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绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,它既是一种思想观念,又是一种实践,是指设计和研究没有或者有尽可能小的环境负作用,并且在技术上和经济上可行的化学品和化学过程。“绿色化学”的核心内涵是在反应过程和化工生产中,尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。化学是一门实验科学,在实验过程中不可避免地产生各种各样的污染(例如废水废液、废气等)。教师在进行实验教学的过程中应有意识地进行环境教育,渗透绿色化学教育思想,以提高他们的环境意识和环境技能。
一、在演示实验中实施绿色教育 俗话说:榜样的力量是无穷的。化学演示实验不仅是传授知识的需要,也是对学生进行严谨科学的规范化操作和环境教育的最直观的教育。教师在演示实验时,要注意操作的规范,把环境教育渗透到每一个细节中。
1、准确、规范地演示是实施绿色教育的前提 教师在操作中,即使是仪器的存放也应该正确有序。例如,胶头滴管应该放在预先准备好的烧杯中,而且一只烧杯只能放一支胶头滴管。这样就可以避免造成不必要的污染。在演示实验的过程中,要注意不在教室中做有毒有害气体的演示实验。若做有毒有害气体的实验,就必须要有尾气处理装置,确保这些气体不扩散到空中,对环境造成污染。演示实验结束后,残余的药品在继续反应,产生有毒的气体,甚至造成实验事故,所以应该妥善处理。实验结束后的废液不能随意倒入废液缸,特别是同时演示几个实验时,应考虑到废液之间是否会发生反应,如硫化氢的水溶液和亚硫酸反应后的液体不应和强酸混合,否则会产生气体污染环境。只有教师做到了演示准确、规范,学生才可能操作准确、规范,也才能使绿色教育落到实处。
2、推行绿色实验是进行绿色化学教育的必要途径 在分析化学分光光度法测定有色溶液的浓度,用高锰酸钾溶液来代替“磷的比色测定”这个实验,达到了同样的教学目的,现象明显,操作也简便,且用高锰酸钾整个实验过程无毒、无污染而且用过的高锰酸钾溶液处理后可以再利用。
二、在学生分组实验中实施绿色教育 教育学生在头脑中树立绿色化学的思维方式,培养学生用“4R”原则即拒用危险品、减少用量、循环使用、回收使用来考虑和如何解决化学实验中出现的污染问题,从而达到最佳的环境效应。引导学生从实验设计、实验过程及实验后的处理都能充分思考可能出现的问题,采取相应措施防止污染的发生。
1、在预备实验计划中思考绿色实验 高中的学生已有了在中学获得的实验技能,也形成了一些实验操作规范。在此基础上,对学生进行绿色化学理念的教育,进一步要求学生:在实验前必须写出预备实验计划,并思考实验过程可能出现的污染,充分考虑怎样才能尽可能使用少量试剂、减少或避免有害物质的使用或排放,并将此做为预备实验计划是否合格的标准。
2、在实验过程中实施绿色实验 微型化学实验是绿色实验的一种重要的形式。微型化学实验是近十几年来国内外化学界在绿色化学思想指导下,迅速发展起来的用于预防化学污染的化学实验新方法和新技术。它借助于微型化的实验装置进行实验,其试剂用量近为常规用量的1/1000~1/10。在实验过程中可有意识地推行微型实验。
(1)气体的检验微型实验在做氧族元素的性质实验时,采用了滤纸做微型实验收到了良好的效果:将滤纸裁成条状(2×1cm2)平放在玻璃板上,用滴管缓慢滴加不同的石蕊试液、品红试液,得到相应的试纸;使滤纸充分润湿用镊子夹起,放在盛SO2的集气瓶瓶口,可发现试纸变红、试纸褪色的现象。这比常规实验减少了污染和试剂的用量。
