高中化學(xué)實驗教學(xué)中實驗的綠色化實施策略

張娟++李剛

【摘要】化學(xué)實驗是學(xué)生鞏固理論知識與提升實踐能力的重要過程。然而，在實際的化學(xué)實驗教學(xué)中，教師重實驗探究、輕環(huán)境保護的現(xiàn)象明顯，實驗設(shè)計上偏向于裝置簡易、操作簡單、反應(yīng)效果明顯，大量使用指示劑與濃度較高的實驗材料，在實驗完成后，材料大多倒入下水道，沒有考慮到實驗藥劑對環(huán)境的后續(xù)污染，這嚴(yán)重違背了新課程改革下提倡綠色化實驗的目標(biāo)。因此，改革化學(xué)實驗操作方法，提倡綠色化實驗教學(xué)具有積極深遠的意義。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué) 實驗教學(xué) 綠色化

【中圖分類號】G633.8 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）33-0136-01

近年來環(huán)境問題日漸嚴(yán)重，為了人類與自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，“綠色化學(xué)”勢在必行。高中化學(xué)實驗中對環(huán)境的保護以及綠色化處理，正是基于這種理念下提出的。高中化學(xué)實驗綠色化實施的策略包括：減少試劑用量，改進藥品組成；教師精密設(shè)計，促使試劑“重復(fù)使用”；化學(xué)試劑的生活化；尋找可替代低污染化學(xué)試劑；實驗裝置的微型化改進；實驗后廢棄藥品及實驗廢物處理。

一、當(dāng)前高中化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題

（一）教師教學(xué)理念與新課標(biāo)的要求不相符合

新課程改革強調(diào)，教師應(yīng)將促進學(xué)生綜合素質(zhì)的全面發(fā)展作為教學(xué)的主導(dǎo)思想，這就要求高中化學(xué)教師在教學(xué)中，除注重理論知識外，還應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力。但在實際的高中化學(xué)教學(xué)過程中，大多數(shù)教師仍舊以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績作為教學(xué)的總體目標(biāo)，而忽視了實驗教學(xué)在化學(xué)教學(xué)中的重要性，嚴(yán)重違背了新課程改革的要求。

（二）教師教學(xué)方法不當(dāng)

在具體的化學(xué)教學(xué)過程中，大多數(shù)教師雖然將化學(xué)實驗引入了課堂教學(xué)，但也只是粗略快速地演示實驗，并沒有為學(xué)生提供參與實驗的機會以及自行思考的時間，這極易打擊學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性和主動性。

二、綠色化學(xué)理念的運用

“綠色化學(xué)”Green Chemistry），又稱環(huán)境無害化學(xué)（Environmentally Benign Chemistry）、環(huán)境友好化學(xué)（Environmentally Friendly Chemistry）或清潔化學(xué)（Clean Chemistry）。它是用化學(xué)的技術(shù)和方法來減少甚至消滅那些對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等的使用和產(chǎn)生。其核心是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染，反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物。

三、高中化學(xué)實驗教學(xué)中綠色化策略

（一）優(yōu)化化學(xué)實驗方案，采取多種實驗渠道

實驗方案的優(yōu)化可從“原子經(jīng)濟性”展開分析，它是一種能最大限度地使用原料分子中的每一個原子，實現(xiàn)目標(biāo)分子相互結(jié)合，達到零排放的一種實驗方式，在原料中的原子得到完全利用的情況下，不產(chǎn)生副產(chǎn)物，能最大限度地減少化學(xué)實驗中污染物的排放。例如，在金屬銅性質(zhì)教學(xué)中，教師可從“原子經(jīng)濟性”的角度，引導(dǎo)學(xué)生選擇以銅和硝酸為原料制取硝酸銅的最佳方案。首先分組教學(xué)，各小組成員共同合作探究，然后各小組成員表述自己的實驗設(shè)計方案，引導(dǎo)學(xué)生采用“原子經(jīng)濟性”的表達式來比較各種制備方法，選取最佳方案，最后學(xué)生進行實驗驗證，此時學(xué)生就可能會得出3種方案：

