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我们对有机化学实验内容进行了调整,以综合能力培养为目标,改变跟着理论课程走的模式,提出了有机实验模块化教学。我们将实验内容分为以下三个教学模块:有机基本操作实验教学模块(60学时),有机化合物的性质与鉴别教学模块(12学时)和有机化合物的合成与制备教学模块(72学时)。前两个模块是基本技能的训练和基础知识的应用,为第三模块打下基础,整个实验教学是一阶梯式的模块训练过程。实验内容的优化主要是加强基本操作的训练。如在有机基本操作实验教学模块中,针对多年来学生对重结晶实验操作掌握不够理想的情况,在重结晶的实验操作内容上进行增加调整,除了保留原有的实验内容(70%乙醇重结晶萘和水重结晶苯甲酸),增加了两个实验内容:采用两种不同的方法重结晶苯甲酸。一是先加入不溶溶剂,再加入可溶溶剂;另一是先加入可溶溶剂,再加入不溶溶剂。在重结晶实验内容上遵循循序渐进的过程:首先将水和有机溶剂重结晶化合物的溶解装置不同、溶剂量和具体操作步骤明确告诉学生,先让学生对重结晶操作、溶剂的选择和应用有了一个基本的认识;然后,给出物理常数,学生运用物理常数来分析、计算确定重结晶所需的溶剂量,再根据所查阅的文献和原来的实验基础选择溶剂,给出具体的实验用量和操作步骤。通过这些训练,即多次重复练习了重结晶的操作技术,学生学会了应用化合物的物理常数(如在不同溶剂中的溶解度)来掌握实验中溶剂的用量,知晓溶剂量是重结晶收率高低的一个关键。学生应意识到实验预习时所查的物理常数不是摆设,它是指导实验的一个关键。实验使学生明白了有机化合物的重结晶溶剂的选择可以是多样化的,懂得如何选择合适的溶剂纯化化合物。实验基本操作内容上的调整,为之后的有机合成实验模块、综合实验以及本科论文阶段打下了一定的基础。调整增加了一些实验内容,学生实际的能力训练得到了加强,教学效果明显提高。
实验教学方法的改革
在传统的实验课上,任课教师会仔细地将实验讲解一遍,对原理和所采用的装置及药品的用量都做详细的说明。学生听完之后,“照方抓药”,整个实验过程中只是被动地验证,机械地重复,印象不深,没有达到能力培养目的。因此,我们在不同的阶段(或不同的教学模块),根据学生的能力采用不同的教学方法。如有机实验的基本操作模块,重点加强基本规范操作的教学,并要求学生了解这些操作在实验中的应用。因此,我们在教学组织上,在学生预习的基础上,增加了一个学生上台示范的环节。先请学生上来实验操作一下,然后其他同学来评定其操作的规范性,再由老师总结点评,强调注意点。这既检查了学生的预习情况,其预习效果也有很大提高,他们接下来的实验操作更加规范,也不容易忘记。这一教学过程是一个师生互动的过程,起到了师生手把手交流学习的作用。
而在有机化合物的性质与鉴别以及有机实验的合成与制备实验模块,学生已学习过有关的理论基础知识,这时的重点是培养学生的分析问题解决问题的能力。因此教学组织上,不再是一味地由老师讲,而是增加了师生讨论的环节。老师根据不同的实验内容有针对性地提出问题让学生探讨,如酚的性质实验中,为何水杨酸(邻羟基苯甲酸)会和FeCl3起颜色反应,但对羟基苯甲酸和间羟基苯甲酸却不反应?同样含有羟基和羧基的苯环,两个基团所处的位置不同但却有不同的反应现象。学生可根据所学的理论知识提出解答,老师再总结,使得学生进一步巩固所学的理论知识,印象深刻,也培养了他们的分析能力。又如在乙酰苯胺的制备实验,提问为何在实验中要用到刺形分馏柱?为何要保持柱顶的温度在100℃~110℃?这就需要学生对刺形分馏柱的使用条件有一定的了解,这就复习了基本操作的内容,而柱顶温度的维持又和反应物、产物的性质有关,学生要用到化合物的物理常数来解决问题,整个有机实验的知识由此系统化。同时,对产物的纯化用到了重结晶的操作,这又和第一模块的基本操作联系起来。通过现场提出问题解答问题,学生将知识有机地串联起来,对知识认识、把握的层次有了大幅度提高。有的学生在进行归纳总结后,有茅塞顿开的感觉。通过加强师生互动的教学方法的改进,学生学会了发现问题和解决问题,为后续的综合实验及论文阶段的实验顺利开展打好了基础。
积极运用现代化的教学手段
计算机和网络技术的迅速发展为有机化学实验的教学提供了一个很好的教学手段。教学中充分应用网络等现代化的工具和手段来提高实验课的教学效率和质量。[3,4]在有机实验的基本操作模块中,针对学生是第一次接触到有机实验玻璃仪器,容易混淆一些仪器的名称,我们将有机化学实验仪器和装置做成多媒体课件,以上理论课的形式向学生讲授,把枯燥无味的仪器介绍,变成生动、鲜明的多煤休画面,加深学生对仪器的认识。同时,我们在第一次课上还播放一些有机基本操作如蒸馏、重结晶、萃取等相关实验的多媒体影像资料来演示实验内容以及规范化操作,极大地提高了实验课教学效率,引起了学生的兴趣,使之对后续的动手操作有一个感性的认识。
1. 2014高考大纲基本要求
(1)了解化学实验室常用仪器的主要用途和使用方法.
