在教学实践中渗透绿色化学理念——以“硫、氮及其化合物”教学为例

裴泓莉

（江苏省昆山中学 江苏 昆山 215300）

绿色化学又称环境无害化学，其核心内涵是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大程度地节约能源，尽量减少或彻底消除使用和生产有害物质，即在反应过程中和化工生产中的各环节都实现零污染和零排放。绿色化学不是被动地治理环境污染，而是主动地从源头消除化学污染，所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。

《高中化学新课程标准》指出：高中化学课程“有利于学生形成科学的自然观和严谨求实的科学态度，更深刻地认识科学、技术和社会之间的相互关系，逐步树立可持续发展的思想”。 绿色化学正是基于人与自然和谐发展的可持续发展理念，是21世纪化学发展的方向和议题。中学阶段是学生形成价值观、人生观等优秀品质的重要阶段，如果我们抓住这一时机，进行绿色化学知识、态度、方法等方面的培养与训练，将会对学生绿色化学理念的形成奠定基础，为学生走上社会实现可持续发展指明方向。因此，中学化学教师要将绿色化学理念逐步渗透于化学教学的各个环节中，做新课程改革的积极实践者。本文试以“硫、氮及其化合物”教学为例，谈谈我的绿色化学教学行动。

一、整合教学内容，突显绿色化学理念

化学新教材中融入了不少绿色化学的内容，教师在教学设计中应注重对教材的二次开发和利用，挖掘教材中的隐含因素，通过合理整合教学内容，突显绿色化学理念。

例如：在进行SO2的教学时，我先组织学生观看有关酸雨危害人类生存环境的视频，然后引导学生对酸雨的成因进行探究，从而导入SO2性质和作用的学习，进一步讨论如何防止硫酸型酸雨的生成，如何从源头消除SO2（如燃料脱硫）。在学习硫酸的性质时，引导学生注意：实验中多余的SO2可用氢氧化钠溶液吸收，以防止尾气对环境的污染。另外，在接触法制硫酸工艺流程中，提示学生体会：为了提高原料利用率，采取了循环操作（氧化）；为了防止污染，还设立了尾气处理装置。在教学过程中，要注重将硫酸的强氧化性和其还原产物SO2的污染紧密联系，对二者的性质合理整合。

又如：在学习氮氧化物性质时，我先设计这样的教学情景：汽车尾气污染、光化学烟雾、雷雨发庄稼——然后引出了NO、NO2的毒性、性质、致毒原理、形成的危害（如光化学污染、硝酸型酸雨、臭氧层空洞等），再根据NO、NO2的性质，让学生思考如何除去实验中产生的NO、NO2尾气，接着讨论大气中NO、NO2的主要来源，汽车尾气中的NO、NO2的除去方法。在讨论过程中，要引导学生从环境保护的角度将NO、NO2的性质学以致用。

以上的教学设计，可以使学生明白化学与化工生产、生活实际息息相关，环境保护离不开绿色化学，人类社会要可持续发展更离不开绿色化学！

二、优化实验教学，落实绿色化学理念

化学新课程将化学实验作为科学探究的主要方式，而化学实验与绿色化学的联系紧密而直接，因而，实验教学是教师贯彻绿色化学理念的最佳途径，教师要贯彻“减量、减废、节省资源、零排放”的原则，积极开展实验教学，切实落实绿色化学理念。

1.开展微型实验

微型化学实验是指在微型化的仪器装置中进行的化学实验。这种实验的试剂用量少，产生废液废气少，实验中的“三废”处理基本得到解决。

例如：在做“铜和稀硝酸反应”的演示实验时，我在青霉素瓶中注满稀硝酸，盖紧橡胶塞，放在热水浴中约1分钟，再用注射器从青霉素瓶中抽取一定量稀硝酸，使青霉素瓶的上部出现负压，然后抽出注射器用一根铜丝沿橡胶盖刺入青霉素瓶中，观察实验现象；过一段时间后，再用注射器向青霉素瓶中注入少量空气，再观察实验现象；最后注入氢氧化钠溶液处理尾气。利用上述微型化装置，既可以清晰地观察到NO生成及其转化为NO2的过程，又节省了药品，并且有效地防止了有毒气体对环境的污染。

2.封闭有毒实验

对有毒气体的制备和性质实验，为了避免气体逸散或泄漏，可将其置于密闭的体系中进行。

例如：SO2的性质实验可以改为封闭实验。具体做法：在若干个试管中收集好SO2气体，并用医用滴瓶的胶塞封住试管口，用若干个注射器分别吸取Ba（OH）2溶液、品红溶液、酸性KMnO4溶液、溴水、H2O2溶液，分别注入收集好SO2的试管中，观察实验现象。本实验完全在封闭的条件下进行，无有害气体逸出，不仅获得了更佳的实验效果，还增强了实验的安全性能。

3.优化实验装置

新教材中的许多实验已经渗透了绿色化学思想，但未必是最完美最理想的，改进与创新的空间都还很大。对化学实验进行改进和优化（如原有的实验内容、实验方法、实验装置等），可促进学生从多角度去思考问题，培养学生的创新能力。

