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無機(jī)化學(xué)教學(xué)中綠色化學(xué)教育
無機(jī)化學(xué)教學(xué)中綠色化學(xué)教育【1】
摘要:介紹了綠色化學(xué)的內(nèi)涵,闡明了在無機(jī)化學(xué)教學(xué)中實(shí)施綠色化學(xué)的重要意義,探討了在教學(xué)中實(shí)施綠色化學(xué)教育的措施。
關(guān)鍵詞:無機(jī)化學(xué)教學(xué);綠色化學(xué);教育
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染和破壞,環(huán)境問題已成為世界各國無法回避的共同問題。
人們認(rèn)識到光靠治理污染已經(jīng)無法從根本上保護(hù)環(huán)境,要保護(hù)環(huán)境就必須從源頭消除污染。
二十世紀(jì)九十年代,在可持續(xù)發(fā)展方針的指導(dǎo)下,形成了綠色化學(xué)的概念。
綠色化學(xué)是用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生和使用,但它不是一般的控制污染,而是從根本上消滅污染,它不再使用有毒有害的物質(zhì),不再產(chǎn)生廢物,是一門從源頭上防止污染的化學(xué)[1]。
此后,人們賦予這一新事物不同的取名:環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)等。
一、綠色化學(xué)的內(nèi)涵
綠色化學(xué)不同于環(huán)境化學(xué),環(huán)境化學(xué)是一門研究污染物的分布、存在形式、遷移及其對環(huán)境影響的科學(xué)。
綠色化學(xué)的最大特點(diǎn)是在始端就采用預(yù)防污染的科學(xué)手段,因而過程和終端均為零排放或零污染。
綠色化學(xué)的核心內(nèi)容是“原子經(jīng)濟(jì)性”,即充分利用反應(yīng)物中的各個原子,因而既能充分利用資源,又能防止污染。
綠色化學(xué)的特點(diǎn)是:(一)采用無毒、無害的原料;(二)在無毒、無害的反應(yīng)條件(催化劑、溶劑)下進(jìn)行;(三)減量、循環(huán)、重復(fù)使用;(四)具有“原子經(jīng)濟(jì)性”,即反應(yīng)具有高選擇性,極少副產(chǎn)品,甚至實(shí)現(xiàn)零排放;(五)產(chǎn)品應(yīng)是對環(huán)境友好的;(六)滿足價廉物美的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)[2]。
目前世界上許多國家已把“化學(xué)的綠色化”作為新世紀(jì)化學(xué)發(fā)展的主要方向之一。
二、無機(jī)化學(xué)教學(xué)中綠色化學(xué)教育
(一)無機(jī)化學(xué)理論教學(xué)中的綠色化學(xué)教育
在進(jìn)行理論課教學(xué)時,要充分挖掘教材中涉及有關(guān)綠色化學(xué)的內(nèi)容,進(jìn)行及時的、適當(dāng)?shù)闹R加深與更新以及思維的拓展。
例如在介紹H2O2的制備時,目前的方法是乙基蒽醌法[3]。
以H2和O2為原料,乙基蒽醌和鈀作為催化劑,苯作為溶劑。
乙基蒽醌在鈀存在時可被H2還原為乙基蒽醇,而乙基蒽醇易被O2氧化成乙基蒽醌和H2O2。
生成的乙基蒽醌循環(huán)使用。
反應(yīng)過程中消耗的是H2和O2,生成的是H2O2。
由此為切入點(diǎn),可引入綠色化學(xué)的核心內(nèi)容之一,即原料的重復(fù)使用,并體現(xiàn)了綠色化學(xué)的最大特點(diǎn):在過程和終端均為零排放或零污染。
較之傳統(tǒng)的制備方法,這是一個典型的綠色化學(xué)方法。
又如制備NaClO3,學(xué)生常會提出以Cl2和NaOH反應(yīng)來制取,反應(yīng)如下:
3Cl2+6NaOH(熱)5NaCl+NaClO3+3H2O
從反應(yīng)式可看出,原料中有5/6的氯生成了NaCl,未被利用,從而引出綠色化學(xué)原理的核心內(nèi)容之二,反應(yīng)的“原子經(jīng)濟(jì)性”。
它的目標(biāo)是在設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)時使原料分子中的原子更多或全部變成最終希望的產(chǎn)品中的原子,使原子利用率盡可能高,最大限度地實(shí)現(xiàn)零排放。
據(jù)此引導(dǎo)學(xué)生采用電解熱的NaCl溶液,制備NaClO3,反應(yīng)如下:
2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2
Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
3NaClO2NaCl+NaClO3
生成的NaCl可循環(huán)使用。
其實(shí)在無機(jī)化學(xué)教材中,可以挖掘的內(nèi)容很多,只要是一個有心人,會發(fā)現(xiàn)教材中處處可見綠色化學(xué)。
例如,講到氫時,介紹氫能源的利用;講到氧化還原反應(yīng)一章時,可講一講干電池的污染、氫燃料電池的利用;在配合物的應(yīng)用部分可介紹無氰電鍍等綠色工藝。
