裴泓莉

（江蘇省昆山中學(xué) 江蘇 昆山 215300）

綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)，其核心內(nèi)涵是研究和尋找能充分利用的無毒害原材料，最大程度地節(jié)約能源，盡量減少或徹底消除使用和生產(chǎn)有害物質(zhì)，即在反應(yīng)過程中和化工生產(chǎn)中的各環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)零污染和零排放。綠色化學(xué)不是被動(dòng)地治理環(huán)境污染，而是主動(dòng)地從源頭消除化學(xué)污染，所以綠色化學(xué)是更高層次的環(huán)境友好化學(xué)。

《高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：高中化學(xué)課程“有利于學(xué)生形成科學(xué)的自然觀和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，更深刻地認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)之間的相互關(guān)系，逐步樹立可持續(xù)發(fā)展的思想”。 綠色化學(xué)正是基于人與自然和諧發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展理念，是21世紀(jì)化學(xué)發(fā)展的方向和議題。中學(xué)階段是學(xué)生形成價(jià)值觀、人生觀等優(yōu)秀品質(zhì)的重要階段，如果我們抓住這一時(shí)機(jī)，進(jìn)行綠色化學(xué)知識(shí)、態(tài)度、方法等方面的培養(yǎng)與訓(xùn)練，將會(huì)對學(xué)生綠色化學(xué)理念的形成奠定基礎(chǔ)，為學(xué)生走上社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展指明方向。因此，中學(xué)化學(xué)教師要將綠色化學(xué)理念逐步滲透于化學(xué)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，做新課程改革的積極實(shí)踐者。本文試以“硫、氮及其化合物”教學(xué)為例，談?wù)勎业木G色化學(xué)教學(xué)行動(dòng)。

一、整合教學(xué)內(nèi)容，突顯綠色化學(xué)理念

化學(xué)新教材中融入了不少綠色化學(xué)的內(nèi)容，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)注重對教材的二次開發(fā)和利用，挖掘教材中的隱含因素，通過合理整合教學(xué)內(nèi)容，突顯綠色化學(xué)理念。

例如：在進(jìn)行SO2的教學(xué)時(shí)，我先組織學(xué)生觀看有關(guān)酸雨危害人類生存環(huán)境的視頻，然后引導(dǎo)學(xué)生對酸雨的成因進(jìn)行探究，從而導(dǎo)入SO2性質(zhì)和作用的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步討論如何防止硫酸型酸雨的生成，如何從源頭消除SO2（如燃料脫硫）。在學(xué)習(xí)硫酸的性質(zhì)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生注意：實(shí)驗(yàn)中多余的SO2可用氫氧化鈉溶液吸收，以防止尾氣對環(huán)境的污染。另外，在接觸法制硫酸工藝流程中，提示學(xué)生體會(huì)：為了提高原料利用率，采取了循環(huán)操作（氧化）；為了防止污染，還設(shè)立了尾氣處理裝置。在教學(xué)過程中，要注重將硫酸的強(qiáng)氧化性和其還原產(chǎn)物SO2的污染緊密聯(lián)系，對二者的性質(zhì)合理整合。

又如：在學(xué)習(xí)氮氧化物性質(zhì)時(shí)，我先設(shè)計(jì)這樣的教學(xué)情景：汽車尾氣污染、光化學(xué)煙霧、雷雨發(fā)莊稼——然后引出了NO、NO2的毒性、性質(zhì)、致毒原理、形成的危害（如光化學(xué)污染、硝酸型酸雨、臭氧層空洞等），再根據(jù)NO、NO2的性質(zhì)，讓學(xué)生思考如何除去實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的NO、NO2尾氣，接著討論大氣中NO、NO2的主要來源，汽車尾氣中的NO、NO2的除去方法。在討論過程中，要引導(dǎo)學(xué)生從環(huán)境保護(hù)的角度將NO、NO2的性質(zhì)學(xué)以致用。

以上的教學(xué)設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生明白化學(xué)與化工生產(chǎn)、生活實(shí)際息息相關(guān)，環(huán)境保護(hù)離不開綠色化學(xué)，人類社會(huì)要可持續(xù)發(fā)展更離不開綠色化學(xué)！

二、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，落實(shí)綠色化學(xué)理念

化學(xué)新課程將化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為科學(xué)探究的主要方式，而化學(xué)實(shí)驗(yàn)與綠色化學(xué)的聯(lián)系緊密而直接，因而，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教師貫徹綠色化學(xué)理念的最佳途徑，教師要貫徹“減量、減廢、節(jié)省資源、零排放”的原則，積極開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，切實(shí)落實(shí)綠色化學(xué)理念。