(2)掌握化学实验的基本操作;能识别化学品安全使用标识,了解实验室一般事故的预防和处理方法.
(3)掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器,反应原理和收集方法).
(4)能对常见的物质进行检验、分离和提纯.
(5) 掌握一定溶质质量分数、物质的量浓度的溶液配制方法.
(6)了解酸碱中和滴定的基本原理.
(7)能根据实验试题要求,做到:
①设计、评价或改进实验方案;②了解控制实验条件的方法;③分析或处理实验数据,得出合理结论;④绘制和识别典型的实验仪器装置图.
(8)以上各部分知识与技能的综合应用.
2. 2014高考预期分析
(1)化学实验考查是历年高考的重要内容,每一年不仅会在选择题中涉及到,还会在化工生产流程或实验设计流程中重点涉及该内容,另外,每一年高考中还会单独有一道关于实验探究的考题,该命题趋势仍会继续.
(2)关于常见仪器的使用、气体的制备、物质的检验与提纯等问题预计在2014高考中会在选择题中呈现,考查内容较为基础,化学实验基本操作的具体步骤的描述会在填空题中出现,,如容量瓶的查漏、气密性的检查、沉淀物的洗涤等等,我们平时要注意对这些实验操作描述使用规范性的语言;
(3)关于实验方案的设计、评价与探究等问题是我们2014高考的难点和重点,所占分值高,难度大,预计以后仍然会单独以一个独立试题形式出现,试题命题角度预计会重点涉及:探究实验条件与物质成分、探究反应原理、探究反应速率的影响因素等,在上述探究过程中,还会有一些重要的定量实验渗入.
二、高考题型分析
1. 化学仪器的使用
例1 (2013年海南高考)下列关于仪器使用的说法正确的是()
(A) 滴定管装滴定液时应先用滴定液润洗
(B) 锥形瓶用作反应容器时一定不能加热
(C) 蒸馏时温度计水银球可以高于蒸馏瓶支管口
(D) 振荡分液漏斗时应关闭其玻璃塞和活塞
精析:选项(B)中锥形瓶可隔着石棉网加热,(C)选项中水银球不可以高于蒸馏瓶支管口.
答案:(A)(D)
例2 (2013年山东理综)利用实验器材(规格和数量不限),能完成相应实验的一项是( )
实验器材(省略夹持装置) 相应实验
(A) 烧杯、玻璃棒、蒸发皿 硫酸铜溶液的浓缩结晶
(B) 烧杯、玻璃棒、胶头滴管、滤纸 用盐酸除去硫酸钡中的少量碳酸钡
(C) 烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶 用固体氯化钠配制0.5 mol/L的溶液
(D) 烧杯、玻璃棒、胶头滴管、分液漏斗 用溴水和CCl4除去NaBr溶液中的少量NaI
解析:酸铜溶液的浓缩结晶需要用到酒精灯,(A)错;用盐酸除去BaSO4中的少量BaCO3需要进行过滤,需要用到漏斗,(B)错;用固体配制溶液需要用到托盘天平称量固体,(C)错;(D)中可以先进行置换反应,然后进行萃取、分液,(D)正确.
