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1、1中学化学实验绿色化之浅谈中学化学实验绿色化之浅谈三美学校三美学校 秦奉秦奉【关键词关键词】中学化学实验中学化学实验 绿色化绿色化 实验探究实验探究 创新创新 微型微型 实效实效化学实验呈现出的物质世界的神奇变化与鲜明直观的化学现象，是学生对化学化学实验呈现出的物质世界的神奇变化与鲜明直观的化学现象，是学生对化学学习产生兴趣的主要源泉。然而学生通过手段在获取知识的同时，也在向环境释放学习产生兴趣的主要源泉。然而学生通过手段在获取知识的同时，也在向环境释放着着“三废三废” ，其自身也处在污染之中，和当今大力宣传倡导保护环境的思想背道而驰。，其自身也处在污染之中，和当今大力宣传倡导保护环境的思想背
2、道而驰。因此必须对现有的中学化学实验进行绿色化设计。中学化学实验绿色化设计是根据因此必须对现有的中学化学实验进行绿色化设计。中学化学实验绿色化设计是根据绿色化学的思想和特点，用预防化学污染的新技术，在改革传统化学实验的基础上绿色化学的思想和特点，用预防化学污染的新技术，在改革传统化学实验的基础上发展起来的发展起来的“集约型集约型”的化学实验方法。的化学实验方法。现行九年级教材中由于实验条件的有限，现行九年级教材中由于实验条件的有限，教材中学生实验大多数所需药品较多、实验过程不够环保，能基本完成学生实验实教材中学生实验大多数所需药品较多、实验过程不够环保，能基本完成学生实验实属不错了。属不错了。
3、笔者在这几年的实验过程教学当中发现，当前的实验教学局限性很多：笔者在这几年的实验过程教学当中发现，当前的实验教学局限性很多：1 1客观因素客观因素(1)(1)时间上：课程标准要求每周开课时间上：课程标准要求每周开课 3 3 节，而我校在每周开课能做到节，而我校在每周开课能做到 4 4 节的情况节的情况下仍然觉得时间不足，因为课堂演示实验和学生实验就占了很大一部分时间。下仍然觉得时间不足，因为课堂演示实验和学生实验就占了很大一部分时间。(2)(2)空间上：教材中的实验装置略显笨重不够灵活，对实验成功的要求也比较高，空间上：教材中的实验装置略显笨重不够灵活，对实验成功的要求也比较高，实验不容易成功
4、，实验现象不明显不便观察，有的实验容易造成环境污染等。实验不容易成功，实验现象不明显不便观察，有的实验容易造成环境污染等。2 2客观因素客观因素(1)(1)教材中化学实验目的性太强，多数仪器也是围绕着教材来进行生产和加工的，教材中化学实验目的性太强，多数仪器也是围绕着教材来进行生产和加工的，造成现有的实验条件对于课本是造成现有的实验条件对于课本是“生搬硬套生搬硬套”，实验现象往往不尽如人意。，实验现象往往不尽如人意。(2)(2)现行的教辅中，过于注重实验现象和结果，学生实验过程中只注重现行的教辅中，过于注重实验现象和结果，学生实验过程中只注重“观察观察”、“记录记录”，很少去，很少去“反思反思
5、”、“探究探究”，学生无法对知识进行深层次的挖掘和思考。，学生无法对知识进行深层次的挖掘和思考。一、从学生的根本需要去宣传非常有必要进行绿色化实验一、从学生的根本需要去宣传非常有必要进行绿色化实验化学学科的快速发展，在造福人类的同时，也给人类生存环境带来了有史以来化学学科的快速发展，在造福人类的同时，也给人类生存环境带来了有史以来最严重的危机。为此，近几年来化学学术界提出了最严重的危机。为此，近几年来化学学术界提出了“绿色化学绿色化学”的全新概念。在日的全新概念。在日常教学中多次的渗透现有的科学技术快速发展造成环境的严重污染和气候的恶劣剧常教学中多次的渗透现有的科学技术快速发展造成环境的严重污
