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摘要:化学是一门以实验为基础的自然科学.化学实验有助于学生获取知识、培养能力,但化学实验会产生有害物质,污染环境.因此如何解决实验的污染问题,实行绿色化实验已成为每个化学教师急需思考的重要问题.
关键词:高中化学绿色化学实验
化学是一门以实验为基础的学科,很多化学知识都是通过实验导出的,化学实验能帮助学生更好地获取知识、发展能力.但与其他学科实验相比,化学实验具有高污染的特点,会造成环境问题,这不利于学生环保意识的培养,也不利于师生的身体健康,更与当前国家提倡的可持续发展要求不相符,因此迫切需要解决化学实验中的污染问题,构建绿色化实验课堂.绿色化学注重人与自然的和谐发展,是化学可持续发展的要求,也是未来化学发展的方向,绿色化学实验是一种新型理念,强调从源头上、根本上预防污染,实现零污染、零排放.作为高中化学教师应与时俱进,在化学实验中渗透绿色理念,减少实验对环境的污染,并在实验中培养学生的环保意识,使化学实验在绿色理念的引领下朝着更加环保的方向发展.那么,如何开展绿色化学实验呢?本文主要结合自己的教学实践探讨高中化学实验绿色化的途径.
一、优化实验设计
在实验设计环节,就应该体现绿色化学理念.现行化学教材,虽然体现了绿色化学实验理念,但有一些实验没有做到设计的最优化.
例如,在比较电解质导电性时,教材采用HCl和NaCl通电比较,但它们电解后产生的氯气是有毒的,要处理氯气,比较麻烦.对此,教师应积极查阅资料,推进绿色化实验设计,认识到污染防止优于污染治理,采用各种方法和手段将污染控制到最小,找出最佳的防污染的方法.在电解质导电性实验中,教师在设计实验时可以用H2SO4溶液代替HCl溶液,用Na2SO4代替NaCl,这样既能达到实验的目的,又能避免氯气污染.
又如,乙烯的实验室制取,教材采用浓硫酸和无水乙醇作原料,其体积比为3∶1,这一反应过程中溶液会产生黑色碳渣,很难清洁,并且实验还需耗费大量的乙醇.本着绿色化学理念,教师设计实验时要考虑多种因素,用浓磷酸、浓硫酸的混合物代替浓硫酸,配置浓硫酸、浓磷酸、乙醇最佳的原料用量比为2.3∶0.7∶1,这样实验的效果会更好,达到节约能源,防止污染的目的.
因此,在设计化学实验时,教师应尽可能地采用无毒性的物质,反应的生成物应易于降解为无害的物质,从而避免对人类健康和环境的影响.
二、规范操作方法
化学实验操作具有高度的严谨性,任何一个细微的差错都可能带来严重的污染问题,甚至导致安全事故.在日常化学实验中,学生常会因为操作不规范而重复进行实验,这会影响到实验质量,浪费实验药品,更会加重环境污染,挫伤学生参与实验的积极性.因此,绿色化学实验必须严格规范实验操作,明确实验的目的、要求.从实验前药品、器具的检查,到实验装置的安装、试剂的取用,再到实验废弃物的处理等,都要严格要求学生按规范操作,这样既能避免能源浪费,减少安全事故的发生,又能最大限度地降低污染.在实验进行阶段,不管是演示实验还是学生实验,都要强化规范操作,教师要观察学生的操作是否正确,及时指出操作上的问题.除了规范操作,还要改进化学实验操作方法,有的化学实验污染少,有的化学实验产生的污染较重,对此教师应尽力改善操作方法,选一些无害的原料,精心设计实验过程,以最大程度地降低污染.
例如,制取氧气的实验,实验室采用加热高锰酸钾或氯酸钾的方法.这两种方法产生的污染物很难处理.有的教师采用分解过氧化氢的方法制取氧气,不但实验无污染,还能节约成本,与绿色化学理念相符合.
