在初中化学实验中渗透绿色化学理念的实践研究

摘 要：绿色化学要求在反应和生产过程中，尽量减少或彻底消除使用和生产有害物质，在化学实验中，学生的绿色化学意识比较薄弱，初中学生处于身体和情感态度价值观快速成长的时期，在初中化学实验教学中渗透绿色化学理念，可以帮助学生树立正确的绿色环境保护意识，培养社会责任感。

关键词：初中化学实验； 绿色化学； 实践

中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2016）03-041-002

绿色化学是20世纪90年代出现的一个多学科交叉的研究领域。是指设计对环境没有副作用并且在技术上和经济上可行的化学品和化学过程。它是实现污染预防最基本和最重要的科学手段。其目的是依靠科技发展创造污染系数低、资源和能源消耗少的化学反应和生产工艺。其理想是不再使用有毒、有害物质，不再产生废物，不再处理废物，是一门从源头阻止污染的化学。从小培养学生的绿色化学修养，使他们认识到化学在社会发展中的重要性，更要认识到如何将化学的负面影响减到最小甚至为零，从而提高人们的生活质量，维持人们的身体健康，维护我们赖以生存的地球家园。

化学是一门以实验为基础的自然科学。在新课程中，实验不仅是学习化学的一种手段，也是学好化学的一种途径。但在这些实验过程中产生的对环境有害的废水﹑废渣﹑废气往往被我们忽视，可以说每个学校的化学实验室就是一个小污染源，有时候教师在做硫磺燃烧的实验时，硫磺的量取的太多，刺鼻的二氧化硫的气味弥漫在整个教室里。就算是在实验室的通风橱里做，其实也只是将污染物转移了地方，从实验室里排到实验室外的空气中而已。所以化学实验教学也应该遵循绿色化学原理，开设一些对环境及人体没有影响的环境友好实验，并且要在实验中体现绿色化学的5R要求：减少反应物的量，将可以循环利用的物质尽量循环，中间产物的最大利用，不使用有毒有害的物质，不产生有毒有害物质。

在实验教学中重视减少“三废”的产生和无害化处理工作，建构进行绿色化学理念渗透教学的模型，以建构主义理论为理论基础，强调以学生为中心，要求教师由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者，要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者。既可培养学生良好的实验习惯，又能为学生提供亲身体验处理环境问题的机会，使学生将学到的绿色化学理论知识应用于实验室环境污染的治理的实践，从而获得绿色化学知识和掌握处理环境问题的技能，形成对待化学的正确态度，提高环保意识，最终达到具有解决环境问题的能力。

在平时的教学中，多鼓励学生收集课外有关实验改进的资料，拓展知识面的同时培养自己的创新能力，在亲历亲为的过程中，体验成功的乐趣，从而培养学生对绿色化学的兴趣。养成良好的实验操作习惯，培养实事求是的科学态度，建立与同学平等沟通的合作关系，培养团队合作意识。

1.培养良好的实验习惯

由于不同实验药品的特性，我们在保存药品的时候必须注意规范。金属钠接触到水就会反应生成氢气，我们就把金属钠保存在密度比水小的煤油里，隔绝水和空气。液态溴和浓硝酸浓盐酸都是易挥发，一定要密闭保存。碳铵及一些高温易分解爆炸的物质要避光存放在低温处。一些剧毒品如水银，白磷要存放在专门的柜子里并上锁，定期检查。确保实验药品的保存不会对实验室及周围造成影响，养成良好的环境意识。

实验操作要遵守实验规则和安全要求，实验前要充分理解实验目的，设计实验的时候，选择合适的仪器和适量的药品，学生操作实验时盲目的贪多药品的量，很多时候造成药品的浪费和废物的增多，污染了环境。实验桌上易燃﹑易爆药品与有强氧化性的物质要分开放置并远离火源，避免意外的燃烧与爆炸，避免不必要的污染产生源。实验剩余的药品不可随意丢弃或随身带出实验室，要放入指定的容器中，实验教师进行回收处理。让学生在实际操作中养成科学严谨的实验态度，减少污染物。

2.对实验进行绿色化改进

绿色化学的核心内容是“原子经济性”，理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不产生副产物或废物，实现废物的“零排放”。可以最大限度的利用了反应原料，节约了资源；还可以最大限度的减少了废物排放，减少了环境污染，从源头上消除了化学反应副产品引起的污染。因此我们在进行实验操作的时候，可以对实验进行绿色化改造，使反应趋于原子经济性。

