無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中綠色環(huán)保模式的探索與實踐

1、無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中綠色環(huán)保模式的探索與實踐 無機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中綠色環(huán)保模式的探索與實踐 摘 要：無機(jī)化學(xué)實驗是師范院?；瘜W(xué)專業(yè)學(xué)生入學(xué)后接觸的第一門實驗課程，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)實驗的現(xiàn)狀卻不容樂觀。實驗室污染不但嚴(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)實驗教學(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，通過改革實驗內(nèi)容，使用低毒或無毒藥品，采用微型實驗、連續(xù)實驗、計算機(jī)模擬實驗以及改革實驗考核方式等改革措施來預(yù)防和減少實驗室污染。 關(guān)鍵詞：無機(jī)化學(xué)實驗；綠色環(huán)保模式；改革措施 無機(jī)化學(xué)實驗是

2、化學(xué)專業(yè)學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接觸的第一門實驗課程，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，實驗室造成的污染也逐漸加重，當(dāng)前無機(jī)化學(xué)實驗的主要目的在于鍛煉學(xué)生的實驗操作技能，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)實驗中推行綠色環(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)前中國作為最大的開展中國家，經(jīng)濟(jì)飛速開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)生將來大局部是未來的中學(xué)化學(xué)老師。在實驗中給學(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

3、實驗中產(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?！?】 2.跟隨時代開展，改革實驗內(nèi)容 目前我們所用無機(jī)化學(xué)實驗教材中的內(nèi)容和形式過于陳舊，重復(fù)內(nèi)容多，試劑消耗大，實驗時間長，學(xué)生興趣低，不利于開展學(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)整實驗內(nèi)容，認(rèn)真選擇實驗工程，淘汰一些對環(huán)境污染較大的實驗工程，如硫化氫、氯氣等的制備實驗，毒性大的含汞試劑的性質(zhì)實驗，盡量選擇低毒、污染小、價格相對廉價的試劑為原料的實驗。在鍛煉學(xué)生綜合實驗技能的同時，節(jié)約大量實驗藥品和實驗經(jīng)費，最大限度

4、地提高原料的利用率，減少污染源。 另外教材應(yīng)緊跟時代開展步伐，可以涉及一些納米材料合成的實驗。例如，以FeCl3為原料制備納米氧化鐵，再進(jìn)行納米材料與普通材料的比照，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)的實驗。例如，可以做生物體中幾種元素的定性鑒定實驗。 3.要正確處理實驗中的“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)做有毒氣體實驗時，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?！?】 此外，我們還可以

5、在實驗室種植一些吊蘭、虎皮蘭、蘆薈等能凈化空氣的綠色植物。無機(jī)實驗中的廢渣主要是一些制備實驗的產(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)行熱分解反響和制備其他銅鹽?！?】 無機(jī)實驗室中產(chǎn)生的“三廢污染最主要是廢液。要有效處理每次試驗中產(chǎn)生的大量廢液，我們可以在分類回收的根底上，做一個處理有毒廢液的知識庫，這樣可以提醒學(xué)生在做完實驗后還要做好后續(xù)工作。例如，在做ds區(qū)金屬實驗時，鎘、汞元素的廢液都是有毒的，因此實驗后廢液應(yīng)倒入回收瓶，再進(jìn)行處理。含汞鹽廢液應(yīng)先調(diào)pH至810，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，過濾別離?！?】再如，我們在

6、實驗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原那么，即減量、重復(fù)使用、拒用、回收、再生?！?】 使用反響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復(fù)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】在不影響實驗效果的前提下，降低本錢，減少污染物的排放。萃取實驗常用乙醚萃取乙酸水溶液中的乙酸，但是乙醚沸點低，易揮發(fā)燃燒，平安性低，且用乙醚做萃取劑，用量大，本錢高，易污染環(huán)境。假設(shè)用水做萃取劑，從乙酸乙酯乙酸混

7、合液中萃取乙酸，實驗效果也很好。 5.進(jìn)行微型或半微型實驗 微型實驗是20世紀(jì)80年代起源于美國的一種國際上公認(rèn)的可以表達(dá)綠色化學(xué)理念的化學(xué)實驗的新方法新技術(shù)，其實際用量是常規(guī)的0.1%10%?！?】這樣一來，與傳統(tǒng)實驗相比，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+的鑒定實驗時，傳統(tǒng)實驗為取一滴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亞鐵氰化鉀溶液，實驗結(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即可做微型實驗：取一滴0.1 mol/L CuCl2溶液于小試管

