[摘要]化學(xué)是一門(mén)以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,也會(huì)造成一定的環(huán)境污染。因此,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,怎樣做到化學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境達(dá)標(biāo),是擺在中學(xué)教師面前的一道難題,因?yàn)榛瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的污染會(huì)直接影響著教師和學(xué)生的身心健康,而且現(xiàn)有的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境令人擔(dān)憂。
[關(guān)鍵詞]化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué) 實(shí)驗(yàn)環(huán)境達(dá)標(biāo) 環(huán)境教育
隨著環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)峻和人類對(duì)環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)的不斷加深,人類越來(lái)越清楚地認(rèn)識(shí)到,環(huán)境教育對(duì)培養(yǎng)人們尤其是青少年的環(huán)保意識(shí)有著非常重要的意義。尤其在化學(xué)教育中,融入環(huán)保教育顯得尤為重要。因?yàn)榛瘜W(xué)是一門(mén)以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,也會(huì)造成一定的環(huán)境污染。
因此,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,怎樣做到化學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境達(dá)標(biāo),是擺在中學(xué)教師面前的一道難題,因?yàn)榛瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的污染會(huì)直接影響著教師和學(xué)生的身心健康,而且現(xiàn)有的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境令人擔(dān)憂。
在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,為了能使教師和學(xué)生的健康得到保障,可以從以下幾個(gè)方面入手。
一、 實(shí)驗(yàn)改進(jìn),減小污染
在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,某些有毒物質(zhì)參加或生成的實(shí)驗(yàn),教科書(shū)中仍是沿用舊有的實(shí)驗(yàn)操作方法。而這些方法會(huì)造成不同程度的環(huán)境污染,但是這些環(huán)境污染并沒(méi)有得到有效措施處理,一直危害著教師和學(xué)生。若能將這類實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn),使實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單合理化,這樣即能降低或避免環(huán)境污染,又能使老師和學(xué)生減輕或避免不必要的危害,還能提高學(xué)生環(huán)保意識(shí)。
例如,白磷的燃燒實(shí)驗(yàn)和白磷與紅磷著火點(diǎn)的比較實(shí)驗(yàn)都忽視了污染問(wèn)題。白磷有劇毒,有蒜般惡臭味,食入0.1g就能致死,且燃燒產(chǎn)生的濃煙飄散于空氣中也易造成污染,故需進(jìn)行改進(jìn)。操作過(guò)程如下。
1.取紅磷(豆粒般大小即可),用濾紙吸干水,置于玻璃片上,一起放入錐形瓶底部一側(cè)。
2.取白磷,先在水中用刀片刮去表面氧化層使之呈淡黃色蠟狀(真實(shí)面目),用鑷子夾取小塊,濾紙吸取水分后置于玻片上,迅速放入錐形瓶底部另一側(cè),(注意:與紅磷間隔一定距離,便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的區(qū)別)。立即塞上裝有溫度計(jì)的橡皮塞,用黑紙嚴(yán)密包裹外部,僅留一小孔以觀察磷火。
3.取鐵架臺(tái)將錐形瓶固定,墊上石棉網(wǎng),用酒精燈加熱??捎^察到:溫度達(dá)到40℃時(shí),白磷開(kāi)始燃燒,產(chǎn)生略帶淡黃的白色濃煙。移開(kāi)酒精燈,紅磷則無(wú)變化。
4.用酒精燈繼續(xù)加熱至200℃以上,可觀察到紅磷著火燃燒,產(chǎn)生濃煙。
5.移開(kāi)酒精燈待徹底冷卻后,濃煙已消失于瓶壁。
本實(shí)驗(yàn)即證實(shí)了在常溫下白磷能緩慢氧化,又證實(shí)白磷著火點(diǎn)比紅磷低、且對(duì)環(huán)境無(wú)污染,所以,一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)對(duì)環(huán)境對(duì)人類都是非常重要。
二、使用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)微型化)
微型化學(xué)實(shí)驗(yàn),是在微型的化學(xué)儀器裝置中進(jìn)行和試劑用量微型化的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。具有現(xiàn)象明顯,效果好,節(jié)約實(shí)驗(yàn)材料和時(shí)間,減少污染,安全,便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。在改用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)后,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)儀器的微型化及試劑用量的微型化,實(shí)驗(yàn)所排放的廢水、廢氣、廢渣等污染物數(shù)量大大減少,從而對(duì)環(huán)境的污染大為減少。
