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綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)

時(shí)間:2022-12-22 23:52:08

開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn),希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)

第1篇

關(guān)鍵詞:綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn);含義;內(nèi)容;方案

隨著我們賴以生存的地球環(huán)境的日益惡化,環(huán)境污染、生態(tài)安全問題越來越為人們所重視。而環(huán)境污染最主要的表現(xiàn)為化學(xué)物質(zhì)的污染。化學(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為主的基礎(chǔ)學(xué)科,是廣大學(xué)生獲取知識(shí)、提高技能的有力手段。然而,學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)手段在獲取知識(shí)的同時(shí),不僅在向環(huán)境釋放著“三廢”,而且自身也處在污染之中。《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》中規(guī)定必修課程的設(shè)計(jì)要“體現(xiàn)綠色化學(xué)思想”。要讓學(xué)生了解“在化工生產(chǎn)中遵循‘綠色化學(xué)’思想的重要性”;還在選修模塊《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》中規(guī)定要讓學(xué)生“樹立綠色化學(xué)思想,養(yǎng)成環(huán)境保護(hù)的意識(shí)”。顯然,新制定的課程標(biāo)準(zhǔn)非常重視學(xué)生綠色化學(xué)思想的形成和應(yīng)用。

一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的含義

1.綠色化學(xué)是一種理念。化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的直觀感受,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手觀察能力,而且進(jìn)一步使學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí),增強(qiáng)他們分析問題和解決問題的能力。但實(shí)驗(yàn)必定會(huì)涉及到有害、有毒的物質(zhì),從某種意義上講,學(xué)校中環(huán)境污染主要來源于化學(xué)實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)是實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室綠色化管理的最基本保障,化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物,如果不經(jīng)處理直接排放,不但會(huì)造成環(huán)境的污染,還會(huì)淡化學(xué)生的環(huán)保意識(shí),養(yǎng)成不良習(xí)慣。化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂是向?qū)W生傳授環(huán)保知識(shí)的好場(chǎng)所,在實(shí)驗(yàn)課上不僅要使學(xué)生掌握各種實(shí)驗(yàn)技能和處理問題的能力,更要強(qiáng)化學(xué)生的環(huán)保意識(shí),強(qiáng)化學(xué)生對(duì)社會(huì)高度負(fù)責(zé)的主人翁精神。環(huán)境保護(hù)人人有責(zé),一定要從我做起,從實(shí)驗(yàn)室做起,從一點(diǎn)一滴做起,使學(xué)生進(jìn)入化學(xué)實(shí)驗(yàn)室后就受到綠色化學(xué)的教育。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,用綠色化學(xué)的理念來設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn),使自己的動(dòng)手操作能力和分析創(chuàng)新能力得到提高。

2.按照美國(guó)《綠色化學(xué)》(Green Chemistry)雜志的定義,綠色化學(xué)是指在制造和應(yīng)用化學(xué)產(chǎn)品時(shí)應(yīng)有效利用(最好可再生)原料,消除廢物和避免使用有毒的和危險(xiǎn)的試劑和溶劑。今天的綠色化學(xué)是指能夠保護(hù)環(huán)境的化學(xué)技術(shù)。它可通過使用自然能源,避免給環(huán)境造成負(fù)擔(dān)、避免排放有害物質(zhì)。利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。環(huán)境保護(hù)就是通過采取行政的、法律的、經(jīng)濟(jì)的、科學(xué)技術(shù)等多方面的措施,保護(hù)人類生存的環(huán)境不受污染和破壞。綠色化學(xué)是“防污染”,環(huán)境保護(hù)是“治污染”,只有實(shí)驗(yàn)過程實(shí)現(xiàn)綠色化,從根本上切斷污染源,才能真正做到保護(hù)環(huán)境。

二、開發(fā)綠色化的教學(xué)內(nèi)容

要實(shí)現(xiàn)“綠色化學(xué)”實(shí)驗(yàn),首先必須從源頭上制止化學(xué)污染物的生成。這就要求我們?cè)谶x擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí),不要忽視實(shí)驗(yàn)過程對(duì)環(huán)境的污染,應(yīng)調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)題目的選取既滿足培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的要求,又考慮到可能造成的環(huán)境污染問題,選擇環(huán)保型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要求:如果一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境無物質(zhì)種類改變的影響或物質(zhì)種類改變量極小,就可說該化學(xué)實(shí)驗(yàn)達(dá)到了綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求,具體有如下幾類:(1)化學(xué)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)中原子的利用率達(dá)100%。(2)化學(xué)實(shí)驗(yàn)體系放給環(huán)境的物質(zhì)種類是環(huán)境體系正常組分中所固有的。如放出的氣體是空氣中固有的正常組分如02、N2、H20、C02等。(3)實(shí)驗(yàn)體系不向環(huán)境放出物質(zhì)。(4)污染廢棄物集中處理后轉(zhuǎn)化為非污染物。(5)在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的前提下,對(duì)不可避免會(huì)形成污染的實(shí)驗(yàn)盡可能使其微型化。根據(jù)不同情況達(dá)到上述任一條或幾條要求的化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以認(rèn)為是達(dá)到了綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要求。

三、綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案

1.優(yōu)化污染實(shí)驗(yàn)

很多實(shí)驗(yàn)在操作過程中會(huì)造成大氣及水的污染,教師應(yīng)對(duì)污染嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化,使其成為綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)。例如,鈉在空氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)。按常規(guī)方法,會(huì)損壞很多玻璃管、蒸發(fā)皿和石棉網(wǎng),浪費(fèi)很嚴(yán)重。更重要的是生成的過氧化鈉呈煙狀揮發(fā)到大氣中,既污染環(huán)境,又不容易觀察生成物的顏色。優(yōu)化以后的做法:用一塊白鐵皮(或鋁片),折起四邊成小盒狀,將一綠豆大小的鈉,吸干煤油后放在其中,將其置于三角架上,用酒精燈加熱,鈉很快便可熔化、燃燒。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:看到鈉逐漸燃燒,呈黃色火焰,生成菜花狀的淡黃色固體。改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn):生成的過氧化鈉基本上都留在白鐵皮(或鋁片)上,既有利環(huán)保,又容易觀察到產(chǎn)物的顏色;冷卻后取出燃燒產(chǎn)物,將白鐵皮(或鋁片)清洗干凈擦干以備后用。

又如硫酸的脫水性實(shí)驗(yàn),取白砂糖10g,研細(xì)后放入小燒杯中,加入1~2 mL水調(diào)勻,加入10~15mL濃流酸,小心攪拌,觀察現(xiàn)象。此實(shí)驗(yàn)由于白砂糖和濃硫酸用量多,其碳化過程中會(huì)產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫酸性氣體副產(chǎn)物,造成嚴(yán)重的室內(nèi)污染。為了解決這個(gè)問題,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化,采取的方法:取2g白砂糖放入大試管中,加入約3mL濃硫酸,攪拌后迅速蓋上帶導(dǎo)管的橡皮塞,將玻璃導(dǎo)管的另一端插入盛有品紅溶液的試管中。用大試管代替小燒杯,白砂糖的用量由10g減少至2g,濃硫酸由原來的10~15mL減少為3mL。

反應(yīng)物用量減少,反應(yīng)產(chǎn)物用品紅溶液吸收,大幅度減少了有害氣體的排放量,生成的碳?jí)K兒沿著試管壁向上延伸,既增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的演示效果,又保證了實(shí)驗(yàn)者的身體健康。

2.倡導(dǎo)利用多媒體技術(shù)

在遇到危險(xiǎn)性較大或者伴隨有毒、有害物質(zhì)生成較多的演示實(shí)驗(yàn)時(shí),可以借助三維立體畫面、多媒體技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)的真實(shí)情景,還能夠節(jié)約藥品、水電等,并減少對(duì)環(huán)境的破壞。根據(jù)不同的教學(xué)情況和需要,可以利用現(xiàn)有條件下的網(wǎng)絡(luò)信息資源素材庫和教學(xué)軟件,也可以學(xué)校自己設(shè)計(jì)制作多媒體課件。例如:在Cu與濃HN03反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)中,反應(yīng)過程中生成的大量N02有毒氣體,對(duì)實(shí)驗(yàn)者危害較大,為了解決這個(gè)問題,可以將該實(shí)驗(yàn)改為投影實(shí)驗(yàn),全體學(xué)生都能夠通過大屏幕,清楚地觀察到Cu與濃HN03反應(yīng)的全部實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

3.推廣微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)

所謂微型化學(xué)實(shí)驗(yàn),就是以盡可能少的化學(xué)試劑來獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)。雖然它的化學(xué)試劑用量一般只為常規(guī)實(shí)驗(yàn)用量的幾十分之一乃至幾千分之一,但其效果卻可以達(dá)到準(zhǔn)確、明顯、安全、方便和防止環(huán)境污染等目的。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器使用高分子材料制成,具有小巧便攜、不易破碎、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn),完全可以做到人手一份,人人可以動(dòng)手操作。為發(fā)展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了方便與可能。

例如,硫在氧氣中燃燒的反應(yīng),若按常規(guī)實(shí)驗(yàn)每次需硫粉0.3~0.5 g,反應(yīng)后生成二氧化硫0.6~1 g,而微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)每次僅需硫粉0.02 g,反應(yīng)后生成二氧化硫0.04g,排污量大大降低,而效果也一樣明顯。

又如,鈉與水的反應(yīng),向裝有水的小燒杯中滴加幾滴酚酞,然后投入小塊鈉(綠豆大小)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。將這一實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為微型實(shí)驗(yàn)。操作步驟:切割1/2綠豆粒大小的金屬鈉置于石英尖嘴導(dǎo)管的管口,用小團(tuán)棉花堵住管口(以免金屬鈉滑落下來),并將其插入盛有水的六孔井穴板中(已滴入無色酚酞溶液)。金屬鈉與水迅速反應(yīng),產(chǎn)生的氣體推動(dòng)金屬鈉球沿著尖嘴導(dǎo)管上升,鈉球繼而由于重力作用下降,其又與水接觸發(fā)生劇烈反應(yīng),鈉球上下跳動(dòng),并發(fā)出“嘶嘶”的聲音,燒杯中的水已經(jīng)變成紅色,說明有堿生成。待反應(yīng)一段時(shí)間后,尖嘴導(dǎo)管里的空氣已被排凈,導(dǎo)管內(nèi)的氣體完全是純凈的氫氣,此時(shí)將燃著的木條靠近導(dǎo)管的尖嘴處,然后移開,發(fā)現(xiàn)尖嘴處的氣體燃燒并產(chǎn)生淡藍(lán)色的火焰,證明產(chǎn)生的氣體是氫氣。此實(shí)驗(yàn)的微型化,原料用量減少、安全可靠,符合綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的宗旨。

4.改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器,向無污染的方向發(fā)展

用密封的成品化儀器代替有毒實(shí)驗(yàn),避免了有害物質(zhì)的產(chǎn)生。這種儀器和藥品可以循環(huán)使用,不存在污染毒害。如碘的升華實(shí)驗(yàn),可用碘錘來完成(碘錘的兩頭向內(nèi)凹陷,內(nèi)封有碘晶體)。操作方法:一頭滴冷水,另一頭在酒精燈上加熱因冷水起到冷凝作用,碘升華后凝聚在碘錘上方內(nèi)壁,在碘錘中部可以看到紫紅色的碘蒸汽,反之也可以。

5.加強(qiáng)排污設(shè)備建設(shè),規(guī)范有害物質(zhì)處理

目前許多學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的排污設(shè)備比較簡(jiǎn)陋,處理廢棄物的能力不足。學(xué)校應(yīng)加大資金投入,加強(qiáng)排污設(shè)備建設(shè),使實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的污染物排放量減至最小。規(guī)范有害廢棄物的處理:(1)有害氣體的處理。可選用適當(dāng)?shù)奈絼┪剑部砂惭b尾氣吸收裝置;(2)廢液的處理。有機(jī)廢液可以通過蒸餾、重結(jié)晶等方法回收,有害重金屬離子廢液,可加入合適的試劑或調(diào)節(jié)溶液pH使金屬離子轉(zhuǎn)化為難溶性的沉淀物,過濾,沉淀物妥善保存,確認(rèn)濾液不含有毒物質(zhì)后方可排放;(3)廢棄固體處理。實(shí)驗(yàn)中用過的金屬,如鐵釘、鋅粒、錫粒等應(yīng)經(jīng)水洗、烘干處理后繼續(xù)使用。

錫林郭勒盟第二中學(xué)按以上方法探索和實(shí)踐綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn),已經(jīng)取得了令人滿意的效果。全國(guó)有數(shù)以萬計(jì)的學(xué)校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室每天都排放著化學(xué)成分復(fù)雜的污染物,影響著生存環(huán)境。綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是教學(xué)改革發(fā)展的必然趨勢(shì)。所以,作為化學(xué)教師,為保護(hù)人類生存環(huán)境,為培養(yǎng)具有環(huán)保理念的技能人才,應(yīng)站在這一化學(xué)改革的前沿,持續(xù)地去探索綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

參考文獻(xiàn)

[1]馬曉紅.淺析中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的綠色化學(xué)教育[J].硅谷,2008(10).

[2]曹瓊瑤.中學(xué)化學(xué)教育中的綠色化學(xué)[J].科技資訊,2006(17).

