高中化学新课程“资源节约、环境友好”的探索(2)
2013-07-05 01:01
导读：2.2.3回收（Recycle） 回收主要包括回收部分反应产物、未反应的原料、副产物(含“三废”)、催化剂等非反应试剂等。如：“化学反应速率”实验结束时，要
2.2.3回收（Recycle）
回收主要包括回收部分反应产物、未反应的原料、副产物(含“三废”)、催化剂等非反应试剂等。如：“化学反应速率”实验结束时，要求学生将小试管中的H2O和MnO2一起倒入指定的回收容器（烧杯等）中，以便集中回收MnO2。
2.2.4重复使用（Reuse）
重复使用主要是将上一个实验步骤中剩余的药品以及回收来的化学药品用到下一个实验步骤中或用到其他的实验中去。如浓硫酸稀释后，回收用到其后的浓、稀硫酸的性质比较实验中去。
2.2.5尽可能密闭可控、处理尾气
在氯气、二氧化硫等制备与性质以及电解饱和食盐水等实验中，除了安装尾气处理装置外，还要尽可能使整个装置密闭可控。
2.2.6实验废弃物处理
针对时有出现随意倾倒实验的生成物、反应物、废液，用清水冲洗了事等不科学的现象，为培养学生良好的化学素养，在学生实验台上因陋就简放上清洗杯、废物杯（收集小量的实验废弃物）、回收杯，并在讲台边上放1~2个塑料桶收集实验的废液等废弃物，然后集中处理再排放。
2.3“资源节约、环境友好”的综合实验探索——绿色微型实验
在主持2008年浙江省教研课题《苏教版高中新课程微型化学实验的研究与实践》、全国教育科学“十一五”规划2007年度教育部课题《中学新课程微型化学实验的研究与实践》（课题批准号：FHB070384，学科分类:基础教育）的研究过程中，笔者还探索了“资源节约、环境友好”的综合实验——绿色微型实验。现以氯气制备与性质的绿色微型实验为例作些简单介绍。
2.3.1实验装置与制备原理的比较
实
验
装
置
图 教科书实验 绿色微型实验
大学排名
原
理
MnO2 +4HCl(浓) === MnCl2 +2H2O +Cl2↑ 2KMnO4 +16HCl = 2KCl +2MnCl2+8H2O +5Cl2↑
2.3.2仪器、药品用量等方面的若干比较
仪器与装置 药品及用量
教科书实验 圆底烧瓶 分液漏斗 集气瓶 MnO2与浓盐酸的用量没有明确规定
绿色微型实验 微型具支试管 注射器 青霉素瓶 KMnO4 0.2g，浓盐酸1~2 mL
教科书实验存在的主要问题
1.浓盐酸与二氧化锰反应制氯气需用浓度较高的盐酸，且须加热。
2.药品及用量没有明确规定，MnO2与浓盐酸的用量及反应进程难以控制。
绿色微型实验
1.实验仪器与药品
固体KMnO4、浓HCl（1.18g/mL）、NaOH溶液、KI-淀粉试纸、医用塑料注射器（5mL，2支）、微型具支试管（21×80mm，1支）、青霉素瓶（10mL，4只）、药匙、小烧杯、T型管、止水夹2个、细铜丝、细铁丝、坩埚钳、托盘天平、滤纸、玻璃管。
2.实验步骤
（1）检查装置的气密性。
（2）添加药品 称取0.2gKMnO4放入干燥的具支试管中，用注射器吸取1~2mL浓盐酸。
（3）制备 先关闭B处止水夹，打开A处止水夹，用注射器向具支试管内逐滴滴入浓盐酸，立即产生Cl2。控制浓盐酸逐滴滴入的速度，使得Cl2均匀产生。
（4）验满 用湿润的碘化钾试纸放在青霉素瓶口检验氯气是否收满。若变蓝色，则证明Cl2已满。此时关闭A止水夹，打开B止水夹。用同样方法，收集4瓶Cl2备用。
3.性质实验
（1）氯气的褪色实验