答案:(D)
2.化学实验基本操作
例3 (2013年福建高考)下列有关实验的做法不正确的是()
(A) 分液时,分液漏斗的上层液体应由上口倒出处
(B) 用加热分解的方法区分碳酸钠和碳酸氢钠两种固体
(C) 配置0.1000 mol•L-1氢氧化钠溶液时,将液体转移到容量瓶中需用玻璃棒引流
(D) 检验NH+4时,往试样中加入NaOH溶液,微热,用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出的气体
精析:选项(A) ,分液时根据“下流上倒”的原理,打开活塞让下层液体全部流出,关闭活塞,上层从上口倒出;(B)项,碳酸氢钠受热易分解(产生CO2),而碳酸钠受热无变化;(C)项,配制一定物质的量浓度溶液的步骤,转移步骤中必须用到玻璃棒,作用是引流;(D)项, NH+4的检验方法:加入氢氧化钠溶液,加热,在试管口放湿润的红色石蕊试纸,如果变蓝色,那么原物质中有NH+4.
答案:(D)
3.化学实验原理、操作与评价
例4 (2013年新课标卷Ⅰ)下列实验中,所采取的分离方法与对应原理都正确的是
( )
选项 目的 分离方法 原理
(A) 分离溶于水的碘 乙醇萃取 碘在乙醇中的溶解度较大
(B) 分离乙酸乙酯和乙醇 分液 乙酸乙酯和乙醇的密度不同
(C)除去KNO3固体
中混杂的NaCl 重结晶 NaCl在水中的溶解度很大
(D) 除去丁醇中的乙醚 蒸馏 丁醇与乙醚的沸点相差较大
解析:(A)错,萃取的原则之一是两种溶剂互不相溶,但乙醇易溶于水中,故不能分离; (B)错,分液原理是分离互不相溶的液体,乙酸乙酯和乙醇均为液体有机物,可以互溶; (C)错,重结晶可以分离KNO3中混杂的NaCl是因为KNO3的溶解度随温度变化比NaCl大.
答案:(D)
例5 (2013年广西理综)下列操作不能达到目的的是( )
选项 目的 操作
(A)配制100 mL 1.0 mol/L CuSO4溶液 将25 g CuSO4•5H20溶于100 mL蒸馏水中
(B)除去KNO3中少量NaCl 将混合物制成热的饱和溶液,冷却结晶,过滤
(C) 在溶液中将MnO-4完全转化为Mn2+ 向酸性KMnO4溶液中滴加H2O2溶液至紫色消失
(D) 确定NaCl溶液中是否混有Na2CO3 取少量溶液滴加CaCl2溶液,观察是否出现白色浑浊
答案:(A)
解析:25 g CuSO4•5H20溶于100 mL蒸馏水中体积会发生变化, 不再是100 mL,所以(A)项错误;(B)项利用KNO3在水中的溶解度随温度变化相差较大,而NaCl变化不大,从而将混合物制成热的饱和溶液,冷却结晶,过滤得到纯净的KNO3;(C)项双氧水可还原酸性高锰酸钾,当溶液紫色消失证明MnO-4完全转化为Mn2+;(D)项溶液中若混有Na2CO3,加入CaCl2溶液会出现白色碳酸钙浑浊.
4. 定量实验误差分析
例6 (2013年天津化学)下列实验误差分析错误的是( )
(A) 用湿润的pH试纸测稀碱液的pH,测定值偏小
(B) 用容量瓶配置溶液,定容时俯视刻度线,所配溶液浓度偏小
(C) 滴定前滴定管内无气泡,终点读数时有气泡,所测体积偏小
下面举例分析.
一、有机物的鉴别、检验
例1下列叙述错误的是().
A.用金属钠可区分乙醇和乙醚
B.用高锰酸钾酸性溶液可区分己烷和3-己烯
C.用水可区分苯和溴苯
D.用新制的银氨溶液可区分甲酸甲酯和乙醛
分析:乙醇含有羟基可被钠置换产生氢气,而乙醚不含有羟基不能产生氢气,A选项正确;己烷是饱和烃,不与高锰酸钾酸性溶液反应,溶液只分层,3-己烯是不饱和烃含有碳碳双键,能被高锰酸钾酸性溶液氧化,而使高锰酸钾呈酸性溶液褪色,B选项正确;苯和溴苯都是无色油状不溶于水的液体,但苯的密度小于水的密度在上层,溴苯的密度大与水的密度在下层,C选项正确;甲酸甲酯和乙醛都有醛基,与新制的银氨溶液都能出现银镜,不能区分甲酸甲酯和乙醛,D选项错误.答案为D.