講到鹵素一章時,增加“氯氣用于自來水消毒的利弊、新型消毒劑ClO2、毒氣與軍事、氟污染與人身心健康、氟利昂對臭氧層的破壞與保護(hù)、開發(fā)利用氟氯烴清潔替代品”等教學(xué)內(nèi)容。
講到氧族、氮族元素時,組織“酸雨的危害與防治、水體大氣污染與防治、臭氧層空洞、水體富營養(yǎng)化、光化學(xué)煙霧、汽車尾氣與大氣污染”等這些教學(xué)內(nèi)容,不僅滲入了綠色化學(xué)的理念,而且也使課堂內(nèi)容更加生動充實(shí)。
實(shí)踐證明,在課堂上適時或適當(dāng)?shù)匕丫G色化學(xué)的思想和知識融入到無機(jī)化學(xué)的教學(xué)中,所用的教學(xué)時間多則7-8min,少則2-3min,在一節(jié)課教學(xué)中占時不多而又畫龍點(diǎn)睛。
這種方式的教學(xué),可使學(xué)生在潛移默化中受到綠色化學(xué)教育,使他們意識到綠色化學(xué)對于人類及其所賴以生存環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展所具有的重要性。
同時又不對原本緊張的教學(xué)時間安排造成新的沖擊,還可使教學(xué)內(nèi)容顯得豐富生動,增強(qiáng)學(xué)生對學(xué)習(xí)這門課程的興趣。
(二)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的綠色化學(xué)教育
1、整合、精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是為大一新生開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程,作為基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn),開設(shè)的內(nèi)容較多。
其中有些實(shí)驗(yàn)與后續(xù)的實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容互相重疊,互相交叉,造成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重復(fù),課程安排缺乏全局性、整體性。
造成化學(xué)試劑的用量和實(shí)驗(yàn)室“三廢”的排放量變大。
特別是近幾年,隨著招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大,學(xué)生人數(shù)不斷增多,藥品的消耗和產(chǎn)生的廢物更多,因此,首先要對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行整合。
例如,溶液的配制、酸堿滴定、天平的使用這些實(shí)驗(yàn)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有,分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中也出現(xiàn),就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上的調(diào)整、篩選和重組;玻璃加工實(shí)驗(yàn)也同時出現(xiàn)在無機(jī)和有機(jī)實(shí)驗(yàn)中,也可進(jìn)行整合,避免重復(fù)。
在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的安排上不僅滿足培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的需要,同時也要體現(xiàn)綠色化學(xué)的教育的思想。
教師要根據(jù)教學(xué)需求,本著將毒害降低至最小的宗旨,合理選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)化。
在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上,盡量根據(jù)低能耗、低毒原則進(jìn)行篩選。
2、開展封閉式實(shí)驗(yàn)[4]
對于有毒有害氣體的實(shí)驗(yàn),傳統(tǒng)的方法是在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行,這樣只能避免對小環(huán)境的污染,有毒有害氣體還是排放到空氣中,造成對大環(huán)境的污染。
為了避免這種情況,可將反應(yīng)裝置設(shè)計(jì)成封閉式,使反應(yīng)在封閉狀態(tài)下進(jìn)行,并能在系統(tǒng)內(nèi)部將反應(yīng)產(chǎn)生的有毒氣體吸收掉,實(shí)現(xiàn)零排放。
例如,鹵素實(shí)驗(yàn)中,既要制備氯氣、氯酸鉀、次氯酸鉀,又要進(jìn)行氯氣的一系列性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。
可將從氣體發(fā)生裝置出來的氣體,導(dǎo)入收集裝置,再依次通過裝有NaOH的兩個具支試管,這兩個具支試管分別放在裝有熱水和冷水的燒杯中,實(shí)現(xiàn)次氯酸鉀、氯酸鉀的制備,最后氣體再轉(zhuǎn)移到點(diǎn)滴板,點(diǎn)滴板中依次加入品紅溶液、蒸餾水、KBr溶液、KI-淀粉溶液、NaOH溶液。
將氣體的產(chǎn)生,收集、性質(zhì)和尾氣吸收實(shí)驗(yàn)串聯(lián)在一起,氣體不易泄露,大大減少了對環(huán)境的污染。
