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一、研究的背景
绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿,它的诞生有三个标志:①各国环境标志制度和环境管理标准的相继问世;②1996年6月美国首届“总统绿色化学挑战奖”的颁发;③1999年世界第一本以“绿色化学(GreenChemistry)”为名的杂志的诞生。
在国内,绿色化学的发展也如火如荼。因此,我们必须认识到绿色化学教育是21世纪化学学习与教学的挑战,而化学教学迎接绿色化学教育新挑战的重要对策之一,就是研究绿色化学方面的实验。
目前高中化学实验中还存在以下三方面的问题:一是还有一定数量的有毒物质的制备和性质实验(如氯气的性质和制备实验,二氧化硫的制备和性质实验,硫酸、硝酸的性质实验,有机物的制备和性质实验…),这些实验对老师和学生身体健康的影响和对环境造成的污染是不可忽视的。
二是有相当数量的实验习题、选做实验和家庭小实验,完成这些实验需要大量的仪器、药品和时间,学校根本无法正常开展或者根本就不开展。三是目前学生数增多,学生分组实验所需的药品用量、化学仪器及实验后的废液、废气大量增加,造成的浪费和污染也愈加严重。面对现况,在绿色化学思想的指导下,我们对高中化学实验进行了绿色化的探索。
二、研究的原则
本课题的研究从以下几方面体现自己的特色:
1.药品利用五原则。选用反应所用的药品,体现“就地取材、农副产品、废物利用、减少用量、回收再用”。“就地取材”就是较多地选用日常生活用品,例如食盐、石碱、石灰等;郊县和农村中学,可选用常用的化肥,例如碳铵、硫銨、硝铵、尿素、硫磺等。“农副产品”是指粮食、淀粉、蔗糖、木屑、猪油、肥皂、米酒、食醋、海带等。“废物利用”,是利用废铜烂铁、旧电线、废干电池、废银液、废铝箔、牙膏壳、牛奶瓶铝盖、矿泉水瓶、塑料药片板、眼药水瓶等生活废弃物。“减少用量”就是在确保实验效果的前提下,实验中试剂的浓度和用理降至最低限度。“回收再用”就是对实验后的“三废”进行回收处理继续使用。
2.实验设计三多样。设计一个化学实验要体现“方法多样、仪器多样、实施多样”。“方法多样”是指要完成一个化学实验可选用多种的实验方法,采用多种的化学药品。“仪器多样”是指在我们设计的实验中,既可以用常规实验仪器,也可用微型实验仪器,考虑到不少中学(特别是农村中学,边远中学)的仪器、设备、资金的缺少,我们建议尽量多采用代用品或自制仪器,同样能较好的完成实验。“实施多样”是指在组织学生实验时,实施的形式可以多样化。
3.实验过程三意识。实验进行的过程中,从头到尾都要体现“无废意识、经济意识、环保意识”。“无废意识”就是对于一个学化学的人来说,我们周围的物质无废物存在,通过化学的方法都可以转化、制备、提纯、再利用。
例如从废干电池可得到纯锌、氯化铵、二氧化锰等。通过纯锌可转化为各种锌的化合物,通过二氧化锰可制备氯化锰、锰酸钾、高锰酸钾等。“经济意识”即在制备过程中必须考虑到使用的原料、方法、线路是否简易、便宜,要进行经济核算,尽可能获得成本低、产量高、质量好的效果。
“环保意识”:即通过师生组织的课外化学制备活动,使学生在思想上树立“积少成多”的意识,将废电线、牛奶瓶盖、铝箔、牙膏壳、破热水瓶胆、废干电池等拾起来、积起来、利用起来,减少了环境污染,这就是环保意识。如果是这样的话,本课题所起的作用就已经超出了本课题研究的初衷和目的。