求解策略:D选项有人认为不加热是可以区分的,认为甲酸甲酯不溶于水,分层,事实上甲酸甲酯是溶于水的,故不加热也不能区分、最好用饱和的Na2CO3溶液,甲酸甲酯会分层,乙醛不分层.也可以用含酚酞NaOH溶液共热,甲酸甲酯中颜色会变浅,乙醛只发生羟醛缩合,不影响NaOH颜色几乎不变.
在解有机物的检验与鉴别题时,要根据有机物的官能团性质选择试剂和方法,力求选择试剂廉价易得,现象明显,装置简单,操作简便,方案最佳.在解题时,要准确观察实验现象,如沉淀的生成和溶解、气体的产生和气味、颜色的变化等,再进行判断推理.记住常见的实验试剂及实验现象,可以快速解题.
二、有机物的分离和提纯
例2下列实验中,所采取的分离方法与对应原理都正确的是().选项目的分离方法原理A分离溶于水中的碘乙醇萃取碘在乙醇中溶解度较大B分离乙酸乙酯和乙醇分液乙酸乙酯和乙醇密度不同C除去KNO3固体中混杂的NaCl重结晶NaCl在水中溶解度很大D除去丁醇中的乙醚蒸馏丁醇与乙醚的沸点相差较大分析:A项,乙醇与水任意比例互溶,所以不能用乙醇作萃取剂,应该用四氯化碳或苯作萃取剂,所以A选项错误;B项,乙酸乙酯能溶解于乙醇,所以B选项错误,应该用饱和碳酸钠溶液,采用分液的方法.C项,KNO3的溶解度随温度升高而变化很大,NaCl的溶解度随温度升高而变化不大,因此除去KNO3固体中混杂的NaCl应该让KNO3析出,采用冷却重结晶的方法,C项方法虽正确,但原理错误.D项,丁醇与乙醚的沸点相差很大,所以采用蒸馏的方法.答案为D.
求解策略:萃取、分液、蒸馏、重结晶都是基本实验操作.要熟练掌握这些操作的基本要点,再根据物质的性质特点选择合适的分离提纯方案.准确理解除杂三原则(不增、不减、易分离),多总结、多归纳分离提纯的方法定能触类旁通.常用的方法归纳如下:①洗气法:此法适用于除去气体有机物中的气体杂质.所用的吸收剂为液体.如除去乙烯中混有的二氧化硫气体可将混合气体通过盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶装置.②分液法:用加入萃取剂分液的方法将液体有机物中的杂质除去.③蒸馏分馏法:对于互溶液体的有机混合物,利用各成分沸点相差很大的性质,利用蒸馏(分馏)可进行分离.④重结晶法:将晶体进行溶解或熔融而后又重新从溶液或熔体里析出晶体的过程称之为重结晶(或再结晶).⑤渗析法:使用半透膜,使离子或小分子从有机物胶体中分离出来.⑥盐析法:利用有机物在加入某些无机盐时溶解度降低的性质而进行分离.
三、有机反应条件的选择
例3下列叙述中,错误的是().
A.苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55℃~60℃的温度下反应生成硝基苯
B.苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷
C.乙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成1,2-二溴乙烷
D.甲苯与氯气在光照下反应主要生成2,4-二氯甲苯
分析:苯与浓硝酸、浓硫酸在55-60℃反应生成硝基苯,A正确;苯乙烯催化加氢可生成乙基环己烷,B正确;乙烯与溴的四氯化碳溶液发生加成反应,生成1,2-二溴乙烷,C正确;甲苯与氯气在光照下主要发生侧链上的取代反应,生成C6H5-CH2Cl,D错误.答案为D.
求解策略:记住反应物及生成物的特点、反应条件、反应类型,掌握重要物质的制备实验是解此类题的基础.特别是对于重要实验仪器的使用方法要多归纳多总结多记忆,如常见的加热方法与温度计的使用方法等.
四、有机物的制备
例4溴苯是一种化工原料,实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下.
苯溴溴苯密度/g・cm-30.883.101.50沸点/℃8059156水中溶解度微溶微溶微溶按下列合成步骤回答问题:
(1)在a中加入15 mL无水苯和少量铁屑.在b中小心加入4.0 mL液态溴.向a中滴入几滴溴,有白色烟雾产生,是因为生成了气体.继续滴加至液溴滴完.装置d的作用是.