3、進(jìn)行微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)
目前,越來越多的學(xué)校將微型化引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來,微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是著眼于環(huán)境安全和污染預(yù)防的需要,用盡可能少的藥品,在微型化的儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)[5]。
微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有節(jié)省試劑、減少污染、縮短實(shí)驗(yàn)時間、安全、節(jié)約經(jīng)費(fèi)、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。
我們也進(jìn)行了這方面的嘗試,并作了實(shí)驗(yàn)上的一些改進(jìn)。
例如,元素性質(zhì)實(shí)驗(yàn),所用藥品種類多,份量大,在不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下,盡可能降低試劑濃度,盡量改用點(diǎn)滴板替代試管做實(shí)驗(yàn),或在濾紙上進(jìn)行有色反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),使藥品用量大大減少。
又例如,上面提到的鹵素的實(shí)驗(yàn),氯氣的制備就采用微型化的注射器和具支試管。
具支試管(5ml)裝入KMnO4,注射器(5ml)中吸有濃HCl,這就是氣體的發(fā)生裝置。
SO2的制備也是用這樣的裝置,并與點(diǎn)滴板聯(lián)合,進(jìn)行性質(zhì)實(shí)驗(yàn),最后用堿液吸收多余的氣體。
這樣藥品用量很少,又不影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察,縮短了實(shí)驗(yàn)時間,改善了實(shí)驗(yàn)環(huán)境,降低了廢氣和廢液的排放量,大大減少了對環(huán)境的污染。
三、結(jié)語
綠色化學(xué)是在環(huán)境與發(fā)展矛盾日益突出的形勢下,應(yīng)運(yùn)而生的一門新興學(xué)科,但它不是一門獨(dú)立的學(xué)科,它是在傳統(tǒng)化學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的更高層次的化學(xué)。
作為高校化學(xué)教師,要樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念,應(yīng)把傳授綠色化學(xué)知識作為自己義不容辭的責(zé)任,用實(shí)際生動的范例充實(shí)我們的教學(xué)內(nèi)容,按照范例所涉及的知識點(diǎn),將綠色化學(xué)知識自然、生動地滲透到化學(xué)教學(xué)中。
培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識和可持續(xù)發(fā)展意識,使綠色化學(xué)的理念扎根于學(xué)生的頭腦中,貫穿于他們以后的工作中。
實(shí)踐證明,將綠色化學(xué)滲透到無機(jī)化學(xué)教學(xué)中的做法是可行的。
通過綠色化學(xué)教育在無機(jī)化學(xué)教學(xué)中的滲透,學(xué)生反映他們的知識面擴(kuò)展了,學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)的興趣提高了,更重要的是,他們了解了綠色化學(xué),接受了綠色化學(xué)。
因此,這種有效的做法值得我們?nèi)ミM(jìn)一步完善和推廣,為推動我國的綠色化學(xué)教育事業(yè)的發(fā)展,為保護(hù)我們的家園,作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
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無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中綠色環(huán)保模式【2】
摘 要:無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是師范院;瘜W(xué)專業(yè)學(xué)生入學(xué)后接觸的第一門實(shí)驗(yàn)課程,對于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和環(huán)保意識具有至關(guān)重要的作用,然而現(xiàn)在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀卻不容樂觀。
實(shí)驗(yàn)室污染不但嚴(yán)重威脅著師生的身體健康,也造成了周圍環(huán)境的污染,因此在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中推行綠色環(huán)保模式就顯得尤為重要。
