探究绿色化学实验在教学中的有效渗透

曹宏海

摘 要：随着近年来环境问题越发突出，人们的环保意识逐渐提升，尤其在教育领域越来越注重环保的教育。在高中化学教学中开展绿色化学实验就是很好的体现。通过绿色化学实验的开展，既能很好的巩固学生所学的化学实验知识，又能很好的培養学生环保意识与能力。本文结合自身教学实践，探讨绿色化学在教学中的有效渗透。

关键词：绿色化学;实验;教学;有效渗透

实验在高中化学中占有重要地位。为使学生养成良好的实验习惯，应注重在教学中有效的渗透绿色化学实验。绿色化学实验与传统的实验不同，其强调实验的过程中减少实验物质使用量，最大限度的减少废物的排放。绿色化学实验与当前的环保理念相符，因此深受广大师生的广泛关注。

一、灌输绿色化学知识

高中化学实验教学中，应有针对性的为学生穿插讲解绿色化学实验知识，主要包括实验试剂的选择、实验思路的优化、实验废物的处理等，使学生认识到在进行化学实验时既要注重最后的结果，又要关注实验过程，保证所做的实验节省实验试剂且对环境友好。同时，可围绕学生所学的实验知识，设计相关的判断问题，要求学生分析相关的实验操作是否符合绿色化学原则，以进一步深化学生认识。如在课堂上可设计如下判断题：

化学实验应遵循绿色化学原则，下列实验或实验过程遵循这一原则的有：____。

①在萃取操作的演示实验中，将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水;②在铜与浓硝酸的反应实验中将铜片改为可调节高度的铜丝;③将实验室废酸液和废碱液中和后再排放;④用双氧水代替高锰酸钾制氧气;⑤使用铜粉与浓硫酸反应制取硫酸铜时，先将铜粉在空气中充分加热制得氧化铜，再将氧化铜溶解在稀硫酸中。

其中①溴水易挥发有毒的溴蒸气，因此，可使用碘水替代;②中将铜片改为可调节高度的同时，能够及时终止反应，减少NO2的排放;③中将废酸液和废碱液中和后排放可减少对水的污染;④用双氧水制氧气副产物是水，不会产生污染;⑤中避免了二氧化硫产生的污染，又提高了碳原子的利用率，因此上述操作均符合绿色化学原则。

二、做好相关例题讲解

高中化学实验教学中，为使学生更好的体会绿色化学实验过程，给学生留下深刻的印象，使其在实验过程中积极践行绿色化学理念，应注重在课堂上为学生讲解相关例题，巩固学生所学的同时，引发学生进行深入的思考，从而根据实验目的选择最佳实验方案。如在课堂上可为学生讲解如下例题：

为更好地探求化学实验绿色化，某兴趣小组设计如图1所示的装置，做“铜和硝酸反应”的实验。据此回答如下问题：

（一）实验前怎样检查该装置的气密性？____。

（二）将适量氢氧化钠溶液加入到d中，将小铜片放置到c中，将2mL的浓HNO3通过分液漏斗a加入到c中。c中反应的化学方程式为：____。在将2ml的蒸馏水通过a加入到c中，c中可以看到的现象：____。

（三）给出如下三种实验方案：①反应物为Cu、浓硝酸;②反应物为Cu、稀硝酸;③反应物为Cu、O2、稀硝酸;则能体现绿色化学理念的最佳方案是____，理由是：____。

对于问题（1）检查装置气密性的操作为：将b关闭，并向试管d中加水至浸没长导管口，将试管c和d的胶塞塞紧，加热c，冷却后看进入到d管中的水是否下落。对于问题（2）c中发生的是Cu和浓硝酸的反应，方程式为：Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O，加入蒸馏水后，浓硫酸变成稀硝酸，因此反应速率会变慢，而且生成NO，气体颜色会变浅。对于问题（3）①反应中会产生有毒的气体NO2，②会产生有毒的气体NO，③不仅消耗硝酸的量少，而且不产生污染物，符合绿色理念。

三、开展相关实验活动

高中化学实验教学中为更好的提高学生的绿色化学实验理念，锻炼学生的实验探究能力，应积极联系学生生活，创设相关的实验问题情境，要求学生思考作答，并注重给予学生针对性的引导，使其成功地完成实验，增强其化学探究的自信。如回收类型的实验有助于提升学生的环保意识，教学中可组织学生开展如下实验探究活动：

为研究破旧电池的回收再利用，可向学生提供旧电池的铜帽（主要成分为Zn和Cu），要求学生回收Cu并制备ZnO，要求学生按照如图2所示的流程进行相关的实验探究：

为保证实验的顺利进行，可设计如下问题要求学生思考作答，使其在实验的过程中少走弯路，顺利的完成实验任务。

（一）“溶解”操作中可以适当的提高温度，目的是____，但加热温度不能过高，原因是：___。

（二）写出铜被溶解的化学反应方程式：_____。

（三）铜帽溶解后，将溶液加热沸腾以去除溶液中的_____。

（四）“过滤”后，将滤液蒸干使之完全失水，能否得到纯净的ZnSO4，_____，原因是_____。

对于问题（1）适当提高温度可以加快反应，提高溶解速率。但是温度过高则会导致H2O2分解。问题（2）中，根据已知条件以及化学知识可知铜被溶解的化学反应方程式为：Cu+H2SO4+H2O2=CuSO4+2H2O。问题（3）中当铜帽完全溶解后将溶液加热至沸腾，目的是去除溶液中的过氧化氢。问题（4）中将滤液蒸干使之完全失水，并不能得到纯净的ZnSO4，因为前面的操作加入了氢氧化钠，因此还存在杂质硫酸钠。当学生认真分析上述问题后，并积极查阅相关资料，最终在教师的指引下完成了实验操作。

四、启发学生改进实验

高中化学实验教学中，应注重引导学生养成良好的实验习惯，做好实验过程的总结与反思，尤其从绿色化学实验角度分析实验装置、实验试剂、实验思路等存在的不足，并结合自身知识储备，对相关的环节进行优化，在保证实验顺利完成的同时，减少对环境带来的不良影响、如在讲解“绿色化学实验”知识后，要求学生积极联系所学，对“氯气与金属钠反应”的相关实验操作进行改进。最终学生经过积极思考，提出了如下的优化方案：

如图3所示，将一根玻璃管与氯气发生器相连，取一块黄豆粒大的金属钠，吸净煤油后放在玻璃管内，而后将一团浸有氢氧化钠溶液的棉花球塞进玻璃管尾部，进行预热，当钠融成圆球时，撤火，通入氯气进行实验。

通过如此改进实验，浸有碱液的棉花球能够吸收未反应的Cl2，有效的避免其污染空气，巩固学生实验作为灵活性的同时，能很好的提高其绿色化学实验意识，使其在以后做化学实验时养成良好的习惯。

结束语

高中化学实验教学中为提高学生的环保意识，应结合自身教学经验做好教学内容的合理安排，并积极采取针对性的措施将绿色化学实验渗透至相关教学环节，使学生牢固掌握化学实验知识，养成运用绿色环保理念设计、分析化学实验的良好习惯。

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