中學(xué)化學(xué)教學(xué)中倡導(dǎo)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)新方法

1、中學(xué)化學(xué)教學(xué)中倡導(dǎo)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)新方法孫玉敏上海市江鎮(zhèn)中學(xué) 201202摘要 本文介紹了綠色化學(xué)這一概念以及教材中和實(shí)驗(yàn)中倡導(dǎo)綠色化學(xué)理念的思想。積極探索綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法。提出從學(xué)生開(kāi)始接觸化學(xué)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)就要培養(yǎng)其綠色化學(xué)這一理念，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，樹(shù)立保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。關(guān)鍵詞 中學(xué)化學(xué) 倡導(dǎo) 綠色化學(xué) 實(shí)驗(yàn)新方法1. 綠色化學(xué)的概念及產(chǎn)生的背景化學(xué)作為自然科學(xué)的一個(gè)重要領(lǐng)域，在豐富人類知識(shí)寶庫(kù)和滿足人們衣食住行等各方面需求中發(fā)揮著積極的和不可替代的重要作用。然而，由于在化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中使用對(duì)人類健康及環(huán)境有害的原料和溶劑，污染性廢物大量排放，一些化學(xué)過(guò)程也給人類的健康和生活環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的

2、不利影響，人們甚至對(duì)化學(xué)產(chǎn)生了莫名其妙的恐懼心理。在這種形式下，綜合考慮環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及化學(xué)工業(yè)自身發(fā)展的要求，具有全新理念的綠色化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。綠色化學(xué)，由美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)于1991年提出，被美國(guó)環(huán)保局率先在官方文件中正式采用并廣為傳播。綠色化學(xué)（Green Chemistry）又稱無(wú)害化學(xué)，是指從污染預(yù)防的基本思想出發(fā)，在化學(xué)品生產(chǎn)的始端就采用預(yù)防的科學(xué)手段，整個(gè)過(guò)程均為零排放或零污染。它研究的中心問(wèn)題是使化學(xué)反應(yīng)及其產(chǎn)物具有以下特點(diǎn)簡(jiǎn)稱“五R”原則：（1）采用無(wú)毒無(wú)害的原料；（2）在無(wú)毒無(wú)害的反應(yīng)條件（催化劑，溶劑）下進(jìn)行；（3）具有“原子經(jīng)濟(jì)性”，即反應(yīng)具有高選擇性，極少副產(chǎn)品，甚至實(shí)現(xiàn)零

3、排放；（4）產(chǎn)品應(yīng)是對(duì)環(huán)境友好的；（5）滿足“價(jià)廉物美”的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，從科學(xué)觀點(diǎn)看，綠色化學(xué)是對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)思維方式的更新和發(fā)展；從環(huán)境觀點(diǎn)看，綠色化學(xué)是從源頭消除污染；從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看，綠色化學(xué)合理利用資源和能源，降低生產(chǎn)成本，符合經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求。2. 綠色化學(xué)理念在化學(xué)教育中的影響隨著新課程改革和探究性學(xué)習(xí)的開(kāi)展，化學(xué)課程與生活越來(lái)越接近，越來(lái)越注重環(huán)保,提倡“綠色”，如“綠色食品” 、“綠色奧運(yùn)”、“綠色電池”等這些詞語(yǔ)常見(jiàn)于各種報(bào)刊和宣傳語(yǔ)中，“綠色”得到了世界各國(guó)的普遍關(guān)心和重視，因此，我們必須認(rèn)識(shí)到綠色化學(xué)教育是本世紀(jì)化學(xué)學(xué)習(xí)與教學(xué)的新的挑戰(zhàn)，這就要求我們必須在化學(xué)教學(xué)及實(shí)驗(yàn)中滲透綠色

4、化學(xué)的理念和觀點(diǎn)。培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用“綠色化學(xué)”的觀點(diǎn)和理念去思考問(wèn)題和解決問(wèn)題，再實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過(guò)程中盡可能的應(yīng)用綠色化學(xué)的觀點(diǎn)和理念。從綠色化學(xué)角度看，目前我們使用的化學(xué)教材中，許多物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)的制取反應(yīng)實(shí)驗(yàn)都值得討論和重新考慮。這為我們化學(xué)教師的課堂教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力提供了良好的機(jī)會(huì)。作為化學(xué)教師應(yīng)將綠色化學(xué)理念廣泛的應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，既有利于學(xué)生養(yǎng)成綠色化學(xué)思維習(xí)慣，運(yùn)用綠色的觀點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂更安全，消除學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的恐懼感，又增強(qiáng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，使學(xué)生心目中恐懼的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課變得生機(jī)盎然。3. 綠色化學(xué)在社會(huì)領(lǐng)域中的應(yīng)用以綠色食品為代表的“產(chǎn)品綠色