本文提出在向?qū)W生灌輸環(huán)保意識的同時,通過改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,使用低毒或無毒藥品,采用微型實(shí)驗(yàn)、連續(xù)實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)以及改革實(shí)驗(yàn)考核方式等改革措施來預(yù)防和減少實(shí)驗(yàn)室污染。
關(guān)鍵詞:無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn);綠色環(huán)保模式;改革措施
無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)專業(yè)學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接觸的第一門實(shí)驗(yàn)課程,對于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力具有重要的作用。
近年來,隨著招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大,實(shí)驗(yàn)室造成的污染也逐漸加重,當(dāng)前無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要目的在于鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能,而幾乎忽略了環(huán)保意識的培養(yǎng)。
師范院校的大學(xué)生肩負(fù)著培養(yǎng)祖國下一代的偉大使命,因此在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中推行綠色環(huán)保模式,使環(huán)保意識深入人心顯得尤為重要。
1.努力提高學(xué)生的環(huán)保意識
當(dāng)前中國作為最大的發(fā)展中國家,經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的同時也造成了環(huán)境的嚴(yán)重污染。
高等師范院;瘜W(xué)專業(yè)畢業(yè)的大學(xué)生將來大部分是未來的中學(xué)化學(xué)老師。
在實(shí)驗(yàn)中給學(xué)生灌輸環(huán)境保護(hù)的知識和理念,使他們認(rèn)識到環(huán)境污染的危害性,學(xué)會正確處理實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的“三廢”污染,將會潛移默化地影響我們的下一代。
因而對于21世紀(jì)的青年大學(xué)生,改變傳統(tǒng)思維方式,加強(qiáng)環(huán)保意識培養(yǎng)至關(guān)重要。[1]
2.跟隨時代發(fā)展,改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
目前我們所用無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材中的內(nèi)容和形式過于陳舊,重復(fù)內(nèi)容多,試劑消耗大,實(shí)驗(yàn)時間長,學(xué)生興趣低,不利于發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,也不利于綠色環(huán)保理念的滲透。
因此有必要合理調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,認(rèn)真選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,淘汰一些對環(huán)境污染較大的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,如硫化氫、氯氣等的制備實(shí)驗(yàn),毒性大的含汞試劑的性質(zhì)實(shí)驗(yàn),盡量選擇低毒、污染小、價格相對便宜的試劑為原料的實(shí)驗(yàn)。
在鍛煉學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)技能的同時,節(jié)約大量實(shí)驗(yàn)藥品和實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi),最大限度地提高原料的利用率,減少污染源。
另外教材應(yīng)緊跟時代發(fā)展步伐,可以涉及一些納米材料合成的實(shí)驗(yàn)。
例如,以FeCl3為原料制備納米氧化鐵(Fe2O3),再進(jìn)行納米材料與普通材料的對比,可以讓學(xué)生深刻感受到納米技術(shù)的好處,也激發(fā)了學(xué)生探索的精神。
另外還可以增加與生活相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。
例如,可以做生物體中幾種元素的定性鑒定實(shí)驗(yàn)。
3.要正確處理實(shí)驗(yàn)中的“三廢”
對于H2S、HCl等酸性廢氣,常見的處理方法是用堿液吸收,而NH3等堿性氣體用稀酸吸收,可以用點(diǎn)燃大量CO氣體轉(zhuǎn)化為無毒的CO2再排放。
在密閉體系內(nèi)做有毒氣體實(shí)驗(yàn)時,在通風(fēng)櫥氣體出口處加裝多孔性固體吸附劑,將有害物質(zhì)吸附處理后再排放到大氣中。[2]
此外,我們還可以在實(shí)驗(yàn)室種植一些吊蘭、虎皮蘭、蘆薈等能凈化空氣的綠色植物。