三、研究思路
1.在思想上树立绿色化。“绿色化学”它不同于“环境化学”,它是一门从源头上阻止污染的化学,这一点只有从观念上进行“革命”,才能理解,从而才有可能真正重视绿色化学教育。绿色化学实验是在绿色化学的思想指导下,用预防化学污染的新思想、新方法和新技术,对常规实验进行改革而形成的化学实验的新方法。
因此我们在教学实践活动中,注意从教学的各个环节(备课、讲课、练习、…)渗透绿色化学思想,从不同角度(教学目标设计、实验原理设计、日常行为准则、化学课外活动…)体现绿色化学教学,将绿色化学带给每一位学生,帮助每一位学生树立绿色化学观念和环境保护意识。如在清洗银镜、铜镜的试管时,学生就主动提出用FeCl3溶液代替HNO3清洗,避免由HNO3产生的NO带来环境污染。
2.在实验设计时考虑绿色化。在实验设计过程中,要求学生积极查阅有关资料,开动脑筋,充分考虑药品的用量、有害物质的使用和排放等问题,设计出绿色实验方案。如我们研制和设计的“氯气的制备和性质实验”、“卤素间的置换反应”、“二氧化硫的制备和性质实验”、“硫化氢的制备和性质实验”微型实验,融制取与性质实验于一体,小剂量实验,对环境的污染大大下降,且操作简便,实验现象直观明显。既适合于学生分组实验,也适合于教师演示的投示实验。
3.在实验过程中体现绿色化。在实验设计中考虑了绿色化,在实验过程中就必须体现绿色化。⑴试剂的取用要求做到适量,以免多余试剂的处理带来操作上的麻烦和引起试剂的浪费。如试纸分成小块使用,药品逐滴滴加…等。⑵仪器的选择要简单、轻便,价格低廉,甚至利用废品。⑶有毒气体必须要有吸收装置,有毒物质必须经过处理使之转化成无毒物质。⑷实验后的废物必须倒在指定的容器内,统一进行处理和回收,不能任意将其冲入水槽中流入地下管道,引起污染。
(河北省鹿泉市第一中学)
绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿,它的诞生有三个标志:①各国环境标志制度和环境管理标准的相继问世;②1996年6月美国首届“总统绿色化学挑战奖”的颁发;③1999年世界第一本以“绿色化学(GreenChemistry)”为名的杂志的诞生。
在国内,绿色化学的发展也如火如荼。因此,我们必须认识到绿色化学教育是21世纪化学学习与教学的挑战,而化学教学迎接绿色化学教育新挑战的重要对策之一,就是研究绿色化学方面的实验。
目前高中化学实验中还存在以下三方面的问题:一是还有一定数量的有毒物质的制备和性质实验(如氯气的性质和制备实验,二氧化硫的制备和性质实验,硫酸、硝酸的性质实验,有机物的制备和性质实验…),这些实验对老师和学生身体健康的影响和对环境造成的污染是不可忽视的。
二是有相当数量的实验习题、选做实验和家庭小实验,完成这些实验需要大量的仪器、药品和时间,学校根本无法正常开展或者根本就不开展。三是目前学生数增多,学生分组实验所需的药品用量、化学仪器及实验后的废液、废气大量增加,造成的浪费和污染也愈加严重。面对现况,在绿色化学思想的指导下,我们对高中化学实验进行了绿色化的探索。
二、研究的原则
本课题的研究从以下几方面体现自己的特色:
1.药品利用五原则。选用反应所用的药品,体现“就地取材、农副产品、废物利用、减少用量、回收再用”。“就地取材”就是较多地选用日常生活用品,例如食盐、石碱、石灰等;郊县和农村中学,可选用常用的化肥,例如碳铵、硫銨、硝铵、尿素、硫磺等。“农副产品”是指粮食、淀粉、蔗糖、木屑、猪油、肥皂、米酒、食醋、海带等。“废物利用”,是利用废铜烂铁、旧电线、废干电池、废银液、废铝箔、牙膏壳、牛奶瓶铝盖、矿泉水瓶、塑料药片板、眼药水瓶等生活废弃物。“减少用量”就是在确保实验效果的前提下,实验中试剂的浓度和用理降至最低限度。“回收再用”就是对实验后的“三废”进行回收处理继续使用。
