化学家园

中学化学实验绿色化研究

                                      

文章作者:李琴  方光荣

湖北大学化学与化工学院 430062

【摘要】化学实验绿色化需要达到“原子经济性”和“零排放”的标准，针对于此，可从提倡微型化学实验、开发原子经济反应、创新实验方法、利用网络教学等方面来实现中学化学实验绿色化。

【关键词】中学化学实验、绿色化、原子经济性、零排放

目前，我国中学化学教育中，几乎没有涉及到绿色化学的基本概念和思想，因此，在化学教育的课程改革和教学改革中，应该把绿色化学作为一项重要的内容。中学化学教育虽然还不能够系统地讲解绿色化学理论, 全面介绍绿色化学技术, 但在化学教育中加强绿色化学思想的宣传, 形成初步的绿色意识, 逐步形成中学化学实验绿色化势在必行。

化学实验绿色化需要达到以下标准：（1）化学实验反应中原子利用率达100 %。（2）化学实验体系放给环境的物质种类是环境体系正常组分中所固有的。（3） 实验体系不向环境放出物质等。即在获取新物质的化学反应过程中,实现“原子经济性”和 “零排放”,做到充分利用资源,又不产生污染。

1           提倡微型化实验降低污染度

微量化学实验是着眼于环境安全和污染预防的需要, 用尽可能少的药品, 在微型化的仪器装置中进行的化学实验。半微量实验方法采用常规的小量实验仪器和设备, 对普通化学实验的基本操作、基本原理、化合物的制备、综合实验采用小量化,元素及其化合物的性质实验采用半微量化。在中学化学教育中很重要的一类实验即性质实验, 常用于验证各类常见物质的主要性质和鉴定方法, 丰富学生的感性认识, 巩固和加深基本知识和基本理论的理解, 增强对化学学习的兴趣。我们在保证实验现象明显的前提下, 尽可能的使常量实验微量化,这既可以节省实验药品, (尤其是有毒药品) 和经费开支,又可以减少对环境的污染,强化学生的动手和观察能力。

2           开发原子经济反应实现零污染

原子经济性可用原子利用率来衡量:原子利用率= （预期产物的分子量/全部生成物的分子量总和）×100% ,当原子利用率达到100%时,原料分子中的每个原子,通过反应全部整合到目标分子中,从而就实现了零排放。^[1]比如：以铝屑等基本原料来制备Al (OH) ₃的最佳途径：^[2]

若以生成1mol Al (OH) ₃来计算反应过程中消耗H⁺及OH^- 的量,如表1所示。在这3个方案中,丙是体现原子经济性的最佳方案。

表1 不同途径制备Al(OH)₃时的原料消耗表

3   创新实验方法

当前教材中许多实验会产生有毒有害气体，需要对实验装置进行灵活改装。如铜与稀硝酸的实验可这样改进: 在一个洁净的针管中加入少许铜片,排除空气; 另在一小烧杯中注入稀硝酸并微热; 用注射器吸取少量稀硝酸, 迅速用小胶帽(眼药水瓶盖) 盖住注射器吸口。当观察到蓝色溶液、无色气体时(活塞会随着气体的产生缓慢外移) , 打开瓶帽, 拉动活塞, 吸入空气, 会看到气体由无色变成红棕色, 此时迅速将气体注入足量氢氧化钠溶液中。实验简单可行, 效果明显、无污染, 效果良好，而且还可以培养学生的环保意识。又如：图1所示将氯气的排气法和排液法加和在一起的一套创新收集氯气的实验装置。利用该装置可根据实验的需要,同时收集多瓶氯气(打开K1,关闭K2)和多瓶干燥氯气(打开K2,关闭K1) ;而且利用这套装置收集多瓶氯气可防止在换瓶过程中氯气向空气的逸散,能达到实验过程“绿色化”的目标,其效果是传统收集方法无法同日而语的。^[3]

                         

                       图 1

4   利用网络信息教学

绿色化学课程内容复杂、涉及广泛、化学过程复杂,应结合信息时代发展的特点,制作成网络课件,使课程内容信息化;并充分利用各种教学资源,提供参与各种层次的用化学知识解决环境问题和研究绿色化学的机会,培养学生的参与意识,养成良好的环境行为习惯。同时,将教育范围延伸,以适合文理各科学生学习,有利于提高学生的综合素质。

要使中学化学实验绿色化，化学教育工作者要树立可持续发展的观念。教师在课堂教学、实验等方面，要始终贯彻绿色化学的思想，让学生了解绿色化学，树立起绿色意识。从绿色化学的角度看，中学化学中许多物质的制取反应、化学工艺等等都是值得讨论和重新考虑的，这也给改革课堂教学、培养学生的创新精神和创新能力提供了良好的契机。但涉及到有关绿色化学教育的实施还要考虑到课程、师资等方面,这需要更多的化学教育工作者投入到此项工作,使绿色化学教育成为现实。

参考文献：

[1]斯琴  将绿色化学融入到教学中 赤峰学院学报（自然科学版）2005年12月 VOl.12 No.6 P123

[2]人民教育出版社化学室. 全日制普通高级中学教科书(试验修订本·选修) 化学第三册,第2版. 北京: 人民教育出版社,2001: 78 - 82

[3]王云生 创新实验六法化学教育 2005年第4期 P51

【作者: 长空星雨】【访问统计:】【2006年12月3日 星期日 21:10】【 加入博采】【打印】