中学化学实验绿色化途径研究论文

化学毕业论文 时间:2018-09-19 我要投稿

  随着环境问题日益突出,将绿色化学理念渗透到中学化学实验教学之中,实现化学实验的绿色化显得尤为重要。本文就中学化学实验绿色化途径进行探讨。

  实验是体现化学学科特色的关键活动,是沟通理论知识和实践应用的桥梁,能够帮助学生更好地获取知识、发展技能。但是,化学实验在帮助学生构建知识的同时,给环境带来了沉重的负担。因此,我们迫切需要以绿色化学理念为指导,结合中学化学实验教学目标和内容,研究中学化学实验绿色化途径。下面笔者从教学实践出发,就中学化学实验绿色化途径阐述几点建议。

  一、实验试剂的绿色化

  1.减少试剂用量和试剂浓度。通常情况下,学生都误认为,实验药品越多现象越明显,且对用量没有清晰的概念,因此往往超量使用药品,不仅造成资源浪费,还会增加废弃物,造成环境污染。因此实验时,老师一定要强调药品用量,如试管取用溶液时,一般一个手指到两个手指高的用量就可以了。减少试剂用量的一个有效办法就是用小规格的实验仪器,如用小试管代替大使管,用点滴板代替试管。这样试剂用量自然会大量减少。另外,教师需要对药品浓度尝试摸索,在保证实验效果的前提下,尽量降低药品浓度。如在离子检验时,离子浓度0.1%就已经足够了。

  2.化学试剂回收和重复使用。化学试剂的回收和重复使用,是绿色化学理念下使用药品的基本准则,是实现实验绿色化的重要途径。如碘萃取实验后的萃取剂四氯化碳,有毒,不可以直接倒入下水道,应该经过浓氢氧化钠溶液洗涤,分液处理后再循环使用;H2O2分解制取氧气的实验,会产生大量的二氧化锰固体废弃物。有老师建议将半干的二氧化锰粉末沾在水泥球上,晾干后进行实验,不仅实验效果非常好,而且回收利用十分方便;钠与水的反应产生的氢氧化钠溶液、粗盐提纯后得到的盐都应该回收起来再利用。通过重复利用化学试剂,增强学生的节约意识,避免浪费。

  3.用生活用品替代化学试剂。日常生活中,处处可见化学用品,用生活用品替代化学试剂进行实验,有利于拉近学生和化学实验之间的距离、增强实验的趣味性、提高学生学习化学的兴趣。如在做碳酸钠和碳酸氢钠相关实验时,可以用食品加工中用的苏打和小苏打粉代替;用废旧电池中的锌皮制取氢气;用食用醋代替醋酸除去水垢等。

  二、实验装置的绿色化

  1.实验装置的串联。化学实验的串联是指将多个实验系列化,组合在一起进行,不仅可以避免有害气体的溢出造成的环境污染,还会节约实验时间,使实验更加绿色化。如氯气的准备、除杂、干燥及其性质(漂白性、强氧化性)的实验;二氧化硫的制备及其性质实验;乙烯的制取及其性质实验均可以设计为串联实验。另外对于这些有毒气体的实验,我们应注意装置的密封性和尾气吸收。

  2.实验装置微型化。微型化学实验,是指实验仪器和试剂微型化,是一种新的实验模式,是实现实验绿色化的重要途径。普通的中学化学实验都是在试管、烧杯中进行的,实验药品消耗量大,微型实验可以在滤纸上进行卤素元素的置换实验、可以在点滴板上进行离子反应和离子检验的实验、可以在W形管中进行氯气的制备和性质实验。相比于传统实验,微型实验不仅可以取得比传统实验更好的实验效果,而且操作简便快捷、节约资源,减少了废弃物排放,有效弥补了很多学校课程资源不足的情况,使每个学生都能自主开展实验、提高实验技能。

  3.用生活用品替代部分实验仪器。实验室的仪器和设备是实验课堂重要的资源,如果善于发现和利用,学生身边的物品同样是重要的实验器具。用日常废弃物制作的小型化学实验仪器,具有简便、直观、药品用量少等优点,更有利于培养学生动手技能和创新意识。如用一次性注射器代替量筒、装药片的塑料穴膜板代替点滴板、用筷子或者吸管代替玻璃棒、用矿泉水瓶代替烧杯进行各种实验。每学期可以举办“废弃物在化学实验中的再利用”活动,提高学生的实验操作水平、创新能力和环保意识。

  三、实验废弃物处理的绿色化

  化学实验不可避免地会产生实验“三废”,即废气、废水、废渣,教师在每次学生实验结束之后,都应该监督学生做好相关实验的收尾工作,并在平时教学工作中不失时机地向学生介绍实验废物处理的必要性和方法,师生共同努力建设绿色化实验室。

  四、运用现代化手段,拓展化学实验绿色化的研究空间

  现代信息技术快速发展,给学校教学提出了更高的要求。作为一门以培养学生科学素养、以实验为基础的学科,促进信息技术在化学实验教学中的广泛应用,已经是时代发展的必然。仿真实验平台是一种化学试剂零投入、废弃物零排放的实验方式,为危险性大、重污染的实验找到了更好的出路。如锂钠钾铷铯的结构与性质关系实验、氯气和氢气混合爆炸实验等,出于学生安全的考虑,教师一般不可能让学生做这些实验,在仿真实验室,学生只需要一台电脑,就可以自主操作这些实验,而不需要死记硬背实验现象和结论。以锂钠钾铷铯的结构与性质关系实验为例,我们可以同时看到这五种金属和水反应的现象,方便对比,这是演示实验和教师播放视频的时候不可能做到的事情。当点击同时演示的时候,我们可以看到铯与水反应非常剧烈,发生了爆炸并能听到爆炸声,铷反应也非常剧烈,瞬间完成,其他几种金属反应剧烈程度相对较小。整个过程非常逼真,使学生有身临其境之感,学生对实验现象和碱金属元素性质规律会留下非常深刻的印象,弥补教师嘴上讲实验、学生背实验的不足。

  在化学实验教学中,教师应该首先树立绿色化学观念,积极探索新课改下化学实验绿色化的有效途径,通过对传统化学实验的绿色化改进,实现环境保护和实验效果的双赢,实现环境保护和学生实验技能提高的双赢,为国家可持续发展战略输送高素质人才。

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