2.实验设计三多样。设计一个化学实验要体现“方法多样、仪器多样、实施多样”。“方法多样”是指要完成一个化学实验可选用多种的实验方法,采用多种的化学药品。“仪器多样”是指在我们设计的实验中,既可以用常规实验仪器,也可用微型实验仪器,考虑到不少中学(特别是农村中学,边远中学)的仪器、设备、资金的缺少,我们建议尽量多采用代用品或自制仪器,同样能较好的完成实验。“实施多样”是指在组织学生实验时,实施的形式可以多样化。
3.实验过程三意识。实验进行的过程中,从头到尾都要体现“无废意识、经济意识、环保意识”。“无废意识”就是对于一个学化学的人来说,我们周围的物质无废物存在,通过化学的方法都可以转化、制备、提纯、再利用。
例如从废干电池可得到纯锌、氯化铵、二氧化锰等。通过纯锌可转化为各种锌的化合物,通过二氧化锰可制备氯化锰、锰酸钾、高锰酸钾等。“经济意识”即在制备过程中必须考虑到使用的原料、方法、线路是否简易、便宜,要进行经济核算,尽可能获得成本低、产量高、质量好的效果。
“环保意识”:即通过师生组织的课外化学制备活动,使学生在思想上树立“积少成多”的意识,将废电线、牛奶瓶盖、铝箔、牙膏壳、破热水瓶胆、废干电池等拾起来、积起来、利用起来,减少了环境污染,这就是环保意识。如果是这样的话,本课题所起的作用就已经超出了本课题研究的初衷和目的。
三、研究思路
1.在思想上树立绿色化。“绿色化学”它不同于“环境化学”,它是一门从源头上阻止污染的化学,这一点只有从观念上进行“革命”,才能理解,从而才有可能真正重视绿色化学教育。绿色化学实验是在绿色化学的思想指导下,用预防化学污染的新思想、新方法和新技术,对常规实验进行改革而形成的化学实验的新方法。
因此我们在教学实践活动中,注意从教学的各个环节(备课、讲课、练习、…)渗透绿色化学思想,从不同角度(教学目标设计、实验原理设计、日常行为准则、化学课外活动…)体现绿色化学教学,将绿色化学带给每一位学生,帮助每一位学生树立绿色化学观念和环境保护意识。如在清洗银镜、铜镜的试管时,学生就主动提出用FeCl3溶液代替HNO3清洗,避免由HNO3产生的NO带来环境污染。
2.在实验设计时考虑绿色化。在实验设计过程中,要求学生积极查阅有关资料,开动脑筋,充分考虑药品的用量、有害物质的使用和排放等问题,设计出绿色实验方案。如我们研制和设计的“氯气的制备和性质实验”、“卤素间的置换反应”、“二氧化硫的制备和性质实验”、“硫化氢的制备和性质实验”微型实验,融制取与性质实验于一体,小剂量实验,对环境的污染大大下降,且操作简便,实验现象直观明显。既适合于学生分组实验,也适合于教师演示的投示实验。
3.在实验过程中体现绿色化。在实验设计中考虑了绿色化,在实验过程中就必须体现绿色化。⑴试剂的取用要求做到适量,以免多余试剂的处理带来操作上的麻烦和引起试剂的浪费。如试纸分成小块使用,药品逐滴滴加…等。⑵仪器的选择要简单、轻便,价格低廉,甚至利用废品。⑶有毒气体必须要有吸收装置,有毒物质必须经过处理使之转化成无毒物质。⑷实验后的废物必须倒在指定的容器内,统一进行处理和回收,不能任意将其冲入水槽中流入地下管道,引起污染。
(河北省鹿泉市第一中学)