绿色化学实验论文

2022-04-15

〔关键词〕绿色化学实验;含义;依据;环境保护;意识;资源〔〔近些年来,大气污染、臭氧层破坏、淡水资源污染、有毒化学品直接排放等环境污染问题日益严重。为此,在化学实验教学中大力实施绿色化学实验迫在眉睫。下面是小编整理的《绿色化学实验论文(精选3篇)》,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助!

绿色化学实验论文 篇1:

探究绿色化学实验在教学中的有效渗透

摘 要:随着近年来环境问题越发突出,人们的环保意识逐渐提升,尤其在教育领域越来越注重环保的教育。在高中化学教学中开展绿色化学实验就是很好的体现。通过绿色化学实验的开展,既能很好的巩固学生所学的化学实验知识,又能很好的培養学生环保意识与能力。本文结合自身教学实践,探讨绿色化学在教学中的有效渗透。

关键词:绿色化学;实验;教学;有效渗透

实验在高中化学中占有重要地位。为使学生养成良好的实验习惯,应注重在教学中有效的渗透绿色化学实验。绿色化学实验与传统的实验不同,其强调实验的过程中减少实验物质使用量,最大限度的减少废物的排放。绿色化学实验与当前的环保理念相符,因此深受广大师生的广泛关注。

一、灌输绿色化学知识

高中化学实验教学中,应有针对性的为学生穿插讲解绿色化学实验知识,主要包括实验试剂的选择、实验思路的优化、实验废物的处理等,使学生认识到在进行化学实验时既要注重最后的结果,又要关注实验过程,保证所做的实验节省实验试剂且对环境友好。同时,可围绕学生所学的实验知识,设计相关的判断问题,要求学生分析相关的实验操作是否符合绿色化学原则,以进一步深化学生认识。如在课堂上可设计如下判断题:

化学实验应遵循绿色化学原则,下列实验或实验过程遵循这一原则的有:____。

①在萃取操作的演示实验中,将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水;②在铜与浓硝酸的反应实验中将铜片改为可调节高度的铜丝;③将实验室废酸液和废碱液中和后再排放;④用双氧水代替高锰酸钾制氧气;⑤使用铜粉与浓硫酸反应制取硫酸铜时,先将铜粉在空气中充分加热制得氧化铜,再将氧化铜溶解在稀硫酸中。

其中①溴水易挥发有毒的溴蒸气,因此,可使用碘水替代;②中将铜片改为可调节高度的同时,能够及时终止反应,减少NO2的排放;③中将废酸液和废碱液中和后排放可减少对水的污染;④用双氧水制氧气副产物是水,不会产生污染;⑤中避免了二氧化硫产生的污染,又提高了碳原子的利用率,因此上述操作均符合绿色化学原则。

二、做好相关例题讲解

高中化学实验教学中,为使学生更好的体会绿色化学实验过程,给学生留下深刻的印象,使其在实验过程中积极践行绿色化学理念,应注重在课堂上为学生讲解相关例题,巩固学生所学的同时,引发学生进行深入的思考,从而根据实验目的选择最佳实验方案。如在课堂上可为学生讲解如下例题:

为更好地探求化学实验绿色化,某兴趣小组设计如图1所示的装置,做“铜和硝酸反应”的实验。据此回答如下问题:

(一)实验前怎样检查该装置的气密性?____。

(二)将适量氢氧化钠溶液加入到d中,将小铜片放置到c中,将2mL的浓HNO3通过分液漏斗a加入到c中。c中反应的化学方程式为:____。在将2ml的蒸馏水通过a加入到c中,c中可以看到的现象:____。

(三)给出如下三种实验方案:①反应物为Cu、浓硝酸;②反应物为Cu、稀硝酸;③反应物为Cu、O2、稀硝酸;则能体现绿色化学理念的最佳方案是____,理由是:____。

对于问题(1)检查装置气密性的操作为:将b关闭,并向试管d中加水至浸没长导管口,将试管c和d的胶塞塞紧,加热c,冷却后看进入到d管中的水是否下落。对于问题(2)c中发生的是Cu和浓硝酸的反应,方程式为:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,加入蒸馏水后,浓硫酸变成稀硝酸,因此反应速率会变慢,而且生成NO,气体颜色会变浅。对于问题(3)①反应中会产生有毒的气体NO2,②会产生有毒的气体NO,③不仅消耗硝酸的量少,而且不产生污染物,符合绿色理念。

