淺談初中化學實驗中的“綠色”

摘要：化學是一門造福人類的學科，但同時生產中的污染都是由化學變化引起的。日益嚴重的環境污染問題，讓我們覺得保護環境刻不容緩，怎樣最大限度的消除污染，現在成了化學家們研究的重點。九年級的孩子剛剛接觸和學習化學，本文旨在培養孩子們的環保意識，認識到污染的嚴重性，樹立為環保做貢獻的觀念。本文從實驗原理要體現綠色化、實驗過程要體現綠色化、改進污染嚴重的化學實驗、處理實驗產生的尾氣和廢液、設計微型實驗、充分利用多媒體教學資源幾方面對在教學中應培養學生的“綠色”思想進行闡述。

關鍵詞：綠色化學、環境污染、實驗原理、實驗過程、微型實驗、實驗的綠色化

中圖分類號： G633 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

1問題提出的背景

日益嚴重的環境污染問題，讓我們覺得保護環境刻不容緩，現在甚至從耄耋老人到黃發小童都“談霾色變”。環境問題已經成了全民關注的焦點。化學是一門造福人類的學科，但同時生產中的污染都是由化學變化引起的。怎樣最大限度的消除污染，現在成了化學家們研究的重點。九年級的孩子剛剛接觸和學習化學，筆者覺得有必要讓他們從開始就培養環保意識，認識到污染的嚴重性，讓孩子們樹立為環保做貢獻的觀念。生活中孩子們接觸過“綠色食品”，都已經知道了“綠色”二字的含義，為他們在化學中理解“綠色”的意義，培養“綠色”觀念奠定了基礎。其實面臨日益嚴峻的環境問題，各國早就提出了在化學中體現“綠色”，甚至“綠色化學”成為了化學學科的一個分支。早在1991年美國化學會（ACS）提出了“綠色化學”，立即得到了全世界的積極響應。1995年以來，中國研究“綠色化學”也開始逐漸活躍起來。尤其在環境問題成為當今社會焦點問題以后，各國化學家更加大了對“綠色化學”研究的力度。

2綠色化學的意義

按照美國《綠色化學》雜志的定義，綠色化學是指：在制造和應用化學產品時應有效利用（最好可再生）原料，消除廢物和避免使用有毒的和危險的試劑和溶劑。又稱“環境無害化學”、“環境友好化學”、“清潔化學”，它的主要特點是：

1）充分利用資源和能源，采用無毒、無害的原料；

2）在無毒、無害的條件下進行反應，以減少廢物向環境排放；

3）提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納，實現“零排放”；

4）生產出有利于環境保護、社區安全和人體健康的環境友好的產品。

初中化學已經涉及很多的實驗，而且在每年的各省市中考題中，實驗中體現“綠色”思想頻頻出現。由此可見，初中的化學實驗就應該建立在“綠色”的基礎上。

那么，在教學中應在哪些方面體現了化學的“綠色”，從而培養學生的“綠色”思想呢？

3化學教學中體現“綠色”的探究

1）實驗原理盡量體現“綠色化”。 “實驗室制取氧氣”的實驗原理有三個，分別是加熱高錳酸鉀、加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物、分解過氧化氫，在這三個方法中，筆者認為用過氧化氫溶液制取氧氣的方法最好，因為另外兩種方法都需要加熱，需要消耗能源，更重要的是生成錳酸鉀或氯化鉀，有副產物，而過氧化氫分解生成氧氣和水，除了水沒有副產物，本著“提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納”的原則。加熱過氧化氫也可以生成氧氣，但用二氧化錳作催化劑比加熱更好，因為催化劑可以重復使用。在這一課的學習中，可以讓學生分析實驗室制取氧氣的幾種方法的利與弊，從而培養學生的“綠色”思想。

2）實驗過程要體現綠色化。在實驗“空氣中氧氣含量的測定”實驗中，集氣瓶中要預留一定量的水，目的主要就是吸收實驗產生的有毒物質五氧化二磷。在這節課的教學中，學生就有了實驗要盡量在安全無害的環境中進行的知識經驗，如果實驗中不可避免的產生污染性的物質，要盡量處理或回收。在第五章《金屬和金屬礦物》中講授鐵的冶煉實驗時，學生就很容易理解后面的尾氣處理裝置是必不可少的了。在氫氧化鈉變質的探究中，氫氧化鈉溶液具有很強的腐蝕性，而且氫氧化鈉變質沒有明顯現象，所以模擬氫氧化鈉變質的過程和檢驗是否變質的過程是比較麻煩的。本人在教學時，對實驗過程進行了這樣的改進：（如圖一）