三、改进实验装置
高中化学绿色实验改进实验装置的方法主要有组合实验和封闭实验两种.组合实验就是将有联系的实验组合起来做,通过调整实验次序、利用反应物等,使一个实验的废弃物成为另一个实验的原料,这样既能减少废弃物的排放,又能节省材料,从而降低成本,提高试剂利用率,与绿色化学理念相一致.在高中化学实验教学中,教师可以将物质制取实验与性质实验组合起来做.
例如,一氧化氮、氯气的制取与性质实验结合,用一氧化氮制取实验中获得的气体作为性质实验的原料.
封闭实验是指通过密封实验装置,将实验产生的有毒物质在密封装置内消除.因此,改进实验装置为密封实验,是绿色化学理念的体现.
四、推广微型实验
微型实验是指在微小型的仪器中,用尽可能少的试剂进行实验,这是绿色化学理念下的新实验方法、新技术.微型化学实验仪器携带方便,能边实验边讲解,有助于调动学生的积极性.同时,由于试剂用量减少,相关的辅助材料也会减少,产生的废弃物也会大大减少,相关的危害性也会降
低,从而有助于降低实验成本,减少实验对环境的污染.教师指导学生进行实验操作时,在不影响实验结果的情况下,可以适当改进实验,减少试剂用量,进行微型实验.微型实验不是简单的减少用量,而是重新设计实验,用最少的资源获得最多的信息.
例如,浓硫酸脱水实验,教师可以让学生减少一半试剂用量,在点滴板上进行;实验室中除了已经研制成功的微型仪器外,还可以用圆底烧瓶等作为微型实验的装置.这样不仅能节约资源,增强学生的环保意识,还能提高学生的动脑动手能力,拓展学生的知识面.
当前,微型化学实验在国际上得到了快速推广,已成为国际化学实验教学改革的趋势,这是因为微型实验渗透着绿色思想,采用低于常规用量的药品、试剂,原料的减少必会降低反应物的排放量,必会降低对环境的污染,从而提高实验的绿色性.因此,化学教师应积极推广微型实验,这是化学实验改革的方向.
五、开展多媒体实验
随着信息技术的发展,多媒体技术被广泛应用到教学活动中.在化学教学中利用多媒体开展实验,是一种新型的实验方式,属于模拟化学实验,其最大优势就在于实现实验的绿色化.多媒体集声音、动画、文字于一体,能化抽象为具体,变枯燥为生动,使学生在愉悦的氛围中了解实验原理和实验方法,并且模拟实验不会用到药品、试剂,能有效克服实验带来的污染.多媒体实验是一种特殊的实验方式,是完全无污染的绿色实验,很多不容易操作、污染严重、危险性高的实验,特别是那些设备复杂、反应周期长的实验,都可以通过多媒体生动地展示出来.
例如,制取乙炔的实验,实验不仅会带来污染,还带有危险性.对这一实验,教师可以通过借助网络下载相关的实验视频,结合flash动画给学生模拟实验过程.教师演示实验目的是让学生掌握实验原理,培养学生的观察力,这类实验大多对学生的动手能力要求不高,可以进行模拟实验,既能避免实验带来的污染,又能激发学生的学习兴趣.在学生分组实验中,一般是按照教师设计的步骤做,如果操作失误很容易出现问题,从而削弱学生对化学的兴趣.运用多媒体模拟操作,学生能自由操作,反复模拟实验的全过程,在操作中反复比较实验技术,改变实验条件,从而有助于加深学生对实验的理解.
总之,绿色化学是人与环境和谐相处,人类可持续发展的必然要求,也是化学学科素质化发展的要求.当前绿色化学思想已经渗透到化学课堂,教师应树立绿色化学理念,将绿色理念贯穿到化学实验的各个环节,探索绿色化学实验的有效途径,使化学实验真正走向绿色化、环保化.
参考文献
郭德明.关于构建高中化学绿色实验课堂的几点建议[J].文理导航,2014(12).