(2)液溴滴完后,经过下列步骤分离提纯:①向a中加入10 mL水,然后过滤除去未反应的铁屑;②滤液依次用10 mL水、8 mL 10%的NaOH溶液、10 mL水洗涤.NaOH溶液洗涤的作用是;③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤.加入氯化钙的目的 .
(3)经以上分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为,要进一步提纯,下列操作中必须的是(填入正确选项前的字母).
A.重结晶B.过滤C.蒸馏D.萃取
(4)在该实验中,a的容积最适合的是(填入正确选项前的字母).
A.25mLB.50mL C.250mL D.500mL
分析:(1)应了解苯合成溴苯的化学反应方程式:C6H6 +Br2 C6H5Br+HBr,不难看出白色烟雾为HBr气体.HBr气体污染环境,必须用强碱中和除去.盛有NaOH溶液的d是吸收HBr和Br2的.(2)主要叙述了反应产物的后处理步骤.反应结束后,首先向a中加入10 mL水,目的是过滤除去未反应的铁屑.在有机合成实验中,一般要得到纯净的液体化合物,在液体化合物之间沸点相差30℃以上者,可以通过蒸馏.但在蒸馏前对液体的混合物一定要进行洗涤、干燥或萃取、干燥等步骤,以保证除去反应和后处理过程中的酸、碱、催化剂和微量的水分.因此向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙的目的就是干燥,防止蒸溜出的溴苯浑浊.(3)经上述洗涤、分离和干燥操作后,反应产物中已经除去了Br2、HBr和微量的水.由于苯和溴苯之间的沸点相差近80℃,所以完全可以通过蒸馏的方法进行提纯.故C是正确的选项.(4)主要考查考生对化学实验仪器使用规则的掌握情况.教材中提到在化学实验中“盛放液体的量不能够超过烧瓶容积的2/3 ,也不能够太少.”所以在该实验中按照所加原料的体积为:苯15mL,液溴4mL,再加上反应结束后10mL水.选项A太小,选项C和D又太大,因此a的容积最适合的正确选项应该B.
答案:(1)HBr吸收HBr和Br2(2)除去HBr和未反应的Br2干燥(3)苯C(4)B
求解策略:该题通过对苯在铁催化剂存在下与溴反应制备溴苯的实验,给出了该反应的各个操作技术和细节的描述,考查考生运用化学知识于实验,解决化学实验中实际问题的能力.该题目对于亲自动手做过相关实验的考生应该不难.近年的实验大题中能直接作答的问题越来越少.学生必须全面掌握实验的目的,实验设计原理,实验操作,才能给出答案.特别是化学实验操作有着学科的相应规范和要求,解题时要掌握基本的思维方法,注意实验条件,了解常规操作方法、要点、原理.比如,对“蒸馏的目的”进行设问,答案可能是“蒸出产物,有利于反应正向进行”或者“蒸馏回收溶剂”,也可能是“对产物分离提纯”等.如果不全面考虑,就容易错答.针对高考实验题的这一特点,考生在备考时,对教材中的实验应从如下几个方面加以总结归纳:①实验原理(包括主反应与副反应及反应条件、反应特点);②实验用品(包括仪器与使用及药品的配置、用量和特殊的用途);③实验操作(包括实验装置图与实验步骤及注意事项);④实验现象(包括制备实验现象和性质验证实验现象);⑤产品的收集、分离、提纯及检验;⑥其他问题(包括气密性、加热方法及实验原理的应用等.
