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绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿,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。
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。“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。“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。“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。
要实现环保教学,应该实现下面几个“绿色化”:
1、 在思想上树立绿色化: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”…
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。
4、在实验报告中研讨绿色化:实验报告的内容,除要求学生报告常规的内容外,还要求对实验中的某些问题做进一步的专题研讨,并在此基础上提出改进的设想和措施。如:浓、稀硫酸的鉴别,学生提出了多个绿色化的实施方案。
一年来,通过本人对高中化学实验绿色化的探索已初见成效。现将具体的措施和策略概括如下:
微:“微”即在保证实验现象明显的前提下,减少实验药品的用量。它包含两层意义:一是采用微型化学实验,即在微型化的仪器中进行化学实验,必须对实验进行重新设计与探索。如Cu和浓、稀HNO3的反应。二是采用微量化学实验,即采用常规的小量实验仪器和设备。常规实验的小量化是在不改变实验的方法、不改变操作技术的前提下,采用常规的小容量仪器,药品用量减量。如实验1-4吸热反应实验,药品用量减半;实验3-1物质的量浓度溶液配制将500mL体积改为100mL;实验6-4浓硫酸的脱水性实验蔗糖的用量也减了一半;学生实验均采用小试管进行有关的性质实验。
组:“组”就是将几个实验组合在一起,使本来存在几次污染的实验变为一次污染,甚至没有污染,这样既节约了时间又减小了污染。如: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,都可以把它组合在一起进行。
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。
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。“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。“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。“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。
要实现环保教学,应该实现下面几个“绿色化”:
1、 在思想上树立绿色化: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”…
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。
4、在实验报告中研讨绿色化:实验报告的内容,除要求学生报告常规的内容外,还要求对实验中的某些问题做进一步的专题研讨,并在此基础上提出改进的设想和措施。如:浓、稀硫酸的鉴别,学生提出了多个绿色化的实施方案。
一年来,通过本人对高中化学实验绿色化的探索已初见成效。现将具体的措施和策略概括如下:
微:“微”即在保证实验现象明显的前提下,减少实验药品的用量。它包含两层意义:一是采用微型化学实验,即在微型化的仪器中进行化学实验,必须对实验进行重新设计与探索。如Cu和浓、稀HNO3的反应。二是采用微量化学实验,即采用常规的小量实验仪器和设备。常规实验的小量化是在不改变实验的方法、不改变操作技术的前提下,采用常规的小容量仪器,药品用量减量。如实验1-4吸热反应实验,药品用量减半;实验3-1物质的量浓度溶液配制将500mL体积改为100mL;实验6-4浓硫酸的脱水性实验蔗糖的用量也减了一半;学生实验均采用小试管进行有关的性质实验。
组:“组”就是将几个实验组合在一起,使本来存在几次污染的实验变为一次污染,甚至没有污染,这样既节约了时间又减小了污染。如: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,都可以把它组合在一起进行。