無機(jī)實(shí)驗(yàn)中的廢渣主要是一些制備實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物,應(yīng)該集中在一起盡量回收利用,或者統(tǒng)一深埋處理。
如,堿式碳酸銅可進(jìn)一步進(jìn)行熱分解反應(yīng)和制備其他銅鹽。[3]
無機(jī)實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生的“三廢”污染最主要是廢液。
要有效處理每次試驗(yàn)中產(chǎn)生的大量廢液,我們可以在分類回收的基礎(chǔ)上,做一個處理有毒廢液的知識庫,這樣可以提醒學(xué)生在做完實(shí)驗(yàn)后還要做好后續(xù)工作。
例如,在做ds區(qū)金屬實(shí)驗(yàn)時,鎘、汞元素的廢液都是有毒的,因此實(shí)驗(yàn)后廢液應(yīng)倒入回收瓶,再進(jìn)行處理。
含汞鹽廢液應(yīng)先調(diào)pH至8~10,然后先加過量的硫化鈉,再加硫酸亞鐵,這樣就可以使汞沉淀下來,過濾分離。
[4]再如,我們在實(shí)驗(yàn)室常用的鉻酸洗液失效后可以用高錳酸鉀氧化法使其再生,重復(fù)使用。
4.使用藥品要綠色化
在使用藥品時,我們要遵守5R原則,即減量(reduction)、重復(fù)使用(reuse)、拒用(rejection)、回收(recycling)、再生(regeneration)。[5]
使用反應(yīng)物時要盡量選擇無毒或毒性小的試劑。
例如,可以用雙氧水、臭氧代替氯氣做漂白劑或氧化劑,硫代硫酸鈉代替硫化氫氣體做還原劑,用銅離子、鋅離子、氫氧根離子和硫離子代替毒性較大的鉛離子、銀離子、鉻酸根離子做沉淀劑,[6]在不影響實(shí)驗(yàn)效果的前提下,降低成本,減少污染物的排放。
萃取實(shí)驗(yàn)常用乙醚萃取乙酸水溶液中的乙酸,但是乙醚沸點(diǎn)低,易揮發(fā)燃燒,安全性低,且用乙醚做萃取劑,用量大,成本高,易污染環(huán)境。
若用水做萃取劑,從乙酸乙酯―乙酸混合液中萃取乙酸,實(shí)驗(yàn)效果也很好。
5.進(jìn)行微型或半微型實(shí)驗(yàn)
微型實(shí)驗(yàn)是20世紀(jì)80年代起源于美國的一種國際上公認(rèn)的可以體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法新技術(shù),其實(shí)際用量是常規(guī)的0.1%~10%。
[7]這樣一來,與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比,消耗的藥品減少了,節(jié)約了開支,節(jié)省了時間,減少了污染。
例如,在做Cu2+的鑒定實(shí)驗(yàn)時,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)為取一滴0.5 mol/L CuCl2溶液于試管中,加一滴6.0 mol/L HAc溶液酸化,再加一滴0.5 mol/L亞鐵氰x鉀溶液,實(shí)驗(yàn)結(jié)果為有棕紅色沉淀產(chǎn)生,表示有Cu2+存在。
我們只需要將普通試管換為小試管(10 mm×75 mm)即可做微型實(shí)驗(yàn):取一滴0.1 mol/L CuCl2溶液于小試管中,加一滴2.0 mol/L HAc溶液酸化,再加一滴0.1 mol/L亞鐵氰x鉀溶液,結(jié)果同樣為產(chǎn)生明顯的棕紅色沉淀。
[8]通過比較我們可以發(fā)現(xiàn),微型實(shí)驗(yàn)所需藥品濃度降低很多,這樣節(jié)省了藥品,減少了污染,而且不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
但由于所用的試劑很少,實(shí)驗(yàn)中很小的誤差便會給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來較大影響,尤其是大一新生,基本操作還不熟練,所以實(shí)驗(yàn)時必須加強(qiáng)指導(dǎo)、認(rèn)真仔細(xì)檢查,盡量減小誤差。
6.采用連續(xù)實(shí)驗(yàn)的方法
這是指將實(shí)驗(yàn)順序做一個調(diào)整,將同一元素的實(shí)驗(yàn)放在一起做,使前一反應(yīng)的產(chǎn)物作為下一反應(yīng)的反應(yīng)物。
將原來的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,不但減少了有毒物質(zhì)的排放,還節(jié)約了時間和藥品,實(shí)驗(yàn)的連貫性也增強(qiáng)了,有利于學(xué)生系統(tǒng)地掌握知識,構(gòu)建知識框架。
例如,實(shí)驗(yàn)課本中將第一過渡系元素的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)放在了重鉻酸鉀的制備、高錳酸鉀的制備、二氧化鈦的制備、鈷(Ⅲ)配合物的制備實(shí)驗(yàn)前面,我們可以調(diào)整實(shí)驗(yàn)順序,將這些物質(zhì)先制備出來再進(jìn)行第一過渡系元素的性質(zhì)實(shí)驗(yàn),也可以在制備好一種物質(zhì)時就直接做這種物質(zhì)的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。