第2篇

關(guān)鍵詞:綠色化學(xué);大學(xué);化學(xué)實(shí)驗(yàn);策略

大學(xué)化學(xué)屬于工科院校非化學(xué)化工專業(yè)設(shè)置的一門基礎(chǔ)課程,也是大學(xué)中唯一的化學(xué)類課程,其教學(xué)效果關(guān)系著學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。大學(xué)化學(xué)面對(duì)的是非化學(xué)化工專業(yè)的學(xué)生,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入綠色化學(xué)理念,具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)階段,綠色化學(xué)已經(jīng)逐漸發(fā)展成為化學(xué)科研工作的前沿,受到了各國(guó)政府部門的高度關(guān)注。

1綠色化學(xué)的概念與意義

綠色化學(xué),也稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)或者清潔化學(xué),是一門基于化學(xué)學(xué)科,具備明確的科學(xué)目標(biāo)和社會(huì)需求的新興學(xué)科。從概念上分析,綠色化學(xué)是指在進(jìn)行化學(xué)品制造和使用的過程中,通過對(duì)原料的有效利用以及合理的操作,盡可能消除廢棄物,減少和避免對(duì)有毒有害化學(xué)試劑的使用。發(fā)展綠色化學(xué)的主要目標(biāo),是在節(jié)約資源的前提下,從源頭上進(jìn)行污染的防治工作,將環(huán)境治理從治標(biāo)轉(zhuǎn)為治本。與傳統(tǒng)化學(xué)相比,綠色化學(xué)最為顯著的特點(diǎn)有兩個(gè),一是最大限度的對(duì)原材料進(jìn)行了利用,二是最大限度的減少了廢棄物的排放。從科學(xué)的觀點(diǎn)分析,綠色化學(xué)是針對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)思維方式的一種改進(jìn)與創(chuàng)新;從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)分析,綠色化學(xué)通過對(duì)資源的合理利用,能夠有效降低成本;從環(huán)境的觀點(diǎn)分析,綠色化學(xué)能夠從根本上對(duì)污染進(jìn)行治理,符合當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的客觀要求[1]。推動(dòng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化,是當(dāng)前大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革的重要方向,受到了科研機(jī)構(gòu)、政府部門以及學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注,也取得了比較明顯的成效。基于綠色化學(xué)原則,構(gòu)建全新的大學(xué)實(shí)驗(yàn)化學(xué)體系,針對(duì)當(dāng)前普遍存在的高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的環(huán)境污染問題進(jìn)行深入探究,可以有效減少環(huán)境污染,體現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。從目前來看,綠色化學(xué)已經(jīng)逐漸成為化學(xué)教育的一個(gè)重要內(nèi)容,通過相應(yīng)的研究和實(shí)踐,能夠?qū)瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室中的常見廢棄物進(jìn)行無害化處理,減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中的環(huán)境污染,保證了實(shí)驗(yàn)過程的綠色化,同時(shí)也促進(jìn)了學(xué)生環(huán)保意識(shí)和綜合素質(zhì)的提高。

2大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染問題的誘發(fā)因素

就目前而言,在大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,環(huán)境污染問題頻發(fā),其主要誘發(fā)因素有幾個(gè):

2.1認(rèn)識(shí)不足,經(jīng)費(fèi)欠缺

當(dāng)前,許多高校在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中,存在著資金投入不足的問題,經(jīng)費(fèi)往往只能用于購買實(shí)驗(yàn)藥劑,或者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)器材的更新,沒有直接針對(duì)實(shí)驗(yàn)廢棄物進(jìn)行處理的設(shè)備,在污染防治方面顯得力不從心。同時(shí),部分高校對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)引發(fā)的環(huán)境污染問題缺乏到位的認(rèn)識(shí),在實(shí)驗(yàn)中一味強(qiáng)調(diào)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果,忽視了對(duì)于藥品、設(shè)備以及學(xué)生操作的管理。教師和實(shí)驗(yàn)室管理人員缺乏環(huán)保意識(shí),認(rèn)為實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的污染可以直接忽略。在這樣的背景下,一些實(shí)驗(yàn)室會(huì)直接將實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物倒入垃圾桶或者下水道,而氣體廢物則直接排放,造成了比較嚴(yán)重的環(huán)境污染問題[2]。

2.2重視不足,安排不當(dāng)

在對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行安排時(shí),由于缺乏環(huán)保意識(shí),沒有重視污染防治工作,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)不合理,容易引發(fā)環(huán)境污染。另外,部分高校沒有及時(shí)對(duì)試驗(yàn)教材進(jìn)行更新,使得化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容陳舊,缺乏創(chuàng)新,甚至僅僅要求學(xué)生能夠了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的,掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的步驟和結(jié)果,對(duì)于實(shí)驗(yàn)可能帶來的污染問題則直接無視,影響了學(xué)生的全面健康發(fā)展。

2.3理論不足,回收缺失

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中,產(chǎn)生的廢棄物類型多樣,回收處理流程繁瑣,從目前來看并沒有專門針對(duì)化學(xué)廢棄物回收處理的理論指導(dǎo),嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)室廢棄物的回收工作,也是造成化學(xué)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染問題的一個(gè)主要原因[3]。針對(duì)上述問題,高校以及相關(guān)部門應(yīng)該及時(shí)更新觀念,強(qiáng)化認(rèn)識(shí),采取切實(shí)有效的應(yīng)對(duì)措施,逐步推進(jìn)高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化,順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需求,做好環(huán)境保護(hù)工作。

3綠色化學(xué)背景下化學(xué)實(shí)驗(yàn)有效策略

3.1提高環(huán)保意識(shí)

在開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中,應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)于學(xué)生的教育,引導(dǎo)其樹立起良好的環(huán)保意識(shí)。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到,在新的發(fā)展環(huán)境下,傳統(tǒng)化學(xué)正在逐漸朝著綠色化學(xué)轉(zhuǎn)百年,而綠色化學(xué)并不僅僅是科研人員的任務(wù),更是需要整個(gè)化學(xué)領(lǐng)域的共同參與。對(duì)于教師而言,可以通過相應(yīng)的案例,講解國(guó)內(nèi)和國(guó)外的一些環(huán)境污染事件,使得學(xué)生能夠清除的認(rèn)識(shí)到環(huán)境保護(hù)的重要性和迫切性。例如,在對(duì)環(huán)境污染問題進(jìn)行講解時(shí),可以引入分組討論的教學(xué)方法,針對(duì)一些比較典型的環(huán)境問題,展開討論:空氣污染有哪些危害?霧霾的誘發(fā)因素是什么?如何正確處理塑料袋便捷性、經(jīng)濟(jì)性與環(huán)境污染之間的矛盾沖突?通過這樣的方式,可以激發(fā)學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,使得其能夠主動(dòng)參與到討論中,認(rèn)識(shí)到發(fā)展綠色化學(xué)的重要性,提升學(xué)生的環(huán)保意識(shí)[4]。

3.2加大資金投入

綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展離不來資金和設(shè)備的支持,對(duì)于高校而言,必須重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè),增加相應(yīng)的設(shè)備。例如,可以在通風(fēng)管道出風(fēng)口設(shè)置氣體處理裝置,同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室中統(tǒng)一設(shè)立廢棄物分類系統(tǒng),由學(xué)校組織專人人員進(jìn)行定期收集和處理,避免廢棄物的隨意排放。在條件允許的情況下,還可以在學(xué)校設(shè)置廢水處理系統(tǒng),在提升污水凈化效率和效果的同時(shí),也可以作為環(huán)保教育的一個(gè)基地。3.3規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作在開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中,新課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,學(xué)生必須能夠熟練掌握基本操作,對(duì)進(jìn)行藥品取用、物質(zhì)稱量、加熱處理、器皿洗滌等操作是,動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,運(yùn)用靈活。但是在實(shí)際教學(xué)中,部分學(xué)生并不能嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)定進(jìn)操作,甚至存在著試劑量越大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象越顯著的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),不僅導(dǎo)致了藥品的嚴(yán)重浪費(fèi),而且引發(fā)了更大的環(huán)境污染問題。對(duì)此,教師應(yīng)該對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作進(jìn)行規(guī)范,減少浪費(fèi)和污染問題,同時(shí)也能夠培養(yǎng)學(xué)生形成演進(jìn)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度,引導(dǎo)其掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法。另外,可以在定性實(shí)驗(yàn)中,對(duì)藥品的使用進(jìn)行定量化,例如,在制作氧氣時(shí),可以結(jié)合相應(yīng)的化學(xué)方程式,依照需要的氧氣的量,對(duì)所需高錳酸鉀的用量進(jìn)行估算,以此為依據(jù)取用藥品,這樣可以有效減少浪費(fèi)問題。

3.4倡導(dǎo)微型實(shí)驗(yàn)

所謂微型實(shí)驗(yàn),實(shí)際上是一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技術(shù),通過盡量少的試劑,獲取盡量多的化學(xué)信息,相比較常規(guī)的化學(xué)實(shí)驗(yàn),微型實(shí)驗(yàn)具有節(jié)約藥品、現(xiàn)象明顯、減少污染、安全可靠等優(yōu)點(diǎn),在環(huán)境污染問題日漸嚴(yán)峻,可持續(xù)發(fā)展理念持續(xù)深化的背景下,進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)的普及和推廣意義重大。需要注意的是,微型實(shí)驗(yàn)并非是簡(jiǎn)單的對(duì)常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行壓縮,而是在綠色化學(xué)原則背景下,以預(yù)防化學(xué)污染的技術(shù)、思路和方法,對(duì)常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革和創(chuàng)新,其核心在于利用盡可能少的試劑獲得預(yù)期的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo),可以說,微型實(shí)驗(yàn)是綠色化學(xué)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一種典型體現(xiàn)。例如,在進(jìn)行銅與稀硝酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化氮?dú)怏w,如果不能對(duì)其進(jìn)行有效處理,會(huì)帶來比較嚴(yán)重的環(huán)境污染,但是如果想要對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一收集和處理,則需要大量的資金和專業(yè)的設(shè)備。對(duì)此,可以重新對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì),引入微型實(shí)驗(yàn)。在具體實(shí)驗(yàn)中,可以在經(jīng)過消毒的針管內(nèi),放入銅片,排盡空氣,然后吸取少量的稀硝酸,以膠塞堵塞針頭。當(dāng)觀察到藍(lán)色溶液,同時(shí)活塞被氣體推動(dòng)后,將針管內(nèi)的溶液注入到氫氧化鈉溶液中,藍(lán)色沉淀物的出現(xiàn)表明硝酸銅也氫氧化鈉溶液發(fā)生了反應(yīng)。拉動(dòng)活塞吸入空氣,看到針管內(nèi)部逐漸變成紅棕色,將其注入到滴有酚酞試劑的氫氧化鈉溶液中,紅棕色逐漸消失,對(duì)NO的性質(zhì)進(jìn)行惡劣驗(yàn)證。這樣的實(shí)驗(yàn)不僅操作簡(jiǎn)單,可靠性強(qiáng),而且不會(huì)產(chǎn)生污染。

3.5改進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作

在部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,會(huì)生成一些有毒有害物質(zhì),影響師生的身體健康,引發(fā)環(huán)境污染問題。從綠色化學(xué)的角度,可以在保證實(shí)驗(yàn)效果的前提下,對(duì)實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn),減少污染。例如,在銅與濃硫酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,會(huì)生成二氧化硫氣體,不僅氣味難聞,而且對(duì)于人體的危害較大。此時(shí),教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行積極討論,看如何才能夠避免實(shí)驗(yàn)過程中二氧化硫氣體的泄露,同時(shí)對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)證。經(jīng)討論和總結(jié),將原本的實(shí)驗(yàn)裝置改造成了圖1的樣式(略去了夾具和酒精燈)。經(jīng)檢驗(yàn),該裝置具有較強(qiáng)的密封性,可以根據(jù)實(shí)際需要,隨時(shí)進(jìn)行反應(yīng)或者停止反應(yīng),也可以對(duì)二氧化硫的性質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn),更能夠?qū)U氣進(jìn)行處理,符合綠色化學(xué)的基本要求。圖1改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置

4結(jié)語

總而言之,在可持續(xù)發(fā)展理念不斷深化的背景下,綠色化學(xué)逐漸興起,并且迅速成為學(xué)術(shù)界關(guān)注的重點(diǎn),構(gòu)建綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中的環(huán)境污染問題進(jìn)行有效預(yù)防和控制,是非常重要的。對(duì)于大學(xué)化學(xué)教師而言,在開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中,應(yīng)該始終貫穿綠色化學(xué)理念,提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí),從根本上對(duì)污染進(jìn)行治理,營(yíng)造出一個(gè)綠色健康的學(xué)習(xí)環(huán)境。

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第3篇

【關(guān)鍵詞】農(nóng)村中學(xué) 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 綠色化學(xué) 探討

綠色化學(xué)是21世紀(jì)化學(xué)科學(xué)的一個(gè)重要發(fā)展方向,也是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中應(yīng)樹立的基本觀念之一,化學(xué)在給人類帶來巨大利益的同時(shí),也出現(xiàn)了很多與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問題。化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性的學(xué)科,離不開實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證和檢驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物,這些廢棄物不同于生活垃圾,如果不經(jīng)處理任意排放,就會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成污染。因此,化學(xué)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的污染問題必須引起人們的高度重視。

一、綠色化學(xué)理念及其特征

綠色化學(xué)的理念是實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與化學(xué)和化工生產(chǎn)的協(xié)調(diào)發(fā)展。其主要特征在于采用“原子經(jīng)濟(jì)”反應(yīng),即原料的每一個(gè)原子進(jìn)入產(chǎn)品,原子的利用率為100%。綠色化學(xué)倡導(dǎo)從源頭上盡可能地消除或減少有毒、有害化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響,用治理前移的思路來對(duì)待污染治理,是一種積極的環(huán)保概念,必將對(duì)化學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生良好的導(dǎo)向作用。

二、農(nóng)村中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的污染源

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的污染主要來自實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和操作中灑落的試劑和藥品;實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和結(jié)束后對(duì)儀器進(jìn)行清洗后的廢液;沒有進(jìn)行回收而傾倒掉的多余試劑;因過期失效而丟棄的試劑和藥品。

農(nóng)村學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室一般都沒有專門的“三廢”處理設(shè)施,處理方法就是混于生活垃圾中隨意排放。化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中產(chǎn)生的廢棄物量不是很大,但由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用的化學(xué)試劑純度較高,有些試劑毒性較大,積少成多,污染周邊環(huán)境。