1.開展微型實(shí)驗(yàn)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是指在微型化的儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。這種實(shí)驗(yàn)的試劑用量少，產(chǎn)生廢液廢氣少，實(shí)驗(yàn)中的“三廢”處理基本得到解決。

例如：在做“銅和稀硝酸反應(yīng)”的演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，我在青霉素瓶中注滿稀硝酸，蓋緊橡膠塞，放在熱水浴中約1分鐘，再用注射器從青霉素瓶中抽取一定量稀硝酸，使青霉素瓶的上部出現(xiàn)負(fù)壓，然后抽出注射器用一根銅絲沿橡膠蓋刺入青霉素瓶中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；過一段時(shí)間后，再用注射器向青霉素瓶中注入少量空氣，再觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；最后注入氫氧化鈉溶液處理尾氣。利用上述微型化裝置，既可以清晰地觀察到NO生成及其轉(zhuǎn)化為NO2的過程，又節(jié)省了藥品，并且有效地防止了有毒氣體對環(huán)境的污染。

2.封閉有毒實(shí)驗(yàn)

對有毒氣體的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，為了避免氣體逸散或泄漏，可將其置于密閉的體系中進(jìn)行。

例如：SO2的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)可以改為封閉實(shí)驗(yàn)。具體做法：在若干個(gè)試管中收集好SO2氣體，并用醫(yī)用滴瓶的膠塞封住試管口，用若干個(gè)注射器分別吸取Ba（OH）2溶液、品紅溶液、酸性KMnO4溶液、溴水、H2O2溶液，分別注入收集好SO2的試管中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。本實(shí)驗(yàn)完全在封閉的條件下進(jìn)行，無有害氣體逸出，不僅獲得了更佳的實(shí)驗(yàn)效果，還增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的安全性能。

3.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置

新教材中的許多實(shí)驗(yàn)已經(jīng)滲透了綠色化學(xué)思想，但未必是最完美最理想的，改進(jìn)與創(chuàng)新的空間都還很大。對化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化（如原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)裝置等），可促進(jìn)學(xué)生從多角度去思考問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

例如：在“黑面包”實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)的方法是在200mL燒杯中放入20g蔗糖，加入幾滴水，攪拌均勻；然后再加入15mL濃硫酸，迅速攪拌后觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。新教材（蘇教版）對傳統(tǒng)方法進(jìn)行了改進(jìn)：取2g蔗糖放入大試管中，加入約5mL濃硫酸，迅速攪拌，然后塞上帶玻璃導(dǎo)管的橡皮塞，將導(dǎo)管的另一端插入盛有品紅溶液的試管中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。教師在實(shí)際教學(xué)過程中，還可以啟發(fā)學(xué)生思考“有無更好的方法”，然后，師生共同商討出優(yōu)化方案：在蘇教版裝置基礎(chǔ)上，再將實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的氣體依次通過酸性KMnO4溶液和澄清石灰水，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

不難發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)方案只讓學(xué)生觀察到產(chǎn)生的氣體使蔗糖炭化形成膨松的黑面包，而未讓學(xué)生明白氣體的成分，而且反應(yīng)放出大量的有刺激氣味的氣體，對空氣污染嚴(yán)重；蘇教版方案讓學(xué)生明白了氣體中有SO2，由于蔗糖和濃硫酸用量減少（減量），控制了大量刺激氣味對教室的污染，但沒有從根本上徹底消除；優(yōu)化方案可明顯觀察到蔗糖炭化的一系列過程，還可觀察到品紅溶液的褪色以及澄清石灰水變渾濁等現(xiàn)象，不僅讓學(xué)生明白氣體的成分為SO2和CO2，還消除了有毒氣體對教室的污染。

4.創(chuàng)生組合實(shí)驗(yàn)

通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)次序，使一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物成為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原料，將幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組合在一起，使本來存在幾次污染的實(shí)驗(yàn)變?yōu)橐淮挝廴?，甚至沒有污染。

例如：濃硫酸和銅的反應(yīng)可以和SO2的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)連到一起做，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）向Y形試管中分別加入濃硫酸和銅絲（左）、水（右）。