三、开展相关实验活动

高中化学实验教学中为更好的提高学生的绿色化学实验理念,锻炼学生的实验探究能力,应积极联系学生生活,创设相关的实验问题情境,要求学生思考作答,并注重给予学生针对性的引导,使其成功地完成实验,增强其化学探究的自信。如回收类型的实验有助于提升学生的环保意识,教学中可组织学生开展如下实验探究活动:

为研究破旧电池的回收再利用,可向学生提供旧电池的铜帽(主要成分为Zn和Cu),要求学生回收Cu并制备ZnO,要求学生按照如图2所示的流程进行相关的实验探究:

为保证实验的顺利进行,可设计如下问题要求学生思考作答,使其在实验的过程中少走弯路,顺利的完成实验任务。

(一)“溶解”操作中可以适当的提高温度,目的是____,但加热温度不能过高,原因是:___。

(二)写出铜被溶解的化学反应方程式:_____。

(三)铜帽溶解后,将溶液加热沸腾以去除溶液中的_____。

(四)“过滤”后,将滤液蒸干使之完全失水,能否得到纯净的ZnSO4,_____,原因是_____。

对于问题(1)适当提高温度可以加快反应,提高溶解速率。但是温度过高则会导致H2O2分解。问题(2)中,根据已知条件以及化学知识可知铜被溶解的化学反应方程式为:Cu+H2SO4+H2O2=CuSO4+2H2O。问题(3)中当铜帽完全溶解后将溶液加热至沸腾,目的是去除溶液中的过氧化氢。问题(4)中将滤液蒸干使之完全失水,并不能得到纯净的ZnSO4,因为前面的操作加入了氢氧化钠,因此还存在杂质硫酸钠。当学生认真分析上述问题后,并积极查阅相关资料,最终在教师的指引下完成了实验操作。

四、启发学生改进实验

高中化学实验教学中,应注重引导学生养成良好的实验习惯,做好实验过程的总结与反思,尤其从绿色化学实验角度分析实验装置、实验试剂、实验思路等存在的不足,并结合自身知识储备,对相关的环节进行优化,在保证实验顺利完成的同时,减少对环境带来的不良影响、如在讲解“绿色化学实验”知识后,要求学生积极联系所学,对“氯气与金属钠反应”的相关实验操作进行改进。最终学生经过积极思考,提出了如下的优化方案:

如图3所示,将一根玻璃管与氯气发生器相连,取一块黄豆粒大的金属钠,吸净煤油后放在玻璃管内,而后将一团浸有氢氧化钠溶液的棉花球塞进玻璃管尾部,进行预热,当钠融成圆球时,撤火,通入氯气进行实验。

通过如此改进实验,浸有碱液的棉花球能够吸收未反应的Cl2,有效的避免其污染空气,巩固学生实验作为灵活性的同时,能很好的提高其绿色化学实验意识,使其在以后做化学实验时养成良好的习惯。

结束语

高中化学实验教学中为提高学生的环保意识,应结合自身教学经验做好教学内容的合理安排,并积极采取针对性的措施将绿色化学实验渗透至相关教学环节,使学生牢固掌握化学实验知识,养成运用绿色环保理念设计、分析化学实验的良好习惯。

参考文献

[1]陈学浩.高中化学实验教学中绿色化学理念的应用[J].试题与研究,2020(35):188.

[2]杨喜春.绿色化学理念在高中化学实验教学中的应用探讨[J].考试周刊,2020(99):125-126.

[3]廖运飞,黄英龙.绿色化学理念下的高中化学实验教学[J].中学教学参考,2020(29):79-80.

[4]翁建南.核心素养背景下高中化学绿色实验教学探究[J].家长,2020(29):111+113.

[5]云磊.绿色化学理念在高中化学实验教学中的渗透[J].数理化解题研究,2020(27):83-84.