5、革命”已成為國(guó)際潮流，食品要求不含有任何不利于人體健康的化學(xué)成分，凡是有人工添加劑的食品不再受人們的歡迎。過(guò)去使用氟氯昂制冷冰箱逐漸被無(wú)氟冰箱取代。如瑞典研制了一種風(fēng)力冰箱，其壓縮機(jī)由裝在室外的風(fēng)車帶動(dòng)；法國(guó)生產(chǎn)了一種用日光輻射做能源的冰箱，以甲醇和活性炭做制冷劑；我國(guó)科技工作者正在研制吸收式冰箱，液化氣、沼氣、煤氣、煤油等都可以做其熱力能源，像這樣的環(huán)保產(chǎn)品在生活中已經(jīng)不斷的出現(xiàn)。這種綠色革命產(chǎn)品是環(huán)?？茖W(xué)和技術(shù)工作者相互協(xié)作，共同努力的結(jié)果，綠色產(chǎn)品的蓬勃興起給環(huán)境日益惡化的地球帶來(lái)了一線生機(jī)，也讓我們看到了綠色化學(xué)給社會(huì)帶來(lái)的種種益處。4綠色化學(xué)在教科書(shū)中的滲透。新教材演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中融入

6、綠色化學(xué)理念。在高中化學(xué)教材（人民教育出版社化學(xué)室編寫(xiě)，2000年第二版）和初三化學(xué)教材（人教版）的實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中融入了綠色化學(xué)思想，加強(qiáng)了環(huán)保方面知識(shí)的滲透。如：·高一新教材實(shí)驗(yàn)銅與濃硫酸反應(yīng)，試管口放浸有堿夜的棉花吸收SO2，防止其排入空氣中污染環(huán)境，給學(xué)生帶來(lái)傷害。 ·高一新教材“鹵族元素性質(zhì)的遞變實(shí)驗(yàn)”、高二新教材“濃硫酸的脫水性實(shí)驗(yàn)”都是在點(diǎn)滴板中完成的（如圖1和圖2），這種趨于微型的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)快，藥品用量少，產(chǎn)生的污染小。·高一新教材I2升華裝置、高二新教材化學(xué)平衡2NO2=N2O4實(shí)驗(yàn)裝置和氯化銨分解實(shí)驗(yàn)裝置都采用了密封裝置（如圖3），防止刺激性氣

7、體和有毒氣體排放到空氣中，該裝置的反復(fù)使用又節(jié)約了藥品。·初三新教材“空氣成分的測(cè)定”，燃燒的物質(zhì)采用蠟燭，代替老教材的紅磷，產(chǎn)物不污染環(huán)境，對(duì)學(xué)生不會(huì)造成危害。5. 在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，探求綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法。綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在綠色化學(xué)新思想的指導(dǎo)下，用預(yù)防化學(xué)污染的新思想、新方法和新技術(shù)對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革而形成的化學(xué)實(shí)驗(yàn)新方法。它以綠色化學(xué)“五R”原則作為指導(dǎo)方針和標(biāo)準(zhǔn)，從而極大地減少或消除了實(shí)驗(yàn)室的“三廢”，大大降低了污染的程度和造成不必要的浪費(fèi)，以實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)要求盡可能少的負(fù)作用的理想和目標(biāo)，進(jìn)而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中盡可能推廣綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)。盡管新教材中的一些實(shí)驗(yàn)已經(jīng)考慮了環(huán)保因素，但從綠色

8、化學(xué)這個(gè)角度看，原有的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中還存在不足。這就要求我們從事化學(xué)教學(xué)的教師在教學(xué)中不斷的探索改進(jìn)原有的實(shí)驗(yàn)，使教學(xué)過(guò)程中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)更趨向綠色化，實(shí)現(xiàn)無(wú)污染。筆者對(duì)以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中收到較好的效果。5.1 硫的燃燒實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)初三化學(xué)新教材中，有些實(shí)驗(yàn)是在敞開(kāi)式的容器中進(jìn)行的，如：“硫的燃燒實(shí)驗(yàn)” 中硫燃燒的集氣瓶并沒(méi)有完全封閉，集氣瓶口僅用一塊玻璃片蓋住，燃燒時(shí)，玻璃片不能完全蓋住集氣瓶， SO2不能完全被水吸收，有一部分SO2會(huì)跑到空氣中去，形成酸雨對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，對(duì)教師和學(xué)生的身體健康造成有害影響，也不利于對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)境保護(hù)教育。因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)操作過(guò)程中，我一方面少量

9、取用硫控制產(chǎn)生二氧化硫的氣體量，一方面將原實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，在集氣瓶上增加一個(gè)帶燃燒匙的橡皮塞及集氣瓶?jī)?nèi)加入少量濃的氫氧化鈉溶液，并且將硫在空氣、氧氣里燃燒的實(shí)驗(yàn)設(shè)為一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。教材的演示裝置改動(dòng)如下：裝置圖對(duì)比：（改進(jìn)前的裝置） （改進(jìn)后的裝置） 確定了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)原理和裝置之后，我對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)步驟進(jìn)行了調(diào)整。實(shí)驗(yàn)前我在集氣瓶中分別加入約20ml濃的氫氧化鈉溶液，并用向上排空氣法收集一瓶氧氣蓋好玻璃片備用，再按實(shí)驗(yàn)順序依次點(diǎn)燃燃燒匙的硫粉，分別迅速伸入空氣和氧氣的集氣瓶中，并塞緊橡皮塞，然后引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察硫在空氣和氧氣中的燃燒現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)后，將瓶?jī)?nèi)液體充分震蕩使之充分反應(yīng)。改進(jìn)后