（2）在干燥管中自下而上塞入如圖所示的脫脂棉，塞緊膠塞。

（3）將加入濃硫酸和銅絲的支管（左）加熱，至溶液沸騰。

（4）將冷卻的酸液倒入有水的支管（右），再將右側(cè)液體倒入左側(cè)支管。觀察左側(cè)支管中硫酸銅溶液的顏色和干燥管中脫脂棉顏色的變化。

這種做法不僅節(jié)約時(shí)間、藥品，而且連續(xù)、便捷，一次性完成濃硫酸的氧化性、酸性，以及產(chǎn)物SO2的漂白性、還原性、酸性氧化物的性質(zhì)。既能讓學(xué)生看到明顯有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，增加好奇心和學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)求知欲，還能讓學(xué)生更好的體驗(yàn)綠色化學(xué)實(shí)質(zhì)。

三、設(shè)計(jì)典型例題，深化綠色化學(xué)理念

在化學(xué)習(xí)題教學(xué)中，教師要結(jié)合有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，創(chuàng)新習(xí)題的內(nèi)容和方式，巧借習(xí)題深化學(xué)生的綠色化學(xué)理念。

1.啟發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)“綠色化學(xué)方案”

例如：以銅、濃硝酸、水、空氣為原料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案制取硝酸銅。學(xué)生主要設(shè)計(jì)出以下三種方案：

①Cu＋4HNO3（濃）＝Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O

②3Cu＋8HNO3（?。?Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O

哪種方法最好呢？經(jīng)過討論，學(xué)生一致認(rèn)為方案③最好。因?yàn)橹苽湎嗤镔|(zhì)的量的Cu（NO3）2時(shí)，方案③消耗的硝酸最少（節(jié)約），而且沒有氮氧化物產(chǎn)生（環(huán)保、零排放）。

2.引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)“綠色生產(chǎn)工藝”

例如：煤和石油中的硫燃燒產(chǎn)生的二氧化硫是形成硫酸型酸雨的主要因素。因此，需要對煤、石油等燃料進(jìn)行脫硫處理。燃煤煙氣脫硫的方法很多，常用石灰石—石膏法、氨水法等。請用化學(xué)方程式書寫這兩種脫硫原理。

通過這樣的練習(xí)，學(xué)生認(rèn)識(shí)到：這種綠色處理方法既可消除燃煤煙氣中的二氧化硫，同時(shí)還可得到副產(chǎn)品石膏和硫酸銨，變廢為寶。

四、開展綜合實(shí)踐，強(qiáng)化綠色化學(xué)理念

讓學(xué)生形成綠色化學(xué)理念，僅依靠科學(xué)知識(shí)的傳播是不夠的，還需要在多角度的綜合社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中探索內(nèi)化。通過綜合實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生把平時(shí)所學(xué)知識(shí)用到實(shí)踐中，進(jìn)而真正體會(huì)到綠色化學(xué)的價(jià)值和時(shí)代內(nèi)涵，有利于強(qiáng)化學(xué)生的綠色化學(xué)理念。

例如：建立興趣小組開展研究性學(xué)習(xí)，組織學(xué)生收集當(dāng)?shù)氐挠晁畼悠?，并測定其pH；如果是酸雨，可走訪環(huán)保部門，了解其產(chǎn)生的原因及有關(guān)的防治措施。另外，還可以組織學(xué)生參觀化工廠（如硫酸廠），了解對排放液的治理情況以及處理裝置。這樣讓學(xué)生更多的接觸生產(chǎn)生活實(shí)際而有所感受，有助于堅(jiān)定學(xué)生愛護(hù)環(huán)境的信念。

又如：鼓勵(lì)學(xué)生上網(wǎng)查閱資料展開討論研究，如調(diào)查硝酸型酸雨的產(chǎn)生和危害、光化學(xué)污染、氮氧化物對臭氧層的破壞，并以此為主題撰寫小論文等。隨著私家車的快速增多，汽車排放的尾氣不容忽視，如何將尾氣中的一氧化碳和一氧化氮轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氮?dú)?？讓學(xué)生通過生活中的事例去親身實(shí)踐領(lǐng)悟綠色化學(xué)實(shí)質(zhì)。

綜上所述，將綠色化學(xué)融合于中學(xué)化學(xué)新課程教學(xué)中不但十分必要，而且切實(shí)可行。一線教師要以身作則，把綠色化學(xué)理念貫穿于化學(xué)教學(xué)的始終，從小事做起，從細(xì)微處著手，言傳身教，使學(xué)生在潛移默化中增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，養(yǎng)成綠色化學(xué)思維習(xí)慣，不斷提高綠色化學(xué)素養(yǎng)。

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