初中化学“燃烧条件的实验探究”中绿色化设计的实践与思考

唐建平

摘 要： 本文以人教版初中化学“燃烧条件的实验探究”这个实验的绿色化的设计为例，阐述对化学实验的绿色化设计，不但可以解决化学实验所带来环境污染问题，实现实验过程无污染、零排放，而且可以培养学生的创新能力与环保意识。

关键词： 化学实验 绿色化 环保意识

化学实验是学生学习和研究化学的基本途径。在化学实验教学中，教师若将绿色化学的思想贯穿日常教学，对培养学生的创新精神和实践能力、树立节约意识和环保意识都具有十分重要的意义。近年来，我们以绿色化学的思想理念为指导，对中学化学教材中的部分实验进行了绿色化的设计与改进，取得了较好的效果。下面以人教版初中化学“燃烧条件的实验探究”这个实验的绿色化设计为例加以阐述。

一、问题的提出

人教版初中化学课本P124页“实验7-1”（2001年6月版）安排了“燃烧条件的实验探究”，P125页有关于燃烧所必需的三个条件的问题讨论，内容为“本实验由教师演示，且在通风橱中或抽风设备下完成”，但对于大多数初中校并不具备这样的条件。若按照书上的设计方案，在第一步实验中学生看到：铜片上的白磷燃烧而铜片上的红磷和水中的白磷都没有燃烧。但在实验过程中，由于红磷暴露在空气中燃烧，使教室里弥漫着一股很浓的五氧化二磷的气味，直接影响到学生的身体健康。第二步实验中，用导管向水底的白磷通入氧气（或空气），由于导管与白磷的接触面积较小，水下白磷会到处“乱跑”，部分白磷会浮上水面燃烧，存在严重的安全隐患，并且实验结束后白磷常有剩余，若不及时处理，对环境将造成严重污染。基于以上几方面的原因，必须对此实验进行绿色化的设计与改进。

二、化学实验绿色化设计的实践

根据绿色化学实验的基本理念，即减少用量、循环利用、回收再用、再生、拒绝使用危害物等，在保证操作安全、实验现象明显的基础上，对以上实验进行绿色化设计的研究，结果如下：

1.实验药品、试剂用量的绿色化设计

根据绿色化学的要求，结合白磷有毒的性质，实验中选择尽量少的白磷，而且让红磷得到再利用。

2.实验过程的绿色化设计

人教版初中化学课本P124页关于“燃烧条件的实验探究”的设计：

实验7-1：在500mL的烧杯中注入400mL热水，并放入用硬纸圈圈住的一小块白磷。在烧杯上盖上一片薄铜片，铜片上一端放一小堆干燥的红磷，另一端放一小块已用滤纸吸去表面上水的白磷（如图7-4），观察现象。若用导管对准上述烧杯中的白磷，通入少量氧气或空气（如图7-5），观察现象。

图7-4 燃烧的条件 图7-5 白磷在水下燃烧

我们在教学过程中对上述实验进行了绿色化的改进设计，方案如下：

方案1：（如图1）将吸干水的白磷、红磷加入到短粗口径试管内，塞上橡皮塞、再将试管同时浸入热水里，观察现象。实验结束后，取出盛红磷的试管留着下一班的学生实验时用。这样设计的目的是既防止白磷燃烧产生的五氧化二磷逸散，危害人体健康，又节约了药品，减少了污染。

方案2：（如图2）在方案1的基础之上，将橡皮塞改为了单孔塞，且增加了导管和气球。这样设计的目的是避免橡皮塞因试管内气体热膨胀而松动，提高实验成功的几率并且较安全。

若将图7-5中的直角导管换成较短的直角导管并接上一个倒置的漏斗（如图3），将热水里的白磷用小漏斗罩住，通入空气，排尽漏斗内的水，让白磷在水下漏斗内安全的燃烧，并且漏斗还起到固定白磷的作用；氧气的供给装置最好选择用过氧化氢制取氧气的装置（如图4），因为该方法简单易操作，但要注意的是注入过氧化氢后要及时的关闭分液漏斗的活塞，防止内部压强过大，氧气从分液漏斗下端跑出，导致实验失败。

图1 图2 图3 图4

实践证明：改进后的实验不仅无需在通风橱中进行，而且可由学生分组实验。

3.水中剩余白磷和试管中剩余红磷的绿色化处理

实验结束后，白磷和红磷的回收和处理便成为师生关注的焦点。我们结合本实验后废渣和废液的处理问题，引导学生进行研究性学习，要求学生查阅相关的资料，了解处理该废液可能的途径和方法，经过小组讨论，设计出科学合理的废液处理方案。学生经过研究，提出多种研究方案，如将白磷燃烧后的剩余物及洗涤废水倒入教师指定容器内，再加碱液中和处理后排放。又如在上述方案2中，将单孔塞换成双孔塞，并增加一个装有碱性溶液的滴管，白磷燃烧后立即处理掉其生成物，防止打开橡皮塞后造成二次污染。

三、化学实验绿色化设计的思考

从以上案例可以看出，通过对实验方案的绿色化设计，实现了实验过程无污染、零排放。而对该实验的探究和讨论，不仅培养了学生的环保意识，而且强化了化学实验教学中的素质教育和创新教育。学生敢于对书本实验进行探讨、质疑，并自己动手设计改进实验，对实验进行深层次的思考、分析。通过这样的实验设计改进，真正实现“在实验中探究，在探究中学习，在学习中思考，在思考中提升”，有效激发学生学习化学的兴趣，培养学生的创新思维，科学素养也得以提高。

由此可见，对于教材中某些污染比较严重的传统实验进行绿色化的设计与创新，会大大解决实验带来的环境污染问题，使师生在良好的实验环境中工作和学习。这样环境教育将不再是口号，不再是形式，而是可以培养学生环保意识和创新能力的有效方式。

参考文献：

[1]鲍正荣.化学实验的绿色化改造.四川师范学院学报，2000（3）：287.

[2]王家圣.绿色化学实验的设计[J].中学化学教学参考，2001（8～9）：77.

[3]郑毓文.在中学化学教学中如何培养绿色意识[J].重庆师专学报，2000（3）：105.