8、中，加一滴2.0 mol/L HAc溶液酸化，再加一滴0.1 mol/L亞鐵氰化鉀溶液，結(jié)果同樣為產(chǎn)生明顯的棕紅色沉淀?！?】通過比擬我們可以發(fā)現(xiàn)，微型實驗所需藥品濃度降低很多，這樣節(jié)省了藥品，減少了污染，而且不影響實驗結(jié)果。但由于所用的試劑很少，實驗中很小的誤差便會給實驗結(jié)果帶來較大影響，尤其是大一新生，根本操作還不熟練，所以實驗時必須加強(qiáng)指導(dǎo)、認(rèn)真仔細(xì)檢查，盡量減小誤差。 6.采用連續(xù)實驗的方法 這是指將實驗順序做一個調(diào)整，將同一元素的實驗放在一起做，使前一反響的產(chǎn)物作為下一反響的反響物。將原來的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為反響物，不但減少了有毒物質(zhì)的排放，還節(jié)約了時間和藥品，實驗的連貫性也增強(qiáng)了，有利于學(xué)

9、生系統(tǒng)地掌握知識，構(gòu)建知識框架。例如，實驗課本中將第一過渡系元素的性質(zhì)實驗放在了重鉻酸鉀的制備、高錳酸鉀的制備、二氧化鈦的制備、鈷配合物的制備實驗前面，我們可以調(diào)整實驗順序，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)實驗，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)實驗?！?】再如，在銅的氫氧化物實驗中，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)實驗。 7.采用全封閉的實驗系統(tǒng) 現(xiàn)在我們做有關(guān)硫化氫、氮的氧化物、氯氣等有毒氣體實驗時，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。這雖然能減少對實驗室的污染，但卻給大氣帶來污染，危害周邊居民的健康。假設(shè)我們采用全封閉系統(tǒng)，

10、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、稀硝酸的反響，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-的復(fù)原性試驗時，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)做實驗，收集廢氣，然后用NaOH溶液吸收。 8.計算機(jī)模擬實驗 在當(dāng)今計算機(jī)水平如此興旺的時代，化學(xué)實驗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)驗證實驗。元素實驗所需藥品種

11、類繁多，產(chǎn)物種類多，廢液廢渣不易處理，再加上由于做實驗人數(shù)多，時間長，有的藥品由于放置時間過長而被污染或失效，從而使得實驗現(xiàn)象并不明顯。但假設(shè)借助計算機(jī)教學(xué)，學(xué)生通過聲音、動畫、文字等，到達(dá)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。 例如，在剛進(jìn)實驗室的第一節(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)實驗操作，使學(xué)生了解化學(xué)實驗的標(biāo)準(zhǔn)操作和錯誤操作，以加深印象。再如，在做A、A元素的焰色反響時，要求用到鉑絲，但由于鉑絲價格昂貴，難以實現(xiàn)。但假設(shè)用鐵絲代替那么影響實驗效果，這時我們可以利用計算機(jī)模擬實驗來觀察LiCl、NaCl、KCl、CaCl2、SrCl2、BaCl2溶液在氧化焰中

12、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)相比擬，實施計算機(jī)模擬實驗，做到了零污染、零投入，對于那些毒性較大、易燃易爆、存在平安隱患的實驗，無疑是一個很好的選擇。 9.改進(jìn)實驗考核方法 合理處理“三廢是山西師范大學(xué)現(xiàn)在比擬薄弱的一項工作，應(yīng)該在每次實驗時都強(qiáng)調(diào)這一點，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，營造一個好的實驗環(huán)境。 隨著綠色化學(xué)概念日益深入人心，無機(jī)實驗的綠色改革也迫在眉睫。建設(shè)綠色化學(xué)實驗室、加

13、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)對實驗室工作人員的環(huán)境意識和綠色化觀念的灌輸，需要我們共同的努力。 參考文獻(xiàn)： 【1】岳 明，龍云飛，唐鳳碧.化學(xué)實驗教學(xué)中學(xué)生環(huán)保意識的培養(yǎng)J.礦業(yè)工程研究，2021，31： 196198. 【2】趙素瑞，高向紅，袁冬梅.無機(jī)化學(xué)實驗室危險廢物減量化J.化學(xué)通報，2021，74：188192. 【3】梁 敏，黃海儒，鐘新仙，等.無機(jī)實驗合成產(chǎn)物再利用促進(jìn)實驗室綠色化建設(shè)J.實驗室科學(xué)， 2021，15：192195. 【4】王 琴，李春新，韓慶榮.化學(xué)實驗室廢液處理方法的研究J.甘肅石油和化工，2021：712. 【5】劉艷菊，楊懷霞，王 霞.醫(yī)藥類專業(yè)無機(jī)化學(xué)實驗綠色化學(xué)