(2)其它实验也可用这种方法:4ml通过加热回流→蒸馏→液体有机物的洗涤→干燥→过滤等步骤,需要4-5小时实验完成。我们采取了下列微型实验设计:取无水乙醇0.38ml乙酸0.24ml浓硫酸0.1ml通过相同的实验操作,用2—3小时就完成了实验,不仅节约了药品,而且节约了时间。
(3)物质的性质实验 在醇类一章中,有乙醇催化氧化的演示实验,用闻气味的方法来证明乙醛的生成,但由于乙醇较多,往往闻不到乙醛的刺激性气味。我们经过查阅资料,把该实验改成如下操作:首先,将SO2通入品红溶液中至褪色(希夫试剂),然后将铜燃烧匙固定在铁架台上,加热片刻观察到内表面变黑,滴加两滴乙醇在燃烧匙内,用镊子夹一片蘸有希夫试剂的试纸,从上接近燃烧匙立刻见到试纸变红,说明有乙醇被氧化成乙醛了。该微型设计现象明显,操作简单,所用药品量少。
三、在实验结束后妥善处理实验废弃物在实验过程中,难免产生废液,这些废液大多含有有毒有害成分,有的还含有剧毒物质、致癌物质等,这就需要妥善处理,避免其污染环境损害人体健康。我们向学生讲述废弃物处理的一般知识,让学生了解处理的方法,并在实验后要求学生思考用何种方法处理;要求学生根据废液的类型,倒入指定的容器,然后统一处理。另外,利用计算机多媒体系统进行模拟化学仿真试验也是一种有效途径。充分利用多媒体课件,对一些试剂昂贵、实验中易引起爆炸或必须采用有毒、有害的试剂(如:苯、苯酚、砷化物、重金属等)的实验进行展示。这就避免了实验中排放较多的有毒气体、废水,给师生身体健康带来危害和对环境造成的破坏。例如,有毒溶剂的燃烧实验就采取这样的教学方法。此外,对一些无法开展的有机实验也进行了模拟。例如,苯胺和乙酰氯的反应,因苯胺有剧毒,反应太剧烈,实验室现有条件无法处理挥发的苯胺蒸气,就采取了上述方法。
在化学实验教学中实施绿色化学教育方兴未艾。教师只有在教学实践中积极探索绿色化学教育的方法,才能切实地把环境教育渗透于自己的教学中,才能促进学生环境意识、环境技能的有效提高,使其成为适应社会要求的“绿色公民”。
一、在演示实验中实施绿色教育 俗话说:榜样的力量是无穷的。化学演示实验不仅是传授知识的需要,也是对学生进行严谨科学的规范化操作和环境教育的最直观的教育。教师在演示实验时,要注意操作的规范,把环境教育渗透到每一个细节中。
1、准确、规范地演示是实施绿色教育的前提 教师在操作中,即使是仪器的存放也应该正确有序。例如,胶头滴管应该放在预先准备好的烧杯中,而且一只烧杯只能放一支胶头滴管。这样就可以避免造成不必要的污染。在演示实验的过程中,要注意不在教室中做有毒有害气体的演示实验。若做有毒有害气体的实验,就必须要有尾气处理装置,确保这些气体不扩散到空中,对环境造成污染。演示实验结束后,残余的药品在继续反应,产生有毒的气体,甚至造成实验事故,所以应该妥善处理。实验结束后的废液不能随意倒入废液缸,特别是同时演示几个实验时,应考虑到废液之间是否会发生反应,如硫化氢的水溶液和亚硫酸反应后的液体不应和强酸混合,否则会产生气体污染环境。只有教师做到了演示准确、规范,学生才可能操作准确、规范,也才能使绿色教育落到实处。
2、推行绿色实验是进行绿色化学教育的必要途径 在分析化学分光光度法测定有色溶液的浓度,用高锰酸钾溶液来代替“磷的比色测定”这个实验,达到了同样的教学目的,现象明显,操作也简便,且用高锰酸钾整个实验过程无毒、无污染而且用过的高锰酸钾溶液处理后可以再利用。