10、的實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了綠色化學(xué)的要求，減少了污染，對(duì)學(xué)生樹(shù)立良好的環(huán)境保護(hù)意識(shí)中能夠起到潛移默化的作用，也有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。5.2   噴泉實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)。高二新教材第10頁(yè)的噴泉實(shí)驗(yàn)，先制取氨氣收集與干燥的燒瓶?jī)?nèi)，再進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)。而在實(shí)際教學(xué)中氨氣的制取和氨氣的性質(zhì)往往要分在兩個(gè)課時(shí)，做噴泉實(shí)驗(yàn)時(shí)又要重新制取氨氣，重復(fù)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致氣體的浪費(fèi)，同時(shí)不可避免的少量氣體會(huì)散發(fā)到空氣中，刺激呼吸系統(tǒng)，造成教室內(nèi)環(huán)境的污染。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)：向干燥的燒瓶?jī)?nèi)滴入一毫升左右的濃氨水，加入兩滴酚酞，塞上準(zhǔn)備好的單管橡膠塞后，倒置于鐵架臺(tái)的鐵圈上（如圖），然后用熱毛巾敷在燒瓶上，燒瓶微熱后拿開(kāi)，打開(kāi)

11、鐵夾，將玻璃導(dǎo)管插入燒杯的水中，數(shù)秒后便形成美麗的噴泉。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)潔，減少了藥品的用量，氨氣不外逸到空氣中，既使沒(méi)有通風(fēng)櫥的情況下，教室內(nèi)的環(huán)境仍然清新，無(wú)刺鼻氣味。5. 3鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)。教材中在用Br2單質(zhì)置換I2單質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在取用溴的過(guò)程中常常被溴嗆到，感覺(jué)不舒服。也因?yàn)殇迨菢O易揮發(fā)的物質(zhì)，且有劇毒，吸入少量即可損壞呼吸道黏膜，甚至中毒，因此在使用過(guò)程中要極為小心。筆者將此實(shí)驗(yàn)做了如下的改進(jìn)：（1）將溴裝入白色細(xì)口試劑瓶并加入少量水液封，然后將瓶口用硅膠封住作為溴的觀察裝置，可以長(zhǎng)期存放和使用，不揮發(fā)。（2）充分利用氯水與溴化鈉反應(yīng)后的溶夜，向該溶液中加入少量的四

12、氯化碳，用力震蕩，液體分為兩層。下層橙黃色的是溴與四氯化碳，上層無(wú)色溶液；用滴管插入溴與四氯化碳層取少量液體滴入盛有KI溶液的試管中用力震蕩后滴入四氯化碳，溶液分為二層：下層紫紅色，上層是無(wú)色溶液。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)可以很鮮明的對(duì)比出溴與碘在四氯化碳中的顏色，同時(shí)有避免了取用溴的過(guò)程，使學(xué)生可以放心的去做實(shí)驗(yàn)。5. 4溴與苯反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，許多師生都感到難以控制，不是反應(yīng)太慢就是太劇烈，導(dǎo)致大量的溴、苯及生成的溴化氫急劇揮發(fā)，污染教室環(huán)境。將實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行如下改進(jìn)：燒瓶改用醫(yī)用盛裝環(huán)丙沙星的小藥瓶，把外層的金屬片除去，中間插入玻璃導(dǎo)管，實(shí)驗(yàn)時(shí)先將鐵片放入瓶?jī)?nèi)，再蓋上橡膠塞，溴及苯用注射器注入瓶?jī)?nèi)。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)可以控制溴與苯的比例，操作簡(jiǎn)便，反應(yīng)平穩(wěn)，又將污染降低到最低點(diǎn)。改進(jìn)的裝置如圖（4）：6. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中滲透綠色化學(xué)理念化學(xué)實(shí)驗(yàn)以它獨(dú)特的功能和魅力在化學(xué)的發(fā)展和學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)揮著不可替代的作用，吸引著無(wú)數(shù)學(xué)子為其廢寢忘食，激發(fā)著莘莘學(xué)子學(xué)習(xí)化學(xué)的不盡興趣。但化學(xué)實(shí)驗(yàn)又具有一定的危險(xiǎn)性，毒性、腐蝕性、爆炸性無(wú)一不危及著化學(xué)工作者和學(xué)生的安全，如果在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中積極的探索綠色化學(xué)的新方法使實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能夠減少上述危害發(fā)生,相信會(huì)有更多的