一個綠色地球要從化學(xué)教育抓起

錢亞杰

最近出現(xiàn)了好多我們60后大學(xué)時代不曾談起的詞匯如：資源的再生、循環(huán)經(jīng)濟、減排節(jié)能。其實這些與我們職業(yè)學(xué)校教師有著千絲萬縷的聯(lián)系。

碳排放是溫室氣體排放的總稱。其中溫室氣體中最主要的氣體是二氧化碳，因此用碳排放來代表溫室氣體雖然不準(zhǔn)確，但可以讓廣大人民群眾理解碳排放和二氧化碳排放。本文就從微型化學(xué)與綠色化學(xué)來討論化學(xué)環(huán)保教育。微型化學(xué)實驗是綠色化學(xué)的新理念與新技術(shù)，并且在實際操作過程不僅能夠節(jié)省實驗經(jīng)費、化學(xué)材料，而且反應(yīng)快速安全，減少環(huán)境污染、并且對培養(yǎng)學(xué)生的嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和嫻熟的實驗技能大有幫助。

一、危險性較大的實驗，可以設(shè)計成微型實驗

在職業(yè)學(xué)校開展化學(xué)實驗，可以先將一些危險性較大的化學(xué)實驗劑量改變，比如將20cm3試管改用為4 cm3小試管。比如在一氧化碳還原氧化銅實驗中，采用的是15mm玻璃管，但由于中間連接處需要用橡皮塞。存在一定的安全隱患，并且反應(yīng)較慢，實驗現(xiàn)象不明顯。但改為小試管后，化學(xué)藥劑量不僅減少了，反應(yīng)時間還加快了，最主要的還降低了化學(xué)實驗的危險性?？梢杂行У募ぐl(fā)了學(xué)生微型實驗的積極性。在實驗中點滴板、井穴板操可以用廢棄的PVC透明藥片盒代替。

二、 自己制作設(shè)計微型實驗

1.氫氧爆鳴

（1）選取一個透明塑料空瓶，盡量小一些，如眼藥水瓶、鋼筆水瓶，然后加入約3%的硫酸鈉溶液到瓶頸。然后選取一個飲料吸管，插在上述小瓶瓶口。然后把吸管兩次90度的彎曲。在彎曲的過程中將吸管放在酒精燈火焰上略加熱，彎曲后讓它冷卻定型。

（2）取兩根大頭針，從塑料瓶上端分別向下插入瓶內(nèi)，兩大頭針的尾端分別通過細導(dǎo)線跟3～6V直流電電源連接，電源可用小號干電池。

（3）取一瓶蓋，蓋內(nèi)加入少量1∶1的洗發(fā)精。

操作時（1）先接通電源。通電后，水會發(fā)生電解，產(chǎn)生的氫、氧混合氣體，然后通過吸管向外排出。再把排出的混合氣體通入瓶蓋內(nèi)的肥皂液中，進而產(chǎn)生肥皂泡。

（4）最后用火柴引燃肥皂泡，可以聽到清脆的爆鳴聲?；旌蠚怏w不斷產(chǎn)生，肥皂泡不斷形成，間隔片刻可再次點火爆鳴。

本實驗制作簡單，成功率高。

2.質(zhì)量守恒

化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量是守恒的，根據(jù)杠桿原理，杠桿兩端（包括杠桿本身支點兩部分）質(zhì)量相等時，杠桿處于平衡狀態(tài)，因此可利用杠桿代替天平，將密閉反應(yīng)裝置放在杠桿一端，調(diào)節(jié)杠桿平衡，反應(yīng)前后，杠桿處于平衡狀態(tài)。

3.實驗檢驗

實驗一：

取一半米粒大的白磷，用濾紙擦干表面污漬物并吸干煤油，放入自制燃燒匙中，伸入已裝有少量AgNO3溶液的青霉素瓶中，蓋緊，放在簡易平衡裝置的托盤上，調(diào)節(jié)兩邊平衡。用酒精燈對燃燒匙尾部加熱，觀察瓶內(nèi)現(xiàn)象及平衡桿的運動情況，加熱片刻后，無色溶液有黃色沉淀生成，青霉素瓶內(nèi)冒白煙，平衡桿依然處于平衡狀態(tài)。

實驗二：

在小青霉素瓶中，滴入1～～2ml澄清石灰水，取一小截一端封口的玻璃管（也可用藥管代替）放入幾粒Na2CO3（也可用蘇打粉代替）并伸入青霉素瓶內(nèi)，用多用滴管吸少量食醋穿過青霉素膠塞，并伸入玻璃管中，蓋緊膠塞，置于平衡裝置托盤上，調(diào)節(jié)兩邊平衡，輕輕擠捏多用滴管吸泡，使食醋滴入玻璃管中，觀察現(xiàn)象，玻璃管內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，澄清石灰水變渾濁，平衡桿處于平衡狀態(tài)。

三、 3D打印微型儀器

以電解氯化銅溶液實驗為例：

a、在內(nèi)槽內(nèi)注入7-8ml的0.8mol/L

CuCl2溶液，以沒過電極碳棒1mm為宜。在陽極一側(cè)的內(nèi)槽平臺上預(yù)先放置好，濕潤的淀粉碘化鉀試紙（驗證產(chǎn)物氯氣的生成）和含氫氧化鈉溶液的脫脂棉（除氯氣防污染）。

b、蓋上透明亞克力蓋板，持續(xù)按壓點觸式電源按鈕（約1min），并通過透明亞克力觀察陰、陽兩極碳棒上和淀粉碘化鉀試紙的變化，觀察到現(xiàn)象后，停止按壓電源按鈕，電解實驗停止，記錄實驗現(xiàn)象。

c、如需再次實驗，更換部分藥品即可。本實驗裝置可多次重復(fù)實驗。

實驗結(jié)論：滿足9V的直流電源、0.8mol/L

CuCl2溶液、電極之間的距離相對較近的情況下，通電1min左右即可完成實驗，并且實驗現(xiàn)象較為明顯，容易觀察?；瘜W(xué)電解系列實驗集成化裝置通過3D打印技術(shù)的引入，將電解、產(chǎn)物檢驗和尾氣處理進行集成化。環(huán)保節(jié)約、操作簡單、比較適合學(xué)生操作;材料透明，便于學(xué)生觀察;可操作性強，實驗效果好。

四、化學(xué)實驗小型化探索

如氯化鈉提純、硝酸鉀提純等實驗，通過減少原材料數(shù)量可以達到原來的實驗效果，有利于減少環(huán)境污染。

當(dāng)然，微型化學(xué)實驗雖然可以有效減少環(huán)境污染，但還不能將污染消滅在生產(chǎn)的源頭。除此以外在化學(xué)實驗中教師還應(yīng)該結(jié)合所學(xué)知識，經(jīng)常滲透“綠色化學(xué)”意識，促進學(xué)生樹立真正的綠色化學(xué)和環(huán)境保護的意識。

總的來說，用綠色化學(xué)的思想指導(dǎo)化學(xué)教學(xué)實驗，可以更好的促進學(xué)生成長，促進學(xué)生形成環(huán)保意識，進而更有效地保護環(huán)境，更好的保護地球 。

（作者單位：江蘇省宜興中等專業(yè)學(xué)校）