驗放在一起做，使前一反響的產(chǎn)物作為下一反響的反響物。將原來的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為反響物，不但減少了有毒物質(zhì)的排放，還節(jié)約了時間和藥品，實驗的連貫性也增強了，有利于學

9、生系統(tǒng)地掌握知識，構(gòu)建知識框架。例如，實驗課本中將第一過渡系元素的性質(zhì)實驗放在了重鉻酸鉀的制備、高錳酸鉀的制備、二氧化鈦的制備、鈷配合物的制備實驗前面，我們可以調(diào)整實驗順序，將這些物質(zhì)先制備出來再進行第一過渡系元素的性質(zhì)實驗，也可以在制備好一種物質(zhì)時就直接做這種物質(zhì)的性質(zhì)實驗。【9】再如，在銅的氫氧化物實驗中，可以將生成的氫氧化銅留著，接著做氧化亞銅的生成和性質(zhì)實驗。 7.采用全封閉的實驗系統(tǒng) 現(xiàn)在我們做有關(guān)硫化氫、氮的氧化物、氯氣等有毒氣體實驗時，對于廢氣通常都是未經(jīng)收集處理便直接由通風櫥排入大氣中。這雖然能減少對實驗室的污染，但卻給大氣帶來污染，危害周邊居民的健康。假設(shè)我們采用全封閉系統(tǒng)，

10、可以把這些有毒氣體收集起來，進而轉(zhuǎn)化為無毒氣體，或者用試液吸收這些有毒氣體。 例如，在注射器內(nèi)進行銅與濃、稀硝酸的反響，將一氧化氮、二氧化氮收集在注射器內(nèi)，再用氫氧化鈉溶液吸收，這樣就解決了有毒氣體隨意排放的問題。再如，做Cl2、Br2、I2的氧化性及Cl-、Br-、I-的復(fù)原性試驗時，由于氯氣、溴蒸氣對人體氣管、肺部、眼、鼻、喉都有強烈的刺激作用，所以我們應(yīng)在全封閉的體系內(nèi)做實驗，收集廢氣，然后用NaOH溶液吸收。 8.計算機模擬實驗 在當今計算機水平如此興旺的時代，化學實驗中也可以充分利用這一技術(shù)來幫助我們學習。這樣一來，大大激發(fā)了學生的興趣，尤其是對于元素性質(zhì)驗證實驗。元素實驗所需藥品種

11、類繁多，產(chǎn)物種類多，廢液廢渣不易處理，再加上由于做實驗人數(shù)多，時間長，有的藥品由于放置時間過長而被污染或失效，從而使得實驗現(xiàn)象并不明顯。但假設(shè)借助計算機教學，學生通過聲音、動畫、文字等，到達身臨其境的效果，這樣學生會加深印象，更好地掌握知識點。 例如，在剛進實驗室的第一節(jié)課，我們就可以利用多媒體教學來學習無機化學實驗操作，使學生了解化學實驗的標準操作和錯誤操作，以加深印象。再如，在做A、A元素的焰色反響時，要求用到鉑絲，但由于鉑絲價格昂貴，難以實現(xiàn)。但假設(shè)用鐵絲代替那么影響實驗效果，這時我們可以利用計算機模擬實驗來觀察LiCl、NaCl、KCl、CaCl2、SrCl2、BaCl2溶液在氧化焰中

12、灼燒的火焰顏色，這樣觀察起來結(jié)果清晰、準確。 與傳統(tǒng)教學相比擬，實施計算機模擬實驗，做到了零污染、零投入，對于那些毒性較大、易燃易爆、存在平安隱患的實驗，無疑是一個很好的選擇。 9.改進實驗考核方法 合理處理“三廢是山西師范大學現(xiàn)在比擬薄弱的一項工作，應(yīng)該在每次實驗時都強調(diào)這一點，多加強這方面的訓練。傳統(tǒng)的考核制度并沒有將學生對“三廢的處理情況列入其中，為了加強學生的環(huán)保意識，應(yīng)將“三廢尤其是廢液處理情況也作為考查內(nèi)容之一，占到總成績的10%。這樣無形之中學生便會自覺處理廢氣、廢液、廢渣，營造一個好的實驗環(huán)境。 隨著綠色化學概念日益深入人心，無機實驗的綠色改革也迫在眉睫。建設(shè)綠色化學實驗室、加

13、強學生的環(huán)保意識是一個漫長的過程，任重而道遠，需要對規(guī)章制度的完善和對儀器設(shè)備的改進，需要加強對實驗室工作人員的環(huán)境意識和綠色化觀念的灌輸，需要我們共同的努力。 參考文獻： 【1】岳 明，龍云飛，唐鳳碧.化學實驗教學中學生環(huán)保意識的培養(yǎng)J.礦業(yè)工程研究，2021，31： 196198. 【2】趙素瑞，高向紅，袁冬梅.無機化學實驗室危險廢物減量化J.化學通報，2021，74：188192. 【3】梁 敏，黃海儒，鐘新仙，等.無機實驗合成產(chǎn)物再利用促進實驗室綠色化建設(shè)J.實驗室科學， 2021，15：192195. 【4】王 琴，李春新，韓慶榮.化學實驗室廢液處理方法的研究J.甘肅石油和化工，2021：712. 【5】劉艷菊，楊懷霞，王 霞.醫(yī)藥類專業(yè)無機化學實驗綠色化學