高中化学环保创新实验的开发与应用

徐建东

摘 要：化学实验是化学教学和未来考核中的重要组成部分。进入高中阶段后，化学实验的内容和复杂程度都在提升，涉及的各类化学制剂也在增加，这对于化学实验室环境的影响也相应的加大。在当前绿色环保理念主导下，教学改革中纳入环境保护原则也是理所当然。因此化学实验要围绕环保这一关键性目标进行不断的创新，在化学实验资源有效开发、合理应用以及对学生的科学引导上下功夫，真正实现化学实验污染减量化、环境友好化、操作规范化的总体教学目标。

关键词：高中化学;实验教学;环保创新;高中生视角

高中化学课程体系中，化学实验是必不可少的。化学实验是实践性的操作，必然会需要各类的化学资源，而很多的化学反应都会对环境造成影响，有些甚至会破坏原有的生态环境，影响人体健康。因此化学教学中应当融入环保的理念，改变原有的化学实验教学模式，从化学实验资源的高效开发和循环使用、需求绿色环保型的化学实验保护措施，以废物利用、低耗排放、废弃物治理废弃物等好的观念和实际探索方式为主，通过开展课题创新与实践探究，形成一套具有特色、可操作性强的环保创新化学实验教学资源库。

一、高中化学环保创新实验课程的开发要点

开展化学实验环保创新工作，重点要以教材为核心，围绕考核的方向和要求，在充分了解学生当前的化学基础和环保认识的基础之上，深入分析传统化学实验过程中存在的难点和堵点，特别是在化学实验的环保方面存在的不足与短板。应当坚持以问题为导向，以绿色环保理念创新为引领，重点做到以下几项工作。

（一）整理高中化学教材和考试大纲中关于在环境保护、资源回收利用、化学废弃物治理和相关化学实验资源高效利用方面的重点内容，形成专项的研究课题，在学生中间开展专题教学，在强化学生应试知识掌握的同时，也增加他们对化学实验环保创新的理念意识、想法和经验。通过案例或者实验问题解决教的形式，让学生可以在未来的实验当中去主动地探索在确保实验效果的基础上如何更好地实现环保的目标，形成新的思路、方法，从而提升个人的化学实验环保创新能力。

（二）做到创新理念宣导与具体的实验实践相衔接，在实际的实验操作过程中，教师带领学生一起去分析当前的实验程序、实验设备、使用规则上是否存在一些与环境保护理念不相符的问题，并结合个人的生活经验和平常网絡、书本等其他渠道获得的知识，提出改进的想法和建议。鼓励学生在确保安全的前提下，课外尝试对一些环保实验的创新理念开展尝试和验证，向学生和教师及时分享结果与反思。

（三）持续的开发环保实验资源，开展环保创新实验的讲座，把当前成熟的环保实验模式、流程向同学们进行详细地介绍。

（四）要对教材中的实验进行深入的剖析，特别是针对具有低碳、节能、绿色概念的实验题目，做好更加全面的导入和讲授。教师可以尝试运用导学案模式，先从实际问题入手，让学生了解当前的实验模式存在着怎样的弊端，负面的影响有多大，这样才会提升对开展环保实验创新的重视程度，才会积极主动地投入相关的探索和学习中去。

（五）围绕实际的化学实验项目，对其使用的化学试剂、实验设备设施、实验方法开展能耗和污染的分析，加强环保实验设备和实验方法的探索创新，借鉴好的实验模式，引进效率更高、污染更低的实验设备，以提升实验的环保程度。

二、高中化学环保创新实验的重点应用方法措施

（一）实验废弃物科学再利用

很多化学实验在原有的设计方案中，大多是在经过简要的包裹或者除害后，当作废弃物处理掉了。但是其中有很多的废液残渣是具有一定的再利用价值的。比如：在苏教版教材中关于氯气制取实验中，反应结束后留下的二氧化锰，如果直接废弃的话，可能会造成资源的浪费，更重要的是会对周围的环境造成破坏。针对此种情况，就可以考虑是否可以利用强酸再次与其发生反应，产生氢气，这样可以实现其功用的二次发挥，从而提升它的利用效率。一方面能够减少后续处理回收的成本[1]，另一方面对环境来说，污染的负担相对减轻了。同时还有很多已经形成的废弃物是可以经过简单加工处理后进行回收的。比如：在二氧化硫的转换实验中，可以用氧化钙代替其吸收剂，从而转换为污染较小的排出物。利用化学性质的转变来开展试验过程中的废弃物的二次利用，比如：可以把废弃的化学性质未发生改变的易拉罐作为一些铝质材料应用于化学实验，以代替从市场中直接购买相应的铝材，比较常见的就是铝的氧化反应，在氧气中燃烧，形成氧化铝的实验操作。

（二）实验材料的循环利用

学生在化学实验中不仅会用到纯水、酒精等基础性的资源能源，也会使用很多的试纸、试剂、化学原材料等资源。在实验的过程中，教师应当全力普及节约理念和节约意识，让学生关注到在实验过程中如何从细节处做到材料资源的节约，包括了水的高效利用和循环使用，化学试剂的减量使用，对化学实验废弃物的有效回收利用。在这一过程中应当积极鼓励学生去尝试新的方法能够让废液废弃固体重新发挥效能，实验设备的重复使用等。比如：苏教版教材中有些实验会用到氯化铁和硫氰化钾等物质，其回收的液体就能够反复利用。还有在教材中关于强碱弱酸盐的化学性质测定实验中，用到了醋酸钠溶液，观察分析其水解的性质影响，可以把醋酸钠晶体放到原有的试管中去，可以让全年级的学生在做同类实验时共享这些材料。这样的细节处理措施，一方面可以高效地满足化学实验课中的很多试剂需要，更能够实现多次循环利用，更加符合绿色环保实验的理念[2]。

