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中學化學實驗綠色化途徑研究論文
隨著環(huán)境問題日益突出，將綠色化學理念滲透到中學化學實驗教學之中，實現(xiàn)化學實驗的綠色化顯得尤為重要。本文就中學化學實驗綠色化途徑進行探討。
實驗是體現(xiàn)化學學科特色的關鍵活動，是溝通理論知識和實踐應用的橋梁，能夠幫助學生更好地獲取知識、發(fā)展技能。但是，化學實驗在幫助學生構(gòu)建知識的同時，給環(huán)境帶來了沉重的負擔。因此，我們迫切需要以綠色化學理念為指導，結(jié)合中學化學實驗教學目標和內(nèi)容，研究中學化學實驗綠色化途徑。下面筆者從教學實踐出發(fā)，就中學化學實驗綠色化途徑闡述幾點建議。
一、實驗試劑的綠色化
1.減少試劑用量和試劑濃度。通常情況下，學生都誤認為，實驗藥品越多現(xiàn)象越明顯，且對用量沒有清晰的概念，因此往往超量使用藥品，不僅造成資源浪費，還會增加廢棄物，造成環(huán)境污染。因此實驗時，老師一定要強調(diào)藥品用量，如試管取用溶液時，一般一個手指到兩個手指高的用量就可以了。減少試劑用量的一個有效辦法就是用小規(guī)格的實驗儀器，如用小試管代替大使管，用點滴板代替試管。這樣試劑用量自然會大量減少。另外，教師需要對藥品濃度嘗試摸索，在保證實驗效果的前提下，盡量降低藥品濃度。如在離子檢驗時，離子濃度0.1%就已經(jīng)足夠了。
2.化學試劑回收和重復使用。化學試劑的回收和重復使用，是綠色化學理念下使用藥品的基本準則，是實現(xiàn)實驗綠色化的重要途徑。如碘萃取實驗后的萃取劑四氯化碳，有毒，不可以直接倒入下水道，應該經(jīng)過濃氫氧化鈉溶液洗滌，分液處理后再循環(huán)使用;H2O2分解制取氧氣的實驗，會產(chǎn)生大量的二氧化錳固體廢棄物。有老師建議將半干的二氧化錳粉末沾在水泥球上，晾干后進行實驗，不僅實驗效果非常好，而且回收利用十分方便;鈉與水的反應產(chǎn)生的氫氧化鈉溶液、粗鹽提純后得到的鹽都應該回收起來再利用。通過重復利用化學試劑，增強學生的節(jié)約意識，避免浪費。
3.用生活用品替代化學試劑。日常生活中，處處可見化學用品，用生活用品替代化學試劑進行實驗，有利于拉近學生和化學實驗之間的距離、增強實驗的趣味性、提高學生學習化學的興趣。如在做碳酸鈉和碳酸氫鈉相關實驗時，可以用食品加工中用的蘇打和小蘇打粉代替;用廢舊電池中的鋅皮制取氫氣;用食用醋代替醋酸除去水垢等。
二、實驗裝置的綠色化
1.實驗裝置的串聯(lián)。化學實驗的串聯(lián)是指將多個實驗系列化，組合在一起進行，不僅可以避免有害氣體的溢出造成的環(huán)境污染，還會節(jié)約實驗時間，使實驗更加綠色化。如氯氣的準備、除雜、干燥及其性質(zhì)(漂白性、強氧化性)的實驗;二氧化硫的制備及其性質(zhì)實驗;乙烯的制取及其性質(zhì)實驗均可以設計為串聯(lián)實驗。另外對于這些有毒氣體的實驗，我們應注意裝置的密封性和尾氣吸收。
2.實驗裝置微型化。微型化學實驗，是指實驗儀器和試劑微型化，是一種新的實驗模式，是實現(xiàn)實驗綠色化的重要途徑。普通的中學化學實驗都是在試管、燒杯中進行的，實驗藥品消耗量大，微型實驗可以在濾紙上進行鹵素元素的置換實驗、可以在點滴板上進行離子反應和離子檢驗的實驗、可以在W形管中進行氯氣的制備和性質(zhì)實驗。相比于傳統(tǒng)實驗，微型實驗不僅可以取得比傳統(tǒng)實驗更好的實驗效果，而且操作簡便快捷、節(jié)約資源，減少了廢棄物排放，有效彌補了很多學校課程資源不足的情況，使每個學生都能自主開展實驗、提高實驗技能。
3.用生活用品替代部分實驗儀器。實驗室的儀器和設備是實驗課堂重要的資源，如果善于發(fā)現(xiàn)和利用，學生身邊的物品同樣是重要的實驗器具。用日常廢棄物制作的小型化學實驗儀器，具有簡便、直觀、藥品用量少等優(yōu)點，更有利于培養(yǎng)學生動手技能和創(chuàng)新意識。如用一次性注射器代替量筒、裝藥片的塑料穴膜板代替點滴板、用筷子或者吸管代替玻璃棒、用礦泉水瓶代替燒杯進行各種實驗。每學期可以舉辦“廢棄物在化學實驗中的再利用”活動，提高學生的實驗操作水平、創(chuàng)新能力和環(huán)保意識。
三、實驗廢棄物處理的綠色化
化學實驗不可避免地會產(chǎn)生實驗“三廢”，即廢氣、廢水、廢渣，教師在每次學生實驗結(jié)束之后，都應該監(jiān)督學生做好相關實驗的收尾工作，并在平時教學工作中不失時機地向?qū)W生介紹實驗廢物處理的必要性和方法，師生共同努力建設綠色化實驗室。
四、運用現(xiàn)代化手段，拓展化學實驗綠色化的研究空間
現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展，給學校教學提出了更高的要求。作為一門以培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)、以實驗為基礎的學科，促進信息技術(shù)在化學實驗教學中的廣泛應用，已經(jīng)是時代發(fā)展的必然。仿真實驗平臺是一種化學試劑零投入、廢棄物零排放的實驗方式，為危險性大、重污染的實驗找到了更好的出路。如鋰鈉鉀銣銫的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關系實驗、氯氣和氫氣混合爆炸實驗等，出于學生安全的考慮，教師一般不可能讓學生做這些實驗，在仿真實驗室，學生只需要一臺電腦，就可以自主操作這些實驗，而不需要死記硬背實驗現(xiàn)象和結(jié)論。以鋰鈉鉀銣銫的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關系實驗為例，我們可以同時看到這五種金屬和水反應的現(xiàn)象，方便對比，這是演示實驗和教師播放視頻的時候不可能做到的事情。當點擊同時演示的時候，我們可以看到銫與水反應非常劇烈，發(fā)生了爆炸并能聽到爆炸聲，銣反應也非常劇烈，瞬間完成，其他幾種金屬反應劇烈程度相對較小。整個過程非常逼真，使學生有身臨其境之感，學生對實驗現(xiàn)象和堿金屬元素性質(zhì)規(guī)律會留下非常深刻的印象，彌補教師嘴上講實驗、學生背實驗的不足。
在化學實驗教學中，教師應該首先樹立綠色化學觀念，積極探索新課改下化學實驗綠色化的有效途徑，通過對傳統(tǒng)化學實驗的綠色化改進，實現(xiàn)環(huán)境保護和實驗效果的雙贏，實現(xiàn)環(huán)境保護和學生實驗技能提高的雙贏，為國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略輸送高素質(zhì)人才。
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