[9]再如,在銅的氫氧化物實(shí)驗(yàn)中,可以將生成的氫氧化銅留著,接著做氧化亞銅的生成和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。
7.采用全封閉的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
現(xiàn)在我們做有關(guān)硫化氫、氮的氧化物、氯氣等有毒氣體實(shí)驗(yàn)時,對于廢氣通常都是未經(jīng)收集處理便直接由通風(fēng)櫥排入大氣中。
這雖然能減少對實(shí)驗(yàn)室的污染,但卻給大氣帶來污染,危害周邊居民的健康。
若我們采用全封閉系統(tǒng),可以把這些有毒氣體收集起來,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為無毒氣體,或者用試液吸收這些有毒氣體。
例如,在注射器內(nèi)進(jìn)行銅與濃、稀硝酸的反應(yīng),將一氧化氮、二氧化氮收集在注射器內(nèi),再用氫氧化鈉溶液吸收,這樣就解決了有毒氣體隨意排放的問題。
再如,做Cl2、Br2、I2的氧化性及Cl-、Br-、I-的還原性試驗(yàn)時,由于氯氣、溴蒸氣對人體氣管、肺部、眼、鼻、喉都有強(qiáng)烈的刺激作用,所以我們應(yīng)在全封閉的體系內(nèi)做實(shí)驗(yàn),收集廢氣,然后用NaOH溶液吸收。
8.計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)
在當(dāng)今計(jì)算機(jī)水平如此發(fā)達(dá)的時代,化學(xué)實(shí)驗(yàn)中也可以充分利用這一技術(shù)來幫助我們學(xué)習(xí)。
這樣一來,大大激發(fā)了學(xué)生的興趣,尤其是對于元素性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
元素實(shí)驗(yàn)所需藥品種類繁多,產(chǎn)物種類多,廢液廢渣不易處理,再加上由于做實(shí)驗(yàn)人數(shù)多,時間長,有的藥品由于放置時間過長而被污染或失效,從而使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并不明顯。
但若借助計(jì)算機(jī)教學(xué),學(xué)生通過聲音、動畫、文字等,達(dá)到身臨其境的效果,這樣學(xué)生會加深印象,更好地掌握知識點(diǎn)。
例如,在剛進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的第一節(jié)課,我們就可以利用多媒體教學(xué)來學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作,使學(xué)生了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作和錯誤操作,以加深印象。
再如,在做ⅠA、ⅡA元素的焰色反應(yīng)時,要求用到鉑絲,但由于鉑絲價格昂貴,難以實(shí)現(xiàn)。
但若用鐵絲代替則影響實(shí)驗(yàn)效果,這時我們可以利用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)來觀察LiCl、NaCl、KCl、CaCl2、SrCl2、BaCl2溶液在氧化焰中灼燒的火焰顏色,這樣觀察起來結(jié)果清晰、準(zhǔn)確。
與傳統(tǒng)教學(xué)相比較,實(shí)施計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn),做到了零污染、零投入,對于那些毒性較大、易燃易爆、存在安全隱患的實(shí)驗(yàn),無疑是一個很好的選擇。
9.改良實(shí)驗(yàn)考核方法
合理處理“三廢”是山西師范大學(xué)現(xiàn)在比較薄弱的一項(xiàng)工作,應(yīng)該在每次實(shí)驗(yàn)時都強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn),多加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練。
傳統(tǒng)的考核制度并沒有將學(xué)生對“三廢”的處理情況列入其中,為了加強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識,應(yīng)將“三廢”尤其是廢液處理情況也作為考查內(nèi)容之一,占到總成績的10%。
這樣無形之中學(xué)生便會自覺處理廢氣、廢液、廢渣,營造一個好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
隨著綠色化學(xué)概念日益深入人心,無機(jī)實(shí)驗(yàn)的綠色改革也迫在眉睫。
建設(shè)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、加強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識是一個漫長的過程,任重而道遠(yuǎn),需要對規(guī)章制度的完善和對儀器設(shè)備的改進(jìn),需要加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)室工作人員的環(huán)境意識和綠色化觀念的灌輸,需要我們共同的努力。
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