三、化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化途徑

化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化是綠色化學(xué)的重要組成部分,利用綠色化學(xué)的理論和原則并將其貫穿于整個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,從源頭上消除實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生的污染,同時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)境保護(hù)教育。其主要途徑有:

1.關(guān)注環(huán)境,培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)

化學(xué)教師應(yīng)該樹立起可持續(xù)發(fā)展、綠色化學(xué)教育的理念,才能在教學(xué)、生活中自覺的實(shí)施綠色教育。讓學(xué)生了解綠色化學(xué),樹立起環(huán)保意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生從事綠色化學(xué)研究與開發(fā)的能力。同時(shí),還要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)科技發(fā)展給社會(huì)帶來的利與弊,培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注環(huán)境、關(guān)注生活的意識(shí)。

例如,綠色植物具有通過光合作用吸收二氧化碳,釋放出氧氣供人類呼吸的用途,倡導(dǎo)學(xué)生“種下一棵樹,為我們的生活增添綠色”,以實(shí)際行動(dòng),保護(hù)環(huán)境。

2.加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的清潔化、規(guī)范化操作

所謂化學(xué)實(shí)驗(yàn)的清潔化,是指通過一些有效措施使化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所和環(huán)境的污染降低到最低限度。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,低熔點(diǎn)、低沸點(diǎn)試劑的有機(jī)實(shí)驗(yàn),如果不嚴(yán)格按規(guī)定操作,很容易引起爆炸事故,不僅會(huì)危及師生的生命安全,更會(huì)污染環(huán)境。因此在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中必須要嚴(yán)格規(guī)范操作,養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,同時(shí)要加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的有效管理。加強(qiáng)對(duì)有毒化學(xué)試劑的管理,改善試劑和藥品的保存環(huán)境,建立嚴(yán)格的領(lǐng)用制度;實(shí)驗(yàn)中要嚴(yán)格按規(guī)定操作,試劑瓶必須及時(shí)加蓋,嚴(yán)格控制試劑的取用量;規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作,避免試劑潑灑,對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的“三廢”應(yīng)進(jìn)行處理后再排放,盡量避免試劑間再次化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生對(duì)環(huán)境的二次污染;對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)品應(yīng)回收利用。

(1)用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)代替常量化學(xué)實(shí)驗(yàn)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是國(guó)內(nèi)外近20年進(jìn)展較快的一種新的化學(xué)實(shí)驗(yàn)形式。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是用盡可能少的化學(xué)試劑獲得比較明顯的反應(yīng)現(xiàn)象和化學(xué)信息的一種實(shí)驗(yàn)方法。雖然它的化學(xué)試劑用量一般只為常規(guī)實(shí)驗(yàn)用量的幾十分之一乃至幾千分之一,但可以達(dá)到與常規(guī)實(shí)驗(yàn)相同的效果。

(2)妥善處理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的廢棄物

在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,大部分實(shí)驗(yàn)的藥品在教材中都未明確給出限量,學(xué)生很難把握藥品的實(shí)際用量,這樣既影響實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性,又會(huì)造成藥品的浪費(fèi),還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。若將藥品規(guī)定了用量和濃度,既方便操作,又便于觀察和記憶,從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度和科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法。教學(xué)過程中把好的經(jīng)驗(yàn)傳授給學(xué)生,妥善處理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的廢棄物(回收、無害化處理),這樣既為實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范化奠定基礎(chǔ),又能培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣;還能增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí),減少環(huán)境污染。

3.用計(jì)算機(jī)輔助制作多媒體仿真實(shí)驗(yàn)

對(duì)一些基本的性質(zhì)實(shí)驗(yàn),常規(guī)實(shí)驗(yàn)所用的試劑比較多,且有機(jī)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中常用到多種有毒、有害的試劑.對(duì)環(huán)境造成極大的污染,更會(huì)危及實(shí)驗(yàn)師生的身體健康。利用計(jì)算機(jī)輔助制作多媒體仿真實(shí)驗(yàn),把化學(xué)反應(yīng)中的現(xiàn)象生動(dòng)地呈現(xiàn)在屏幕上,這樣有助于學(xué)生對(duì)各物質(zhì)的性質(zhì)了解和掌握;對(duì)于一些較為復(fù)雜的探究性實(shí)驗(yàn),可以通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),對(duì)比和判斷反應(yīng)的可行性和合理性,從而減少實(shí)驗(yàn)過程并開發(fā)出對(duì)環(huán)境無污染的化學(xué)技術(shù)。

應(yīng)用多媒體輔助教學(xué),改善了部分有毒、危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)的操作環(huán)境,提高了部分演示實(shí)驗(yàn)的效果,同時(shí)還讓學(xué)生在觀察媒體輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中,體驗(yàn)了多媒體技術(shù)的綠色環(huán)保價(jià)值。化學(xué)畢竟是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),實(shí)驗(yàn)是形成基本操作技能和培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度的過程,而多媒體無法代替,所以對(duì)多媒體技術(shù)的應(yīng)用必須把握好尺度,否則會(huì)產(chǎn)生適得其反的結(jié)果。

第4篇

論文關(guān)鍵詞:綠色化學(xué),環(huán)境保護(hù),化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

一、綠色化學(xué)12條原則

Anastas和Warner提出了綠色化學(xué)的12條原則,這些原則可作為實(shí)驗(yàn)化學(xué)家開發(fā)和評(píng)估一條合成路線、一個(gè)生產(chǎn)過程、一個(gè)化合物是不是綠色的指導(dǎo)方針和標(biāo)準(zhǔn):

(1) 最好是防止廢物的產(chǎn)生而不是產(chǎn)生后再來處理;

(2) 合成方法應(yīng)設(shè)計(jì)成能將所有的起始物質(zhì)嵌并入最終產(chǎn)物中;

(3) 只要可能,反應(yīng)中使用和生成的物質(zhì)應(yīng)對(duì)人類健康和環(huán)境無毒或毒性很小;

(4) 設(shè)計(jì)的化學(xué)產(chǎn)品應(yīng)在保持原有功效的同時(shí),盡量使其無毒或毒性很小;

(5) 應(yīng)盡量不使用輔物質(zhì)(如溶劑、分離試劑等),如果一定要用,也應(yīng)使用無毒物質(zhì);

(6) 能量消耗越小越好,應(yīng)能為環(huán)境和經(jīng)濟(jì)方面的考慮所接受;

(7) 只要技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行,使用的原材料應(yīng)是能再生的;

(8) 應(yīng)盡量避免不必要的衍生過程(如基團(tuán)的保護(hù)與去保護(hù),物理與化學(xué)過程的臨時(shí)性修改等);

(9) 盡量使用選擇性高的催化劑,而不是靠提高反應(yīng)物的配料比;

(10) 設(shè)計(jì)化學(xué)產(chǎn)品時(shí),應(yīng)考慮當(dāng)該物質(zhì)完成自己的功能后,不再滯留于環(huán)境中,而可降解為無毒的產(chǎn)物;

(11) 分析方法也需要進(jìn)一步研究開發(fā),使能做到實(shí)時(shí)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控,以防有害物質(zhì)的形成;

(12) 一個(gè)化學(xué)過程中使用的物質(zhì)或物質(zhì)的形態(tài),應(yīng)考慮盡量減小實(shí)驗(yàn)事故的潛在危險(xiǎn),如氣體釋放、爆炸和著火等。

綜觀以上12條,可以看出:綠色化學(xué)提出的目標(biāo)和任務(wù)不是被動(dòng)地治理環(huán)境污染,而是主動(dòng)地防止化學(xué)污染。這也是綠色化學(xué)與環(huán)境保護(hù)二個(gè)概念不同的地方。綠色化學(xué)是“防”,環(huán)境保護(hù)是“治”,只有從根本上切斷污染源,才能真正做到保護(hù)環(huán)境。同時(shí),我們也看到,綠色化學(xué)是一舉多得的事情。

二 、開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的嘗試

(1) 開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn) 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)(microscalechemicalexperiment或microscalelaboratory簡(jiǎn)稱M.L.)是20世紀(jì)80年代經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的高校為解決化學(xué)專業(yè),耗資巨大的三廢處理問題、實(shí)驗(yàn)安全問題及一些試劑價(jià)格過于昂貴而發(fā)展興起的一種新實(shí)驗(yàn)方法,它的試劑用量是常量實(shí)驗(yàn)的十分之一至千分之一。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要組成部分,我們應(yīng)該把握住微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的精髓,積極開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化研究。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以盡可能少的試劑,來獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)原理與技術(shù),而不一定要在微型儀器中進(jìn)行。由于試劑用量大大減少,產(chǎn)生的“三廢”量也非常少,基本解決了對(duì)環(huán)境的污染問題,也大大地節(jié)約了實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。多年來,我們對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn),采用了“性質(zhì)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)滴化,分析實(shí)驗(yàn)減量化,合成實(shí)驗(yàn)微型化”,用已有的儀器就能完成大多數(shù)實(shí)驗(yàn),從而實(shí)現(xiàn)了“以盡可能少的試劑獲取所需化學(xué)信息”的目標(biāo)。如性質(zhì)實(shí)驗(yàn),在不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下,盡可能降低試劑的濃度,減少試劑的用量;滴定分析實(shí)驗(yàn),將標(biāo)液的濃度由0.1mol·L降至0.01mol·L~0.02mol·L,滴定管使用25mL的,錐形瓶改用100mL微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要優(yōu)越性在于:試劑用量大大減少,減少了相關(guān)輔助材料、水電的消耗,降低了實(shí)驗(yàn)成本,也提高了實(shí)驗(yàn)的安全性;產(chǎn)生的“三廢量很少,改善了實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件,極大的減少了對(duì)環(huán)境的污染。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有減少污染、安全、節(jié)約實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)與時(shí)間等優(yōu)點(diǎn),是化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的重要手段,值得大力提倡和采用。

(2) 串聯(lián)實(shí)驗(yàn)以及試劑的回收利用 串聯(lián)實(shí)驗(yàn)是指通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)次序,使一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物成為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原料。如把萃取和蒸餾實(shí)驗(yàn)安排在一起,利用四氯化碳萃取碘的水溶液,得到碘的四氯化碳溶液,然后在碘的四氯化碳溶液中加入氫氧化鈉溶液至紫色剛好消失,利用反萃取把四氯化碳分離出來,最后進(jìn)行蒸餾,使四氯化碳回收再利用串聯(lián)實(shí)驗(yàn)以及試劑的回收利用在一定程度上減輕了常規(guī)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的污染,有利于環(huán)境保護(hù)。

(3) 尋找替代性試劑、溶劑、催化劑 實(shí)現(xiàn)同一變換可能存在幾種可供選擇的試劑、溶劑、催化劑,只要可能,實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)盡量尋找實(shí)現(xiàn)同一變換最無害的試劑替代有毒有害的試劑;通過改變反應(yīng)的溶劑,用不易揮發(fā)、無害的溶劑(H2O)代替揮發(fā)、有毒的溶劑;用高效、無毒、無害的催化劑代替腐蝕性嚴(yán)重的催化劑。如無機(jī)實(shí)驗(yàn)中,可用硫代乙酰胺替代有毒的硫化氫進(jìn)行陽離子沉淀實(shí)驗(yàn);有機(jī)實(shí)驗(yàn)中,甲苯可用來代替苯作為更安全的有機(jī)溶劑;酯類合成實(shí)驗(yàn)中,可用無機(jī)鹽、離子交換樹脂、高效固體酸Fe2O3-SO4代替濃H2SO4作催化劑,不僅具有較高的選擇性、轉(zhuǎn)化率,還可避免濃H2SO4腐蝕性,而且反應(yīng)速度快,催化劑易于分離回收重復(fù)使用等特點(diǎn)是一類理想的環(huán)保催化劑。

(4) 妥善處理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的“三廢” 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境保護(hù)應(yīng)規(guī)范化、制度化,應(yīng)對(duì)每次產(chǎn)生的“三廢”進(jìn)行處理。把用過的酸類、堿類、鹽類等各種廢液、廢渣,分別倒入各自的回收容器內(nèi),按照國(guó)家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理,可采取中和、吸收、燃燒、回收循環(huán)利用等方法來處理廢棄物,對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生大量有毒有害及腐蝕性的氣體,在通風(fēng)櫥內(nèi)完成實(shí)驗(yàn),并將尾氣進(jìn)行集中收集,采用吸收、中和等方法集中處理,對(duì)于重金屬廢液一般采用回收的方法進(jìn)行處理。在開放實(shí)驗(yàn)中,鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)一些廢液的處理或回收實(shí)驗(yàn),如銀廢液回收銀、含碘廢液回收碘、含鉻廢水的處理等,這有利于提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

三、實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的其他途徑

(1) 開放研究性課題,讓學(xué)生自主探求解決環(huán)境問題的新方式。研究性課程的設(shè)置,意在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí),應(yīng)加以合理引導(dǎo),抓住機(jī)遇,從課題選擇上適當(dāng)調(diào)整,促進(jìn)學(xué)生關(guān)注社會(huì)、關(guān)注環(huán)境的意識(shí)。

(2) 提高教師

第5篇

1前言

近幾年來,隨城市化及工業(yè)化的影響,環(huán)境污染問題已經(jīng)越來越嚴(yán)重,不利于人與自然的和諧發(fā)展,對(duì)環(huán)境問題必須加以重視。化學(xué)實(shí)驗(yàn)通常會(huì)產(chǎn)生某些有毒氣體,不僅會(huì)給環(huán)境造成一定污染,也不利于人們的身體健康。因此,在中學(xué)化學(xué)教學(xué)改革中,必須開展綠色化學(xué)教育,以“減量、循環(huán)或重復(fù)使用、回收”為基本理念開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),以在一定程度上對(duì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù),從而促進(jìn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展。為了促進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化改革,本文以中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化改革為例,從以下幾方面作相關(guān)分析。

2中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化改革的措施

2.1宣傳綠色化學(xué)增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)