6、染和气候的恶劣剧变，展示一些现实中触目惊心的图片。让学生了解到由于化学技术的飞速发展、各变，展示一些现实中触目惊心的图片。让学生了解到由于化学技术的飞速发展、各种能源的泛滥使用造成环境的破坏，促使学生从内心上关注环境，先是在日常的化种能源的泛滥使用造成环境的破坏，促使学生从内心上关注环境，先是在日常的化2学实验中不浪费药品，珍惜水、电等能源，再进一步去对实验的绿色化进行关注和学实验中不浪费药品，珍惜水、电等能源，再进一步去对实验的绿色化进行关注和探究。再充分的整合于教学中提高学生的动手和创新能力。探究。再充分的整合于教学中提高学生的动手和创新能力。二、选择无污染的化学物质进行绿色化实验设计，培
7、养学生的创新能力二、选择无污染的化学物质进行绿色化实验设计，培养学生的创新能力目前的教学中，对于课堂很难演示的实验，老师往往借助媒体播放。有的实验目前的教学中，对于课堂很难演示的实验，老师往往借助媒体播放。有的实验对药品的需求量较多，如时间不够，对实验的成功有着很大的影响。让学生依据实对药品的需求量较多，如时间不够，对实验的成功有着很大的影响。让学生依据实验原理，对实验进行巧妙的设计，改变学生意识中一直沿用的传统的实验方法，既验原理，对实验进行巧妙的设计，改变学生意识中一直沿用的传统的实验方法，既达到了对中学化学实验进行绿色化设计的目的，又培养了学生的创新意识和能力。达到了对中学化学实验进行绿
8、色化设计的目的，又培养了学生的创新意识和能力。【案例案例 1】1】对制取氧气的实验方案设计：在现行人教版教材中关于氧气的制取无对制取氧气的实验方案设计：在现行人教版教材中关于氧气的制取无非非 2 2 种常见方案，一个是加热分解高锰酸钾，另一个是用二氧化锰催化分解过氧化种常见方案，一个是加热分解高锰酸钾，另一个是用二氧化锰催化分解过氧化氢，但是前者需要加热耗能多，而且过后试管太脏不容易清洗，而后者反应过快不氢，但是前者需要加热耗能多，而且过后试管太脏不容易清洗，而后者反应过快不利于收集氧气且制取氧气后的二氧化锰一般都是直接随水冲入下水道，既浪费又容利于收集氧气且制取氧气后的二氧化锰一般都是直接随
9、水冲入下水道，既浪费又容易污染环境。在鼓励学生去查阅资料和设计验证之后，不难得出下列较为环保的实易污染环境。在鼓励学生去查阅资料和设计验证之后，不难得出下列较为环保的实验方案：验方案： 实验药品实验药品 1 1高锰酸钾高锰酸钾 2 2氯酸钾氯酸钾3 3过氧化氢过氧化氢4 4过氧化氢过氧化氢5 5过氧化氢过氧化氢实验条件实验条件加热加热加热及二氧化锰加热及二氧化锰二氧化锰二氧化锰土豆或猪肝土豆或猪肝氢氧化钙氢氧化钙优点分析优点分析 反应速度适反应速度适中中氧元素转化率氧元素转化率 很高很高生成物无害，无生成物无害，无需加热，节能需加热，节能反应物分解得反应物分解得 比较彻底比较彻底快速分解，快速
10、分解，气体均匀连气体均匀连续续缺点分析缺点分析 2 2 个产物不容个产物不容易分离易分离产物不易分离且产物不易分离且反应速度较慢反应速度较慢二氧化锰对环境二氧化锰对环境有害有害有白沫，难以有白沫，难以 收集到气体收集到气体氧转化率氧转化率5050100100505050505050反思反思方案方案 4 4 中，反应后土豆变化不大可以用来形容继续炒土豆丝让学生了解催化中，反应后土豆变化不大可以用来形容继续炒土豆丝让学生了解催化剂的化学性质在反应前后没有改变，而猪肝几乎变熟了则说明反应是放热的。剂的化学性质在反应前后没有改变，而猪肝几乎变熟了则说明反应是放热的。方案方案 5 5：过氧化氢：过氧化氢
11、 H H2 2O O2 2快速分解，气体均匀连续导出，且快速分解，气体均匀连续导出，且 Ca(OH)Ca(OH)2 2与水易分离，与水易分离，对环境不会产生污染。通过分解的对比得知方案对环境不会产生污染。通过分解的对比得知方案 5 5 是最佳设计，它的设计对环境是是最佳设计，它的设计对环境是友好的，符合可持续发展的思想，也完全符合中学化学实验的绿色化设计。友好的，符合可持续发展的思想，也完全符合中学化学实验的绿色化设计。总的来说，在总的来说，在“选择无污染的化学物质进行绿色化实验设计，培养学生的创新选择无污染的化学物质进行绿色化实验设计，培养学生的创新能力能力”方面，除了鼓励学生用生活中的常见
