唐建平

摘 要： 本文以人教版初中化學(xué)“燃燒條件的實驗探究”這個實驗的綠色化的設(shè)計為例，闡述對化學(xué)實驗的綠色化設(shè)計，不但可以解決化學(xué)實驗所帶來環(huán)境污染問題，實現(xiàn)實驗過程無污染、零排放，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與環(huán)保意識。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)實驗 綠色化 環(huán)保意識

化學(xué)實驗是學(xué)生學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的基本途徑。在化學(xué)實驗教學(xué)中，教師若將綠色化學(xué)的思想貫穿日常教學(xué)，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力、樹立節(jié)約意識和環(huán)保意識都具有十分重要的意義。近年來，我們以綠色化學(xué)的思想理念為指導(dǎo)，對中學(xué)化學(xué)教材中的部分實驗進行了綠色化的設(shè)計與改進，取得了較好的效果。下面以人教版初中化學(xué)“燃燒條件的實驗探究”這個實驗的綠色化設(shè)計為例加以闡述。

一、問題的提出

人教版初中化學(xué)課本P124頁“實驗7-1”（2001年6月版）安排了“燃燒條件的實驗探究”，P125頁有關(guān)于燃燒所必需的三個條件的問題討論，內(nèi)容為“本實驗由教師演示，且在通風(fēng)櫥中或抽風(fēng)設(shè)備下完成”，但對于大多數(shù)初中校并不具備這樣的條件。若按照書上的設(shè)計方案，在第一步實驗中學(xué)生看到：銅片上的白磷燃燒而銅片上的紅磷和水中的白磷都沒有燃燒。但在實驗過程中，由于紅磷暴露在空氣中燃燒，使教室里彌漫著一股很濃的五氧化二磷的氣味，直接影響到學(xué)生的身體健康。第二步實驗中，用導(dǎo)管向水底的白磷通入氧氣（或空氣），由于導(dǎo)管與白磷的接觸面積較小，水下白磷會到處“亂跑”，部分白磷會浮上水面燃燒，存在嚴(yán)重的安全隱患，并且實驗結(jié)束后白磷常有剩余，若不及時處理，對環(huán)境將造成嚴(yán)重污染。基于以上幾方面的原因，必須對此實驗進行綠色化的設(shè)計與改進。

二、化學(xué)實驗綠色化設(shè)計的實踐

根據(jù)綠色化學(xué)實驗的基本理念，即減少用量、循環(huán)利用、回收再用、再生、拒絕使用危害物等，在保證操作安全、實驗現(xiàn)象明顯的基礎(chǔ)上，對以上實驗進行綠色化設(shè)計的研究，結(jié)果如下：

1.實驗藥品、試劑用量的綠色化設(shè)計

根據(jù)綠色化學(xué)的要求，結(jié)合白磷有毒的性質(zhì)，實驗中選擇盡量少的白磷，而且讓紅磷得到再利用。

2.實驗過程的綠色化設(shè)計

人教版初中化學(xué)課本P124頁關(guān)于“燃燒條件的實驗探究”的設(shè)計：

實驗7-1：在500mL的燒杯中注入400mL熱水，并放入用硬紙圈圈住的一小塊白磷。在燒杯上蓋上一片薄銅片，銅片上一端放一小堆干燥的紅磷，另一端放一小塊已用濾紙吸去表面上水的白磷（如圖7-4），觀察現(xiàn)象。若用導(dǎo)管對準(zhǔn)上述燒杯中的白磷，通入少量氧氣或空氣（如圖7-5），觀察現(xiàn)象。

圖7-4 燃燒的條件 圖7-5 白磷在水下燃燒

我們在教學(xué)過程中對上述實驗進行了綠色化的改進設(shè)計，方案如下：

方案1：（如圖1）將吸干水的白磷、紅磷加入到短粗口徑試管內(nèi)，塞上橡皮塞、再將試管同時浸入熱水里，觀察現(xiàn)象。實驗結(jié)束后，取出盛紅磷的試管留著下一班的學(xué)生實驗時用。這樣設(shè)計的目的是既防止白磷燃燒產(chǎn)生的五氧化二磷逸散，危害人體健康，又節(jié)約了藥品，減少了污染。

方案2：（如圖2）在方案1的基礎(chǔ)之上，將橡皮塞改為了單孔塞，且增加了導(dǎo)管和氣球。這樣設(shè)計的目的是避免橡皮塞因試管內(nèi)氣體熱膨脹而松動，提高實驗成功的幾率并且較安全。

若將圖7-5中的直角導(dǎo)管換成較短的直角導(dǎo)管并接上一個倒置的漏斗（如圖3），將熱水里的白磷用小漏斗罩住，通入空氣，排盡漏斗內(nèi)的水，讓白磷在水下漏斗內(nèi)安全的燃燒，并且漏斗還起到固定白磷的作用；氧氣的供給裝置最好選擇用過氧化氫制取氧氣的裝置（如圖4），因為該方法簡單易操作，但要注意的是注入過氧化氫后要及時的關(guān)閉分液漏斗的活塞，防止內(nèi)部壓強過大，氧氣從分液漏斗下端跑出，導(dǎo)致實驗失敗。

圖1 圖2 圖3 圖4

實踐證明：改進后的實驗不僅無需在通風(fēng)櫥中進行，而且可由學(xué)生分組實驗。

3.水中剩余白磷和試管中剩余紅磷的綠色化處理

實驗結(jié)束后，白磷和紅磷的回收和處理便成為師生關(guān)注的焦點。我們結(jié)合本實驗后廢渣和廢液的處理問題，引導(dǎo)學(xué)生進行研究性學(xué)習(xí)，要求學(xué)生查閱相關(guān)的資料，了解處理該廢液可能的途徑和方法，經(jīng)過小組討論，設(shè)計出科學(xué)合理的廢液處理方案。學(xué)生經(jīng)過研究，提出多種研究方案，如將白磷燃燒后的剩余物及洗滌廢水倒入教師指定容器內(nèi)，再加堿液中和處理后排放。又如在上述方案2中，將單孔塞換成雙孔塞，并增加一個裝有堿性溶液的滴管，白磷燃燒后立即處理掉其生成物，防止打開橡皮塞后造成二次污染。

三、化學(xué)實驗綠色化設(shè)計的思考

從以上案例可以看出，通過對實驗方案的綠色化設(shè)計，實現(xiàn)了實驗過程無污染、零排放。而對該實驗的探究和討論，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的環(huán)保意識，而且強化了化學(xué)實驗教學(xué)中的素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育。學(xué)生敢于對書本實驗進行探討、質(zhì)疑，并自己動手設(shè)計改進實驗，對實驗進行深層次的思考、分析。通過這樣的實驗設(shè)計改進，真正實現(xiàn)“在實驗中探究，在探究中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中思考，在思考中提升”，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，科學(xué)素養(yǎng)也得以提高。

由此可見，對于教材中某些污染比較嚴(yán)重的傳統(tǒng)實驗進行綠色化的設(shè)計與創(chuàng)新，會大大解決實驗帶來的環(huán)境污染問題，使師生在良好的實驗環(huán)境中工作和學(xué)習(xí)。這樣環(huán)境教育將不再是口號，不再是形式，而是可以培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識和創(chuàng)新能力的有效方式。

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