思想對(duì)行為有一定的指導(dǎo)作用,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,教師應(yīng)結(jié)合教材內(nèi)容有目的、有計(jì)劃地向?qū)W生宣傳綠色化學(xué)的必要性及重要意義,以使學(xué)生理解綠色化學(xué)的思想,并在實(shí)驗(yàn)過程中加以實(shí)踐。如:在《序言》中,應(yīng)向?qū)W生介紹化學(xué)在人類生活及社會(huì)進(jìn)步中的重要作用;在《硫酸》一課中,介紹如何對(duì)原料進(jìn)行循環(huán)使用,如何使能源的利用更加充分,如何對(duì)酸雨進(jìn)行防治;在《水》一課中,介紹水污染的危害及防治;在《空氣》一課中,介紹導(dǎo)致大氣污染的因素及防治措施等。

2.2遵循減量使用理念

減量理念是從節(jié)約資源、減少污染的角度提出的,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,對(duì)于產(chǎn)生毒物或使用毒物的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通過減量理念對(duì)其用量進(jìn)行有效控制,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)就是在此理念指導(dǎo)下而開展的創(chuàng)新性變革。其通過在微型化的儀器裝置中開展化學(xué)實(shí)驗(yàn),和常規(guī)實(shí)驗(yàn)相比,大概能節(jié)約90%的試劑用量。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),微型實(shí)驗(yàn)的開展,能在很大程度上體現(xiàn)現(xiàn)代綠色化學(xué)教育觀念,能使學(xué)生的智力創(chuàng)新能力得到一定提高。此外,還能使學(xué)生的環(huán)保意識(shí)及資源意識(shí)得到一定增強(qiáng),從而把防止化學(xué)污染的思想貫穿于化學(xué)教育的整個(gè)過程。如在“鐵及其化合物”、“鋁、鎂及其化合物的性質(zhì)”、“硫酸根離子、碳酸根離子、氯離子、銨根離子的檢驗(yàn)”等實(shí)驗(yàn)中,使用12 mm×70 mm的小試管代替常規(guī)試管,不僅能達(dá)到良好的實(shí)驗(yàn)效果,節(jié)約藥品,還能使污染物的產(chǎn)生得到有效減少。教師可把微型實(shí)驗(yàn)和常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到用較少的實(shí)驗(yàn)用品和儀器也能達(dá)到較好的實(shí)驗(yàn)效果,從而使學(xué)生對(duì)“綠色化學(xué)”理念有更深的了解和認(rèn)識(shí)。

2.3拒絕使用危害品

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,藥品的使用及其所生成的物質(zhì)都應(yīng)對(duì)人類健康及環(huán)境無害或危害性較小。選用實(shí)驗(yàn)藥品時(shí),應(yīng)考慮到此藥品在實(shí)驗(yàn)過程中所產(chǎn)生的廢氣、廢物等對(duì)環(huán)境的危害,盡可能選用對(duì)環(huán)境污染少的藥品,對(duì)于那些危險(xiǎn)性大、毒性大、污染嚴(yán)重、無法替代、無法回收的原料及藥品,應(yīng)盡可能拒絕使用。在不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下,應(yīng)盡可能用無害試劑替換有害試劑。此外,還應(yīng)把某些易產(chǎn)生有害物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)替換成無害物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。如“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”一課中,可使用NaCl,NaCl價(jià)格低廉,且能取得較好的實(shí)驗(yàn)效果。

2.4循環(huán)使用和重復(fù)利用

循環(huán)使用和重復(fù)利用不僅可進(jìn)行有效節(jié)約資源,而且還能有效控制成本及污染。相關(guān)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),在系列化實(shí)驗(yàn)中,可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的循環(huán)及重復(fù)使用。如在“實(shí)驗(yàn)室制取氧氣”這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,受到二氧化錳的催化作用,氯酸鉀受熱后可分解成制氧氣后的副產(chǎn)物,在副產(chǎn)物中加入水,并使之分解及分離,就可得到二氧化錳和氯化鉀溶液。

2.5改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置

中學(xué)化學(xué)教材中,有的常規(guī)實(shí)驗(yàn)裝置危險(xiǎn)性較大,所連接的儀器也較多,有的還會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)時(shí)可對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置加以改進(jìn),以使裝置中的不足之處得到一定改善。如在燃燒條件的探究實(shí)驗(yàn)中,在熱水下面對(duì)著白磷通氧氣的時(shí)候,白磷會(huì)出現(xiàn)“亂跑”現(xiàn)象,操作的時(shí)候有較多不便;把紅磷和白磷的著火點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比時(shí),白磷會(huì)在空氣中燃燒,造成污染。此時(shí),可對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置作以下改進(jìn):①把適量熱水注入試管,接著再把試管放到熱水浴中,然后在試管中放入白磷,通氣情況良好;②把吸干水的紅磷、白磷分別放到兩支相同的試管中,塞上橡皮塞,接著再同時(shí)把兩支試管浸入熱水里,可觀察到白磷在試管內(nèi)安全燃燒,而紅磷則沒有燃燒。

2.6重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

重新對(duì)某些中學(xué)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)與改進(jìn),縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間,并達(dá)到節(jié)約藥品及改善實(shí)驗(yàn)效果的目的。如可對(duì)“濃硫酸與銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行改進(jìn),此實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)存在以下問題:①反應(yīng)結(jié)束后,試管內(nèi)物質(zhì)的溫度過高,無法立即加水對(duì)溶液的顏色進(jìn)行仔細(xì)觀察,從而使實(shí)驗(yàn)時(shí)間過長(zhǎng);②使用銅片,無法對(duì)整個(gè)反應(yīng)過程進(jìn)行有效控制,易產(chǎn)生SO2氣體,從而對(duì)環(huán)境造成污染。因此,對(duì)化學(xué)教材進(jìn)行改革時(shí),可對(duì)此實(shí)驗(yàn)的裝置作以下方面的改進(jìn):把銅片換成銅絲,把試管換成U型管,這樣的裝置密封性較好,操作起來比較方便。把品紅試劑放在U型管中還具有液封的作用,從而可有效防止SO2氣體對(duì)環(huán)境所造成的污染。銅絲在玻璃管內(nèi)上下抽動(dòng)可對(duì)反應(yīng)進(jìn)行直接控制,不僅能取得良好的實(shí)驗(yàn)效果,而且實(shí)驗(yàn)過程所需的時(shí)間較短。

2.7利用多媒體技術(shù)開展模擬實(shí)驗(yàn)

第6篇

關(guān)鍵詞:無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn);綠色化;探討

中圖分類號(hào):G424

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1674-9944(2010)08-0213-03

1 引言

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高校無機(jī)化學(xué)教學(xué)的重要組成部分,在培養(yǎng)學(xué)生思維能力、分析與解決問題能力、動(dòng)手能力等方面起到了至關(guān)重要的作用[1]。無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需試劑藥品種類多,消耗量大,部分試劑含有較強(qiáng)毒性,如氰化物、重金屬鹽、氯水、溴水、四氯化碳等,伴隨反應(yīng)過程放出的有毒性氣體如硫化氫、二氧化硫、氯氣、二氧化氮等,成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一個(gè)非常嚴(yán)重的問題,因此幾乎每個(gè)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室都是一個(gè)小型的環(huán)境污染源[2]。這就要求在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,既要科學(xué)地、直觀地展示實(shí)驗(yàn)所要達(dá)到的目的,又要盡量減少實(shí)驗(yàn)過程中有毒試劑的用量,提高試劑的利用效率,減少對(duì)環(huán)境的污染。倡導(dǎo)綠色化學(xué)教育,實(shí)施無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化,進(jìn)一步深化無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。

2 無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化”方案研究

2.1 “綠色化學(xué)”原則

綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)。綠色化學(xué)即用化學(xué)的技術(shù)和方法去消滅或減少那些對(duì)人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑在生產(chǎn)過程中的使用,同時(shí)

收稿日期:2010-07-23

基金項(xiàng)目:四川文理學(xué)院教改項(xiàng)目,川文理[2009]33號(hào)文件

作者簡(jiǎn)介:羅飛華(1983―),男,湖北武漢人,講師,主要從事配位化學(xué)及功能材料方面研究。

也要在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生有毒、有害的副產(chǎn)物、廢物和產(chǎn)品[3]。綠色化學(xué)的核心內(nèi)容是“原子經(jīng)濟(jì)性”和“5R”原則,“原子經(jīng)濟(jì)性”是指生產(chǎn)中反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物,“5R原則”即減量(Reduction)、重復(fù)使用(Reuse)、回收(Recycling)、再生(Regeneration)、拒用(Rejection)。按照“綠色化學(xué)”理念的要求,無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該在綠色化學(xué)思想的指導(dǎo)下,用預(yù)防化學(xué)污染的新思想和新技術(shù)對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革而實(shí)現(xiàn)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“綠色化”。

2.2 無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材和教學(xué)的改革

目前無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材的內(nèi)容多為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn),有些實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境污染比較嚴(yán)重,如硫酸銅的制備、大環(huán)配合物的合成實(shí)驗(yàn)等。因此需要綠色無污染、少污染的實(shí)驗(yàn)教材,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為圍繞基本化學(xué)原理、基本實(shí)驗(yàn)操作而開設(shè)的無污染、小污染實(shí)驗(yàn),如摩爾氣體常數(shù)的測(cè)定、粗食鹽提純、醋酸解離度和電離常數(shù)的測(cè)定、硝酸鉀制備與提純等。而教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,更要注重培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí),倡導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置與操作方法,并提倡試劑“回收使用、循環(huán)使用”的原則,提高試劑的利用率,減少實(shí)驗(yàn)污染,使學(xué)生直接參與到化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化中。實(shí)驗(yàn)做完后,應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生妥善處理廢棄物,根據(jù)“變廢為寶、化害為利、分別處理”的原則考慮回收利用,根據(jù)各種試劑和實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的性質(zhì),采取不同的方法進(jìn)行無害化處理后再排放。常見的廢氣,可經(jīng)吸附、吸收、氧化或分解等方法處理后排放;常見的廢液,可采取中和、萃取、化學(xué)沉淀、氧化還原等方法進(jìn)行處理,如廢鉻酸洗液可用高錳酸鉀氧化后再循環(huán)使用。這樣做不但處理了廢液,擴(kuò)展了學(xué)生的知識(shí)面,而且提高了學(xué)生的環(huán)保意識(shí),達(dá)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的效果。

2.3 按照“綠色”理念改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

遵照綠色化學(xué)的理念,從源頭上阻止污染,可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?在能夠達(dá)到同樣教學(xué)效果的前提條件下,尋找替代品,盡量用低毒或無毒化學(xué)試劑替代有毒化學(xué)試劑[4]。如無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中多相離子平衡實(shí)驗(yàn),其實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖歉鶕?jù)溶度積規(guī)則及平衡移動(dòng)原理驗(yàn)證沉淀的生成、溶解、分步沉淀及沉淀的轉(zhuǎn)化。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中,沉淀離子及沉淀劑大部分使用的是Pb(NO.3).2和K.2CrO.4;采用這些沉淀離子及沉淀劑現(xiàn)象比較明顯,但是Pb、Cr是有毒重金屬,實(shí)驗(yàn)廢棄物排放到水中,會(huì)對(duì)水資源造成嚴(yán)重污染。為了保留傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的精華,同時(shí)減少實(shí)驗(yàn)廢棄物對(duì)環(huán)境的污染,根據(jù)綠色化學(xué)的理念以及多相離子平衡的實(shí)驗(yàn)原理重新選擇沉淀離子及沉淀劑,并對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,見表1。結(jié)果表明改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)效果良好,現(xiàn)象明顯,同樣達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?而且減少了有毒物質(zhì)的使用和排放,實(shí)現(xiàn)了無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化。

表1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)對(duì)比

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

沉淀離子Pb2+Cu2+

沉淀生成沉淀劑KINaOH

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象黃色PbI.2淺藍(lán)色沉淀Cu(OH).2

沉淀轉(zhuǎn)化沉淀離子Ag+Cu2+

沉淀劑K.2CrO.4 NaClNaOH Na.2S

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象磚紅色沉淀 白色沉淀淺藍(lán)色沉淀 黑色沉淀

Ag.2CrO.4 AgClCu(OH).2 Cu S

沉淀離子Ag+Pb2+Cu2+Fe3+

分步沉淀沉淀劑K.2CrO.4NaOH

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象先出現(xiàn)黃色沉淀Pb CrO.4

后出現(xiàn)磚紅色沉Ag.2CrO.4先出現(xiàn)紅棕色沉淀Fe(OH).3

后出現(xiàn)藍(lán)色沉淀Cu(OH).2

2.4 開展微型實(shí)驗(yàn),推行半微量化操作模式

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)崛起于20世紀(jì)80年代的美國(guó),是在微型化學(xué)儀器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以近可能少的化學(xué)試劑反應(yīng),獲得比較明顯的反應(yīng)結(jié)果和較準(zhǔn)確的化學(xué)信息的一種新型的實(shí)驗(yàn)方法[5,6]。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是可以大大減少化學(xué)試劑的用量,縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間,降低環(huán)境污染,這與綠色化學(xué)的理念相符。因此在高校無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,可以開展微型實(shí)驗(yàn),這樣不僅減少了實(shí)驗(yàn)中的藥品用量,縮短了反應(yīng)時(shí)間,還節(jié)省了實(shí)驗(yàn)空間,鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力。但由于從常規(guī)實(shí)驗(yàn)向微型實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)型的費(fèi)用較高,且微型實(shí)驗(yàn)對(duì)藥品的用量較小,有些步驟較多的實(shí)驗(yàn)學(xué)生在用量上不好把握,還有一些實(shí)驗(yàn)用到揮發(fā)性較強(qiáng)的試劑,使得微型實(shí)驗(yàn)?zāi)J皆谝恍o機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中難以推廣。故可推行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的半微量化操作模式,通過這種操作在一定程度上也能減少試劑用量,達(dá)到減少環(huán)境污染的目的。