從反應(yīng)方程式的計算中可以發(fā)現(xiàn)，制取3mol的硝酸銅，3種方案所消耗的硝酸分別為12、8、6mol；所產(chǎn)生的有毒氣體NO2分別為6、8、0mol；原子利用率分別為59.5%、81%、91.3%，由這些量值可見，方案3）無疑是最佳的，而方案1）則是最差的。

（二）實驗物品的回收與再循環(huán)利用

化學(xué)實驗中，常常會因為實驗材料雜質(zhì)與反應(yīng)不充分而產(chǎn)生大量的廢渣、廢棄與廢液，常規(guī)化學(xué)實驗的處理比較隨意，一般是倒入到下水道中。然而，這些實驗殘渣往往含有濃度較高的重金屬、酸、堿等有毒物質(zhì)，會對自然生態(tài)造成巨大的影響。因此，在化學(xué)實驗中，教師應(yīng)做好表率作用，做好廢棄物的后續(xù)處理與回收工作。具體回收操作為：對于實驗中酸性與堿性的溶液，應(yīng)在實驗完成后采取酸堿中和的方式，使用PH試紙測試為中性后才能安全排放，教師教學(xué)中，也應(yīng)著重強調(diào)實驗廢棄物的處理工作，對于一些有二次利用價值的實驗材料，可以采取回收處理操作，這樣既節(jié)省實驗成本，又使實驗材料對環(huán)境的污染降到最低。

（三）尋找可替代低污染化學(xué)試劑

高中化學(xué)溴和碘的萃取實驗，常用的萃取劑是四氯化碳，教材上注釋它的特點是不溶于水，且鹵素單質(zhì)在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，因此，實驗常用的就是這種萃取劑。但是，從綠色化的角度來說，四氯化碳具有非常明顯的缺點，揮發(fā)性極強，且有毒性，嚴(yán)重污染環(huán)境及健康。為了實現(xiàn)化學(xué)試劑的綠色化，可以尋找具備同樣萃取效果但無毒的試劑進行替代。經(jīng)查閱文獻發(fā)現(xiàn)二氯甲烷是一種很好的四氯化碳替代品。采用二氯甲烷做萃取實驗，不僅得到比四氯化碳更良好的萃取效果，而且實驗過程中有毒物質(zhì)的生成少，主要是因為二氯甲烷本身毒性很低，且易光解。因此證明某些替代劑比傳統(tǒng)的試劑更能實現(xiàn)實驗的綠色化。

（四）完善課堂教學(xué)內(nèi)容

由于高中化學(xué)實驗活動中存在許多危害環(huán)境的物質(zhì)，因而教師在課堂教學(xué)中，應(yīng)注意對與綠色化學(xué)和環(huán)境保護相關(guān)內(nèi)容進行深入剖析，結(jié)合生活實際，始終將綠色化學(xué)理念滲透到課堂教學(xué)中去，以便在加強學(xué)生對化學(xué)知識的理解和掌握的同時，培養(yǎng)學(xué)生的綠色環(huán)保意識。例如，在高中化學(xué)必修1“二氧化硫的性質(zhì)”一節(jié)，教師可以通過視頻展示創(chuàng)設(shè)這樣的問題情境：二氧化硫是重要的化工原料，又是大氣中的嚴(yán)重污染物和食品安全大敵。在日常生活中，一些不法商販?zhǔn)侨绾螌l(fā)黃發(fā)黑大米變白變亮來牟取暴利呢？如何合理利用二氧化硫保護自身健康呢？以這種提問的方式將綠色化學(xué)理念貫穿到教學(xué)內(nèi)容中去，能夠引發(fā)學(xué)生對問題的思考，使學(xué)生能夠在掌握知識的同時，提高自身的環(huán)保意識。

綜上所述，高中化學(xué)實驗教學(xué)的綠色化理念，不僅增強了學(xué)生的環(huán)保意識，同時也提高了學(xué)生的實驗探究能力。而在教學(xué)中教師基于綠色化學(xué)理念，盡量選擇真實有效的實例對學(xué)生進行環(huán)保意識的滲透，將使綠色化學(xué)真正融入新課改的課堂教學(xué)中，實現(xiàn)教與學(xué)的共贏。

參考文獻：

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