[6]唐碧清.探析初中化学实验教学中渗透绿色化学理念的有效策略研究[J].祖国,2019(04):259-260.

作者:曹宏海

绿色化学实验论文 篇2:

对绿色化学实验的几点认识

〔关键词〕 绿色化学实验;含义;依据;环境保护;意识;资源

近些年来,大气污染、臭氧层破坏、淡水资源污染、有毒化学品直接排放等环境污染问题日益严重。为此,在化学实验教学中大力实施绿色化学实验迫在眉睫。绿色化学实验不仅可以保护学生的身体健康发展、保护环境,同时还对学生进行环保教育、培养学生的环境意识起着很重大的意义。本文就什么是绿色化学实验,为什么实施绿色化学实验和中学化学教学中怎样实施绿色化学实验进行探讨。

1.绿色化学实验的含义

绿色化学要求在整个化学反应和工艺过程中实现全程控制、清洁生产,从源头制止污染物的生成,反应物的原子全部转化为期望的最终产物,在通过化学转化获取新物质的过程中实现“零排放”。比如,在制备二氯乙烷的过程中,如果用氯气和乙烷直接发生取代反应,则会生成不同数目氯原子取代的氯乙烷。若用乙烯和氯气反应,则会一步得到目标产物:

CH2= CH2+ Cl2= CH2Cl- CH2Cl

在这个过程中,原子利用率达到100%,无任何废弃物排放,满足绿色化学的要求。

2.绿色设计的依据

中学化学实验的绿色设计是依据绿色化学的要求来进行的。根据绿色化学的特点,对中学化学实验进行绿色化设计可以从以下几个角度进行思考:一是选择对环境影响尽可能小的反应物,淘汰或改进对健康危害较大的化学实验。比如,硝基苯、溴苯制备实验可以用多媒体演示。二是精心设计,严格控制,最大限度节约试剂用量和节约能源。在制备氧气的过程中,优先选用H2O2为反应物,催化剂优先选择FeCl3而不选择MnO2。三是通过实验试剂和产物的循环使用,努力提高实验的“零排放”程度。在金属与酸反应制备H2的反应中,每次用过的酸溶液中酸的浓度还是很高的,可以在下次的演示实验中继续使用。四是改进和设计实验/尾处理装置,对化学实验产物实现无害化处理。如,对于废液的处理,实验室应建有专门的废酸槽和废碱槽。对于含Hg、Pb离子等对环境会造成严重污染的废液,要经化学处理后再排放。

3.培养学生的环境保护意识

中学化学教学是对学生进行环保意识教育的重要途径,而化学实验教学则是最直接的教育方法。在教师指导下的实验是否体现了环保直接使学生感受到实实在在的行之有效的环境保护教育。如,任由实验废气废渣污染环境,环保教育只会流于形式,收不到实际效果。因此,中学化学实验的绿色设计,进而说明环境教育不是空洞的说教,而是真真切切的身边事。所以每一个实验都必须做到绿色化。

4.节约化学实验资源, 提高办学效率

节约实验试剂、实验用电和用水等,减少实验废弃物排放,也是绿色化学实验和可持续发展的要求。发动学生寻找替代药品,例如,制取CO2 和H2 的实验,发动学生寻找一些建筑材料大理石和从废旧电池上剥下的锌皮;在氧气中燃烧的铁丝可以用砂纸砂光后的废旧窗纱的细铁丝;导气管可用输液管代替, 分液漏斗可用一次性注射器代替等等。这样既节约了资源, 又激发了学生的学习兴趣,并使学生认识到了在我们的生活中只有放错位置的资源而没有垃圾。

5.中学化学实验的微型化

微型化学实验是以尽可能少的化学试剂来获取所需要的化学信息,虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验的几十分之一乃至几百分之一,但其效果却可以达到准确、明显、安全、方便,并可以最大限度地减少环境污染。在中学化学实验中,有些实验不太安全,有些操作困难,有些容易造成环境污染。由于微型化学实验既安全又节约,教师还可以带领学生自制一些常用的仪器,这样便可让学生一人一组做实验,还可以让学生自己在课外、在家中做一些探究实验和家庭实验,这样不但可以帮助学生理解和形成化学概念,还可以培养学生的观察动手能力,能够大大激发学生的学习兴趣。

