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(guò)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(shì)，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(kāi)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(guò)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(guò)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(lái)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(jiǎn)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)蘸有溴化鈉、淀粉—碘化鉀的棉花，最后通過(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(jiàn)產(chǎn)生無(wú)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(kāi)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(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)比如可簡(jiǎn)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(shì)，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(shì)，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)。

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