将干燥的有色布条和湿润的有色布条分别放入两瓶已盛满Cl2的青霉素瓶中。片刻后，湿润的有色布条逐渐褪色，而干燥的有色布条不褪色。
（2）铁在氯气中燃烧
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从石棉网上取下一束细铁丝，用砂纸除去其氧化膜，缠绕在火柴梗上，烧红后伸入盛满Cl2的青霉素瓶中，瓶内即刻充满棕色的烟。用注射器向瓶内注入少量蒸馏水，振荡，静止片刻，溶液呈黄绿色。（为方便观察，可将青霉素瓶放在白纸上）。
（3）铜在氯气中燃烧
将铜丝缠绕在火柴梗上，加热到红热时，立即伸入充满氯气的青霉素瓶中，瓶内迅即充满棕色的烟。用注射器向瓶内注入少量蒸馏水，振荡，静止片刻，溶液呈蓝绿色。
4.本实验优点
（1）反应快，无须加热，节约了能源。
（2）KMnO4 0.2g，浓盐酸1~2 mL，大大减少了药品用量。
（3）用注射器代替分液漏斗，用具支试管代替烧瓶，添加T型管、止水夹，装置的气密性更好，浓盐酸的用量及反应进程均实现可控。
（4）用青霉素瓶代替集气瓶，做铁、铜在氯气中燃烧实验。由于Cl2的量比较少，与铁、铜反应后，已基本上无剩余。因此，很少会发生右图所示的“棕黄色的烟与Cl2很容易从瓶口散逸出来，影响师生健康”的现象。另外，青霉素瓶体积小、耐压、耐高温，废弃的青霉素瓶容易获得，去污、清洗等处理也非常方便。
（5）实验安全、操作简便、现象明显、基本无污染，适合于学生人人动手实验，并在实验中了解、学习、掌握Cl2及其相关知识，提高动手操作能力。
（6）实验成本低。根据浙江省教育厅生产设备处、浙江省教育装备和勤工俭学管理中心2007年3月编印的《浙江省中学各学科教学仪器设备配备目录》，圆底烧瓶（250mL）：3.50元/个，分液漏斗（球形，125mL）：13.80元/个，集气瓶（125mL）：1.60元/个，而本实验中，每支注射器的售价不到0.5元，青霉素瓶等二次利用，仅此主要装备一项，每组实验的费用即可节约23元。一个班（28组）可节约644元。采用本方案，浙江省（以2008年高考
人数40万为计，将这40万人分在每年级1000名学生规模的学校里）一次实验（2人一组），全省一次实验的装备至少能节约25.76万元。若全国中学生（2008年高考报名人数1050万）采用本方案，一次实验能节约数百万元。
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3小结
3.1以上的探索与实践易于开展、现象明显、节约时间、反应过程可控、操作安全、效果良好，大大减少了药品用量，减少了浪费，提高了药品使用效率，降低了实验成本，还预防了环境污染。
3.2有利于帮助教师端正对实验教学的认识，转变教学观念，切实改变“讲实验”、“背实验”、以多媒体播放课件替代亲身实验等方面的不良倾向，提高自身实验能力，促进教师的专业发展，促进实验教学改革，实现新课程的新要求。
3.3有利于学生把握药品的实际用量，有利于在有限的实验资源条件下实现学生人人操作，强化动手能力的训练，有利于学生“在实验中学习，在实验中理解”、“在实验中探究，在探究中学习”，激发学生学习兴趣，培养创新思维，提高学生科学素质。
总之，高中化学新课程“资源节约、环境友好”的探索与实践充分体现了可持续发展、循环经济的核心理念，大大减轻了学校的经济负担，拓展了学校实验资源建设，是全面贯彻科学发展观、对高中学生进行“节约资源和保护环境”基本国策教育的有效途径。
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