6.中学化学实验绿色化的研究特点和意义

教师可引导学生将常规实验或环境友好实验设计成微型实验、微波促进反应和无溶剂的干介质反应,探索三种实验方法需要的最佳反应条件,筛选出最佳实验方法。这样发挥了微型化实验和干介质反应的优点,并结合微波辐射所特有的功效,将三种实验方法进行组合,对结果进行分析评价。本研究提倡运用现代教学手段,化繁为简,化虚为实,可以帮助学生简捷思维,敏锐体验。

综上所述,对中学化学实验模式和方法进行改进,能加深学生对科技的进步和经济的发展不能以破坏环境为代价的认识,能使他们增强科学道德的责任感和学习的自觉性,能使学生学习时处在愉快、健康、安全的环境里,保障师生的身心健康发展。

作者:达德荣

绿色化学实验论文 篇3:

注射器在绿色化学实验中的创新运用

摘要:绿色化学实验是在绿色化学思想的指导下,用预防化学污染的新思想、新技术和新方法,对常规的实验进行改进和创新设计。本文就医用废弃注射器在绿色化学实验中的巧妙运用作了详尽介绍,为教师在实验教学中如何改进,提供了更好的思路。

关键词:注射器;绿色化学;实验创新二十世纪九十年代以来,国际上化学研究提出新的理念——绿色化学。“绿色化学”是预防污染的基本手段之一,它包涵两个方面的含义:其一,原料的充分利用;其二,化学过程中没有或只有尽可能少的污染。环保意识在工业迅猛发展的今天显得尤为重要,能否保护环境?这是关系到一个国家、一个民族、甚至整个人类能否持续发展的大问题,因此环保意识是中学化学课堂教学的重要内容。

现行教材中某些实验虽使用多年,但由于缺乏实验的设计创意,实验过程中污染和浪费现象,对学生树立绿色化学思想、形成环保意识存在明显不足,很不适应新的教学理念和教学要求。笔者在多年教学实践中,一边学习他人的优秀经验,一边积极进行创新设计,在绿色化学实验设计方面有一些体会,现就医用注射器在化学实验中的巧妙运用进行介绍。

一、硝酸、二氧化氮、一氧化氮性质实验综合装置

1、实验装置

①50ml注射器

②输液管

③输液管夹

④烧杯

2、实验步骤

1)浓硝酸与铜反应。在注射器中放入二小块铜片,将注射器活塞推至底部排净空气。

吸入约5ml浓HNO3,关闭输液管夹。反應剧烈进行,生成红棕色气体,收集约20ml气体。打开输液管夹,推动注射器活塞,将注射器内蓝色溶液压入烧杯中,重新关闭输液管夹。

2)二氧化氮与水反应。将输液管末端插入烧杯的水中,打开输液管夹,将注射器活塞轻轻外拉,吸入少量水,可观察到液面上升,红棕色气体消失,所得无色气体体积约为原红棕色气体体积的三分之一。

3)稀硝酸与铜反应。在注射器中放入适量洁净细铜丝,将注射器活塞推至底部排净空气 。

吸入约10ml稀硝酸(1:2),关闭输液管夹。铜丝表面产生气泡,收集约10ml无色气体。打开输液管夹,推动注射器活塞,将注射器内蓝色溶液压入烧杯中,重新关闭输液管夹。

4)一氧化氮与氧气反应。将输液管悬于空中,打开输液管夹,将注射器活塞外拉,吸入约2-3倍一氧化氮气体体积的空气,无色气体迅速变成红棕色.最后吸入氢氧化钠溶液,红棕色气体消失。

5)实验完毕,立即清洗注射器。以减缓HNO3对注射器的腐蚀。

3、装置优点

1)装置综合性强,整套实验包含Gu和浓HNO3反应、NO2和水反应、稀HNO3和 Cu反应、NO和O2反应、尾气吸收,有很好的实验效益。

2)实验在密闭系统中进行,无污染,保护了师生健康.