2.5 運(yùn)用多媒體輔助教學(xué)手段

近年來,多媒體技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)教學(xué)領(lǐng)域,對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量發(fā)揮著重要的作用[7,8]。在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也可采用多媒體技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)。傳統(tǒng)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不可避免地消耗許多藥品和水資源,尤其是對(duì)于含有一些昂貴的、實(shí)驗(yàn)中容易引起爆炸的或有毒、有害藥品的實(shí)驗(yàn),給師生身體健康帶來極大的危害,且對(duì)環(huán)境造成較大的破壞。采用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué)可實(shí)現(xiàn)“零排放”、“零污染”。例如元素及無機(jī)化合物的性質(zhì)與檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn),涉及試劑種類較多,內(nèi)容繁瑣,污染物的排放量大,組成也比較復(fù)雜,處理起來難度大。而且學(xué)生做這部分實(shí)驗(yàn)時(shí),實(shí)驗(yàn)所用試劑都是實(shí)驗(yàn)室老師事先配好,學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn),只是簡(jiǎn)單地滴加、混合,學(xué)生覺得過于簡(jiǎn)單、枯燥,且化學(xué)反應(yīng)瞬間完成,印象不深刻,難以達(dá)到教學(xué)效果。

對(duì)于此類實(shí)驗(yàn),可有選擇地保留一部分有代表性且污染程度較小的內(nèi)容,讓學(xué)生實(shí)際操作,其他毒性較大、污染較嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,如“水下花園”實(shí)驗(yàn)可通過多媒體技術(shù)將實(shí)驗(yàn)過程做成錄像展示出來。在教學(xué)錄像中,讓演示人員把實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等講解清楚,清晰地展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象,這樣學(xué)生在觀看時(shí)既能掌握性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的基本操作方法,又能熟悉元素及化合物的化學(xué)性質(zhì),從而達(dá)到較好的教學(xué)效果。運(yùn)用多媒體技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此高校應(yīng)大力推廣多媒體輔助教學(xué)手段在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

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2.6 回收利用實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物

回收利用實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物也是實(shí)現(xiàn)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的一個(gè)途徑。在傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)者觀察到有關(guān)的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。達(dá)到目的后,將實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物直接棄置或排放,從而造成環(huán)境污染。應(yīng)用綠色化學(xué)的理念,可將每次實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物回收利用,不僅節(jié)約藥品,又減少或避免有害物進(jìn)入環(huán)境,造成環(huán)境污染。如硫酸亞鐵銨的制備,實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物是硫酸亞鐵銨,如果將其廢棄,不僅污染環(huán)境,而且是一種浪費(fèi)。實(shí)際教學(xué)中,應(yīng)先開設(shè)硫酸亞鐵銨的制備,并將實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物回收保存,然后用作其他實(shí)驗(yàn)中,如Fe2+的來源。這樣不僅節(jié)約了實(shí)驗(yàn)藥品,也減少了實(shí)驗(yàn)廢棄物的排放量,實(shí)現(xiàn)了無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化。

2010年8月

綠 色 科 技

第8期

3 結(jié)語

通過開展無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的研究,要實(shí)現(xiàn)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化,需在綠色化學(xué)理念的指導(dǎo)下,實(shí)行污染預(yù)防全過程控制。優(yōu)選實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置、開展微型實(shí)驗(yàn)、多媒體仿真教學(xué)和實(shí)驗(yàn)用品回收利用等都是化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的有效措施。作為高校化學(xué)工作者要從教學(xué)管理角度出發(fā),在制定教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等各個(gè)環(huán)節(jié)中,都要考慮保護(hù)生態(tài)環(huán)境,要符合綠色化學(xué)的要求。在實(shí)際教學(xué)過程中,要在保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的前提下,積極、合理地應(yīng)用綠色化的措施,實(shí)現(xiàn)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化。

參考文獻(xiàn):

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Study on the Greening of Inorganic Chemical Experiment

Luo Feihua,Yang Li,Zhang Ping,Liu Dan

(Department of Chemistry And Chemical Engineering, Sichuan University of Arts and Science,

Dazhou, Sichuan, 635000,China)

Abstract:Based on the principles of green chemistry, problem on how to bring about a green reform of inorganic chemistry experiment is discussed in this bined with the teaching experience. Combined with the teaching experience, some measures on greening of inorganic chemical experiment are put forward, such as optimizing experiment, improving experimental apparatus, carrying out mini-experiment, multi-media simulation teaching, recycling materials and so on. These methods are important to achieve a green revolution of inorganic chemical experiment.

第7篇

一、應(yīng)用多媒體進(jìn)行仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)

科技水平的不斷提升加速了信息技術(shù)在教學(xué)中的廣泛應(yīng)用,在化學(xué)教學(xué)的過程中,教師可以采用多媒體等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段,加強(qiáng)學(xué)生的綠色理念學(xué)習(xí)。在我們的現(xiàn)實(shí)生活中,可能會(huì)因?yàn)榄h(huán)境因素、實(shí)驗(yàn)器材制約問題等使一些實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行,面對(duì)這種情況,化學(xué)教師可以通過課前在網(wǎng)絡(luò)上查找一些仿真的綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻、錄像等內(nèi)容,以直觀而生動(dòng)的形式為學(xué)生呈現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程,將傳統(tǒng)的教學(xué)方法與先進(jìn)的多媒體教學(xué)模式相結(jié)合,一邊播放視頻,一邊為學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)的注意細(xì)節(jié)和實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)等內(nèi)容,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)。例如在滬教版九年級(jí)第六章《溶解的現(xiàn)象》這一課的實(shí)驗(yàn)過程中,教師可以利用多媒體等信息技術(shù)手段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。教師可以在課前設(shè)計(jì)一些PPT或者使用化學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)軟件,在電腦中,模擬高錳酸鉀晶體放入500毫升的燒杯中,然后注入300毫升水并攪拌過后,會(huì)產(chǎn)生的化學(xué)效果,使學(xué)生沒有通過實(shí)驗(yàn),也能夠直觀的感受化學(xué)的變化和魅力。

二、應(yīng)用先進(jìn)的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法是一種新型的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法,在國(guó)內(nèi)外眾多的化學(xué)教學(xué)中被廣泛的應(yīng)用,并取得了良好的效果。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法主要是在化學(xué)試驗(yàn)的過程中,使用的微型的化學(xué)儀器和裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并且實(shí)驗(yàn)所使用的化學(xué)試劑用量嚴(yán)格控制在百分之一到百分之十之間,從而有效的減少實(shí)驗(yàn)廢棄物和污染物質(zhì)。這種微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)方式在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中植入綠色理念的重要表現(xiàn),不僅減少了污染物質(zhì)和資源浪費(fèi),同時(shí)也能夠培養(yǎng)學(xué)生形成良好的綠色思維意識(shí),推動(dòng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不斷深入開展,充分提升學(xué)生的化學(xué)水平,達(dá)到保護(hù)環(huán)境、減少污染,科學(xué)教學(xué)的目的。例如在對(duì)滬教版九年級(jí)第8章《食物中的有機(jī)化合物》這篇課文的實(shí)驗(yàn)過程中,教師可以充分利用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)的過程中,在不影響實(shí)驗(yàn)效果的基礎(chǔ)上,可以盡量使用較少的淀粉、蔗糖等材料,放到酒精燈上進(jìn)行加熱實(shí)驗(yàn),根據(jù)物體燃燒的顏色變化判斷食物中的有機(jī)化合物。

三、科學(xué)處理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的廢棄物品

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,除了要指導(dǎo)學(xué)生樹立良好的綠色觀念,進(jìn)行綠色實(shí)驗(yàn)之外,教師還要加強(qiáng)提升學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢棄物品的科學(xué)處理能力。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過后,會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物品或者化學(xué)試劑,教師要加強(qiáng)學(xué)生對(duì)這些物品或者試劑的客觀認(rèn)識(shí),禁止學(xué)生對(duì)化學(xué)物品隨意丟棄,根據(jù)物品或者試劑的種類、腐蝕性、有害性進(jìn)行針對(duì)性處理,對(duì)于可以反復(fù)使用的物品要將其進(jìn)行保留,放置于預(yù)定好的容器中并加以標(biāo)注,以便于循環(huán)利用,最大程度的減少對(duì)環(huán)境的污染,倡導(dǎo)綠色、可持續(xù)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)觀念。化學(xué)是當(dāng)前我國(guó)教學(xué)中一項(xiàng)重要的學(xué)科,社會(huì)的發(fā)展和人民思想素質(zhì)的不斷提升加速了在化學(xué)教學(xué)中綠色理念的應(yīng)用。緊跟時(shí)代脈搏,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中灌輸綠色理念,有利于培養(yǎng)學(xué)生樹立節(jié)約、綠色的思想觀念,為我國(guó)建造可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)型社會(huì)奠定良好的基礎(chǔ)。

作者:施捷單位:江蘇省淮安市文通中學(xué)

第8篇

關(guān)鍵詞:廢棄物 綠色化學(xué) 無害

中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2017)04(a)-0165-02

近幾年隨著環(huán)保意識(shí)逐漸加強(qiáng),在社會(huì)的各個(gè)方面都倡導(dǎo)環(huán)保綠色、可持續(xù)發(fā)展,同時(shí)在化學(xué)教育過程中也開始滲透環(huán)境教育,內(nèi)容也涉及環(huán)境污染及保護(hù)問題,如大氣污染、水污染、溫室效應(yīng)等內(nèi)容。中職學(xué)生在此階段也是比較系統(tǒng)地學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的階段,教師需要讓學(xué)生們了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的污染情況,同時(shí)還要將綠色化學(xué)思想融入化學(xué)教育的過程,培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)思想。新的預(yù)防化學(xué)污染的理念和新實(shí)踐已經(jīng)成為當(dāng)今主流,需要加強(qiáng)此方面的教育。中職化學(xué)實(shí)驗(yàn)多多少少都會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)垃圾,對(duì)周邊環(huán)境造成影響,如不進(jìn)行處理,就會(huì)影響師生及學(xué)校環(huán)境,最重要的是學(xué)生的這種綠色化學(xué)理念將越來越淡薄,有悖于我們教育的初衷。

1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)的污染問題

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué),化學(xué)教學(xué)中一半以上的化學(xué)知識(shí)都需要實(shí)驗(yàn)引入,但教材對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)往往只會(huì)重視實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單,便于教師、學(xué)生操作,很少考慮實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的污染問題。而化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,很多學(xué)校在建設(shè)實(shí)驗(yàn)室時(shí)也沒有考慮化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境以及周邊環(huán)境的污染,在完成教學(xué)實(shí)驗(yàn)后直接將實(shí)驗(yàn)室廢水、廢氣、廢物排放到環(huán)境中,在造成環(huán)境污染的同時(shí)也影響到了人體的健康。

1.1 廢液

化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液多為實(shí)驗(yàn)殘留液體、實(shí)驗(yàn)原料溶液以及清洗儀器、器皿的廢液。幾乎所有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)都會(huì)產(chǎn)生廢液,也都存在不同程度的廢水污染。并且這些廢液成分相對(duì)復(fù)雜,不但含有有機(jī)物、無機(jī)物、重金屬,甚至?xí)?xì)菌、有害微生物。有些廢液甚至具有腐蝕性、易燃性、毒性,有的甚至還可以致癌。

1.2 廢氣

化學(xué)實(shí)驗(yàn)常產(chǎn)生具有污染的廢氣,例如酸霧、苯系物、汞蒸汽、有機(jī)溶劑蒸汽以及甲醛等。這些廢氣的污染性較大,對(duì)人體也具有傷害。例如硫化氫會(huì)嚴(yán)重刺激人上呼吸道以及黏膜;甲醛會(huì)對(duì)呼吸道以及人體造成損傷;苯系物可能致癌等。雖然很多實(shí)驗(yàn)室會(huì)設(shè)有通風(fēng)系統(tǒng),要求所有產(chǎn)生毒害氣體的實(shí)驗(yàn)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行,但這樣雖然保證了實(shí)驗(yàn)室中人和環(huán)境的安全,但卻對(duì)實(shí)驗(yàn)室周圍環(huán)境造成了污染。

1.3 固體廢棄物

固體廢棄物是化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的主要廢物之一,且種類具有多樣性,例如多余樣品、消耗實(shí)驗(yàn)用品(棉花、紗布等)、破損實(shí)驗(yàn)用品(玻璃器皿)、殘留化學(xué)試劑以及失效化學(xué)藥品等。化學(xué)成分復(fù)雜的固體廢棄物含有多種污染物,若處理不慎很容易引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染。

2 綠色化學(xué)理念

中職化學(xué)教學(xué)中應(yīng)當(dāng)引入綠色化學(xué)理念,這是一種對(duì)環(huán)境影響相對(duì)較小的化學(xué)理念,綠色化學(xué)要求化學(xué)活動(dòng)應(yīng)當(dāng)友好地對(duì)待人類健康以及環(huán)境,其目的是尋找能夠利用的無毒害化學(xué)原料進(jìn)行實(shí)驗(yàn),最大限度地減少實(shí)驗(yàn)材料用量,在節(jié)約能源的同時(shí)降低有害物質(zhì)的使用、產(chǎn)生,從源頭上消除化學(xué)污染物,是一種可持續(xù)發(fā)展理念較強(qiáng)的化學(xué)理念。

2.1 化學(xué)課堂教學(xué)是最直接的h保教育基地

在國(guó)外化學(xué)教學(xué)過程中,比如在新加坡,化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室都會(huì)給每一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)專門設(shè)置廢液回收裝置,學(xué)生在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)后通過回收裝置處理實(shí)驗(yàn)廢物;并且每個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)專門配置干凈的抹布,可以及時(shí)清理實(shí)驗(yàn)完成后實(shí)驗(yàn)臺(tái)上遺留的污漬,以免這些遺留污漬污染實(shí)驗(yàn)臺(tái)。由于現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室設(shè)備大多較先進(jìn),很多實(shí)驗(yàn)借助儀器都可進(jìn)行微量化實(shí)驗(yàn),避免了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的浪費(fèi),也減少了污染環(huán)境的廢物的產(chǎn)生。除此之外,實(shí)驗(yàn)室下水道也需要在出口設(shè)置專門的監(jiān)測(cè)儀器,以方便隨時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室流出的液體,從而達(dá)到雙重保障的作用,降低實(shí)驗(yàn)廢液對(duì)環(huán)境的污染。