例如,測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn),教科書(shū)中是采用紅磷在集氣瓶燃燒,會(huì)造成環(huán)境的污染,可改成微型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。
實(shí)驗(yàn)藥品與儀器:品紅溶液、小蠟燭、啤酒瓶蓋(或其他瓶蓋)、水槽、礦泉水瓶(瓶子盡量要長(zhǎng),避免燃燒時(shí)放出的熱量將其頂部熔化,而且還瓶口能放進(jìn)一個(gè)啤酒瓶蓋)
實(shí)驗(yàn)步驟:將礦泉水瓶分成五等份;裝半水槽的品紅溶液;將小蠟燭固定在瓶蓋內(nèi)處,要求固定好蠟燭的瓶蓋能浮在水面上,然后點(diǎn)燃小蠟燭,馬上蓋上礦泉水瓶,瓶口在液面下,始終與外液面保持1cm。
現(xiàn)象:蠟燭燒一段時(shí)間后熄滅,水位上升約至五分之一處。
分析:物質(zhì)燃燒需要氧氣,蠟燭能在礦泉水瓶?jī)?nèi)燃燒,說(shuō)明礦泉水瓶?jī)?nèi)有氧氣。蠟燭熄滅的原因是瓶里氧氣被燒光了,沒(méi)有氧氣。最后,礦泉水瓶?jī)?nèi)的水面上升,是因?yàn)槠績(jī)?nèi)壓強(qiáng)減小,水進(jìn)入瓶?jī)?nèi)。水面上升約五分之一,說(shuō)明空氣中氧氣的體積約占整個(gè)空氣體積的五分之一。
從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,可以看到,微型實(shí)驗(yàn)可以減輕或避免對(duì)環(huán)境的污染,而且實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單容易操作,學(xué)生也可以根據(jù)要求在課后自己去演示,可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;也可促進(jìn)學(xué)生對(duì)已知實(shí)驗(yàn)的未知探尋,從而激起學(xué)生的探究欲望。
三、確定合適的實(shí)驗(yàn)類型,尋找替代藥品
在藥品使用上,盡量減少高毒高污染藥品的使用,尋找一些無(wú)污染的藥品或物品來(lái)替代。
例如,用過(guò)氧化氫制取氧氣的實(shí)驗(yàn),是用二氧化錳作為催化劑。二氧化錳是一種溶于酸,不溶于水,有毒性,致癌、致畸性的高污染藥品。若長(zhǎng)期使用,會(huì)嚴(yán)重威脅著師生身體健康。所以在做該實(shí)驗(yàn)時(shí),可以尋找無(wú)污染替代品,用土豆替代二氧化錳作為催化劑,是一種很好的選擇,其效果和使用二氧化錳一樣。這樣不僅降低了環(huán)境的污染,而且給學(xué)生感覺(jué)化學(xué)離他們很親近,很貼近實(shí)際生活,使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的興趣(用過(guò)氧化氫制取氧氣的實(shí)驗(yàn),采用土豆作催化劑,可以用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,在此不加說(shuō)明)。
四、妥善處理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的廢棄物
化學(xué)實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生不同污染程度的廢棄物,若不及時(shí)加以處理,隨意排放,久而久之不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,而且會(huì)淡化學(xué)生環(huán)保意識(shí),養(yǎng)成不良的習(xí)慣。如果在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中把實(shí)驗(yàn)廢物進(jìn)行無(wú)害處理,即可培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,又能讓學(xué)生學(xué)到實(shí)際應(yīng)用技術(shù),還可節(jié)約資源,化廢為寶,變害為利,所以對(duì)廢棄物進(jìn)行適度的處理是必要的。
化學(xué)廢棄物一般由較為純凈的酸、堿、鹽及金屬單質(zhì)組成,其中包括:廢氣,廢液,固體廢物等。為了防止實(shí)驗(yàn)室的污染擴(kuò)散,污染物的一般處理原則:分類收集、存放、分別集中處理。
一般有毒氣體可通過(guò)通風(fēng)櫥或通風(fēng)管道,經(jīng)空氣稀釋排出。大量有毒氣體必須通過(guò)與氧氣充分燃燒或吸收處理后才能排放。
廢液應(yīng)根據(jù)其化學(xué)特性,選擇合適的容器和存放地點(diǎn)。通過(guò)密閉容器存放,不可混合儲(chǔ)存。容器標(biāo)簽必須標(biāo)明廢物種類,儲(chǔ)存時(shí)間,定期處理。一般廢液可通過(guò)酸堿中和、混凝沉淀、次氯酸鈉氧化等處理后排放。
固體廢棄物可直接回收加以利用。如在測(cè)定硫酸銅晶體中結(jié)晶水的含量時(shí),生成的硫酸銅粉末就可直接加以回收。在氯酸鉀制取氧氣的實(shí)驗(yàn)中,生成物中的氯化鉀和二氧化錳,可加水溶解,再過(guò)濾回收相應(yīng)的氯化鉀和二氧化錳。
總之,化學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的達(dá)標(biāo)是可以減少或避免教師和學(xué)生受到化學(xué)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的危害,也是迫在眉睫的任務(wù)。對(duì)一名中學(xué)教師來(lái)說(shuō),做到這一點(diǎn)是必須的,也是毋庸置疑的。怎樣將達(dá)標(biāo)的紅燈降下來(lái)各有高招,但關(guān)鍵還在于以上幾種,希望每位教師,能從自身做起,讓灰色的化學(xué)實(shí)驗(yàn)變成綠色環(huán)保的達(dá)標(biāo)實(shí)驗(yàn)。
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(作者單位:浙江玉環(huán)縣坎門(mén)第二中學(xué))