12、物品大胆尝试之外，作为引导者的教师，方面，除了鼓励学生用生活中的常见物品大胆尝试之外，作为引导者的教师，可以多从物质的本质去引导学生可以多从物质的本质去引导学生“为什么这个实验可以用这种物质为什么这个实验可以用这种物质” 、 “这个实验还这个实验还能用哪些物质能用哪些物质” ，自发的产生，自发的产生“为什么为什么”的强烈求知欲，从而产生探索化学的浓厚兴的强烈求知欲，从而产生探索化学的浓厚兴3趣。趣。三、三、对有毒或产生污染化学反应进行绿色化实验设计，培养学生的探究能力对有毒或产生污染化学反应进行绿色化实验设计，培养学生的探究能力全国有数以百万计的中学化学实验室，每天都有大批学生在做各种化学实验
13、，全国有数以百万计的中学化学实验室，每天都有大批学生在做各种化学实验，虽然每次排放污染物的量不大，但由于实验日复一日，年复一年地进行，这种积少虽然每次排放污染物的量不大，但由于实验日复一日，年复一年地进行，这种积少成多成多“聚沙成塔聚沙成塔”的污染不容忽视。的污染不容忽视。中学化学教学过程中，无论是演示实验还是学中学化学教学过程中，无论是演示实验还是学生实验，常常是有毒的物质参加反应或产生有污染的物质，若处理不当，对环境会生实验，常常是有毒的物质参加反应或产生有污染的物质，若处理不当，对环境会造成污染。造成污染。1 1绿色化实验设计之灵活多变的微型化绿色化实验设计之灵活多变的微型化“廉租房廉租
14、房”所谓微型化学实验，就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方所谓微型化学实验，就是以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至几千分法与技术。虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至几千分之一，但其效果却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。之一，但其效果却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的。培养学生对实验的微型化，不仅能让学生认识到通过实验药品用量的减少来达培养学生对实验的微型化，不仅能让学生认识到通过实验药品用量的减少来达到节能环保，更能通过微型化实验仪器的自主制作
15、让学生增强动手能力、废物利用到节能环保，更能通过微型化实验仪器的自主制作让学生增强动手能力、废物利用意识、保护环境意识，还在制作微型实验的过程中培养了学生的探究能力。意识、保护环境意识，还在制作微型实验的过程中培养了学生的探究能力。【案例案例 2】2】氧气的化学性质氧气的化学性质与铁的反应与铁的反应在一道碳的实验题收到启发，如图，题意如下：在一道碳的实验题收到启发，如图，题意如下：某纯净气体通过下图装置时，某纯净气体通过下图装置时，可观察到：可观察到：A A 中紫色石蕊试液不变，中紫色石蕊试液不变，C C 中澄清石灰水交浑浊。据此判断：气体和黑色中澄清石灰水交浑浊。据此判断：气体和黑色粉末可能
16、的组合是什么？一般学生都会填写答案是一氧化碳和氧化铜，但就是有好粉末可能的组合是什么？一般学生都会填写答案是一氧化碳和氧化铜，但就是有好学的学生在错误填写了答案是氧气和铁粉之后，正是这个错误的答案促使他们有了学的学生在错误填写了答案是氧气和铁粉之后，正是这个错误的答案促使他们有了改进氧气化学性质验证实验的尝试，尝试方案如下：改进氧气化学性质验证实验的尝试，尝试方案如下：木炭在氧气中燃烧木炭在氧气中燃烧硫粉在氧气中燃烧硫粉在氧气中燃烧铁在氧气中燃烧铁在氧气中燃烧原图实验在充满氧气的集气原图实验在充满氧气的集气瓶中进行，燃烧发热导致部瓶中进行，燃烧发热导致部分氧气逸出且产生的分氧气逸出且产生的 COCO2 2让让氧气浓度下降使木炭不能充氧气浓度下降使木炭不能充分燃烧，需要打开玻璃片而分燃烧，需要打开玻璃片而导致导致 COCO2 2逸出后石灰水浑浊逸出后石灰水浑浊不明显，这个装置刚好都能不明显，这个装置刚好