這個實驗中，先將錐形瓶收集滿二氧化碳，氣球是癟的，然后將氫氧化鈉溶液推進錐形瓶，氣球變鼓，再將稀鹽酸推入錐形瓶，會看到錐形瓶中有氣泡冒出，同時氣球變癟。這樣改進實驗，現象明顯，而且操作簡單，更重要的是整個過程中都是在密閉裝置中進行的，避免了環境的污染，當把稀鹽酸推進錐形瓶時，又生成二氧化碳，還可以重復做這個實驗，節約了藥品。

3）適當改進對環境污染嚴重的實驗。在現行的上海教育出版社的九年級化學教材中，就刪除了很多對環境污染嚴重的實驗，比如火柴頭的燃燒實驗，燃燒條件的探究實驗中，原教材上的白磷燃燒實驗都做了刪除處理。而硫在空氣中和氧氣中燃燒的實驗，從重點掌握的問題轉為了了解性問題，只是在第九章《空氣保護》一章，探究酸雨的形成過程中簡單做了介紹。這些實驗教材上雖然做了改動，但是這些知識卻是學生練習題中經常出現的，很多習題中對實驗進行了改進。比如，燃燒條件的探究中“白磷燃燒”實驗，原實驗中白磷在空氣中燃燒，產生大量白煙（如圖二）。改進后的裝置（如圖三）中試管中的白磷由于接觸到了空氣，達到了著火點發生燃燒，燃燒時產生的白煙不會逸散到空氣中，試管口用氣球做緩沖裝置，可以避免白磷燃燒時產生熱量，使試管內氣體膨脹，沖開橡膠塞，發生危險。

教材第三章第一節的氨分子擴散實驗中，要先把濃氨水倒入小燒杯中，會揮發出具有刺激性氣味的氨氣，也會對環境造成污染。所以也可以進行如上改進（如圖四）：在此實驗中，事先在濾紙條上面滴幾滴酚酞試液，然后只需要在棉花上滴幾滴濃氨水，過一段時間就會看到濾紙條上的酚酞液滴由管口到管底依次變紅。這樣改進實驗，既可以節約時間，現象明顯，又可以節約藥品，更重要的是基本不會污染環境。

4）對實驗產生的尾氣或廢液進行回收處理

在“一氧化碳還原氧化鐵”實驗中，尾氣處理裝置是必不可少的，因為一氧化碳有毒，排放到空氣中會嚴重污染環境。處理一氧化碳可以用酒精燈點燃，也可以收集起來備用，第二種方法比第一種要好，既可以節約資源，也可以避免向空氣中排放二氧化碳。在做完活潑金屬和酸反應的實驗后，剩余的金屬或廢酸也不適宜扔掉，剩余金屬可以打磨后繼續使用，廢酸可以加入金屬后制成鹽溶液，做金屬活動性順序的驗證實驗。在銅在空氣中加熱的實驗做完后，可以將“銅”片放在稀硫酸中，生成硫酸銅溶液，再過濾出銅。再比如在實驗室，如果有變質的氫氧化鈉，可以加適量的氫氧化鈣溶液，除去變質生成的碳酸鈉，變成氫氧化鈉溶液，以備下次實驗繼續用，這樣既節約了藥品，又不會對環境造成污染。

5）設計微型實驗，節約藥品

化學實驗的基本操作規則中也指出，實驗藥品要本著節約的原則，如果沒有說明用量，液體一般取1—2毫升，固體只需蓋滿試管底部即可。但是，有的實驗用到的藥品較多，比如第三章第一節氨分子運動的實驗，盛氨水的小燒杯中需要20—30毫升氨水，比較浪費藥品，就可以改進為圖七的實驗。像圖七這樣將一些需要藥品較多的實驗改進為微型實驗，這也符合化學的“綠色化”。

6）充分利用多媒體資源

對于不便操作或危險較大的實驗，可以通過多媒體動畫演示實驗。比如“電解水”實驗就不便操作，即使做了這個實驗，現象也可能不明顯，易產生誤差，所以可以借助多媒體演示，如果再配以三維動畫演示水分子的分解過程，學生就很容易觀察現象和理解微觀分解了。再比如，稀釋濃硫酸的實驗，存在很大的安全隱患，特別是將水加入濃硫酸中的后果會很嚴重，卻不能進行演示讓同學們意識到嚴重的后果，這就需要借助多媒體演示錯誤的實驗過程，通過錄像或動畫模擬向濃硫酸中加水的現象，學生就很容易理解了。另外，用白磷燃燒探究燃燒條件的實驗，也可以通過錄像或視頻來讓學生觀察現象。

綜上所述，我們作為九年級化學教師，作為引導孩子們學習化學的入門者，在如今嚴峻的環境問題的背景下，應該在化學教學中時刻培養“綠色”思想，給學生從開始接觸化學就滲透“綠色”思想，使孩子們產生要為保護我們賴以生存的地球貢獻自己的一份力量的愿望，使化學不僅能創造出新產品和新事物，也更好的服務于人類的生存環境。

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