关键词:化学实验;意义;目标;改进
在初中教学过程中,化学实验是重要的一环。作为一种帮助学生理解书本中的概念和理论的工具,化学实验有助于开拓学生的思维和强化实验技能。从生动直观的理解提高到抽象的思维,使学生牢固地掌握这些知识。中学化学实验里有许多是关于物质的制备和性质以及各类物质相互转化的内容。学生设计实验的方法、写出所需的仪器和药品、绘出实验装置图、说明操作过程,然后通过实验,从实验的结果来解答问题。在做化学实验时要用到许多仪器,有些简单的装置要自己装配;还有许多基本操作,都有一定的规范。
一、初中化学实验教学的目标
为了有效地发挥实验教学的优势,挖掘实验资源,让学生在实验的氛围中提高学习能力和学习兴趣,作为一名化学教师,我认为在今后的实验教学中要做到以下几个方面:
1.规范操作步骤和习惯
化学实验中的操作虽说很简单,但仍具有一定的危险性,实验过程中易发生一些意外事故。因此,出于对学生安全的负责,教师一定要详细讲解实验步骤和安全操作,必要时可配以实验演示,让学生了解安全操作规范,逐渐让他们养成良好的习惯。
2.增加化学实验的趣味性
培养学习兴趣最好的方式就是增加化学实验的趣味性,让学生乐于做化学实验。例如有一个实验用2~3个广口瓶,分别置于室温、用冰块包围、50 ℃水浴,并且分别充满氧气,然后投入果肉。让学生观察现象。教师可以让学生亲自触摸这三种物质,区分这三者的温度差异,并让三个学生分别主管一个广口瓶,让这三个学生分别叙述这三个广口瓶中果肉的变化。
3.尊重科学,鼓励创新
初中的学生处于一个爱幻想的年龄阶段,学生们爱动脑、爱创新。但是,创新也需要有科学根据,不能主观猜测假想。培养创新精神要以自主实验为主,还要辅以演示实验。在新的教学理念下注重学生的学习过程,学生自身要积极地参与进来。所以,实验教学中,教师不能纯粹以演示实验代替一切,鼓励学生自己动手、动脑。
二、初中化学实验教学的改进
笔者结合自身多年的教学经验,认为化学实验教学中有很多地方可改进,概括为以下几个方面:
1.改进二氧化碳的制取
例如,在以往的实验教学中,我们总是用大理石或石灰石与稀盐酸反应而不用稀硫酸制取二氧化碳,为了能够解除学生的疑惑,我们可以做一个补充实验:分别观察石灰石与稀硫酸、碳酸钠与稀盐酸反应的现象,作出对比,学生就能很容易得到答案。
2.改进实验装置
现行的实验装置虽可准确测出实验结果,但有的实验装置存在一定弊端,课堂的实验操作有不便之处。例如在做饱和溶液不同的溶液的制备和蒸发结晶实验时,现有的酒精灯和蒸发器具等设备操作麻烦,而且这种装置不能得出溶液结晶时的温度,为此,我们可采用现代的技术设备,在不影响实验结果的同时,还能得到更多的实验数据。
3.将多媒体教学应用于化学实验教学中
采用先进的科技,模拟实验的过程,真实地再现实验的情景。这种应用方法不仅可以保证学生的安全,还能够让学生清晰地观察实验过程,达到实验教学的目的。
总之,要提高学生的学习兴趣,每一个教师都要做好实验准备,仔细对待每一个实验中的环节。但是实验的目的不仅在于让学生获得更多的知识,更在于重现知识的来源,提高学生分析问题和解决问题的能力。因此,在化学实验教学中,必须要重视实验的环节,使学生能够认知物质的变化原理,并且要理论联系实际,把生活中的一些现象与化学实验相结合。
参考文献:
[1]赵清玉.浅议初中化学实验的探究式教学[J].考试周刊,2011(93):64-65.
【关键词】绿色化学 高职院校 化学教育
绿色化学是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则,即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子,在始端就采用实现污染预防的科学手段。绿色化学在过程和终端均为零排放和零污染,是一门从源头阻止污染的化学。它不是被动地治理环境污染,而是主动地防止化学污染,从而在根本上切断污染源,其在节约能源、防治环境污染、保障人类安全与健康等方面,发挥着重要作用。化学教育由理论教学和实验教学两部分组成,高职院校应在化学教育的全过程中实施绿色化学教学,增强学生的绿色化学的意识。
理论教学中的绿色化学教育