在高锰酸钾制取氧气的实验中，2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑剩余固体可以通过溶解﹑过滤﹑干燥得到二氧化锰固体，可用作双氧水制取氧气的催化剂；滤液蒸干还可以用于钾盐的焰色反应。

在铜绿加热的实验中，Cu2（OH）2CO3 2CuO+H2O+CO2↑待绿色粉末完全变成黑色后，冷却试管，可以将黑色氧化铜粉末收集用作第七章氧化铜与稀硫酸的反应，反应后的蓝色溶液还可以用来与铁丝反应，演示湿法炼铜的原理。

在实验室制取氢气的反应中，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑取过量的锌粒与稀硫酸反应，反应结束后只需将锌粒与溶液分开倒置在两个烧杯中，收集以后锌粒用水冲洗干净干燥后还能循环使用，生成的硫酸锌溶液可以通过蒸发得到硫酸锌固体，而不是直接倒入水槽中，一举两得，没有浪费，也不会造成副产品的污染。

在新学期开始，为增加学生学习化学的兴趣，我们补充了一个趣味微型实验。将钠与水反应做如右图改进，将钠投入盛有煤油和滴有酚酞的水的培养皿中，上面扣一个倒置的漏斗收集气体，检验生成气体安全，现象又明显，成功率高，且随时可将未反应的钠从培养皿中取出，钠块可以反复使用，节约药品。同时学生对这个反应的现象十分感兴趣，为后续的学习奠定基础。

教师在平时的教学中要注重对实验进行绿色化改进，一次两次的污染物虽然不多，但是会给学生带来负面影响，教师能够以身作则，给学生树立一个学习的榜样，教导学生在进行化学实验时要遵守绿色化学原则，循环和回收使用产物，选择污染小，安全性高的实验，培养学生的绿色化学素养和环境保护意识。

3.推广微型化学实验

微型化学实验（M.L.）是化学界在绿色化学思想下用预防化学污染的新思想对常规实验进行改革而发展起来的化学实验的新方法和新技术。微型化学实验是用微小型的仪器，尽可能减少中间生成物的转移过程，以减少试剂在器皿上的附着量，用尽可能少的试剂来进行实验（试剂量一般为常规实验的1/10～1/1000），从而极大地减少了实验的“三废”，是可持续发展战略在化学实验中的具体体现，是对化学实验减量﹑减废要求的最好体现。

大力推广微型化学实验，对常用实验仪器进行微缩，以及对常用试剂给出限量，除了平时经常使用的点滴板，拇指试管以外，还可以将烧杯﹑锥形瓶﹑滴管等仪器微缩化，甚至可以用日常生活中常见的小药瓶﹑眼药水瓶﹑用完的圆珠笔芯等代替。例如酸和碱分别与酸碱指示剂的变色反应就完全可以用点滴板来完成，测不同酸碱溶液的pH的时候，也可以将pH试纸撕成一小块一小块放在干燥的点滴板中，然后用玻璃棒蘸取待测溶液滴在pH试纸上，这样现象仍很明显，而且节省反应物用量。如果需要把微型化学实验做演示实验，可以借助实物投影仪将结果现象放大，便于学生观察。

在沪教版第五章第三节《铁的冶炼 合金》这节内容中有一个一氧化碳高温条件下还原氧化铁的实验，以往经常不做，因为一氧化碳在这个反应前后都要很长时间，毒性太大。后来我们将装氧化铁的硬质玻璃管换成玻璃导管，然后在内壁用水弄湿，将氧化铁粉末薄薄的在导管内壁上附着一层，进行实验。一方面，玻璃导管的内部容积比硬质玻璃管小，排空装置内空气所需的一氧化碳气体量很少，减少了一氧化碳的使用量；另一方面，导管内壁附着的氧化铁粉末量也少，而且与一氧化碳接触非常充分，所以只要少量的一氧化碳，红色粉末立刻变黑，现象非常明显，最后需要冷却铁粉的一氧化碳量也很少，酒精灯可以将产生的一氧化碳完全燃烧掉，不会引起中毒和环境污染。