2.2 將環(huán)保由課堂延伸到校外

隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng),相關(guān)研究逐漸增加,但環(huán)保及環(huán)境治理相關(guān)教育內(nèi)容卻很少,并沒有真正融入中職生的生活中。環(huán)保知識(shí)教育也只是一種普及教育,目的僅限于對(duì)國(guó)民素質(zhì)的提高,而沒有針對(duì)學(xué)校教育特點(diǎn)的專門性教育。化學(xué)與環(huán)境污染密切相關(guān),環(huán)境污染主要是由化學(xué)污染物造成的,很多環(huán)境問題的解決要依靠化學(xué)的方法來實(shí)現(xiàn)。中職化學(xué)課堂教學(xué)是最直接的環(huán)保教育基地,只有把環(huán)保教育貫穿于化學(xué)學(xué)科教學(xué)的課內(nèi)課外,把中職研究性學(xué)習(xí)與環(huán)保教育聯(lián)系起來,才能真正培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

3 化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢棄物綠色無害化處理

3.1 通過實(shí)驗(yàn)改進(jìn)從根源上減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢棄物

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中最有效的就是從實(shí)驗(yàn)根源入手,從儀器、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)原料等方面進(jìn)行改進(jìn),減少廢棄物的產(chǎn)生。比如,使用微型化的儀器裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),試劑用量大幅減少。吸熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),藥品減半;物質(zhì)的量濃度配置實(shí)驗(yàn),將用量由500 mL改為100 mL;濃硫酸的脫水性實(shí)驗(yàn),蔗糖用量減半;學(xué)生分組進(jìn)行物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn),均采用小試管或點(diǎn)滴板進(jìn)行。在不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下,學(xué)生可以尋找一些無毒害的藥品來替換有毒害的藥品;尋找一些對(duì)環(huán)境無影響或影響較小的藥品來替代對(duì)環(huán)境影響較大的藥品。如溶液的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn),鹽酸和氯化鈉在通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害的氯氣,將它們換成硝酸鈉和稀硝酸,這樣既達(dá)到了比較電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力強(qiáng)弱的目的,又避免了氯氣的污染。又如用CuSO4溶液代替水與電石反應(yīng),產(chǎn)生的H2S氣體就可以和CuSO4溶液反應(yīng)而被吸收,從而減少污染。

3.2 廢氣的無害化處理

中職化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢氣主要是實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的尾氣,尾氣處理通常和某制取或性質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起,相對(duì)研究較多。中職化學(xué)實(shí)驗(yàn)中主要出現(xiàn)以下十幾種氣體:O2、N2、H2、CO、CO2、Cl2、HCl、Br2、SO2、H2S、NO2、NH3、CH4等。一般的,教師和學(xué)生對(duì)有毒尾氣處理比較注意,無毒氣體如甲烷、氫氣等就覺得好像不必處理,實(shí)際上這兩種氣體也是引起溫室效應(yīng)的物質(zhì)之一;還有的習(xí)慣把實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的尾氣通過通風(fēng)櫥排出室外,這樣也會(huì)污染環(huán)境。尾氣處理方法按其方法的不同可以分為3類:液體吸收法(溶液或水吸收法)、燃燒法、袋裝法(塑料袋或氣球)。

3.3 廢液的無害化處理

各類酸堿廢液,含鉛、溴、碘、汞、鎘的廢液和有機(jī)化學(xué)廢液是中職化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的主要幾種廢液。其中最為常見的化學(xué)廢液便是酸堿廢液。對(duì)于不含重金屬的酸堿廢液,濃度非常稀的可以無需處理直接進(jìn)行排放;濃度高的則可以直接通過酸堿中和的方式進(jìn)行處理,保證最終排放廢液pH值為6~8;一般化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)將酸堿廢液分開貯存,最后相互進(jìn)行中和處理。而含有重金屬的化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液則需要首先使用酸堿溶液,將廢液pH調(diào)節(jié)到3~4,繼而加入鐵粉進(jìn)行攪拌,攪拌30 min后將pH調(diào)節(jié)至9,再攪拌10 min,而后加入堿式氯化鋁或硫酸鋁對(duì)溶液進(jìn)行沉淀處理,此時(shí)得到的上層清夜可以直接排放,而沉淀物則必須進(jìn)行廢渣處理。

4 結(jié)語

中職化學(xué)教學(xué)也是比較系統(tǒng)化的教學(xué)階段,因此教學(xué)中必然會(huì)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)。教師應(yīng)當(dāng)在本階段的學(xué)習(xí)中讓學(xué)生明晰化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染狀況,并將綠色化學(xué)思想融入教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保理念。同時(shí)還要有目的地將實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢物、垃圾無害化處理方式融入教學(xué)中,從而達(dá)到綠色教學(xué)的目的。

參考文獻(xiàn)

第9篇

[關(guān)鍵詞] 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn) 綠色化學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)(Environmentally BenignChemistry)、環(huán)境友好化學(xué)(Environmentally FriendlyChemistry)、清潔化學(xué)(CleanChemistry)。

綠色化學(xué)是用化學(xué)的技術(shù)和方法去消滅或減少那些對(duì)人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑在生產(chǎn)過程中的使用,同時(shí)也要在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生有毒有害的副產(chǎn)物、廢物和產(chǎn)品。為維持經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,各國(guó)都對(duì)綠色化學(xué)非常重視。高等院校肩負(fù)為我國(guó)建設(shè)培養(yǎng)優(yōu)秀人才的重任,在化學(xué)教育中關(guān)注人文主義的科學(xué)精神,灌輸提倡節(jié)約、保護(hù)環(huán)境、維護(hù)健康的綠色化學(xué)理念就顯得尤為重要。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化工、生物、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品等專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課,其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容覆蓋面大,所需試劑種類多,且大部分為常量實(shí)驗(yàn),造成的實(shí)驗(yàn)性環(huán)境污染現(xiàn)象較為嚴(yán)重。因此,筆者認(rèn)為,對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的實(shí)踐探索意義重大。

一、多媒體與計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

21世紀(jì)是信息時(shí)代,在電子科學(xué)飛速發(fā)展的今天,多媒體與計(jì)算機(jī)早已走進(jìn)了理論教育的課堂。而隨著計(jì)算機(jī)模擬仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)生和發(fā)展,使得化學(xué)實(shí)驗(yàn)有了擺脫實(shí)物教育的可能,其對(duì)保護(hù)自然資源、緩解化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的污染等,具有深遠(yuǎn)的意義。

在分析實(shí)驗(yàn)開始前,組織學(xué)生觀看分析儀器的基本操作和演示實(shí)驗(yàn)的多媒體課件,使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理有直觀的認(rèn)識(shí);模擬實(shí)驗(yàn)中可能產(chǎn)生的違規(guī)操作,讓學(xué)生了解其后果,可有效防止錯(cuò)誤的產(chǎn)生,減少實(shí)驗(yàn)消耗。

對(duì)那些中間實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯、危險(xiǎn)性大或操作條件苛刻的實(shí)驗(yàn),利用計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù),通過多媒體教學(xué)手段,可以很方便的解決這些問題,并在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)取得最佳的教學(xué)效果。

利用多媒體與計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué),不僅能夠解決實(shí)驗(yàn)硬件的不足與學(xué)生數(shù)量快速增長(zhǎng)的矛盾,還提供了減少實(shí)驗(yàn)性環(huán)境污染的途徑,是化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化研究的重要內(nèi)容。

二、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

首先,對(duì)于一些安排上重復(fù)、且所用藥品毒性較大的實(shí)驗(yàn),在不影響培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力和知識(shí)結(jié)構(gòu)的前提下,可以進(jìn)行刪除。

其次,對(duì)排放有害物質(zhì)的實(shí)驗(yàn),可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案,減少或消除污染。例如,在《酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置和濃度的比較》實(shí)驗(yàn)中,若采用揮發(fā)性大的濃鹽酸,實(shí)驗(yàn)室會(huì)彌漫大量的酸霧而造成空氣污染,而改用6mol/L的鹽酸,此項(xiàng)污染會(huì)大幅度降低。再如,在《雙氧水中過氧化氫含量的測(cè)定》實(shí)驗(yàn)中,改用濃度為3%的雙氧水(在醫(yī)學(xué)上可作消毒劑)代替濃度為30%的雙氧水(氧化性極強(qiáng),污染環(huán)境),就不會(huì)造成污染。

另外,還可以引入先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方法來消除污染。例如,在分析一些成分復(fù)雜的樣品時(shí),加入掩蔽劑是常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法,而掩蔽劑多數(shù)是有害的物質(zhì)。通過儀器掩蔽方法――導(dǎo)數(shù)分光光度法和雙波長(zhǎng)分光光度法,可以做到不加掩蔽劑而消除干擾直接測(cè)定。

三、推行微型分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是國(guó)內(nèi)外日益廣泛采用的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法,因具有減少環(huán)境污染、減少試劑用量從而節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、節(jié)省學(xué)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)而得到普遍認(rèn)同。

近年來,通過教育工作者對(duì)分析化學(xué)微型滴定實(shí)驗(yàn)的探索表明,微型滴定分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠,方法可行,可節(jié)約試劑80%以上。這對(duì)使用有毒試劑的實(shí)驗(yàn),如重鉻酸鉀的實(shí)驗(yàn)而言,可顯著減少其對(duì)環(huán)境的污染;另外,微型實(shí)驗(yàn)較常規(guī)滴定分析需要更加細(xì)致的操作,對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平要求更高、更規(guī)范。因此,微型分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的推行在減少環(huán)境污染的同時(shí),有利于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。

四、消除污染物的直接排放

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中,排放最多的是廢液,其中大多數(shù)均含有有毒有害物質(zhì),有些甚至是劇毒物和致癌物。而長(zhǎng)期以來,學(xué)生把實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的和實(shí)驗(yàn)完成后剩余的試劑大多直接倒入下水道中,造成了環(huán)境的污染。這種現(xiàn)象是急需杜絕的。每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)要求學(xué)生將廢液進(jìn)行處理后再利用或排放。通過這樣的做法,既減少了污染,又培養(yǎng)了學(xué)生保護(hù)環(huán)境的意識(shí)和綜合解決環(huán)境污染問題的能力。

例如,可以將《酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置和濃度的比較》實(shí)驗(yàn)中剩余的酸和堿進(jìn)行中和至PH=7,然后再進(jìn)行排放。

再如,在《鉛鉍合金中Pb2+、Bi3+含量的連續(xù)滴定》實(shí)驗(yàn)中,可以用硫化鈉作為沉淀劑回收Pb2+和Bi3+,之后用稀硝酸溶解硫化物,并控制酸的用量,使回收后的混合液酸度恰好為滴定Pb2+和Bi3+所需的PH值,達(dá)到了廢液回收再利用的目的,既節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本,又減少實(shí)驗(yàn)污染。

五、結(jié)論

分析化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué),它與環(huán)境聯(lián)系十分密切。通過實(shí)踐和研究表明,把綠色化學(xué)的思想融于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,有效地減少了分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的污染,節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本,并有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn):

[1]閔恩澤,傅軍.綠色化學(xué)的進(jìn)展[J].化學(xué)通報(bào),1999,(1):6-9.

[2]陳偉珍,沈戮,黃美玲等.微型滴定分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2007,26(2):31-34.

[3]羅明輝,楊勤,韋永勤等.定量化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)微型化的研究[J].化工高等教育,2002,73(3):71-72.

