一、问题的提出
在可持续发展理念指导下,根据《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》(简称课标)的要求,2019年人教版《高中化学(必修1)》新教材安排了同周期、同主族元素性质的递变的学生必做实验。课标中明确要求师生要具有“安全意识和环境意识”[1],新教材通过氯水分别与NaBr(溴化钠)溶液和NaI(碘化钠)溶液在点滴板上的反应,来探究同主族元素化学性质的递变性[2],实验设计凸显了微型化和绿色化,渗透了绿色化学理念。但是实验中所需的氯水必须是新配制的,氯气是黄绿色的剧毒气体,在制备氯气和将氯气溶于水时,容易使有毒气体外逸,危害实验准备员的健康。同时,氯水中未溶解的氯气在使用时也容易逸出,污染室内环境,影响师生健康。此外,课堂实验教学时间有限,以往的氯气、氯水制备实验所需仪器多,连接复杂,不便于课堂演示。基于此,本研究依据John C. Warner教授提出的“绿色化学十二条原则”设计了一套微型化的密闭反应体系来制备氯气和氯水,旨在从源头消除污染和浪费[3]。
此密闭体系制备的氯气不会产生外逸,氯水保存时间较长;使用时,用注射器从输液器针座位置吸取少量待用氯水,可防止氯气外逸,减少对教室环境的污染和对师生身体的危害。
二、实验操作分析
三、氯水性质的检验与结果讨论
四、实验结论
通过以上实验探究发现,本改进实验具有显著优点:一是制备装置来源于生活,廉价易得,又可重复使用;二是药品使用微型微量,产生的废液少;三是收集的氯水的瓶内压强稍高于外界大气压,制备的氯水浓度高,实验现象非常明显,便于实验演示;四是氯水取用不打开瓶塞,氯气不易外逸,可以较长时间地保存使用。本次改进实验在氯水的制取、保存和取用过程中都较好地避免了氯气外逸,实现了“零污染”,充分体现了绿色化学理念。
目前,中学生的绿色化学意识和微型实验设计能力较弱[4],石郦等研究发现,微型实验易被师生接受,能够有效提高学生的学习动机和学习效果[5]。因此,提倡广大师生使用简易材料对教材实验进行大胆创新,设计符合绿色化学要求的微型实验,不仅能够提高师生对微型实验的设计能力,激发学生的化学学习兴趣,同时也可以培养学生的创新意识和绿色化学意识[6],推动绿色化学教育的可持续发展。
参考文献
[1] 教育部. 普通高中化学课程标准(2017 年版2020年修订)[S]. 北京: 人民教育出版社,2020.
[2] 普通高中教科书化学( 必修1)[M]. 北京: 人民教育出版社,2019.
[3] ANASTAS P T,WARNER C.绿色化学:理论与应用[M].李朝军, 王东, 译. 北京: 科学出版社,2002.
[4] 马娟娟. 中学生绿色化学概念理解的调查研究[D].兰州: 西北师范大学,2019.
[5] 石郦, 朱汝葵, 周宏, 等. 微型实验对化学学习动机影响的调查与分析[J]. 化学教育,2006(6):48-49.
[6] M A J J , H U S L . E v a l u a t i n g c h i n e s esecondary school students' understandingof green chemistry[J].Science EducationInternational,2020(2):209-219.
[7] 王生艳, 王升文, 杨华. 微型实验在中学化学教学中的应用[J]. 中学化学教学参考,2018(7):36.
马娟娟 吴有萍 余新红 甘肃省岷县第一中学 |