3)装置小巧,取材方便,节约药品,操作简单,现象明显,实验易于成功。

二、二氧化硫性质实验装置

1、实验装置

①蘸有浓氢氧化钠溶液的棉花团②干燥管③试管④ Na2SO3固体⑤注射器针头⑥5ml注射器⑦双面胶

2、实验步骤

1)取下橡皮塞,双面胶由上至下贴上五小片滤纸,分别用紫色石蕊、品红试液、KMnO4溶液、碘水、H2S溶液润湿。

2)用5ml注射器吸入约2ml浓H2SO4(70%),将针头朝上,注射器活塞轻轻外拉少许,用滤纸将针头外附有的浓H2SO4擦净,取下针头,然后将橡皮塞倒置,把橡皮塞上的针头装在注射器上。

3)在试管底部装入约1.5gNa2SO3固体,塞入已准备好的橡皮塞,将试管固定在铁架台上。

4)推动注射器活塞加入浓H2SO4,观察滤纸颜色变化:石蕊变红,品红、KMnO4、碘水褪色,附有H2S溶液的滤纸有S单质生成。观察完毕,通过棉花团向干燥管内滴入过量浓NaoH溶液,并振荡试管,以加快SO2的吸收,防止SO2逸出,污染空气。

3、装置优点

1)整个实验过程中SO2控制在“零污染”的水平。

2)易于操作,实验容易成功,且药品消耗少,杜绝浪费现象。

三、压强对化学平衡的影响实验改进

1、实验装置

①注射器A(50ml|)②注射器B(50ml)③U形管④液体石蜡油

2、实验步骤

1)在注射器A中放入一小块铜片,将注射器活塞推至底部排净空气。吸入少量浓HNO3,立即反应,生成红棕色气体,收集20—30ml气体。推动活塞,将注射器内溶液压入备用试剂瓶中。迅速把针头插入己装好液体石蜡油的U型管左管胶塞。

2)将注射器B活塞外拉至与注射器A刻度相同,吸入相同体积的空气。然后将针头插入U型管右管胶塞。

3)同时推动两个注射器活塞至相同刻度,两注射器内压强相同程度增大,可见左管内液面上升,右管内液面下降。说明左管内的气体在气压增大的情况下,平衡向生成N2O4的方向移动,即向分子数减少的方向移动,使左管内气压小于右管内气压。同时将两个活塞外拉至相同刻度,则左管内液面下降,右管内液面上升。说明左管内气压减小时,平衡向生成NO2的方向移动,即向分子数增多的方向移动,使左管内气压大于右管内气压。

4)实验完毕,取下注射器A吸入少量NaoH溶液,振荡,即可除去NO2气体。

3、实验优点

1)实验具有很强的实验效果。这个实验一般是通过压缩NO2气体,观察气体颜色先加深,后由于化学平衡移动,颜色又变浅。这样的实验现象不易观察,且容易得出错误结论。通过改进,撇开了颜色变化的观察,而是观察U型管内液面的变化,方便学生观察现象,从而得出正确的结论。

2)整个实验处于全封闭状态,防止NO2逸出,污染空气,且尾气易于处理。

化学是一门实验科学,演示实验是中学化学教学中传授知识的一种重要教学手段。课堂实验的设计和改进是教育形势发展的需要。为使学生树立绿色化学思想,中学化学教育应该从课堂实验教学入手,对现行教材中缺乏创意的实验进行改进,设计出更合理、更科学的化学课堂实验。同时,教师在教学过程中应该鼓励学生积极参与到实验设计和改进过程,不但可以培养学生的创新意识和实验精神,培养他们的实验动手操作能力,激发他们学习化学的兴趣,而且可以提高学生节约能源和保护环境的意识。参考文献:

[1]人民教育出版社化学室.全日制普通高级中学教科书化学第一册.北京:人民教育出版社.2003,6:126-128.

[2]人民教育出版社化学室.全日制普通高级中学教科书化学第二册.北京:人民教育出版社.2007,1:2-14,14-15.

[3]姚新平.对新课程理念下化学实验教育功能的思考.中学化学教学参考.2005,5:30-31.

[4]张中南.化学实验教学中的点滴做法与体会.中学化学教学参考(作者单位:海南省澄迈中学570000 )

作者:朱良义

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