隨著近年來環(huán)境問題越發(fā)突出,人們的環(huán)保意識逐漸提升,尤其在教育領(lǐng)域越來越注重環(huán)保的教育。在高中化學教學中開展綠色化學實驗就是很好的體現(xiàn)。通過綠色化學實驗的開展,既能很好的鞏固學生所學的化學實驗知識,又能很好的培養(yǎng)學生環(huán)保意識與能力。本文結(jié)合自身教學實踐,探討綠色化學在教學中的有效滲透。
關(guān)鍵詞:綠色化學;實驗;教學;有效滲透
實驗在高中化學中占有重要地位。為使學生養(yǎng)成良好的實驗習慣,應注重在教學中有效的滲透綠色化學實驗。綠色化學實驗與傳統(tǒng)的實驗不同,其強調(diào)實驗的過程中減少實驗物質(zhì)使用量,最大限度的減少廢物的排放。綠色化學實驗與當前的環(huán)保理念相符,因此深受廣大師生的廣泛關(guān)注。
一、灌輸綠色化學知識
高中化學實驗教學中,應有針對性的為學生穿插講解綠色化學實驗知識,主要包括實驗試劑的選擇、實驗思路的優(yōu)化、實驗廢物的處理等,使學生認識到在進行化學實驗時既要注重最后的結(jié)果,又要關(guān)注實驗過程,保證所做的實驗節(jié)省實驗試劑且對環(huán)境友好。同時,可圍繞學生所學的實驗知識,設(shè)計相關(guān)的判斷問題,要求學生分析相關(guān)的實驗操作是否符合綠色化學原則,以進一步深化學生認識。如在課堂上可設(shè)計如下判斷題:化學實驗應遵循綠色化學原則,下列實驗或?qū)嶒炦^程遵循這一原則的有:____。①在萃取操作的演示實驗中,將CCl4萃取溴水改為CCl4萃取碘水;②在銅與濃硝酸的反應實驗中將銅片改為可調(diào)節(jié)高度的銅絲;③將實驗室廢酸液和廢堿液中和后再排放;④用雙氧水代替高錳酸鉀制氧氣;⑤使用銅粉與濃硫酸反應制取硫酸銅時,先將銅粉在空氣中充分加熱制得氧化銅,再將氧化銅溶解在稀硫酸中。其中①溴水易揮發(fā)有毒的溴蒸氣,因此,可使用碘水替代;②中將銅片改為可調(diào)節(jié)高度的同時,能夠及時終止反應,減少NO2的排放;③中將廢酸液和廢堿液中和后排放可減少對水的污染;④用雙氧水制氧氣副產(chǎn)物是水,不會產(chǎn)生污染;⑤中避免了二氧化硫產(chǎn)生的污染,又提高了碳原子的利用率,因此上述操作均符合綠色化學原則。
二、做好相關(guān)例題講解
高中化學實驗教學中,為使學生更好的體會綠色化學實驗過程,給學生留下深刻的印象,使其在實驗過程中積極踐行綠色化學理念,應注重在課堂上為學生講解相關(guān)例題,鞏固學生所學的同時,引發(fā)學生進行深入的思考,從而根據(jù)實驗目的選擇最佳實驗方案。如在課堂上可為學生講解如下例題:為更好地探求化學實驗綠色化,某興趣小組設(shè)計如圖1所示的裝置,做“銅和硝酸反應”的實驗。據(jù)此回答如下問題:(一)實驗前怎樣檢查該裝置的氣密性?____。(二)將適量氫氧化鈉溶液加入到d中,將小銅片放置到c中,將2mL的濃HNO3通過分液漏斗a加入到c中。c中反應的化學方程式為:____。在將2ml的蒸餾水通過a加入到c中,c中可以看到的現(xiàn)象:____。(三)給出如下三種實驗方案:①反應物為Cu、濃硝酸;②反應物為Cu、稀硝酸;③反應物為Cu、O2、稀硝酸;則能體現(xiàn)綠色化學理念的最佳方案是____,理由是:____。對于問題(1)檢查裝置氣密性的操作為:將b關(guān)閉,并向試管d中加水至浸沒長導管口,將試管c和d的膠塞塞緊,加熱c,冷卻后看進入到d管中的水是否下落。對于問題(2)c中發(fā)生的是Cu和濃硝酸的反應,方程式為:Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,加入蒸餾水后,濃硫酸變成稀硝酸,因此反應速率會變慢,而且生成NO,氣體顏色會變淺。