中学化学实验绿色化途径探究 (2).doc

【教学论文、中学化学】中学化学实验绿色化途径探究姓名：王 娟 萍区县：西安市未央区学校：西安市西航一中邮编：710021 中学化学实验绿色化途径探究 【摘 要】化学实验绿色化是社会可持续发展的需要 ，是人类身心健康发展的需要 ，是现代化学的发展趋势和重要特点 。化学课程标准对此非常重视，本文在介绍化学实验绿色化含义的基础上探究化学实验绿色化的重要性 、必要性以及实现化学实验绿色化的方法 。 【关 键 词】 化学实验 ；绿色化学 ；中学化学绿色化学又称清洁化学、环境无害化学、环境友好化学 、原子经济化学 。它是用化学的技术和方法减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的化学物质的使用和产生，是一门从源头阻止污染的化学。普通高中化学课程标准（实验）规定：化学必修课程的设计要体现“绿色化学思想”。要让学生了解在“化学生产中遵循绿色化学思想的重要性”，在选修模块实验化学中规定要让学生“树立绿色化学思想，养成环境保护的意识”。一、推广绿色化学和绿色化学实验的重要性现行的中学阶段化学教学系统讲解绿色化学理论的机会较少，与新课标的要求还有较大差距，如何利用教学过程，引导学生从思想上重视绿色化学，利用实验教学加强绿色化学思想渗透，培塑良好的思维和行为习惯，初步形成绿色化学理念，要在绿色化学的思想下，用预防化学污染的新思想和新技术，对常规实验进行改革，进而形成新的化学实验新方法，逐步使中学化学实验绿色化。化学实验绿色化是中学教育工作者亟需探究的重大课题。而化学实验作为承载学生感性认识的环节，是绿色化学理性认识升华前的重要基础性工作。二、中学化学推广绿色化学实验的必要性化学实验是按照化学教学既定目标，将理论贯彻到实践的过程，化学实验的结束伴随学生获得物质性质及其相关变化信息的同时，也产生了污染物。我国对化学实验室污染废弃物排放没有统一的规定和要求，数以万计的化学实验室几乎每天都在排放污染物，每所学校的化学实验室都是一个小型的环境污染源，由于化学实验所用试剂品种多，污染物成分也就相对复杂，加上排放点分散，难于集中治理，多年以来累积的污染物的种类和总量是难以想象，对周边生活环境也会产生不可忽视的影响。绿色化学实验的推广，可以缓解和减少化学实验废弃物对周边环境的污染，给师生创造一个绿色的工作和生活环境的同时，大大提高了学生环保意识，并通过学生的思想和行为，间接影响和提升了周边人群的绿色观念，为绿水、青山的社会目标做出贡献。三、高中化学实验绿色化途径1、改进化学实验设计化学实验绿色化的一个比较大的误区在于只关注有害产物的处理，而忽略实验前设计，一个精确的实验设计能从源头减少化学污染物的产生，对化学实验绿色化起到事半功倍的效果。比较典型的做法，就是化学实验设计过程中，严格遵循绿色化学实验的“5R”原则，即减量(Reduce)、重复使用(Reuse)、拒用(Rejection)、回收(Recycling)和再生(Regeneration)，在不影响实验效果的前提下，设计污染小 、废弃物少或可循环使用的实验流程 ，实现化学实验教学绿色化。一是严格控制化学药品用量。中学生进入实验室，往往好“大”贪“多”，认为试剂取用量越大，固体取用量越多，实验效果越明显。教师要在实验前要阐明此种做法的危害，同时要在实验准备环节下功夫，如60ml试剂瓶改成30ml试剂瓶，大试管换成小试管（笔者在实验室工作多年，觉得后面这条准备原则对于控制学生试剂用量实际效果最好）；二是对实验进行整合。可以将两个或两个以上不同的化学反应组合在一起，提高实验的综合性，如采用成套装置 ，把 CO的制取与CuO的还原以及CO的燃烧组合，使有毒有害的中间产品嵌入无毒的最终产品中，既避免了单独的制取和性质实验时有毒有害物的扩散 ，又巩固了学生的基本操作，提高了实验的覆盖面，进一步培养了学生独立实验的技能、技巧；三是选用无毒或者毒性小的试剂代替毒性大的试剂。如高一萃取实验操作中，CCl4作为萃取剂优点是萃取率高，缺点是有毒易挥发。