“绿色化学理念”在高中化学实验中的应用研究
李华
生成PDF 清样下载 引用

复制成功

导出题录

参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

李华,. “绿色化学理念”在高中化学实验中的应用研究[J]. 应用化学学报,2024.10. DOI:10.12721/ccn.2024.157510.
摘要:
绿色化学实验,即在绿色化学思想引领下实施的实验活动,其核心在于缩减乃至消除有害试剂与溶剂的使用,并改进实验流程,以达到降低污染物产生及资源消耗的目标。在高中化学教育领域内引入并推广绿色化学理念,对于增强学生的环保认知、强调化学实验的可持续发展路径具有深远意义。实施绿色化学实验,不仅能够锻炼学生的动手实践技能,提升其环境保护意识,还能够有效培育学生的科学素养与问题解决技巧,为学生日后投身科学研究。
关键词: 绿色化学理念高中化学实验教学
DOI:10.12721/ccn.2024.157510
基金资助:

一、绿色化学理念综述

绿色化学,围绕人与自然和谐共生的理念而展开的,它倡导采用多样化的手段来精心策划并实施一系列环保型的实验活动。在当前教育改革浪潮的推动下,绿色化学理念的运用已成为时代发展的必然趋势,同时也是新课程标准深化过程中的一个关键方向,对高中化学实验教学提出了新的挑战与期望。因此,在高中化学实验教学的实践中,教师需要全方位地融入绿色化学理念,坚守可持续健康发展的根本原则,并从经济与技术的双重维度出发,不断对化学实验的操作流程、步骤及内容进行优化与革新,力求实现实验材料的可循环利用,最大限度地降低对学生健康及环境造成的潜在威胁。

二、绿色化学理念应用价值

在高中化学实验教学的场景中,绿色化学理念的运用具有举足轻重的地位,其价值具体体现在以下两大层面:首先,它对于提升学生的化学核心素养具有显著的促进作用。高中化学教学往往受限于学科特性,可能影响实验教学的成效,进而波及学生对化学知识的深入理解和巩固。然而,绿色化学理念的引入,能够有效助力学生在实验过程中拓展化学思维,增强动手实践与观察能力,深化对化学知识的领悟,并对那些可能引发环境污染的化学实验进行改良与优化,这些举措无疑能够大幅提升学生的化学核心素养,进而全面提高学生的综合素质。其次,它对于保障教师与学生的身心健康至关重要。绿色化学理念的实践,能够从源头上、过程中乃至实验结束后,有效减少或消除那些具有污染性和危害性的化学实验,为师生提供最大程度的保护。
三、绿色化学理念在高中实验教学中的应用策略
(一)实施“避免使用”原则

在高中化学实验教学的实践中融入绿色化学理念时,教师可以采纳“避免使用”原则,着重确保原理性实验的“无害化”,力求最大化地推进高中化学实验的绿色转型。例如,在讲解“氨和铵盐”这一知识点时,教材中设计了“氨溶于水的喷泉实验”。此时,教师可引领学生对该实验进行绿色化改良,避免采用传统的实验方法及有害的实验材料。教师需准备齐全的实验装置与工具,随后指导学生按照改良后的步骤逐一完成实验。具体操作如下:先往塑料瓶中注入约占容积80%的水,并在水中掺入适量的石蕊,以便形成的喷泉带有颜色,便于学生观察。接着,利用注射器迅速从烧瓶中抽取部分空气,以降低烧瓶内部的气体压强,从而引发喷泉效应;或者,也可通过注射器向塑料瓶中注入空气,以增加塑料瓶内的气体压强,同样可以触发喷泉效应。在此过程中,学生还可以与教师共同探讨其他可能实现气体压强调节的方法。通过改良版的“氨溶于水的喷泉实验”,学生能够在确保安全的前提下,清晰地观察到喷泉形成的原理。同时,该实验还实现了烧瓶、塑料瓶等实验器材的循环利用,减少了药品的消耗,无需反复收集氨气进行实验,因此,这种绿色化的改进方法达成了环境零污染的目标。

(二)实施“最小化用量”策略

在高中化学实验教学的进程中融入绿色化学理念时,教师可以采取“最小化用量”方针来指导化学实验教学,这主要涉及到减少化学药品的使用量以及降低其浓度两个方面。在绿色化学理念的指导下,教师需要特别注意,高中化学实验中多数为定性实验,对于试剂的具体用量往往缺乏明确的界定,常会使用“少许”、“少量”或“适量”等模糊表述,这在以往的实验操作中容易导致随意性和盲目性,影响实验结果的准确性。因此,教师需要针对教材中实验所需的药品用量及浓度进行深入探索与试验,将定性实验尽可能地转化为定量实验,从而显著降低药品的污染程度,推动化学实验向安全与绿色方向发展。例如,在进行“硫酸铜和氯化钡的反应”实验时,教师可以将原本模糊的“少量”明确为具体的5mL硫酸铜溶液与5mL稀氢氧化钠溶液进行实验;在“铝和酸、碱溶液的反应”实验中,将原本使用的10mL浓氢氧化钠溶液调整为5mL浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液;在“铜和浓硫酸的反应”实验中,将3mL的浓硫酸用量减少至2mL。通过坚持实施“最小化用量”方针,不仅可以确保实验结果的有效性和准确性,还能够进一步减轻对环境的污染,切实贯彻绿色化学理念。