施德华.在高中实验教学中体现绿色化学思想的探索[J].理科考试研究,2014(23).
关键词:高中化学绿色化学实验
化学是一门以实验为基础的学科,很多化学知识都是通过实验导出的,化学实验能帮助学生更好地获取知识、发展能力.但与其他学科实验相比,化学实验具有高污染的特点,会造成环境问题,这不利于学生环保意识的培养,也不利于师生的身体健康,更与当前国家提倡的可持续发展要求不相符,因此迫切需要解决化学实验中的污染问题,构建绿色化实验课堂.绿色化学注重人与自然的和谐发展,是化学可持续发展的要求,也是未来化学发展的方向,绿色化学实验是一种新型理念,强调从源头上、根本上预防污染,实现零污染、零排放.作为高中化学教师应与时俱进,在化学实验中渗透绿色理念,减少实验对环境的污染,并在实验中培养学生的环保意识,使化学实验在绿色理念的引领下朝着更加环保的方向发展.那么,如何开展绿色化学实验呢?本文主要结合自己的教学实践探讨高中化学实验绿色化的途径.
一、优化实验设计
在实验设计环节,就应该体现绿色化学理念.现行化学教材,虽然体现了绿色化学实验理念,但有一些实验没有做到设计的最优化.
例如,在比较电解质导电性时,教材采用HCl和NaCl通电比较,但它们电解后产生的氯气是有毒的,要处理氯气,比较麻烦.对此,教师应积极查阅资料,推进绿色化实验设计,认识到污染防止优于污染治理,采用各种方法和手段将污染控制到最小,找出最佳的防污染的方法.在电解质导电性实验中,教师在设计实验时可以用H2SO4溶液代替HCl溶液,用Na2SO4代替NaCl,这样既能达到实验的目的,又能避免氯气污染.
又如,乙烯的实验室制取,教材采用浓硫酸和无水乙醇作原料,其体积比为3∶1,这一反应过程中溶液会产生黑色碳渣,很难清洁,并且实验还需耗费大量的乙醇.本着绿色化学理念,教师设计实验时要考虑多种因素,用浓磷酸、浓硫酸的混合物代替浓硫酸,配置浓硫酸、浓磷酸、乙醇最佳的原料用量比为2.3∶0.7∶1,这样实验的效果会更好,达到节约能源,防止污染的目的.
因此,在设计化学实验时,教师应尽可能地采用无毒性的物质,反应的生成物应易于降解为无害的物质,从而避免对人类健康和环境的影响.
二、规范操作方法
化学实验操作具有高度的严谨性,任何一个细微的差错都可能带来严重的污染问题,甚至导致安全事故.在日常化学实验中,学生常会因为操作不规范而重复进行实验,这会影响到实验质量,浪费实验药品,更会加重环境污染,挫伤学生参与实验的积极性.因此,绿色化学实验必须严格规范实验操作,明确实验的目的、要求.从实验前药品、器具的检查,到实验装置的安装、试剂的取用,再到实验废弃物的处理等,都要严格要求学生按规范操作,这样既能避免能源浪费,减少安全事故的发生,又能最大限度地降低污染.在实验进行阶段,不管是演示实验还是学生实验,都要强化规范操作,教师要观察学生的操作是否正确,及时指出操作上的问题.除了规范操作,还要改进化学实验操作方法,有的化学实验污染少,有的化学实验产生的污染较重,对此教师应尽力改善操作方法,选一些无害的原料,精心设计实验过程,以最大程度地降低污染.
例如,制取氧气的实验,实验室采用加热高锰酸钾或氯酸钾的方法.这两种方法产生的污染物很难处理.有的教师采用分解过氧化氢的方法制取氧气,不但实验无污染,还能节约成本,与绿色化学理念相符合.