（三）积极尝试运用新型化学实验材料

化学实验中，尽可能地找到一些替代品，来取代那些对环境污染严重，对人体和动植物有危害性的化学实验材料，并且不断创新材料的使用方法，以便更好地开展相关实验，保护实验室和周边环境，更保护师生的身体健康。以经典的制氧实验为例，通过高温加热高锰酸钾和氯酸钾都可以产生氧气，不过其发生分解反应后生成的其他物质具有一定的污染性，需要花费一定的成本去进行处理后再行排放。所以有些国家就尝试更加环保节约的制氧试验，比如：可以通过电解水的方式使其分解为氢气和氧气，这样的分解产物对环境都是无害的，不过应当在实验的便利性和可操作性上下功夫。国内的部分教材也在探索将这种方式作为操作性实验之一。

（四）不断推动实验小型化简约化

小型化微型化的实验主要有这几个特点，包括了原料使用减量化、实验设施的微型化等，这样投入的原料越少，那么未来排除的污染物当量就会越小，也会节省一定的实验时间，提升效率。而小型的仪器则可以更好的控制和操作，耗能也会相对降低，这完全符合化学实验环保创新理念。微型化实验当前已成为了高中化学实验教学中创新改革的一个方向，它的实际所需量耗用成本通常是一般传统实验的百分之一，而设备与能源的消耗也会压降一半以上[3]，这些显著的优势应促使它将会逐渐地替代原有的高耗能、高污染的传统化学实验。

三、从学生角度看提升化学实验创新素养的具体措施

（一）不断增强学生的实验环保创新理念

以教材为核心，通过教材内大量的实验案例入手，把之前已经向学生传导的“废弃物再利用”“环保节能”“循环高效实验”的相关理念，融入具体的实际操作中。学生经过实践的感知和体会，对于实验环保创新的认识也更加深刻，对于如何践行也有了较为明晰的路径，从而在以后的实验中身体力行地去把细节的环保理念做到实处，这样日积月累，才能逐步地养成环保实验的习惯，形成良好的环保创新的素养，强化环保实验的应用能力。

（二）相关化学实验实例分析

以从苏教版教材中关于氧化还原反应的相关实验为例来说。氧化还原反应是高中无机化学中的一个重要章节，其中有个最为常见和经典的实验就是一氧化碳与氧化铁发生的氧化还原反应。在该项实验中，教材中提到为了防止剩余的一氧化碳和反应产生的二氧化碳会进入环境和人体内，造成一氧化碳中毒，所以要用一个塑料袋来罩住排气口，让其进入并密封收集。但是实际情况是一氧化碳是要连续不间断地从玻璃导管中通过，流速和流量控制难度大，这样的话就容易使得塑料袋因为大量气体涌入而产生破裂，有毒的一氧化碳气体就会跟着散入空气当中去。或者塑料袋在收集一定程度后，同样也要把一氧化碳释放到空旷地域造成一定的污染。如何从根本上解决这一问题呢？这时教师就要引导学生去在分析一氧化碳的化学性质，一氧化碳在化学工业中的污染处理方法就是利用了它易燃烧的特性，所以可以架设一套让一氧化碳燃烧的实验装置，将其通过导管再引到酒精灯的喷口处，使其充分燃烧后，形成了没有毒性的二氧化碳，这样即使没有彻底地做到减排，但是很大程度上减少了实验的污染性。此外这种做法可以让一氧化碳作为废弃物实现再利用，燃烧产生的热能可以进一步地催化还原反应[4]，让氧化铁更快地被一氧化碳还原，提高了实验的速率，并且会减少能源和材料消耗。

在实验进行过程中，教学理念要更新，教学方法更要不断地探索创新。比如：在毒性较大的一些实验当中，可以尝试运用混合法来把需要多次展开的实验整合成为一次，这样污染的控制与处理就会更加容易。如在钠在氯气和铜在氯气中燃烧为例，二者都会用到氯气，因为氯气是有毒气体，因此可以让二者的实验归并，把光洁的铜丝插入到小块的钠单质中，中途注意要把钠周边的氧化成分清除干净，而后再把钠放在酒精上灼烧，待其几乎熔化后快速伸入到氯气中，并及时观察其燃燒现象。这种方式就会在很大程度上减少了氯气污染环境的概率，体现了实验环保性的理念。

结束语

由此看来，在未来的化学实验教学改革当中，把环保创新的理念和方法引入其中并不断地强化完善是其重要的改革方向之一。它在减少污染物排放，提升化学实验效率，压降化学实验成本，激发学生独立思考和创造力方面都有着极为关键的推动作用。所以科任教师应当加大教学创新和探索力度，把环保创新做实做好。

参考文献

[1]张红，任淑霞，马志广，等.融入绿色环保理念的物理化学实验综合设计[J].实验技术与管理，2018，35（06）：54-56+72.

[2]管俊峰.环保意识在高中化学实验中的渗透探研[J].成才之路，2018（18）：80.

[3]陈蒙.绿色化学与环保理念推进大学化学实验教学[J].化工管理，2017（34）：36-37.

[4]竺凌.高中化学环保创新实验的开发与应用[J].实验教学与仪器，2016（S1）：170-171.