(三)实施“可操控”策略

在高中化学实验教学的实践中融入绿色化学理念时,教师可以采纳“可操控”方针,其核心在于对实验流程进行合理优化,确保师生均能对实验进行安全有效的控制。例如,在进行“铜与浓硫酸反应”的化学实验中,传统方法是通过铜片与浓硫酸直接反应,此过程易产生大量有害气体且难以管控。因此,教师需依据新教材的要求并结合个人实践经验,对该实验进行绿色化改造,具体做法是使用一根长铜丝代替铜片,且铜丝能够延伸至试管外部。这样的设计使得当反应达到预定程度并需停止时,学生只需简单地将铜丝抽出即可,从而便于学生灵活控制反应的开始与结束。又如,在“乙炔制备”实验的改进中,传统方法要求师生利用蒸馏水与碳化钙反应制取乙炔,但该过程反应剧烈,常伴随大量泡沫产生,泡沫易涌入导管,导致气体控制困难,甚至可能引发安全风险。而经过改进的实验则采用饱和食盐水替代蒸馏水,适当降低了水的浓度,有效减缓了反应速率,使得后续反应更加易于学生操控。

(四)强化“末端处理”策略

高中化学实验结束后,即便实验已经过绿色化改进,仍可能不可避免地产生废弃物,如废液、废气和废渣等。此时,教师需要指导学生如何实施绿色化的末端处理,确保整个实验流程的环保性。在处理废液方面,教师应教导学生根据废液的性质采取不同的处理方法。例如,对于酸碱废液,学生可采用酸碱中和法,即利用酸处理碱废液,或用碱处理酸废液,直至废液的pH值达到6至8之间,方可安全排放。对于含酚类废液,学生可加入适量漂白粉,加热至沸腾,待处理一段时间后,检测酚类含量是否低于0.5mg/L,达标后方可排放。在处理废气方面,学生需根据废气类型增设吸收装置。例如,对于H2S等酸性废气,可将其通入CuSO4溶液中吸收;对于NO2等废气,则可利用导管导入碱液中进行吸收。对于有机废气,学生可采用活性炭吸附塔进行处理,确保废气达标后再行排放。在处理废渣方面,学生应对固体原料进行回收利用,对生成的固体废渣进行无毒化处理。例如,钾碎屑可缓慢滴入乙醇中,待其不再释放氢气后,加入水进行稀释,最终安全排放。
结语
    在高中化学实验教学的范畴内,绿色化学理念的巧妙融入,不仅有助于加深学生对化学知识的理解,提升其化学学科核心素养,而且能够有力培养学生的绿色环保观念,树立可持续健康发展的理念。本文所阐述的“避免采用”原则、“最小化用量”方针、“综合应用”策略、“可操控”手段、增强学生绿色安全认知以及完善末端绿色处理措施,均能在一定程度上有效达成上述目标,从而持续推动高中绿色化学实验教学的高效开展。

参考文献

[1]王娟.浅谈绿色化学理念在高中化学实验中的应用[J].高考,2023(5):90-93.

[2]曾国树.绿色化学理念在高中化学实验教学中的应用策略探究[J].考试周刊,2021(47):131-132. 

》在线投稿系统

*文章题目:
*作者姓名:
*电子邮箱:
*通讯地址:
*联系方式:

  备      注:

*上传稿件:

支持上传.doc,.docx,.pdf,.txt,.wps文件

投稿须知:

1、审稿结果将于1~7个工作日以邮件告知,请注意查收(包含录用通知书、审稿意见、知网CNKI查重报告)。

2、提交投稿后,若7个工作日之内未接到录用通知,则说明该文章未被录用,请另投他刊。

3、凡投寄本刊稿件,如在内容上有侵权行为或不妥之处,均应文责自负。本刊有权对来稿进行文字编辑、加工和修改,如不同意,请附说明,以便妥善处理。

4、多作者文稿署名时须征得其他作者同意,排好先后次序,通知用稿后不再改动。

5、凡投往本刊稿件一经录用发表,其版权归本刊所有。

6、本刊已全文录入中国知网、万方、维普等数据库,如作者不同意被收录,请提前申明,未申明者,本刊一律视为同意被收录。

7、请勿一稿多投。