三、改进实验装置
高中化学绿色实验改进实验装置的方法主要有组合实验和封闭实验两种.组合实验就是将有联系的实验组合起来做,通过调整实验次序、利用反应物等,使一个实验的废弃物成为另一个实验的原料,这样既能减少废弃物的排放,又能节省材料,从而降低成本,提高试剂利用率,与绿色化学理念相一致.在高中化学实验教学中,教师可以将物质制取实验与性质实验组合起来做.
例如,一氧化氮、氯气的制取与性质实验结合,用一氧化氮制取实验中获得的气体作为性质实验的原料.
封闭实验是指通过密封实验装置,将实验产生的有毒物质在密封装置内消除.因此,改进实验装置为密封实验,是绿色化学理念的体现.
四、推广微型实验
微型实验是指在微小型的仪器中,用尽可能少的试剂进行实验,这是绿色化学理念下的新实验方法、新技术.微型化学实验仪器携带方便,能边实验边讲解,有助于调动学生的积极性.同时,由于试剂用量减少,相关的辅助材料也会减少,产生的废弃物也会大大减少,相关的危害性也会降
低,从而有助于降低实验成本,减少实验对环境的污染.教师指导学生进行实验操作时,在不影响实验结果的情况下,可以适当改进实验,减少试剂用量,进行微型实验.微型实验不是简单的减少用量,而是重新设计实验,用最少的资源获得最多的信息.
例如,浓硫酸脱水实验,教师可以让学生减少一半试剂用量,在点滴板上进行;实验室中除了已经研制成功的微型仪器外,还可以用圆底烧瓶等作为微型实验的装置.这样不仅能节约资源,增强学生的环保意识,还能提高学生的动脑动手能力,拓展学生的知识面.
当前,微型化学实验在国际上得到了快速推广,已成为国际化学实验教学改革的趋势,这是因为微型实验渗透着绿色思想,采用低于常规用量的药品、试剂,原料的减少必会降低反应物的排放量,必会降低对环境的污染,从而提高实验的绿色性.因此,化学教师应积极推广微型实验,这是化学实验改革的方向.
五、开展多媒体实验
随着信息技术的发展,多媒体技术被广泛应用到教学活动中.在化学教学中利用多媒体开展实验,是一种新型的实验方式,属于模拟化学实验,其最大优势就在于实现实验的绿色化.多媒体集声音、动画、文字于一体,能化抽象为具体,变枯燥为生动,使学生在愉悦的氛围中了解实验原理和实验方法,并且模拟实验不会用到药品、试剂,能有效克服实验带来的污染.多媒体实验是一种特殊的实验方式,是完全无污染的绿色实验,很多不容易操作、污染严重、危险性高的实验,特别是那些设备复杂、反应周期长的实验,都可以通过多媒体生动地展示出来.
例如,制取乙炔的实验,实验不仅会带来污染,还带有危险性.对这一实验,教师可以通过借助网络下载相关的实验视频,结合flash动画给学生模拟实验过程.教师演示实验目的是让学生掌握实验原理,培养学生的观察力,这类实验大多对学生的动手能力要求不高,可以进行模拟实验,既能避免实验带来的污染,又能激发学生的学习兴趣.在学生分组实验中,一般是按照教师设计的步骤做,如果操作失误很容易出现问题,从而削弱学生对化学的兴趣.运用多媒体模拟操作,学生能自由操作,反复模拟实验的全过程,在操作中反复比较实验技术,改变实验条件,从而有助于加深学生对实验的理解.
总之,绿色化学是人与环境和谐相处,人类可持续发展的必然要求,也是化学学科素质化发展的要求.当前绿色化学思想已经渗透到化学课堂,教师应树立绿色化学理念,将绿色理念贯穿到化学实验的各个环节,探索绿色化学实验的有效途径,使化学实验真正走向绿色化、环保化.
参考文献
郭德明.关于构建高中化学绿色实验课堂的几点建议[J].文理导航,2014(12).
施德华.在高中实验教学中体现绿色化学思想的探索[J].理科考试研究,2014(23).