在理论上要实施绿色化学教学,首先要培养学生的绿色化学意识。这就要求教师必须有强烈的绿色意识,只有具备了绿色化学意识才能产生积极的行为效果,才能对学生进行指导,从而使绿色化学的理念渗透到学生的思想中。因此,高职院校化学教师对于绿色化学的有关知识要有充分的了解和掌握,并且要将知识运用到实验教学中,在潜移默化中培养学生的绿色化学意识,让学生充分理解并接纳绿色化学知识。绿色化学理念提倡的是教学手段的现代化以及教学方法多样性。因此,要将现代化的教学手段运用到化学教学中,要开展多媒体教学,利用多媒体技术,将绿色化学理念通过图、文、声、像和三维动画等方式展现出来。
实验教学中的绿色化学教育
1.采用微量化实验,实现资源节约
微型化学实验是近年来新兴的一种化学实验方法,是指在微型化的实验装置中,尽可能少的采用试剂来获取化学结果,这种方法能使得中间生成物的转移的过程尽可能的减少。微型化学实验的优点是现象明显、节约实验材料、节省实验时间、减少污染、实验效果好、安全且携带方便。一般情况下,微型实验的试剂量是常规实验试剂量的1/10~1/1000,与绿色化学的宗旨完全吻合,因此,应该大力提倡并且给予实施。高职院校应该在保证实验现象明显、实验效果好的前提下开展微型化学实验,在实验中用常量仪器降低试剂的浓度,以及试剂的用量尽可能的降到最低。如与原来的实验相比,乙酰水杨酸实验微型化、乙酸乙酯合成实验微型化试剂的用量减少了l/10~l/5,也缩短了实验时间。微型化学实验一方面降低了经济成本,另一方面还具有环保价值。
2.尽量选择系列化实验、串联实验或组合实验
选择系列化实验、串联实验或组合实验有利于实验产物或中间产物循环使用。用前一实验的产物作为后一实验的反应物,以减少试剂用量和环境污染。如乙醇系列实验:工业酒精-95%的乙醇-乙酸乙酯-乙酸乙酯皂化反应速率常数测定及乙酸乙酯-乙酰乙酸乙酯-苯甲酰乙酸乙酯;乙酰水杨酸系列。在合成实验“硅钨酸催化合成乙酰水杨酸”中,学生合成的产品粗品可以为基本操作实验“重结晶”之用,学生精制以后的乙酰水杨酸纯品又可为基本操作实验“熔点的测定”之用,同时又可为薄层层析实验所用,如条件允许,还可以作为样品进行红外吸收光谱测定实验。在“乙二酸绿色合成与表征”实验中,对合成的乙二酸粗产品可作为“重结晶”实验的原料;重结晶后的产物既可以作为“熔点测定”实验及“酸碱滴定”实验的试剂,又可以作为“有机元素分析”实验的样品。
3.重视“三废”处理,实现污染最低化
绿色化学的宗旨是从源头上对污染进行阻止,因此,应该用化学的方法对实验室的“三废”进行处理,采取回收再利用的举措。一方面实现了绿色化学的理念,另外一方面节约了实验开支。在进行绿色化学教学过程中,应该将重视“三废”处理,实现污染最低化作为高职院校绿色化学教学的一个重要原则。从学生刚开始接触实验室时,就应该将“三废”不经处理直接排放造成的危害渗透到学生的意识里,树立高职院校学生绿色化学的理念,养成良好的实验习惯。另外,在实验教学中,要增加研究实验后废弃物无害化的处理这一环节,使得学生对于回收实验废弃物有足够的重视,实现废弃物的循环再利用,从而将污染控制到最低。如常见有机溶剂的回收利用,废气的吸附,校园雨水酸度的测定及水质净化,含重金属实验废液的分类回收处理等实验。这些实验贴近实际生活,在实验过程中能激发学生学习的兴趣和积极性,能加强学生的绿色化学的意识。
4.采用多媒体辅助教学,实现化学实验绿色化
多媒体技术在化学实验中的运用和发展对于自然资源的保护以及降低实验环境的污染具有重要作用。多媒体技术能将设备比较复杂、反应速度慢以及操作条件苛刻或者是一些常规实验无法开展的实验用生动的多媒体形式展现在学生的眼前,寓教于乐,增加学生学习的积极性。另外,对于有一些药品消耗量大或易燃易爆、操作不易控制或者是环境污染严重的实验,在教学过程中,可以用多媒体进行模拟演示实验,这样既完成了教学任务,还将绿色化学的教学理论渗透到了化学实验教学的过程中。如芳烃和卤代烃的性质实验,改用计算机模拟教学,无污染,实验现象明显,教学效果显著。
总之,在高职院校化学教学中进行绿色化学教育,是素质教育的一项重要的内容,也是培养学生对社会、对将来责任感的一项重要的举措。有助于提高学生的环保意识,提高学生环保的能力,同时还有助于从根本上阻止污染,改善环境,提高化学教育教学质量。
参考文献:
[1]张康华,曹小华,谢宝华.化学实验教学与绿色化学教育[J].2010,29(05):123-126.