第10篇

化學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)又是化學(xué)教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié),實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生科學(xué)思維、動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)起著重要的作用。但絕大多數(shù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不可避免地對(duì)環(huán)境造成了污染。[4]以大學(xué)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例,使用到的化學(xué)藥品有100多種。其中不乏各種毒性較大的物質(zhì):如鋇鹽、鉛鹽、鎘鹽、鉻鹽等各種金屬鹽類;硫化氫、氯氣、二氧化氮、二氧化硫等有刺激性或有毒氣體;四氯化碳、乙醚、丙酮等各種有機(jī)溶劑。[5]因此,對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綠色化改革,全面推行綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)舜髣?shì)所趨。綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以綠色化學(xué)為指導(dǎo)思想,用預(yù)防化學(xué)污染的新思想和新技術(shù),對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革而形成的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法。它的具體內(nèi)涵體現(xiàn)在使用化學(xué)品遵循的“5R”原則上:[6-9]1.Reduction—減量(減少試劑用量,提高轉(zhuǎn)化率,可減少“三廢”排放量);2.Reuse—重復(fù)使用(催化劑、載體等,應(yīng)有重復(fù)使用的設(shè)計(jì),可降低成本、減少廢棄物);3.Recycling—回收使用(回收未反應(yīng)的原料、副產(chǎn)物、催化劑、穩(wěn)定劑等非反應(yīng)試劑);4.Regeneration—再生利用(變廢為寶,是節(jié)省資源,減少污染的有效途徑);5.Rejection一拒用(拒絕使用無法回收、無法替代的毒副作用、污染作用明顯的原料,是杜絕污染的最根本方法)。具體來說,就是化學(xué)試劑、化學(xué)反應(yīng)、途徑、產(chǎn)物、劑量等等的綠色化。

二、改革教學(xué)內(nèi)容和手段,將綠色化學(xué)的理念

滲透入實(shí)驗(yàn)過程作為高校化學(xué)教師,應(yīng)不斷地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教材和教學(xué)內(nèi)容,將綠色化學(xué)的理念融入到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,培養(yǎng)具有綠色化學(xué)意識(shí)的化學(xué)人才,實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化。主要的改進(jìn)手段有以下幾點(diǎn)。

(一)反應(yīng)試劑綠色化

不管是無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)還是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn),都多多少少要使用到有毒有害的反應(yīng)試劑。反應(yīng)試劑的調(diào)整對(duì)實(shí)驗(yàn)綠色化進(jìn)程意義重大。如無機(jī)元素化學(xué)實(shí)驗(yàn)中將鑒定Br-、I-時(shí)使用的氯水改為雙氧水,既可以省去制備氯氣的煩瑣操作,避免氯氣、氯水對(duì)環(huán)境及健康造成的不良影響,又可以讓學(xué)生靈活運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)。[10]有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中“苯乙酮的制備”要用大量苯,此實(shí)驗(yàn)可用生理毒性比苯小得多的甲苯代替”;[11]傳統(tǒng)的“己二酸的制備”實(shí)驗(yàn),現(xiàn)有有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材是以環(huán)己醇為原料、用硝酸作為氧化劑的傳統(tǒng)工藝,硝酸是危險(xiǎn)、有強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì),副產(chǎn)的NO會(huì)破壞臭氧層,而且該反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng),極易飛速升溫而失控。“己二酸的制備”可以采用綠色合成工藝,即以環(huán)己烯為原料,以H2O2為氧化劑合成己二酸,該工藝以綠色氧化劑H2O2代替HNO3,反應(yīng)條件溫和,易于控制。[12]

(二)常量實(shí)驗(yàn)微量化、半微量化

盡管很多實(shí)驗(yàn)經(jīng)過改進(jìn)以后,所用原料毒性很小或基本無毒,但排放量大了仍會(huì)造成污染。應(yīng)此,實(shí)驗(yàn)的微量化和半微量化不僅是減少試劑用量的簡(jiǎn)單問題,也是走綠色化學(xué)之路的必然選擇。自從20世紀(jì)80年代美國(guó)科學(xué)家在基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)的微型制備實(shí)驗(yàn)研究中取得成功后,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究與應(yīng)用就成為一種趨勢(shì)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以盡可能少的反應(yīng)物質(zhì)來獲取所需化學(xué)信息的實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)。雖然其試劑用量一般只是常規(guī)實(shí)驗(yàn)用量的1/10乃至更少,但其效果卻可以達(dá)到準(zhǔn)確、明顯、安全、方便和防止環(huán)境污染等目的。采用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù),可以大大減少試劑用量、縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間、降低環(huán)境污染,也有利于強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手操作能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和環(huán)保意識(shí)。[5]如在無機(jī)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中,對(duì)不用加熱和不需要沉淀分離的實(shí)驗(yàn),改在點(diǎn)滴板上進(jìn)行,試劑用量可減低到原來的1/2~1/5。有機(jī)實(shí)驗(yàn)中的如乙酸乙酯的制備、從茶葉中提取咖啡因等實(shí)驗(yàn)改成半微量實(shí)驗(yàn)后產(chǎn)品產(chǎn)率和質(zhì)量仍能得到一定保證。[11]

(三)實(shí)驗(yàn)?zāi)J窖h(huán)化

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是“原料—產(chǎn)物—廢棄物”的單向線性系統(tǒng),特征是原料的高消耗性以及產(chǎn)物對(duì)人和環(huán)境的高污染性,隨著資源的短缺甚至枯竭,人類生存環(huán)境的不斷惡化,這種傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)J秸谑艿角八从械奶魬?zhàn),人們?cè)絹碓角宄卣J(rèn)識(shí)到它的種種缺陷和不足。“循環(huán)實(shí)驗(yàn)”的根本在于“循環(huán)”兩字———充分利用實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物,綠色化處理實(shí)驗(yàn)廢物。循環(huán)實(shí)驗(yàn)?zāi)J揭话阌袃煞N:[13]1.原料—產(chǎn)物(原料)—產(chǎn)物(無毒、低毒廢物);例如:乙酰水楊酸的制備~提純—含量分析(酸堿滴定法)。本實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物為乙酸酐和水楊酸,常溫條件下生成乙酰水楊酸,在下一輪乙酰水楊酸的提純及含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)中作為樣品使用。2.原料—產(chǎn)物(原料)—產(chǎn)物—原料。例如:以配位連續(xù)滴定法測(cè)定混合液中的Bi3+和Pb2+離子,是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。按照傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法,供學(xué)生測(cè)定的混合試液幾乎都是由分析純的硝酸鹽試劑配制而成。以前在學(xué)生完成分析實(shí)驗(yàn)之后,含有Bi3+和Pb2+廢液也就隨下水管排掉。這些廢液如不回收,既污染環(huán)境又浪費(fèi)資源。在該實(shí)驗(yàn)過程中,如以硫化鈉為沉淀劑處理含Bi3+和Pb2+的廢液,則Bi3+和Pb2+均以硫化物沉淀的形式回收,然后用稀硝酸加以溶解,并通過硝酸用量的控制,使再生后試液的酸度恰為滴定所需的pH值,這樣就可供學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中反復(fù)使用。[14]

(四)實(shí)驗(yàn)技術(shù)(儀器)更合理化

在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,U型管水銀壓力計(jì)和貝克曼溫度計(jì)使用頻率曾經(jīng)很高。但這兩種儀表都含有汞,容易造成實(shí)驗(yàn)室汞污染。可將U型管水銀壓力計(jì)改換為壓力傳感器,不僅能達(dá)到無汞的目的,而且還使壓力測(cè)量讀數(shù)更準(zhǔn)、更快;傳統(tǒng)的貝克曼溫度計(jì)也可換為“SWC-Ⅱ型數(shù)字貝克曼溫度計(jì)”,既省時(shí)又安全,效果也很好。[15]而在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,微波輻射法的運(yùn)用也為實(shí)驗(yàn)綠色化開辟了一條新的道路。與常規(guī)加熱法相比,微波輻射促進(jìn)合成方法可以顯著地節(jié)能,提高反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)時(shí)間,減少污染,且能實(shí)現(xiàn)一些常規(guī)方法難以實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)。微型實(shí)驗(yàn)、小量一半微量實(shí)驗(yàn)可以據(jù)以有選擇地改造為微波化學(xué)實(shí)驗(yàn)。微波化學(xué)反應(yīng)直接或間接地減少了環(huán)境污染。作為一種新技術(shù),應(yīng)大力研究和推廣,使之形成新的實(shí)驗(yàn)體系。[5,16]

(五)計(jì)算機(jī)和多媒體技術(shù)幫助實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)綠色化[2,4,13,17]

利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行輔助教學(xué)是近年來新興起來的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。化學(xué)實(shí)驗(yàn)屬于消耗性實(shí)驗(yàn),常規(guī)的、傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)不可避免地會(huì)消耗許多藥品和大量的水資源。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)(仿真實(shí)驗(yàn))是一種化學(xué)試劑和儀器裝置“零投入”和“廢棄物零排放”的特殊實(shí)驗(yàn)方式,特別適合于演示實(shí)驗(yàn)。我們利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、裝置、流程、實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行仿真,用文字、聲音、圖像、動(dòng)畫的效果,讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)屏幕上所做實(shí)驗(yàn)達(dá)到身臨其境的感受,如在直觀的情景中“實(shí)驗(yàn)”。如醚的過氧化物爆炸、有毒溶劑的燃燒、砷化物的相互轉(zhuǎn)化、膠體的電泳、硫化氫的性質(zhì)與制取等。學(xué)生可以反復(fù)地操作練習(xí),重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,觀察實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象變化。實(shí)驗(yàn)軟件本身就帶有較高的趣味性和游戲性,既可以大大提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)興趣,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性,又可以減少環(huán)境污染和實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)。

三、培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識(shí),妥善處理實(shí)驗(yàn)室“三廢”[18,19]

第11篇

關(guān)鍵詞:化學(xué)實(shí)驗(yàn);綠色化學(xué);五年制師范;應(yīng)用實(shí)踐

中圖分類號(hào):G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2017)09-0134-02

綠色化學(xué)理念是以環(huán)境保護(hù)理念為基礎(chǔ)發(fā)展而來的一種新型教學(xué)理念,在當(dāng)前教學(xué)過程中有著十分廣泛的應(yīng)用,尤其在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中。在當(dāng)前五年制師范化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,積極減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染,加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為一項(xiàng)尤為重要的內(nèi)容,同時(shí)也成為了當(dāng)代師范教學(xué)的一個(gè)要求。因此,在實(shí)際教學(xué)過程中,教師應(yīng)當(dāng)充分理解綠色化學(xué)理念,并且應(yīng)當(dāng)通過有效途徑及方法在實(shí)際教學(xué)過程中進(jìn)行合理應(yīng)用,從而達(dá)到較好效果。

一、綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析

(一)綠色化學(xué)含義分析

所謂綠色化學(xué)就是通過對(duì)現(xiàn)代化學(xué)原理及方法進(jìn)行運(yùn)用,從而使化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及應(yīng)用過程中所產(chǎn)生有害物質(zhì)及所使用有害物質(zhì)得以減少,或者將其消除,其主要目的就是對(duì)經(jīng)濟(jì)及技術(shù)方面均可行的對(duì)環(huán)境副作用較小或者不會(huì)產(chǎn)生副作用的化學(xué)產(chǎn)品進(jìn)行研究開發(fā),屬于一種新型化學(xué)理念。綠色化學(xué)所指的就是在化學(xué)反應(yīng)過程中,將“原子經(jīng)濟(jì)性”作為基本原則,也就是在制備新物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)過程中γ扛鱸詵從χ脅斡氳腦料原子進(jìn)行充分利用,從而盡可能實(shí)現(xiàn)零排放。在化學(xué)反應(yīng)過程中,不但能夠?qū)Y源充分利用,并且不會(huì)有污染產(chǎn)生,在實(shí)驗(yàn)過程中選擇無毒化學(xué)物品,從而加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全性及經(jīng)濟(jì)性。

(二)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循的原則

依據(jù)綠色化學(xué)含義,在五年制師范化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,在進(jìn)行綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意遵循以下幾個(gè)原則:其一,注意遵循減量原則,其指的主要就是將資源用量減少,并且將“三廢”排放量減少;其二,遵循循環(huán)利用原則,所謂循環(huán)利用指的也就是重復(fù)進(jìn)行利用,其主要目的就是使生產(chǎn)成本減少,并且減少在實(shí)驗(yàn)過程中所產(chǎn)生廢物排放;其三,遵循回收原則,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中通過回收可有效節(jié)約資源,可使實(shí)驗(yàn)成本降低,并且能夠使實(shí)驗(yàn)過程中所產(chǎn)生污染得以有效減少;其四,注意遵循再生原則,這一點(diǎn)主要是指將廢棄物質(zhì)轉(zhuǎn)變成為可用物質(zhì),其要求在設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程過程中便應(yīng)當(dāng)考慮再回收利用相關(guān)原料;其五,遵循拒用原則,這一點(diǎn)所指的就是盡量不使用無法回收、無法代替以及無法再生及利用的相關(guān)藥品原料,這一點(diǎn)在消除污染方面屬于最根本方法[1-2]。

二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用綠色化學(xué)理念的必要性分析

對(duì)于綠色化學(xué)理念而言,其在以往化學(xué)教材中并未明確提出,大部分教師對(duì)這一教學(xué)理念了解均比較少,學(xué)生對(duì)這一理念也就更加不了解。在傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)過程中,通常情況下所涉及內(nèi)容只有物質(zhì)組成、物質(zhì)結(jié)構(gòu)以及物質(zhì)性質(zhì)與應(yīng)用,基本上都未能夠以環(huán)境保護(hù)為出發(fā)點(diǎn),對(duì)減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)中所產(chǎn)生環(huán)境污染進(jìn)行探究。對(duì)于綠色化學(xué)教學(xué)而言,其就是將傳統(tǒng)教學(xué)方式改變,對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo),使其樹立綠色化學(xué)理念,使其以環(huán)境保護(hù)為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,在實(shí)驗(yàn)過程中得到綠色化學(xué)產(chǎn)品,避免產(chǎn)生有害物質(zhì),屬于一種新型教學(xué)方式及理念。而五年制師范學(xué)生是未來的小學(xué)教師,將來要從事小學(xué)科學(xué)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的策劃、組織及指導(dǎo)工作,涉及到環(huán)保和綠色理念的教育,基于此,綠色化學(xué)理念在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透尤為重要。加之綠色化學(xué)對(duì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展十分有利,對(duì)消除學(xué)生對(duì)于化學(xué)偏見十分有利,因此,在當(dāng)前化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中應(yīng)用綠色化學(xué)理念已經(jīng)成為一項(xiàng)必要任務(wù)及內(nèi)容[2]。

三、在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中應(yīng)用綠色化學(xué)理念實(shí)踐分析

(一)增加串聯(lián)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

就以往化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)實(shí)際情況而言,通常情況下每節(jié)課只實(shí)施一個(gè)小型化學(xué)實(shí)驗(yàn),這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式導(dǎo)致嚴(yán)重浪費(fèi)化學(xué)反應(yīng)藥品。因此,在今后化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,教師可選擇幾個(gè)相關(guān)小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行串聯(lián),將這些實(shí)驗(yàn)集中到一起共同開展。在開展串聯(lián)實(shí)驗(yàn)過程中,能夠?qū)⑸弦粚?shí)驗(yàn)中所剩余物質(zhì)或者反應(yīng)過程中新生成物質(zhì)作為下一實(shí)驗(yàn)中原料,然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn),這樣不但能夠使化學(xué)藥品浪費(fèi)情況減少,還能夠使實(shí)驗(yàn)過程中的廢物污染得以很大程度減少,可使循環(huán)利用廢舊藥品得以實(shí)現(xiàn)。另外,通過串聯(lián)實(shí)驗(yàn),可使實(shí)驗(yàn)時(shí)間大大降低,可有效避免重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可使化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率得以提高,對(duì)化學(xué)實(shí)踐教學(xué)綠色化發(fā)展十分有利。