二、在学生分组实验中实施绿色教育 教育学生在头脑中树立绿色化学的思维方式,培养学生用“4R”原则即拒用危险品、减少用量、循环使用、回收使用来考虑和如何解决化学实验中出现的污染问题,从而达到最佳的环境效应。引导学生从实验设计、实验过程及实验后的处理都能充分思考可能出现的问题,采取相应措施防止污染的发生。
1、在预备实验计划中思考绿色实验 高中的学生已有了在中学获得的实验技能,也形成了一些实验操作规范。在此基础上,对学生进行绿色化学理念的教育,进一步要求学生:在实验前必须写出预备实验计划,并思考实验过程可能出现的污染,充分考虑怎样才能尽可能使用少量试剂、减少或避免有害物质的使用或排放,并将此做为预备实验计划是否合格的标准。
2、在实验过程中实施绿色实验 微型化学实验是绿色实验的一种重要的形式。微型化学实验是近十几年来国内外化学界在绿色化学思想指导下,迅速发展起来的用于预防化学污染的化学实验新方法和新技术。它借助于微型化的实验装置进行实验,其试剂用量近为常规用量的1/1000~1/10。在实验过程中可有意识地推行微型实验。
(1)气体的检验微型实验在做氧族元素的性质实验时,采用了滤纸做微型实验收到了良好的效果:将滤纸裁成条状(2×1cm2)平放在玻璃板上,用滴管缓慢滴加不同的石蕊试液、品红试液,得到相应的试纸;使滤纸充分润湿用镊子夹起,放在盛SO2的集气瓶瓶口,可发现试纸变红、试纸褪色的现象。这比常规实验减少了污染和试剂的用量。
(2)其它实验也可用这种方法:4ml通过加热回流→蒸馏→液体有机物的洗涤→干燥→过滤等步骤,需要4-5小时实验完成。我们采取了下列微型实验设计:取无水乙醇0.38ml乙酸0.24ml浓硫酸0.1ml通过相同的实验操作,用2—3小时就完成了实验,不仅节约了药品,而且节约了时间。
(3)物质的性质实验 在醇类一章中,有乙醇催化氧化的演示实验,用闻气味的方法来证明乙醛的生成,但由于乙醇较多,往往闻不到乙醛的刺激性气味。我们经过查阅资料,把该实验改成如下操作:首先,将SO2通入品红溶液中至褪色(希夫试剂),然后将铜燃烧匙固定在铁架台上,加热片刻观察到内表面变黑,滴加两滴乙醇在燃烧匙内,用镊子夹一片蘸有希夫试剂的试纸,从上接近燃烧匙立刻见到试纸变红,说明有乙醇被氧化成乙醛了。该微型设计现象明显,操作简单,所用药品量少。
三、在实验结束后妥善处理实验废弃物在实验过程中,难免产生废液,这些废液大多含有有毒有害成分,有的还含有剧毒物质、致癌物质等,这就需要妥善处理,避免其污染环境损害人体健康。我们向学生讲述废弃物处理的一般知识,让学生了解处理的方法,并在实验后要求学生思考用何种方法处理;要求学生根据废液的类型,倒入指定的容器,然后统一处理。另外,利用计算机多媒体系统进行模拟化学仿真试验也是一种有效途径。充分利用多媒体课件,对一些试剂昂贵、实验中易引起爆炸或必须采用有毒、有害的试剂(如:苯、苯酚、砷化物、重金属等)的实验进行展示。这就避免了实验中排放较多的有毒气体、废水,给师生身体健康带来危害和对环境造成的破坏。例如,有毒溶剂的燃烧实验就采取这样的教学方法。此外,对一些无法开展的有机实验也进行了模拟。例如,苯胺和乙酰氯的反应,因苯胺有剧毒,反应太剧烈,实验室现有条件无法处理挥发的苯胺蒸气,就采取了上述方法。
在化学实验教学中实施绿色化学教育方兴未艾。教师只有在教学实践中积极探索绿色化学教育的方法,才能切实地把环境教育渗透于自己的教学中,才能促进学生环境意识、环境技能的有效提高,使其成为适应社会要求的“绿色公民”。