用100mL注射器、支管试管按右上图安装好。可以测量固体与液体反应产生气体的体积，从而计算固体中主要成分含量。如石灰石中碳酸盐含量测定，粗铁、粗锌等主要成分含量测定。成功的关键在于根据注射器容积来预算固体取样最大限量。可考虑用多次量取气体的办法来增大取样量。即当反应中注射器充满气体后，计下体积，关上开关，取下注射器，排出气体，接上导管，打开开关继续量取气体，重复操作，以至反应完全。

微型化学实验使每个学生都有动手做实验的机会，帮助学生在动手操作过程中亲身体会养成减少废弃物的环保意识，还能减少反应所需时间，提高安全性。它以较低的实验成本，较少的实验污染，较好地完成了实验教学任务，并且能切实改善实验室环境，可大幅度地减少实验室污染物排放，有利于培养学生关心环境、保护环境的情感和社会责任感。

4.正确处理实验“三废”

化学实验中，在培养学生良好实验习惯的同时，也要培养学生不随意丢弃实验残留物，不随意排放实验尾气，不随意倾倒实验废液。正确处理实验“三废”，避免将学校实验室变成污染源，让学生在动手实验的同时培养环境保护意识和社会责任感。

在燃烧红磷实验时，一开始在空气中点燃红磷，产生的五氧化二磷对人体有危害，可以将实验放在通风橱中做，避免对人体的伤害。

硫磺在氧气瓶中的燃烧，剩余气体混合物不能直接排到空气中，应加入适量碱溶液，反应掉二氧化硫，避免对环境和人的危害。

酸碱盐学生实验时，实验室应准备专门放置废酸液和废碱液的废液缸，实验后将酸性废液和碱性废液反应，调到pH中性左右再排放。

含有重金属离子的废液不能直接倒入下水道，例如硫酸铜废液，尽量将铜提取出来再处理，一方面避免铜离子污染水和土壤，还能有效利用，节约资源。对于可以自然降解的废弃物，可以集中深埋处理。

初中化学实验中，“三废”的量还是比较多的，教师一定要在平时的演示实验中以身作则，不能一时疏忽，给学生造成负面影响。环境保护意识不是一时可以形成的，要在长期的潜移默化的过程中形成，所以教师更应该做表率。学生在进行实验时要重视“三废”的处理，按照要求进行正常流程处理，不能贪一时方便，随手倒入水槽就可以，要建立环境保护意识和社会责任感。

5.计算机模拟化学实验

在初中化学中，计算机可以模拟很多微观化学实验，重现一些错误的实验操作带来的后果，模拟一些对人和环境影响比较大的实验，帮助体现一些现象不太明显的实验，从而帮助教师进行有效教学。

计算机模拟可以模拟一些错误的实验操作带来的后果，例如模拟错误的浓硫酸稀释方法，实验室高锰酸钾制氧气时先熄灭酒精灯再将导管从水槽取出的后果，这样不仅可以让学生了解错误操作带来的后果，并且节约了实验药品的用量，还加深了印象记忆，达到良好的教学目的。

还可以模拟一些对环境和人有毒的实验，尽量减少污染。例如硫磺在空气中的燃烧实验，可以借助计算机模拟观察到空气中很难观察到的淡蓝色火焰，还可以避免二氧化硫对人和环境的影响。

但是计算机模拟不能代替化学实验，一些在课堂上进行并且有明显现象的实验就不能用计算机模拟代替，应该让学生自己观察，体会，判断，从而获得真实感受，感受到学习化学的乐趣。

在使用计算机模拟化学实验时，要注意多利用网络资源，同事间合作共同完成，节省了时间，还保证质量。教研组可以建立计算机模拟实验的资源库，平时注重积累，并根据自己的实际教学做调整，不断创新，积累起适合自身教学的资源。

通过在初中化学教学中渗透绿色化学教育，一方面要让学生先了解绿色化学的背景和含义，然后树立起绿色化学的思想，建立保护环境的理念和社会责任感。另一方面教给学生防治污染的方法——减量、减废、回收、再生和拒用。不断更新教学观念和手法，争取最大的教学效果。可见在初中化学教学中渗透绿色化学知识是可行的，并且能取得预期的成效，对学生的化学科学素养的培养有重要作用。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制订.全日制义务教育化学课程标准（实验稿）2002

[2]王祖浩.化学课程标准（实验稿）解读[M]湖北教育出版社（武汉）.2002

[3]沈玉龙，魏利滨，曹文华等编著.绿色化学[M]中国环境科学出版社（北京），2004

[4]张钟宪编.环境与绿色化学[M]清华大学出版社（北京）.2005