摘 要 中學化學實驗存在試劑用量大,有毒有害物質(zhì)的使用和排放大,對師生健康和環(huán)境造成危害,文章圍繞“綠色化學”對實驗進行綠色化設(shè)計,增強學生樹立綠色化學理念,為社會培養(yǎng)出合格、創(chuàng)新的人才。
關(guān)鍵詞 化學實驗;綠色化學
化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科,因此化學實驗就是學習化學的重要環(huán)節(jié)。特別是在新形勢下,全國各地廣泛開展以知識創(chuàng)新與能力創(chuàng)新為核心的素質(zhì)教育,化學實驗教學被提到十分重要的高度。無論是課堂演示實驗、學生分組實驗還是“研究性學習”當中學生選做的化學實驗都比以前多了許多。而中學化學實驗中所使用的藥品用量大,并且多數(shù)藥品對環(huán)境有害。我們在此呼吁中學化學實驗要環(huán)保化、綠色化。
一、中學化學實驗綠色化的意義
中學化學實驗所使用的藥品,大體可以分為這樣幾類:酸、堿、鹽(包括重金屬鹽)、有機物等幾大類。不少物質(zhì)是對環(huán)境、生物都是有毒有害。如果這些藥品使用后不加處理就排入環(huán)境是非常有害的。
(1)化學實驗后的廢棄藥品如果不加處理而排入環(huán)境將十分有害。直接的后果是污染環(huán)境。雖然這種污染沒有某些化工企業(yè)那么嚴重,但如果直接將化學實驗后的廢棄藥品如果不加處理而排入環(huán)境,這會給學校在樹立學生好的環(huán)境保護意識與培養(yǎng)環(huán)保自覺性等方面產(chǎn)生極大的負面影響。不難想象師生做完實驗后都直接將廢棄物倒入下水道,學生的環(huán)境意識與環(huán)境道德何以得到教育。我們不僅要重視環(huán)境教育宣傳,更重要的是要在實際的教育教學活動中培養(yǎng)學生的環(huán)保習慣,環(huán)保行為。使他們在作實驗的活動中學會一些簡單治理污染的方法。當然這本身也是獲取化學知識的途徑。而更重要的是能提升他們關(guān)愛環(huán)境的道德情感。
(2)環(huán)境教育重要的方法是讓學生在環(huán)境中接受教育。綠色化的化學實驗要求我們在實驗的各個環(huán)節(jié)都盡可能的采取環(huán)保措施,減少有毒有害物質(zhì)的排放。使學生初步學會化學實驗中減少甚至避免有毒有害物質(zhì)排放的方法,學會用一些簡單的廢物處理方法。讓學生在具體的活動中感受環(huán)保的責任與意義,并在這一活動中體會環(huán)境保護的價值。讓化學實驗不僅成為學習化學知識的方法與工具,而且成為學校環(huán)保教育的載體。
二、實現(xiàn)化學實驗綠色化的一些方法探索
1.改變?nèi)藗兙G色化意識觀念不強的問題
綠色化學是一門從源頭上阻止污染的化學,所以,我們應該用化學的處理方法,充分利用現(xiàn)有資源及反應產(chǎn)物。這不僅從源頭上防止了污染,而且增加了經(jīng)濟效益。但這需要我們樹立起綠色化學理念,并且應用它來指導我們的實驗。在中學化學實驗中,萃取實驗用的有機溶液CCL4、煤油、苯等,如果廢棄了,不僅污染了環(huán)境,而且會產(chǎn)生隱患。如果指導學生進行回收、集中、化學處理,不僅可以重新使用,而且培養(yǎng)了學生節(jié)約和環(huán)保意識。硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量的測定實驗中的產(chǎn)物無水硫酸銅可以收集起來,以便配制CUSO4溶液進行定性實驗。在進行改進實驗時,可以利用一些廢棄物,使其變廢為寶,如一次性注射器,我們可以用來做一些微型實驗反應器。
2.在實驗中養(yǎng)成回收實驗廢棄物的好習慣
無論是教師在課堂上的演示實驗,還是學生分組化學實驗都必須作好回收實驗廢棄物的工作。教師在課堂做演示實驗時要隨時準備好回收實驗廢棄物的容器,教師的引導是實現(xiàn)化學實驗綠色化的關(guān)鍵。學生做分組實驗時準備不同的廢物回收容器回收作實驗時所產(chǎn)生的廢棄化學藥品。我們初步將廢棄物可分為液體、固體、重金屬鹽、有機物等幾類。教師要積極引導,宣傳教育,并加以督促檢查。通過這些手段使學生在實驗中養(yǎng)成回收廢棄物的習慣。
例如:人教版全日制普通高級中學教科書(必修)化學第一冊第167面,一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制,只是讓學生通過實驗掌握方法技巧。我們可以縮小用量,將配制100ml2mol/L NaCl溶液,改為配制50ml1mol/LNaCl溶液,并將溶液回收保存留作Cl-檢驗實驗用,這樣同樣可以達到實驗目的,但節(jié)約了藥品用量。其實,現(xiàn)行高中教材中有很多實驗都以微型化、綠色化。
3.把學生分組實驗改進成具有實用性、科學性,又符合綠色化的實驗
目前,高中規(guī)模擴大,人數(shù)增多,實驗分組也越來越多,實驗產(chǎn)生的廢物也在增加,造成的污染也日益嚴重。這在條件較差的地區(qū)就顯得尤為突出。因此對實驗進行綠色化改進就很有必要。在進行改進實驗時,可以利用一些廢棄物,使其變廢為寶,如一次性注射器,我們可以用來做一些微型實驗反應器。例如:Cu分別與稀硝酸、濃硝酸的反應,演示實驗和學生分組實驗都有,如時按課本上做,不僅浪費藥品,而且釋放出一氧化氮與二氧化氮有毒氣體。對此實驗改進如下:取一支廢醫(yī)用的一次性注射器,撥出活塞,放入一小片銅,塞上活塞,在試劑瓶中吸入0.4ml濃硝酸,立即套上橡膠塞塞住針頭,可觀察濃硝酸與銅反應。當產(chǎn)生2至3mL紅棕色氣體時,取下橡膠塞,吸入0.5ml左右的水,立即套上橡膠塞,可觀察稀硝酸與銅反應,待注射器內(nèi)顏色變淺后,取下橡膠塞,把液體與氣體注入氫氧化鈉溶液中。可以讓學生了解NO和NO2氣體的吸收。該實驗裝置應用于學生分組實驗,大大節(jié)約了藥品用量,從經(jīng)濟角度看符合經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展要求,從環(huán)境觀點看,它從源頭上減少了污染,正符合綠色化學內(nèi)涵。
作為一名化學老師,在教學過程中應該鼓勵學生積極參與到實驗的綠色化設(shè)計和改進過程中去,這樣不但可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐精神,培養(yǎng)他們的實驗動手操作能力,激發(fā)他們學習化學的興趣,而且可以提高學生節(jié)約能源和環(huán)保意識,多為社會培養(yǎng)出未來合格、創(chuàng)新的人才。
參考文獻:
[1]人民教育出版社化學室,全日制普中學教科書化學第一冊[M],北京:人民教育出版社,2012。
[2]王震宇,二氧化硫的生成及性質(zhì)的微型實驗[J],
作者簡介:何維軍(1979-),男,甘肅會寧,甘肅省白銀市會寧縣郭城農(nóng)業(yè)中學,中學二級教師。