對于問題(3)①反應中會產(chǎn)生有毒的氣體NO2,②會產(chǎn)生有毒的氣體NO,③不僅消耗硝酸的量少,而且不產(chǎn)生污染物,符合綠色理念。三、開展相關(guān)實驗活動高中化學實驗教學中為更好的提高學生的綠色化學實驗理念,鍛煉學生的實驗探究能力,應積極聯(lián)系學生生活,創(chuàng)設(shè)相關(guān)的實驗問題情境,要求學生思考作答,并注重給予學生針對性的引導,使其成功地完成實驗,增強其化學探究的自信。如回收類型的實驗有助于提升學生的環(huán)保意識,教學中可組織學生開展如下實驗探究活動:為研究破舊電池的回收再利用,可向?qū)W生提供舊電池的銅帽(主要成分為Zn和Cu),要求學生回收Cu并制備ZnO,要求學生按照如圖2所示的流程進行相關(guān)的實驗探究為保證實驗的順利進行,可設(shè)計如下問題要求學生思考作答,使其在實驗的過程中少走彎路,順利的完成實驗任務(wù)。(一)“溶解”操作中可以適當?shù)奶岣邷囟,目的是____,但加熱溫度不能過高,原因是:___。(二)寫出銅被溶解的化學反應方程式:_____。(三)銅帽溶解后,將溶液加熱沸騰以去除溶液中的_____。(四)“過濾”后,將濾液蒸干使之完全失水,能否得到純凈的ZnSO4,_____,原因是_____。對于問題(1)適當提高溫度可以加快反應,提高溶解速率。但是溫度過高則會導致H2O2分解。問題(2)中,根據(jù)已知條件以及化學知識可知銅被溶解的化學反應方程式為:Cu+H2SO4+H2O2=CuSO4+2H2O。問題(3)中當銅帽完全溶解后將溶液加熱至沸騰,目的是去除溶液中的過氧化氫。問題(4)中將濾液蒸干使之完全失水,并不能得到純凈的ZnSO4,因為前面的操作加入了氫氧化鈉,因此還存在雜質(zhì)硫酸鈉。當學生認真分析上述問題后,并積極查閱相關(guān)資料,最終在教師的指引下完成了實驗操作。四、啟發(fā)學生改進實驗高中化學實驗教學中,應注重引導學生養(yǎng)成良好的實驗習慣,做好實驗過程的總結(jié)與反思,尤其從綠色化學實驗角度分析實驗裝置、實驗試劑、實驗思路等存在的不足,并結(jié)合自身知識儲備,對相關(guān)的環(huán)節(jié)進行優(yōu)化,在保證實驗順利完成的同時,減少對環(huán)境帶來的不良影響、如在講解“綠色化學實驗”知識后,要求學生積極聯(lián)系所學,對“氯氣與金屬鈉反應”的相關(guān)實驗操作進行改進。最終學生經(jīng)過積極思考,提出了如下的優(yōu)化方案:如圖3所示,將一根玻璃管與氯氣發(fā)生器相連,取一塊黃豆粒大的金屬鈉,吸凈煤油后放在玻璃管內(nèi),而后將一團浸有氫氧化鈉溶液的棉花球塞進玻璃管尾部,進行預熱,當鈉融成圓球時,撤火,通入氯氣進行實驗。通過如此改進實驗,浸有堿液的棉花球能夠吸收未反應的Cl2,有效的避免其污染空氣,鞏固學生實驗作為靈活性的同時,能很好的提高其綠色化學實驗意識,使其在以后做化學實驗時養(yǎng)成良好的習慣。
結(jié)束語
高中化學實驗教學中為提高學生的環(huán)保意識,應結(jié)合自身教學經(jīng)驗做好教學內(nèi)容的合理安排,并積極采取針對性的措施將綠色化學實驗滲透至相關(guān)教學環(huán)節(jié),使學生牢固掌握化學實驗知識,養(yǎng)成運用綠色環(huán)保理念設(shè)計、分析化學實驗的良好習慣。
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作者:曹宏海
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