(二)注重化學(xué)實(shí)驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)綠色化

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)際教學(xué)過程中,只有對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中每個(gè)相關(guān)環(huán)節(jié)均加強(qiáng)重視,才能夠使綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)得以真正實(shí)現(xiàn)。所以,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,在對(duì)原料進(jìn)行選擇時(shí)便應(yīng)當(dāng)綜合考慮實(shí)驗(yàn)效果及實(shí)驗(yàn)清潔程度,比如在電解實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,在以往實(shí)驗(yàn)過程中通常選擇氯化鈉溶液作為實(shí)驗(yàn)材料,而氯化鈉在分解之后會(huì)有氯氣產(chǎn)生,氯氣屬于有毒氣體,因此,在實(shí)際過程中可選擇碳酸鈉溶液代替氯化鈉溶液,這樣一來,溶液分解所產(chǎn)生的氣體只有氫氣及氧氣,不但不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)效果產(chǎn)生影響,并且不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成危害,具有十分理想的效果。另外,在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)當(dāng)注意選擇無毒無害溶解劑及催化劑,教師可將常見的一些溶解劑及催化劑對(duì)學(xué)生進(jìn)行講解,從而使學(xué)生認(rèn)識(shí)得以增強(qiáng),在實(shí)驗(yàn)過程中能夠?qū)?shí)驗(yàn)材料合理選擇。此外,還應(yīng)當(dāng)指導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置正確使用,這對(duì)于學(xué)生養(yǎng)成良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣十分有利,從而對(duì)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的真正實(shí)現(xiàn)奠定理想基礎(chǔ)[2-3]。

第12篇

關(guān)鍵詞: 高校 綠色化學(xué) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)

當(dāng)前,全球十大環(huán)境問題中,有環(huán)境問題都與化學(xué)化工生產(chǎn)有關(guān)。由此,很多人對(duì)化學(xué)工業(yè)提出質(zhì)疑,認(rèn)為化學(xué)是環(huán)境變差的罪魁禍?zhǔn)祝瑢?duì)化學(xué)產(chǎn)生一種莫名其妙的恐懼心理。在這種形勢(shì)下,綜合考慮環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、社會(huì),以及化學(xué)工業(yè)自身發(fā)展的要求,具有全新理念的“綠色化學(xué)”(Green Chemistry)應(yīng)運(yùn)而生[1]。由于社會(huì)的不斷進(jìn)步,人們的環(huán)保意識(shí)不斷提高,科學(xué)實(shí)驗(yàn)(包括實(shí)驗(yàn)教學(xué))中的環(huán)境保護(hù)問題越來越受到人們的重視。化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié),通過開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究,推進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化,有利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)。這也將是今后化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必然選擇。

1.綠色化學(xué)概述

進(jìn)入21世紀(jì),人類正面臨著有史以來最嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī),為了根治環(huán)境污染,人們開始從節(jié)約資源和防止污染的觀點(diǎn)來重新審視和改革傳統(tǒng)化學(xué),提出了“綠色化學(xué)”這一新概念。

1.1綠色化學(xué)的概念

綠色化學(xué)是指用化學(xué)的技術(shù),原理和方法去消除對(duì)人體健康,安全和生態(tài)環(huán)境有毒有害的化學(xué)品,綠色化學(xué)又稱清潔化學(xué)(Clean Chemistry)、環(huán)境友好型化學(xué)(Environally Friendly Chemistry)和環(huán)境無害化學(xué)(Environmentally Benign Chemistry),與其相對(duì)應(yīng)的技術(shù)稱為綠色技術(shù)、環(huán)境友好技術(shù)[2]。綠色化學(xué)主要是利用化學(xué)原理以及所有相關(guān)的技術(shù)和方法,來減少或消除化學(xué)反應(yīng)對(duì)生態(tài)和環(huán)境的污染。它的主要任務(wù)是研究新的化學(xué)反應(yīng)體系,包括新的合成方法和路線,探索新的反應(yīng)條件,尋求新的包括生物資源在內(nèi)的化學(xué)原料,開發(fā)能夠代替揮發(fā)性有機(jī)溶劑的溶劑,無毒無害的高效催化劑,減少副產(chǎn)物產(chǎn)生的合成方法,設(shè)計(jì)和研究新的綠色化學(xué)品等。

1.2綠色化學(xué)的特點(diǎn)

綠色化學(xué)綜合起來應(yīng)該具備以下幾個(gè)特點(diǎn):(1)化學(xué)反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性[3],應(yīng)保證化學(xué)反應(yīng)中每個(gè)原子都參與反應(yīng)并全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。(2)化學(xué)反應(yīng)中的試劑,溶劑,催化劑,目標(biāo)產(chǎn)物,化學(xué)反應(yīng)條件都是無毒無害的。(3)化學(xué)工藝是閉路循環(huán)的,整個(gè)流程只有原料和必需的能量輸入,產(chǎn)出的是產(chǎn)品,其余的物質(zhì)和能量是內(nèi)部循環(huán),對(duì)環(huán)境無影響[2]。(4)過程和終端均為零排放或零污染。

1.3綠色化學(xué)的原則

綠色化學(xué)的具體內(nèi)涵體現(xiàn)在使用化學(xué)品應(yīng)遵循的“4R”原則[4]:(1)拒用危害品原則(Rejection):在化學(xué)反應(yīng)過程中拒絕使用一些無法替代,又無法回收和重復(fù)使用的有毒有害物質(zhì),這是杜絕污染的最根本辦法。(2)減量使用原則(Reduction):對(duì)教學(xué)需要又無法替代的使用有毒物質(zhì)或產(chǎn)生有毒物質(zhì)的實(shí)驗(yàn),可通過減量使用原則加以控制。(3)循環(huán)使用原則(Recycling):包括回收未反映的原料,副產(chǎn)物以及助溶劑,催化劑等非反應(yīng)試劑。(4)重新利用原則(Reuse):循環(huán)使用和重新利用可有效實(shí)現(xiàn)“省資源,少污染,減成本”的目標(biāo)要求,既是減少廢物排放的需要,又是降低實(shí)驗(yàn)成本的需要。

2.實(shí)施高校綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性和可行性

化學(xué)是一門實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科,化學(xué)知識(shí)廣泛深刻地滲透進(jìn)個(gè)人和社會(huì)生活的各個(gè)方面,化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分,根據(jù)教育部擬定的基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),化學(xué)實(shí)驗(yàn)課占理論課時(shí)數(shù)的120%左右。在我國(guó)的高校里,每天都有大批學(xué)生在進(jìn)行各種各樣的化學(xué)實(shí)驗(yàn),所用的化學(xué)藥品種類多,消耗量大,而且大部分有毒或有腐蝕性,有的實(shí)驗(yàn)過程還伴隨有毒氣體的產(chǎn)生,有的實(shí)驗(yàn)生成物就是有毒物質(zhì)。大多數(shù)高校對(duì)學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的污染物很少進(jìn)行處理,而是直接排向環(huán)境中。學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)獲取知識(shí)和技能的同時(shí),也造成環(huán)境的污染。因此,在高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加強(qiáng)綠色化學(xué)教育,對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行大膽的綠色化改革,并實(shí)施綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn),使學(xué)生知道并參與怎樣減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染及污染治理的實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展意識(shí),具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和必要性。同時(shí)以綠色化學(xué)的原則為指導(dǎo),結(jié)合化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)自身的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的改革是勢(shì)在必行的。

3.實(shí)驗(yàn)高校綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的途徑

優(yōu)良的教學(xué)方法是有效實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化的保障,它直接影響到教學(xué)效果。縱觀化學(xué)專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃,學(xué)生至少有兩到三學(xué)期的時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室,因而實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是否得當(dāng)成為實(shí)驗(yàn)真正綠色化的又一關(guān)鍵點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中遵從綠色化可從以下幾方面進(jìn)行。

(1)改進(jìn)或刪除有毒性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

依據(jù)綠色化學(xué)教學(xué)的要求,對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系進(jìn)行重組,在保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前提下,充分考慮試劑和產(chǎn)物的毒性以及整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程所產(chǎn)生的“三廢”對(duì)環(huán)境的污染情況,盡量選擇低毒,污染較小且后處理容易的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,改進(jìn)或刪除那些對(duì)環(huán)境污染大,毒性大,危害性大,“三廢”處理困難的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,并用有環(huán)保或有實(shí)際意義的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目代替。

(2)選用綠色原料,綠色溶劑,綠色催化劑

實(shí)現(xiàn)同一變換可能存在幾種可供選擇的原料,溶劑,催化劑。只要可能,實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)盡量尋找實(shí)現(xiàn)同一變換最無害的試劑替代有毒有害的試劑;通過改變反應(yīng)的溶劑,用不易揮發(fā),無害溶劑來代替揮發(fā),有毒的溶劑;用高效,無毒,無害的催化劑代替腐蝕性嚴(yán)重的催化劑。

(3)推廣微量,半微量或減量化實(shí)驗(yàn)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以微小量的試劑,在微量化的儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。其特點(diǎn)是保證實(shí)驗(yàn)效果的同時(shí),大大減少試劑用量,縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間,降低水電能的消耗,節(jié)約了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi),大大減少污染排放量,保護(hù)了環(huán)境。推廣微量,半微量或減量化實(shí)驗(yàn),能減少環(huán)境污染,是實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的一個(gè)重要途徑。

(4)將某幾個(gè)實(shí)驗(yàn)合并在一起

將幾個(gè)實(shí)驗(yàn)合并在一起,開展串聯(lián)實(shí)驗(yàn),使本來存在幾次污染的的實(shí)驗(yàn)變?yōu)橐淮挝廴荆踔翛]有污染。而且使前面實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物成為后面實(shí)驗(yàn)的原料。通過以上方法,可使試劑循環(huán)使用,不但能提高試劑的利用率,降低實(shí)驗(yàn)費(fèi)用,而且在一定程度上減輕常規(guī)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的污染。

(5)引進(jìn)微波,超聲波技術(shù)

微波作為一種新型能量形式,具有反應(yīng)條件溫和,操作方便,時(shí)間短(節(jié)能)產(chǎn)率高,產(chǎn)品易純化,減少用量或不用溶劑,對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。超聲波化學(xué)利用超聲波的空化作用,可提高許多反應(yīng)的速度,改善目的產(chǎn)物的選擇性,改善催化劑的表面形態(tài),提高催化活性組分在載體上的分散性等[5]。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中引入微波,超聲波技術(shù),不但能減少環(huán)境污染,節(jié)約能源,而且有助于學(xué)生對(duì)相關(guān)的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的了解,激發(fā)求知欲。這些技術(shù)的引入對(duì)增強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綠色化有十分重要的作用,因而也是實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的一個(gè)重要方法。

(6)采用現(xiàn)代教學(xué)手段,模擬化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)

利用計(jì)算機(jī)模擬仿真手段,簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬。一些實(shí)驗(yàn)條件高,危險(xiǎn)性大或必須使用較多有毒有害的試劑,并在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中排放較多有毒氣體、有毒廢水,給師生身體健康帶來極大危害,且對(duì)環(huán)境破壞較大,而目前又無法通過改進(jìn)而減少污染實(shí)現(xiàn)綠色化的實(shí)驗(yàn),這次實(shí)驗(yàn)利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)既讓學(xué)生學(xué)會(huì)了實(shí)驗(yàn)方式,又使那些毒性大、危險(xiǎn)性較大、試劑昂貴的實(shí)驗(yàn)變成了綠色化的實(shí)驗(yàn)自始至終不會(huì)對(duì)人體和環(huán)境造成污染。

(7)妥善處理實(shí)驗(yàn)后廢棄物

化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物,如果直接排放,不但會(huì)造成環(huán)境污染,而且會(huì)淡化學(xué)生的環(huán)保意識(shí),養(yǎng)成不良的習(xí)慣。因此,對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物應(yīng)進(jìn)行潔凈化處理,真正實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化。實(shí)驗(yàn)廢棄物的處理應(yīng)根據(jù)“變廢為寶,化害為利,分別處理”的原則,首先考慮回收再用,然后根據(jù)廢棄物的性質(zhì)分別采取可行的物化方法、化學(xué)方法或生物方法進(jìn)行處理。

(8)利用一些成品化的儀器來完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)

利用一些成品化的儀器來完成化學(xué)實(shí)驗(yàn),這種儀器和藥品可循環(huán)使用,不存在污染毒害。

(9)注重實(shí)驗(yàn)室的綠色化管理

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是安全隱患較多的地方,因此實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室綠色化管理。在實(shí)驗(yàn)室配制的化學(xué)試劑,要注意安全綠色化保管,防止揮發(fā)、風(fēng)化、潮解、見光受熱、氧化燃燒、爆炸,以及試劑間的相互作用。我們要根據(jù)化學(xué)試劑的特性進(jìn)行分類,按一定的規(guī)則和順序妥善保存。有劇毒性的試劑,不管濃度大小,使用多少就配制多少,已配好未用完的溶液要作無害化處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,我要求每一個(gè)學(xué)生仔細(xì)清洗好自己的儀器,并要打掃自己區(qū)域的桌面和試劑臺(tái)面,無污染的廢棄物直接處理,其他一律按規(guī)定的地點(diǎn)存放,促使學(xué)生養(yǎng)成實(shí)驗(yàn)時(shí)盡量少污染、零排放的綠色化學(xué)意識(shí),養(yǎng)成了善始善終的好習(xí)慣。

4.結(jié)語

綠色化學(xué)是應(yīng)用化學(xué)的技術(shù)和工藝去減少或消滅污染。綠色化學(xué)符合經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求,其根本目的是從節(jié)約資源和防止污染的觀點(diǎn)來重新審視和改革現(xiàn)在的整個(gè)化學(xué)和化工。在高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)綠色化,加強(qiáng)綠色化教育,讓人類賴以生存的地球環(huán)境會(huì)變得更加美好。

參考文獻(xiàn):

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