因教学目的只是让学生掌握基本的萃取原理与萃取操作方式，在实验有机溶剂的选取标准上，并不需要追求高的萃取率，可使用CH2Cl2替代CCl4作为有机溶剂，既实现了教学目的，又有效减少了萃取试剂对师生、环境带来的损害。2.推广微量/微型化学实验微量/微型化学实验是指用小型的化学仪器或少量的试剂进行试验，极大地减少了“三废”产生的过程，是开展绿色化学的有效途径。微型化学实验不是常规实验的简单微缩，而是在微型化条件下对实验创新的再现。如在SO42-的检验中，学生往往加入大量BaCl2溶液，因BaCl2是钡类化合物中毒性最大且易溶于水，水中钡离子最大允许浓度为1.0mgL，过量的BaCl2转入废液中会造成水质污染、土壤污染，其实这个实验可以选择在黑色点滴板上进行，只需几滴溶液就可观察到明显的白色沉淀现象。高中化学中其它的沉淀试验，都可以选不同颜色滴板完成，这样既节省试剂，又达到实验目的，更重要的是了培养了学生绿色化学意识。3.利用多媒体辅助化学实验种类繁多，有些需要价格昂贵的试剂，有些易发生爆炸，还有的必须采用有毒、有害试剂，并在整个实验中排放较多有毒气体、有毒废水，既给师生身体健康带来了极大危害，又对环境造成了较大破坏。如果采用多媒体辅助，让学生达到身临其境感受的同时，达到教学目的，又能有效减少污染产生，真正做到绿色实验。一是演示极易使人中毒，严重污染环境的试验。例如苯与液溴的取代、CO还原CuO等等；二是演示有污染，危险系数高在实验室不能开展的一些实验。如碱金属教学过程中，强调与水反应的钠切一小块，说太大了有危险，而学生对这个危险只停留在想象阶段。到底有多么恐怖？笔者曾在网络视屏中看到一段把一大块Na投入河水中的反应场景，带来的视觉冲击绝对比苍白的语言描述更为触目惊心。利用多媒体演示还可以在观看到活泼的碱金属铷铯与水的爆炸反应。感受碱金属性质递变的同时，又消除了危险，消除了对环境的污染；三是演示错误操作。如把水加入浓硫酸、酒精灯、试管的错误使用方法，通过电脑模拟演示错误操作带来的严重后果，操作简单直观现象明显，而且能给学生留下难以磨灭的印象；四是模拟反应慢难度大成功率低的实验。实验教学中会有一些很重要但又不容易成功或现象不明显的实验。如铁钉在空气中生锈，这个实验过程漫长，对比试验很难开展，学生一般只能看到生锈的铁钉。而将这个实验制成视频，通过多媒体技术让漫长的过程在合理的时间内展示给学生，帮助学生学习。随着多媒体技术的发展出现的“3D”辅助媒体，可以更好地全方位的展示实验画面效果，让学生身临其境体验宏观实验过程，体验微观反应原理，达到事半功倍的效果。4.综合处理废弃物几乎在所有的化学实验过程中都会产生废液、废气、废渣，要想做到化学实验绿色化，就应该做到及时收集、集中处理和再回收利用。根据5R原则，对于废液，如萃取实验中CCl4萃取碘水中的碘，实验后留下溶有碘单质的废液，可以加入KOH溶液，再分液，最终得到CCl4和KI溶液；对不含有害重金属离子稀酸和稀碱的废液，让学生分别倒入指定的废液桶内，到实验完毕后，将两种废液进行中和反应，最后将废液pH值调到68 后再排放（国家规定工业废水的排放酸度ph=69）；对于实验过程中产生的有毒有害气体，能进行尾气回收处理的在实验过程中及时回收处理；对于固体废弃物，如是原料，无论剩多少一律回收下次继续使用，如制取二氧化碳的大理石，与盐酸反应制取氢气的锌粒，实验过后集中收集，用水冲掉表面的酸液残留，晾干后下次继续使用。对于产物能综合利用尽量综合利用，不能综合利用的回收进行处理，在行动中培养学生绿色化学素养。绿色化学不是一门独立的学科，它是一种战略方针、一种指导思想、一种研究策略、一种新的教学理念。在化学实验教学过程中“绿色化”的实验设计和操作，有利于培养良好的实验操作和生活习惯，教师也在浓厚绿色化学氛围和环境保护意识的同时，达到了提高学生化学学科素养的目的。参考文献1中华人民共和国教育部制订.普通高中化学课程标准 (实验)M 北京人民教育出版社 ，200 3：45502薛慰是绿色化学一对环境更友善的化学J化学教育 ，1997 ，(9)