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化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的綠色化學(xué)教育論文
綠色化學(xué)(GreenChe而stry)又稱環(huán)境無害化學(xué)(Envi-ronmentallyBenignChemis卿)、環(huán)境友好化學(xué)(Environmental-lyFriendlvChemist叮)、清潔化學(xué)(CleanChe而s娜)等。它是從源頭上防止污染產(chǎn)生或把化學(xué)過程對環(huán)境的負(fù)面影響降低到最低程度的化學(xué)。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,以綠色化學(xué)的理念和原則指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作,使實(shí)驗(yàn)室的“三廢”排放降低到最低程度并能得到妥善處理,實(shí)驗(yàn)室的安全性和環(huán)境質(zhì)量得到提升,師生的綠色化學(xué)和環(huán)保意識得到強(qiáng)化,這也是貫徹綠色化學(xué)理念的重要途徑。中學(xué)化學(xué)教學(xué)中有大量演示實(shí)驗(yàn),但教科書中提供的部分演示實(shí)驗(yàn),從實(shí)驗(yàn)裝置的使用到藥品的用量,都存在有待改進(jìn)的因素。如果能夠合理利用其中“待改”因素,不僅能夠進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,而且對于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、樹立環(huán)保觀念都有獨(dú)特的功效。有意識、有計(jì)劃地按照綠色化學(xué)的要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),是強(qiáng)化學(xué)生綠色化學(xué)意識的有效方法。具體有以下三種途徑。
一、要盡且減少試劑的用量
在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,應(yīng)具有綠色化學(xué)的思想,盡可能地降低實(shí)驗(yàn)藥品濃度,預(yù)防或減少環(huán)境污染。常見的一些可改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(表略)
二、要注意尾氣的處理和減少廢氣排放
化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的同時(shí),也要培養(yǎng)學(xué)生不隨意丟棄實(shí)驗(yàn)殘留物,不隨意排放實(shí)驗(yàn)尾氣,不隨意傾倒實(shí)驗(yàn)廢液。正確處理實(shí)驗(yàn)“三廢”,避免將學(xué)校實(shí)驗(yàn)室變成污染源,讓學(xué)生在動手實(shí)驗(yàn)的同時(shí)養(yǎng)成環(huán)境保護(hù)意識和社會責(zé)任感。例如,硫黃在氧氣中的燃燒,剩余氣體混合物不能直接排到空氣中,應(yīng)加人適量堿溶液,反應(yīng)掉二氧化硫,避免其對環(huán)境和人的危害。作酸堿鹽學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí),實(shí)驗(yàn)室應(yīng)準(zhǔn)備專門盛放廢酸液和廢堿液的廢液缸,實(shí)驗(yàn)后將酸性廢液和堿性廢液反應(yīng),調(diào)到pH中性左右再排放。含有重金屬離子的廢液不能直接倒人下水道,例如硫酸銅廢液,應(yīng)盡量將銅提取出來再處理,一方面避免銅離子污染水和土壤,另一方面還能有效利用,節(jié)約資源。
三、可通過變廢為寶、循環(huán)利用等途徑減少資源浪費(fèi)
中學(xué)化學(xué)中有大量的試劑可以回收利用,例如,在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中四氯化碳是一種重要的有機(jī)溶劑,萃取實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到。以CCI。為代表的氯代烴作為一類耐生物降解的有機(jī)化合物,是飲用水源中備受關(guān)注的污染物。CC14萃取碘水的實(shí)驗(yàn)中,使用過的CC14可用“鎂粉再生法”回收,進(jìn)行再生利用,具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。具體方法如下:萃取后的CC14因溶解了碘而呈紅色,加人鎂粉后,發(fā)生反應(yīng)Mg+12二MgIZ,充分?jǐn)嚢?直至CC14紅色褪盡,過濾就得到無色透明的CC14。利用連續(xù)實(shí)驗(yàn)的方法,不僅可充分利用化學(xué)資源,減少浪費(fèi)和污染,而且也是學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)選題的重要領(lǐng)域。比如做過濃硫酸與銅反應(yīng)的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)之后,利用廢液進(jìn)行504’一的檢驗(yàn)和cu,‘的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。可進(jìn)行連續(xù)實(shí)驗(yàn)和回收利用的地方很多,(表略)
四、可采用微型化實(shí)驗(yàn)控制試劑用量,實(shí)施綠色化學(xué)教育
微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為綠色化學(xué)的一項(xiàng)方法和技術(shù),已在國內(nèi)外日益得到重視和推廣。其優(yōu)點(diǎn)是減少試劑用量,降低實(shí)驗(yàn)費(fèi)用;降低實(shí)驗(yàn)室排廢量,減少實(shí)驗(yàn)室污染;縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間且安全可靠。例如,氯氣性質(zhì)的微型實(shí)驗(yàn)可按如下方案進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)裝置如附圖所示。五條濾紙條(寬約1。m,長不超過試管直徑)上分別滴有:(1)品紅試液;(2)石蕊試液;(3)淀粉一Kl試液;(4)N氣S溶液:(5)KBr溶液;(6)高錳酸鉀晶體;(7)吸有濃(圖略)鹽酸的膠頭滴管。實(shí)驗(yàn)步驟:實(shí)驗(yàn)時(shí)只需擠幾滴濃鹽酸即可發(fā)生變化。(l)褪色;(2)先變紅后褪色;(3)變藍(lán);(4)出現(xiàn)淡黃色固體;(5)變?yōu)槌燃t色。改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn):裝置簡單、現(xiàn)象明顯、所需藥品少、無污染。就常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)而言,質(zhì)量取0.19一19、溶液取2mL一smL是屬于常量法;在微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的藥品、試劑用量僅需要常規(guī)實(shí)驗(yàn)用量的10%一30%左右。從以上兩組實(shí)驗(yàn)可以看出:微型實(shí)驗(yàn)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)一樣,能得出相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,但它們的藥品用量是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的1乃一l乃。既節(jié)省了藥品的用量,也減少了對環(huán)境的污染。由此可見,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的簡單微縮,它是在綠色化學(xué)思想下用預(yù)防化學(xué)污染的新實(shí)驗(yàn)思想、新方法和新技術(shù)對常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的改革和發(fā)展,是綠色化學(xué)思想在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體體現(xiàn)。
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