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        利用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn),滲透綠色化學(xué)教育初探

        2015-07-21 05:35:37劉文龍賴鶴鋆
        江西化工 2015年5期
        關(guān)鍵詞:氯氣試管課程標(biāo)準(zhǔn)

        劉文龍 賴鶴鋆

        (韓山師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,廣東 潮州 521041)

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        利用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn),滲透綠色化學(xué)教育初探

        劉文龍 賴鶴鋆

        (韓山師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,廣東 潮州 521041)

        隨著化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與發(fā)展,微型實(shí)驗(yàn)近幾年受到了教育界的極大關(guān)注,微型實(shí)驗(yàn)使用樣品少,實(shí)驗(yàn)過程安全,環(huán)保等特點(diǎn),符合標(biāo)準(zhǔn)新課程改革的發(fā)展趨勢,是實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的一條非常重要的道路。

        綠色化學(xué) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué) 微型實(shí)驗(yàn)

        化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué),化學(xué)的學(xué)習(xí)離不開實(shí)驗(yàn)?!镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》提出實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要“體現(xiàn)綠色化學(xué)思想”,要讓學(xué)生了解“在實(shí)驗(yàn)中遵循‘綠色化學(xué)’思想的重要性”;同時(shí)要求通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生“樹立綠色化學(xué)思想,形成環(huán)境保護(hù)的意識(shí)”;“初步形成人與自然和諧發(fā)展的觀念,初步樹立可持續(xù)發(fā)展的思想和正確的價(jià)值觀?!憋@然,課程標(biāo)準(zhǔn)極其重視綠色化學(xué)思想的形成和應(yīng)用。

        而在現(xiàn)實(shí)的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)卻往往不能落到實(shí)處,很多的實(shí)驗(yàn)只停留在紙上,學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室親自動(dòng)手的機(jī)會(huì)并不多,造成這種情況的原因有很多,筆者認(rèn)為,教師既要考慮教學(xué)的效果,又要考慮到實(shí)驗(yàn)的安全,及實(shí)驗(yàn)過程的一些不確定因素,因此很多教師往往選擇紙上“做實(shí)驗(yàn)”。

        近幾年,微型實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)受到了極大的關(guān)注,微型實(shí)驗(yàn)即“實(shí)驗(yàn)儀器微型化,實(shí)驗(yàn)藥品微量化”。大部分實(shí)驗(yàn)?zāi)茉诒WC實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的情況下,藥品用量微量化,在很大程度上也保證實(shí)驗(yàn)人員的安全,同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的影響。體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想。

        一、微型實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

        所謂微型實(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。

        裝置簡單,試劑用量少,體積小方便攜帶,減少污染,提高安全系數(shù),有利于環(huán)境保護(hù)。

        有利于學(xué)生形成綠色化理念。幫助學(xué)生形成良好的可持續(xù)發(fā)展的意識(shí),樹立綠色化學(xué)的觀念。

        增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和實(shí)踐能力。中學(xué)化學(xué)新課程的理念是以學(xué)科探究為主的多樣化學(xué)習(xí)方式,重視學(xué)生的親身經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施變被動(dòng)接受為主動(dòng)學(xué)習(xí),有利于激發(fā)學(xué)生的探索精神,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

        提高學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)態(tài)度。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)精巧細(xì)小,所以實(shí)驗(yàn)時(shí)需要小心裝拆,有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作和嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的工作態(tài)度。

        二、增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力,激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣

        通過教師演示及學(xué)生實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式,可以極大地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果,使得學(xué)生能更加明確實(shí)驗(yàn)的原理和過程,掌握實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,使學(xué)習(xí)事半功倍。

        例如下面的例子,筆者通過設(shè)計(jì)及改進(jìn),不僅實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,裝置的安全性也較高。

        例1:

        圖 實(shí)驗(yàn)裝置

        當(dāng)慢慢推動(dòng)注射器時(shí),濃鹽酸就會(huì)與高錳酸鉀接觸反應(yīng)產(chǎn)生氯氣,氯氣依次通過蘸有溴化鈉、淀粉—碘化鉀的棉花,最后通過導(dǎo)管被氫氧化鈉溶液吸收。這個(gè)實(shí)驗(yàn)完成了氯氣的制取并且驗(yàn)證了Cl2的氧化性大于Br2的氧化性;在反應(yīng)過程中可以隨時(shí)控制反應(yīng)程度提高了資源的利用率;完成了氯氣的檢驗(yàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn);最后吸收完氯氣的氫氧化鈉溶液中生成了次氯酸鈉,次氯酸鈉是84消毒液的有效成分;整個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)者和環(huán)境的污染很小而且現(xiàn)象明顯。

        還有,氯氣的性質(zhì)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn),如果采用常量實(shí)驗(yàn)的方法實(shí)驗(yàn)過程繁瑣,冗雜并且危險(xiǎn)性也大大增加。采用以下的實(shí)驗(yàn)裝置可以提高安全系數(shù)并且有一舉多得的效果。

        例2:

        銅與稀硝酸的反應(yīng)。稀硝酸在缺氧的條件下與銅片反應(yīng)生成無色的NO氣體,反應(yīng)式為:

        3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

        然后接觸空氣中的氧氣又生成了紅棕色的NO2氣體,反應(yīng)式為:

        2NO+O2=2NO2

        NO2溶于水生成HNO3,反應(yīng)式為:

        3NO2+H2O=2HNO3+NO

        由于二氧化氮也是一種有毒的污染氣體,同樣需要尾氣處理,反應(yīng)式為:

        NO2+NO+2NaOH=2NaNO3+H2O

        圖 實(shí)驗(yàn)裝置

        在試管甲中加入少量CaCO3和足量的稀HNO3,產(chǎn)生CO2用于排盡大試管內(nèi)的空氣;然后把導(dǎo)管伸入管口塞有浸NaOH溶液的棉花的試管乙中;把銅絲伸入到稀HNO3中,微熱,將產(chǎn)生的氣體收集在乙試管內(nèi);在試管甲中可見產(chǎn)生無色氣體,而在試管乙內(nèi)出現(xiàn)紅棕色氣體;將銅絲向上拉,銅絲離開液面,反應(yīng)停止。

        較常規(guī)實(shí)驗(yàn)增加了實(shí)驗(yàn)的效率,而且可以很好地控制反應(yīng)程度。

        三、微型實(shí)驗(yàn)值得我們?nèi)パ芯考霸O(shè)計(jì)

        微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)有著常規(guī)實(shí)驗(yàn)無與倫比的優(yōu)勢比如可簡化實(shí)驗(yàn)裝置,節(jié)約費(fèi)用,儀器成本低,試劑用量少,能源消耗少;節(jié)省空間,縮短試驗(yàn)時(shí)間;減少污染,提高安全系數(shù),有利于環(huán)境保護(hù)等特點(diǎn)。

        微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)方便教師授課,也讓學(xué)生能夠產(chǎn)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性,提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的能力,既符合新課程標(biāo)準(zhǔn)改革趨勢,又符合當(dāng)今綠色化學(xué)的理念的實(shí)驗(yàn)方式。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的改革趨勢,值得我們多研究,多宣傳。使其能更好地服務(wù)于中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

        [1]阿爾貝特·馬特萊克.綠色化學(xué)導(dǎo)論[M].北京:科學(xué)出版社,2012.

        [2]萬平,周賢爵.微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京:中國石化出版社,2009.

        [3]黃瓅.新課程實(shí)施指導(dǎo)用書:化學(xué)新課程中微型實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.

        [4]沈戮.高中化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)[M].廣州:暨南大學(xué)出版社,2014.

        [5]于濤.微型無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2011.

        [6]孟長功.基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京:高等教育出版社,2009.

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