例如：在“黑面包”实验中，传统的方法是在200mL烧杯中放入20g蔗糖，加入几滴水，搅拌均匀；然后再加入15mL浓硫酸，迅速搅拌后观察实验现象。新教材（苏教版）对传统方法进行了改进：取2g蔗糖放入大试管中，加入约5mL浓硫酸，迅速搅拌，然后塞上带玻璃导管的橡皮塞，将导管的另一端插入盛有品红溶液的试管中，观察实验现象。教师在实际教学过程中，还可以启发学生思考“有无更好的方法”，然后，师生共同商讨出优化方案：在苏教版装置基础上，再将实验产生的气体依次通过酸性KMnO4溶液和澄清石灰水，观察实验现象。

不难发现，传统方案只让学生观察到产生的气体使蔗糖炭化形成膨松的黑面包，而未让学生明白气体的成分，而且反应放出大量的有刺激气味的气体，对空气污染严重；苏教版方案让学生明白了气体中有SO2，由于蔗糖和浓硫酸用量减少（减量），控制了大量刺激气味对教室的污染，但没有从根本上彻底消除；优化方案可明显观察到蔗糖炭化的一系列过程，还可观察到品红溶液的褪色以及澄清石灰水变浑浊等现象，不仅让学生明白气体的成分为SO2和CO2，还消除了有毒气体对教室的污染。

4.创生组合实验

通过调整实验次序，使一个实验的产物成为下一个实验的原料，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。

例如：浓硫酸和铜的反应可以和SO2的性质实验连到一起做，实验装置如图所示，实验步骤如下：

（1）向Y形试管中分别加入浓硫酸和铜丝（左）、水（右）。

（2）在干燥管中自下而上塞入如图所示的脱脂棉，塞紧胶塞。

（3）将加入浓硫酸和铜丝的支管（左）加热，至溶液沸腾。

（4）将冷却的酸液倒入有水的支管（右），再将右侧液体倒入左侧支管。观察左侧支管中硫酸铜溶液的颜色和干燥管中脱脂棉颜色的变化。

这种做法不仅节约时间、药品，而且连续、便捷，一次性完成浓硫酸的氧化性、酸性，以及产物SO2的漂白性、还原性、酸性氧化物的性质。既能让学生看到明显有趣的实验现象，增加好奇心和学习兴趣，激发求知欲，还能让学生更好的体验绿色化学实质。

三、设计典型例题，深化绿色化学理念

在化学习题教学中，教师要结合有关物质的性质，创新习题的内容和方式，巧借习题深化学生的绿色化学理念。

1.启发学生设计“绿色化学方案”

例如：以铜、浓硝酸、水、空气为原料，设计实验方案制取硝酸铜。学生主要设计出以下三种方案：

①Cu＋4HNO3（浓）＝Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O

②3Cu＋8HNO3（稀）＝3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O

哪种方法最好呢？经过讨论，学生一致认为方案③最好。因为制备相同物质的量的Cu（NO3）2时，方案③消耗的硝酸最少（节约），而且没有氮氧化物产生（环保、零排放）。

2.引导学生体验“绿色生产工艺”

例如：煤和石油中的硫燃烧产生的二氧化硫是形成硫酸型酸雨的主要因素。因此，需要对煤、石油等燃料进行脱硫处理。燃煤烟气脱硫的方法很多，常用石灰石—石膏法、氨水法等。请用化学方程式书写这两种脱硫原理。

通过这样的练习，学生认识到：这种绿色处理方法既可消除燃煤烟气中的二氧化硫，同时还可得到副产品石膏和硫酸铵，变废为宝。

四、开展综合实践，强化绿色化学理念

让学生形成绿色化学理念，仅依靠科学知识的传播是不够的，还需要在多角度的综合社会实践活动中探索内化。通过综合实践活动，让学生把平时所学知识用到实践中，进而真正体会到绿色化学的价值和时代内涵，有利于强化学生的绿色化学理念。

例如：建立兴趣小组开展研究性学习，组织学生收集当地的雨水样品，并测定其pH；如果是酸雨，可走访环保部门，了解其产生的原因及有关的防治措施。另外，还可以组织学生参观化工厂（如硫酸厂），了解对排放液的治理情况以及处理装置。这样让学生更多的接触生产生活实际而有所感受，有助于坚定学生爱护环境的信念。

又如：鼓励学生上网查阅资料展开讨论研究，如调查硝酸型酸雨的产生和危害、光化学污染、氮氧化物对臭氧层的破坏，并以此为主题撰写小论文等。随着私家车的快速增多，汽车排放的尾气不容忽视，如何将尾气中的一氧化碳和一氧化氮转化为二氧化碳和氮气？让学生通过生活中的事例去亲身实践领悟绿色化学实质。

综上所述，将绿色化学融合于中学化学新课程教学中不但十分必要，而且切实可行。一线教师要以身作则，把绿色化学理念贯穿于化学教学的始终，从小事做起，从细微处着手，言传身教，使学生在潜移默化中增强环保意识和创新意识，养成绿色化学思维习惯，不断提高绿色化学素养。

［1］ 王祖浩.普通高中课程标准实验教科书化学1（必修）［M］.南京：江苏教育出版社，2007

［2］ 林开利.绿色化学的现代内涵.绿色化学专题网站，2007.11.6

［3］ 周宁怀.微型无机化学实验［M］.北京：科学出版社.2000：52—63

［4］ 陈益，徐守兵.浓硫酸系列性质实验的一体化和绿色化设计［J］.中学化学教学参考，2009，（10）

［5］ 徐建飞.渗透绿色化学理念 促进化学新课程改革［J］.化学教学，2006，（2）